Merge tag 'gfs2-v6.1-rc7-fixes' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[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 /* Functions */
150 static inline struct maple_node *mt_alloc_one(gfp_t gfp)
151 {
152         return kmem_cache_alloc(maple_node_cache, gfp | __GFP_ZERO);
153 }
154
155 static inline int mt_alloc_bulk(gfp_t gfp, size_t size, void **nodes)
156 {
157         return kmem_cache_alloc_bulk(maple_node_cache, gfp | __GFP_ZERO, size,
158                                      nodes);
159 }
160
161 static inline void mt_free_bulk(size_t size, void __rcu **nodes)
162 {
163         kmem_cache_free_bulk(maple_node_cache, size, (void **)nodes);
164 }
165
166 static void mt_free_rcu(struct rcu_head *head)
167 {
168         struct maple_node *node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
169
170         kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
171 }
172
173 /*
174  * ma_free_rcu() - Use rcu callback to free a maple node
175  * @node: The node to free
176  *
177  * The maple tree uses the parent pointer to indicate this node is no longer in
178  * use and will be freed.
179  */
180 static void ma_free_rcu(struct maple_node *node)
181 {
182         node->parent = ma_parent_ptr(node);
183         call_rcu(&node->rcu, mt_free_rcu);
184 }
185
186
187 static void mas_set_height(struct ma_state *mas)
188 {
189         unsigned int new_flags = mas->tree->ma_flags;
190
191         new_flags &= ~MT_FLAGS_HEIGHT_MASK;
192         BUG_ON(mas->depth > MAPLE_HEIGHT_MAX);
193         new_flags |= mas->depth << MT_FLAGS_HEIGHT_OFFSET;
194         mas->tree->ma_flags = new_flags;
195 }
196
197 static unsigned int mas_mt_height(struct ma_state *mas)
198 {
199         return mt_height(mas->tree);
200 }
201
202 static inline enum maple_type mte_node_type(const struct maple_enode *entry)
203 {
204         return ((unsigned long)entry >> MAPLE_NODE_TYPE_SHIFT) &
205                 MAPLE_NODE_TYPE_MASK;
206 }
207
208 static inline bool ma_is_dense(const enum maple_type type)
209 {
210         return type < maple_leaf_64;
211 }
212
213 static inline bool ma_is_leaf(const enum maple_type type)
214 {
215         return type < maple_range_64;
216 }
217
218 static inline bool mte_is_leaf(const struct maple_enode *entry)
219 {
220         return ma_is_leaf(mte_node_type(entry));
221 }
222
223 /*
224  * We also reserve values with the bottom two bits set to '10' which are
225  * below 4096
226  */
227 static inline bool mt_is_reserved(const void *entry)
228 {
229         return ((unsigned long)entry < MAPLE_RESERVED_RANGE) &&
230                 xa_is_internal(entry);
231 }
232
233 static inline void mas_set_err(struct ma_state *mas, long err)
234 {
235         mas->node = MA_ERROR(err);
236 }
237
238 static inline bool mas_is_ptr(struct ma_state *mas)
239 {
240         return mas->node == MAS_ROOT;
241 }
242
243 static inline bool mas_is_start(struct ma_state *mas)
244 {
245         return mas->node == MAS_START;
246 }
247
248 bool mas_is_err(struct ma_state *mas)
249 {
250         return xa_is_err(mas->node);
251 }
252
253 static inline bool mas_searchable(struct ma_state *mas)
254 {
255         if (mas_is_none(mas))
256                 return false;
257
258         if (mas_is_ptr(mas))
259                 return false;
260
261         return true;
262 }
263
264 static inline struct maple_node *mte_to_node(const struct maple_enode *entry)
265 {
266         return (struct maple_node *)((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
267 }
268
269 /*
270  * mte_to_mat() - Convert a maple encoded node to a maple topiary node.
271  * @entry: The maple encoded node
272  *
273  * Return: a maple topiary pointer
274  */
275 static inline struct maple_topiary *mte_to_mat(const struct maple_enode *entry)
276 {
277         return (struct maple_topiary *)
278                 ((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
279 }
280
281 /*
282  * mas_mn() - Get the maple state node.
283  * @mas: The maple state
284  *
285  * Return: the maple node (not encoded - bare pointer).
286  */
287 static inline struct maple_node *mas_mn(const struct ma_state *mas)
288 {
289         return mte_to_node(mas->node);
290 }
291
292 /*
293  * mte_set_node_dead() - Set a maple encoded node as dead.
294  * @mn: The maple encoded node.
295  */
296 static inline void mte_set_node_dead(struct maple_enode *mn)
297 {
298         mte_to_node(mn)->parent = ma_parent_ptr(mte_to_node(mn));
299         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
300 }
301
302 /* Bit 1 indicates the root is a node */
303 #define MAPLE_ROOT_NODE                 0x02
304 /* maple_type stored bit 3-6 */
305 #define MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT          0x03
306 /* Bit 2 means a NULL somewhere below */
307 #define MAPLE_ENODE_NULL                0x04
308
309 static inline struct maple_enode *mt_mk_node(const struct maple_node *node,
310                                              enum maple_type type)
311 {
312         return (void *)((unsigned long)node |
313                         (type << MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT) | MAPLE_ENODE_NULL);
314 }
315
316 static inline void *mte_mk_root(const struct maple_enode *node)
317 {
318         return (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ROOT_NODE);
319 }
320
321 static inline void *mte_safe_root(const struct maple_enode *node)
322 {
323         return (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ROOT_NODE);
324 }
325
326 static inline void *mte_set_full(const struct maple_enode *node)
327 {
328         return (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ENODE_NULL);
329 }
330
331 static inline void *mte_clear_full(const struct maple_enode *node)
332 {
333         return (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ENODE_NULL);
334 }
335
336 static inline bool mte_has_null(const struct maple_enode *node)
337 {
338         return (unsigned long)node & MAPLE_ENODE_NULL;
339 }
340
341 static inline bool ma_is_root(struct maple_node *node)
342 {
343         return ((unsigned long)node->parent & MA_ROOT_PARENT);
344 }
345
346 static inline bool mte_is_root(const struct maple_enode *node)
347 {
348         return ma_is_root(mte_to_node(node));
349 }
350
351 static inline bool mas_is_root_limits(const struct ma_state *mas)
352 {
353         return !mas->min && mas->max == ULONG_MAX;
354 }
355
356 static inline bool mt_is_alloc(struct maple_tree *mt)
357 {
358         return (mt->ma_flags & MT_FLAGS_ALLOC_RANGE);
359 }
360
361 /*
362  * The Parent Pointer
363  * Excluding root, the parent pointer is 256B aligned like all other tree nodes.
364  * When storing a 32 or 64 bit values, the offset can fit into 5 bits.  The 16
365  * bit values need an extra bit to store the offset.  This extra bit comes from
366  * a reuse of the last bit in the node type.  This is possible by using bit 1 to
367  * indicate if bit 2 is part of the type or the slot.
368  *
369  * Note types:
370  *  0x??1 = Root
371  *  0x?00 = 16 bit nodes
372  *  0x010 = 32 bit nodes
373  *  0x110 = 64 bit nodes
374  *
375  * Slot size and alignment
376  *  0b??1 : Root
377  *  0b?00 : 16 bit values, type in 0-1, slot in 2-7
378  *  0b010 : 32 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
379  *  0b110 : 64 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
380  */
381
382 #define MAPLE_PARENT_ROOT               0x01
383
384 #define MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT         0x03
385 #define MAPLE_PARENT_SLOT_MASK          0xF8
386
387 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT     0x02
388 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK      0xFC
389
390 #define MAPLE_PARENT_RANGE64            0x06
391 #define MAPLE_PARENT_RANGE32            0x04
392 #define MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16        0x02
393
394 /*
395  * mte_parent_shift() - Get the parent shift for the slot storage.
396  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long
397  * Return: The shift into that pointer to the star to of the slot
398  */
399 static inline unsigned long mte_parent_shift(unsigned long parent)
400 {
401         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
402         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
403                 return MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
404
405         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT;
406 }
407
408 /*
409  * mte_parent_slot_mask() - Get the slot mask for the parent.
410  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long.
411  * Return: The slot mask for that parent.
412  */
413 static inline unsigned long mte_parent_slot_mask(unsigned long parent)
414 {
415         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
416         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
417                 return MAPLE_PARENT_SLOT_MASK;
418
419         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK;
420 }
421
422 /*
423  * mas_parent_enum() - Return the maple_type of the parent from the stored
424  * parent type.
425  * @mas: The maple state
426  * @node: The maple_enode to extract the parent's enum
427  * Return: The node->parent maple_type
428  */
429 static inline
430 enum maple_type mte_parent_enum(struct maple_enode *p_enode,
431                                 struct maple_tree *mt)
432 {
433         unsigned long p_type;
434
435         p_type = (unsigned long)p_enode;
436         if (p_type & MAPLE_PARENT_ROOT)
437                 return 0; /* Validated in the caller. */
438
439         p_type &= MAPLE_NODE_MASK;
440         p_type = p_type & ~(MAPLE_PARENT_ROOT | mte_parent_slot_mask(p_type));
441
442         switch (p_type) {
443         case MAPLE_PARENT_RANGE64: /* or MAPLE_PARENT_ARANGE64 */
444                 if (mt_is_alloc(mt))
445                         return maple_arange_64;
446                 return maple_range_64;
447         }
448
449         return 0;
450 }
451
452 static inline
453 enum maple_type mas_parent_enum(struct ma_state *mas, struct maple_enode *enode)
454 {
455         return mte_parent_enum(ma_enode_ptr(mte_to_node(enode)->parent), mas->tree);
456 }
457
458 /*
459  * mte_set_parent() - Set the parent node and encode the slot
460  * @enode: The encoded maple node.
461  * @parent: The encoded maple node that is the parent of @enode.
462  * @slot: The slot that @enode resides in @parent.
463  *
464  * Slot number is encoded in the enode->parent bit 3-6 or 2-6, depending on the
465  * parent type.
466  */
467 static inline
468 void mte_set_parent(struct maple_enode *enode, const struct maple_enode *parent,
469                     unsigned char slot)
470 {
471         unsigned long val = (unsigned long) parent;
472         unsigned long shift;
473         unsigned long type;
474         enum maple_type p_type = mte_node_type(parent);
475
476         BUG_ON(p_type == maple_dense);
477         BUG_ON(p_type == maple_leaf_64);
478
479         switch (p_type) {
480         case maple_range_64:
481         case maple_arange_64:
482                 shift = MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
483                 type = MAPLE_PARENT_RANGE64;
484                 break;
485         default:
486         case maple_dense:
487         case maple_leaf_64:
488                 shift = type = 0;
489                 break;
490         }
491
492         val &= ~MAPLE_NODE_MASK; /* Clear all node metadata in parent */
493         val |= (slot << shift) | type;
494         mte_to_node(enode)->parent = ma_parent_ptr(val);
495 }
496
497 /*
498  * mte_parent_slot() - get the parent slot of @enode.
499  * @enode: The encoded maple node.
500  *
501  * Return: The slot in the parent node where @enode resides.
502  */
503 static inline unsigned int mte_parent_slot(const struct maple_enode *enode)
504 {
505         unsigned long val = (unsigned long) mte_to_node(enode)->parent;
506
507         /* Root. */
508         if (val & 1)
509                 return 0;
510
511         /*
512          * Okay to use MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK as the last bit will be lost
513          * by shift if the parent shift is MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT
514          */
515         return (val & MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK) >> mte_parent_shift(val);
516 }
517
518 /*
519  * mte_parent() - Get the parent of @node.
520  * @node: The encoded maple node.
521  *
522  * Return: The parent maple node.
523  */
524 static inline struct maple_node *mte_parent(const struct maple_enode *enode)
525 {
526         return (void *)((unsigned long)
527                         (mte_to_node(enode)->parent) & ~MAPLE_NODE_MASK);
528 }
529
530 /*
531  * ma_dead_node() - check if the @enode is dead.
532  * @enode: The encoded maple node
533  *
534  * Return: true if dead, false otherwise.
535  */
536 static inline bool ma_dead_node(const struct maple_node *node)
537 {
538         struct maple_node *parent = (void *)((unsigned long)
539                                              node->parent & ~MAPLE_NODE_MASK);
540
541         return (parent == node);
542 }
543 /*
544  * mte_dead_node() - check if the @enode is dead.
545  * @enode: The encoded maple node
546  *
547  * Return: true if dead, false otherwise.
548  */
549 static inline bool mte_dead_node(const struct maple_enode *enode)
550 {
551         struct maple_node *parent, *node;
552
553         node = mte_to_node(enode);
554         parent = mte_parent(enode);
555         return (parent == node);
556 }
557
558 /*
559  * mas_allocated() - Get the number of nodes allocated in a maple state.
560  * @mas: The maple state
561  *
562  * The ma_state alloc member is overloaded to hold a pointer to the first
563  * allocated node or to the number of requested nodes to allocate.  If bit 0 is
564  * set, then the alloc contains the number of requested nodes.  If there is an
565  * allocated node, then the total allocated nodes is in that node.
566  *
567  * Return: The total number of nodes allocated
568  */
569 static inline unsigned long mas_allocated(const struct ma_state *mas)
570 {
571         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1))
572                 return 0;
573
574         return mas->alloc->total;
575 }
576
577 /*
578  * mas_set_alloc_req() - Set the requested number of allocations.
579  * @mas: the maple state
580  * @count: the number of allocations.
581  *
582  * The requested number of allocations is either in the first allocated node,
583  * located in @mas->alloc->request_count, or directly in @mas->alloc if there is
584  * no allocated node.  Set the request either in the node or do the necessary
585  * encoding to store in @mas->alloc directly.
586  */
587 static inline void mas_set_alloc_req(struct ma_state *mas, unsigned long count)
588 {
589         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)) {
590                 if (!count)
591                         mas->alloc = NULL;
592                 else
593                         mas->alloc = (struct maple_alloc *)(((count) << 1U) | 1U);
594                 return;
595         }
596
597         mas->alloc->request_count = count;
598 }
599
600 /*
601  * mas_alloc_req() - get the requested number of allocations.
602  * @mas: The maple state
603  *
604  * The alloc count is either stored directly in @mas, or in
605  * @mas->alloc->request_count if there is at least one node allocated.  Decode
606  * the request count if it's stored directly in @mas->alloc.
607  *
608  * Return: The allocation request count.
609  */
610 static inline unsigned int mas_alloc_req(const struct ma_state *mas)
611 {
612         if ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)
613                 return (unsigned long)(mas->alloc) >> 1;
614         else if (mas->alloc)
615                 return mas->alloc->request_count;
616         return 0;
617 }
618
619 /*
620  * ma_pivots() - Get a pointer to the maple node pivots.
621  * @node - the maple node
622  * @type - the node type
623  *
624  * Return: A pointer to the maple node pivots
625  */
626 static inline unsigned long *ma_pivots(struct maple_node *node,
627                                            enum maple_type type)
628 {
629         switch (type) {
630         case maple_arange_64:
631                 return node->ma64.pivot;
632         case maple_range_64:
633         case maple_leaf_64:
634                 return node->mr64.pivot;
635         case maple_dense:
636                 return NULL;
637         }
638         return NULL;
639 }
640
641 /*
642  * ma_gaps() - Get a pointer to the maple node gaps.
643  * @node - the maple node
644  * @type - the node type
645  *
646  * Return: A pointer to the maple node gaps
647  */
648 static inline unsigned long *ma_gaps(struct maple_node *node,
649                                      enum maple_type type)
650 {
651         switch (type) {
652         case maple_arange_64:
653                 return node->ma64.gap;
654         case maple_range_64:
655         case maple_leaf_64:
656         case maple_dense:
657                 return NULL;
658         }
659         return NULL;
660 }
661
662 /*
663  * mte_pivot() - Get the pivot at @piv of the maple encoded node.
664  * @mn: The maple encoded node.
665  * @piv: The pivot.
666  *
667  * Return: the pivot at @piv of @mn.
668  */
669 static inline unsigned long mte_pivot(const struct maple_enode *mn,
670                                  unsigned char piv)
671 {
672         struct maple_node *node = mte_to_node(mn);
673
674         if (piv >= mt_pivots[piv]) {
675                 WARN_ON(1);
676                 return 0;
677         }
678         switch (mte_node_type(mn)) {
679         case maple_arange_64:
680                 return node->ma64.pivot[piv];
681         case maple_range_64:
682         case maple_leaf_64:
683                 return node->mr64.pivot[piv];
684         case maple_dense:
685                 return 0;
686         }
687         return 0;
688 }
689
690 /*
691  * mas_safe_pivot() - get the pivot at @piv or mas->max.
692  * @mas: The maple state
693  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
694  * @piv: The pivot to fetch
695  * @type: The maple node type
696  *
697  * Return: The pivot at @piv within the limit of the @pivots array, @mas->max
698  * otherwise.
699  */
700 static inline unsigned long
701 mas_safe_pivot(const struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
702                unsigned char piv, enum maple_type type)
703 {
704         if (piv >= mt_pivots[type])
705                 return mas->max;
706
707         return pivots[piv];
708 }
709
710 /*
711  * mas_safe_min() - Return the minimum for a given offset.
712  * @mas: The maple state
713  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
714  * @offset: The offset into the pivot array
715  *
716  * Return: The minimum range value that is contained in @offset.
717  */
718 static inline unsigned long
719 mas_safe_min(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots, unsigned char offset)
720 {
721         if (likely(offset))
722                 return pivots[offset - 1] + 1;
723
724         return mas->min;
725 }
726
727 /*
728  * mas_logical_pivot() - Get the logical pivot of a given offset.
729  * @mas: The maple state
730  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
731  * @offset: The offset into the pivot array
732  * @type: The maple node type
733  *
734  * When there is no value at a pivot (beyond the end of the data), then the
735  * pivot is actually @mas->max.
736  *
737  * Return: the logical pivot of a given @offset.
738  */
739 static inline unsigned long
740 mas_logical_pivot(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
741                   unsigned char offset, enum maple_type type)
742 {
743         unsigned long lpiv = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
744
745         if (likely(lpiv))
746                 return lpiv;
747
748         if (likely(offset))
749                 return mas->max;
750
751         return lpiv;
752 }
753
754 /*
755  * mte_set_pivot() - Set a pivot to a value in an encoded maple node.
756  * @mn: The encoded maple node
757  * @piv: The pivot offset
758  * @val: The value of the pivot
759  */
760 static inline void mte_set_pivot(struct maple_enode *mn, unsigned char piv,
761                                 unsigned long val)
762 {
763         struct maple_node *node = mte_to_node(mn);
764         enum maple_type type = mte_node_type(mn);
765
766         BUG_ON(piv >= mt_pivots[type]);
767         switch (type) {
768         default:
769         case maple_range_64:
770         case maple_leaf_64:
771                 node->mr64.pivot[piv] = val;
772                 break;
773         case maple_arange_64:
774                 node->ma64.pivot[piv] = val;
775                 break;
776         case maple_dense:
777                 break;
778         }
779
780 }
781
782 /*
783  * ma_slots() - Get a pointer to the maple node slots.
784  * @mn: The maple node
785  * @mt: The maple node type
786  *
787  * Return: A pointer to the maple node slots
788  */
789 static inline void __rcu **ma_slots(struct maple_node *mn, enum maple_type mt)
790 {
791         switch (mt) {
792         default:
793         case maple_arange_64:
794                 return mn->ma64.slot;
795         case maple_range_64:
796         case maple_leaf_64:
797                 return mn->mr64.slot;
798         case maple_dense:
799                 return mn->slot;
800         }
801 }
802
803 static inline bool mt_locked(const struct maple_tree *mt)
804 {
805         return mt_external_lock(mt) ? mt_lock_is_held(mt) :
806                 lockdep_is_held(&mt->ma_lock);
807 }
808
809 static inline void *mt_slot(const struct maple_tree *mt,
810                 void __rcu **slots, unsigned char offset)
811 {
812         return rcu_dereference_check(slots[offset], mt_locked(mt));
813 }
814
815 /*
816  * mas_slot_locked() - Get the slot value when holding the maple tree lock.
817  * @mas: The maple state
818  * @slots: The pointer to the slots
819  * @offset: The offset into the slots array to fetch
820  *
821  * Return: The entry stored in @slots at the @offset.
822  */
823 static inline void *mas_slot_locked(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
824                                        unsigned char offset)
825 {
826         return rcu_dereference_protected(slots[offset], mt_locked(mas->tree));
827 }
828
829 /*
830  * mas_slot() - Get the slot value when not holding the maple tree lock.
831  * @mas: The maple state
832  * @slots: The pointer to the slots
833  * @offset: The offset into the slots array to fetch
834  *
835  * Return: The entry stored in @slots at the @offset
836  */
837 static inline void *mas_slot(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
838                              unsigned char offset)
839 {
840         return mt_slot(mas->tree, slots, offset);
841 }
842
843 /*
844  * mas_root() - Get the maple tree root.
845  * @mas: The maple state.
846  *
847  * Return: The pointer to the root of the tree
848  */
849 static inline void *mas_root(struct ma_state *mas)
850 {
851         return rcu_dereference_check(mas->tree->ma_root, mt_locked(mas->tree));
852 }
853
854 static inline void *mt_root_locked(struct maple_tree *mt)
855 {
856         return rcu_dereference_protected(mt->ma_root, mt_locked(mt));
857 }
858
859 /*
860  * mas_root_locked() - Get the maple tree root when holding the maple tree lock.
861  * @mas: The maple state.
862  *
863  * Return: The pointer to the root of the tree
864  */
865 static inline void *mas_root_locked(struct ma_state *mas)
866 {
867         return mt_root_locked(mas->tree);
868 }
869
870 static inline struct maple_metadata *ma_meta(struct maple_node *mn,
871                                              enum maple_type mt)
872 {
873         switch (mt) {
874         case maple_arange_64:
875                 return &mn->ma64.meta;
876         default:
877                 return &mn->mr64.meta;
878         }
879 }
880
881 /*
882  * ma_set_meta() - Set the metadata information of a node.
883  * @mn: The maple node
884  * @mt: The maple node type
885  * @offset: The offset of the highest sub-gap in this node.
886  * @end: The end of the data in this node.
887  */
888 static inline void ma_set_meta(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
889                                unsigned char offset, unsigned char end)
890 {
891         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
892
893         meta->gap = offset;
894         meta->end = end;
895 }
896
897 /*
898  * ma_meta_end() - Get the data end of a node from the metadata
899  * @mn: The maple node
900  * @mt: The maple node type
901  */
902 static inline unsigned char ma_meta_end(struct maple_node *mn,
903                                         enum maple_type mt)
904 {
905         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
906
907         return meta->end;
908 }
909
910 /*
911  * ma_meta_gap() - Get the largest gap location of a node from the metadata
912  * @mn: The maple node
913  * @mt: The maple node type
914  */
915 static inline unsigned char ma_meta_gap(struct maple_node *mn,
916                                         enum maple_type mt)
917 {
918         BUG_ON(mt != maple_arange_64);
919
920         return mn->ma64.meta.gap;
921 }
922
923 /*
924  * ma_set_meta_gap() - Set the largest gap location in a nodes metadata
925  * @mn: The maple node
926  * @mn: The maple node type
927  * @offset: The location of the largest gap.
928  */
929 static inline void ma_set_meta_gap(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
930                                    unsigned char offset)
931 {
932
933         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
934
935         meta->gap = offset;
936 }
937
938 /*
939  * mat_add() - Add a @dead_enode to the ma_topiary of a list of dead nodes.
940  * @mat - the ma_topiary, a linked list of dead nodes.
941  * @dead_enode - the node to be marked as dead and added to the tail of the list
942  *
943  * Add the @dead_enode to the linked list in @mat.
944  */
945 static inline void mat_add(struct ma_topiary *mat,
946                            struct maple_enode *dead_enode)
947 {
948         mte_set_node_dead(dead_enode);
949         mte_to_mat(dead_enode)->next = NULL;
950         if (!mat->tail) {
951                 mat->tail = mat->head = dead_enode;
952                 return;
953         }
954
955         mte_to_mat(mat->tail)->next = dead_enode;
956         mat->tail = dead_enode;
957 }
958
959 static void mte_destroy_walk(struct maple_enode *, struct maple_tree *);
960 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used);
961
962 /*
963  * mas_mat_free() - Free all nodes in a dead list.
964  * @mas - the maple state
965  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
966  *
967  * Free walk a dead list.
968  */
969 static void mas_mat_free(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
970 {
971         struct maple_enode *next;
972
973         while (mat->head) {
974                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
975                 mas_free(mas, mat->head);
976                 mat->head = next;
977         }
978 }
979
980 /*
981  * mas_mat_destroy() - Free all nodes and subtrees in a dead list.
982  * @mas - the maple state
983  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
984  *
985  * Destroy walk a dead list.
986  */
987 static void mas_mat_destroy(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
988 {
989         struct maple_enode *next;
990
991         while (mat->head) {
992                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
993                 mte_destroy_walk(mat->head, mat->mtree);
994                 mat->head = next;
995         }
996 }
997 /*
998  * mas_descend() - Descend into the slot stored in the ma_state.
999  * @mas - the maple state.
1000  *
1001  * Note: Not RCU safe, only use in write side or debug code.
1002  */
1003 static inline void mas_descend(struct ma_state *mas)
1004 {
1005         enum maple_type type;
1006         unsigned long *pivots;
1007         struct maple_node *node;
1008         void __rcu **slots;
1009
1010         node = mas_mn(mas);
1011         type = mte_node_type(mas->node);
1012         pivots = ma_pivots(node, type);
1013         slots = ma_slots(node, type);
1014
1015         if (mas->offset)
1016                 mas->min = pivots[mas->offset - 1] + 1;
1017         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, type);
1018         mas->node = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
1019 }
1020
1021 /*
1022  * mte_set_gap() - Set a maple node gap.
1023  * @mn: The encoded maple node
1024  * @gap: The offset of the gap to set
1025  * @val: The gap value
1026  */
1027 static inline void mte_set_gap(const struct maple_enode *mn,
1028                                  unsigned char gap, unsigned long val)
1029 {
1030         switch (mte_node_type(mn)) {
1031         default:
1032                 break;
1033         case maple_arange_64:
1034                 mte_to_node(mn)->ma64.gap[gap] = val;
1035                 break;
1036         }
1037 }
1038
1039 /*
1040  * mas_ascend() - Walk up a level of the tree.
1041  * @mas: The maple state
1042  *
1043  * Sets the @mas->max and @mas->min to the correct values when walking up.  This
1044  * may cause several levels of walking up to find the correct min and max.
1045  * May find a dead node which will cause a premature return.
1046  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise
1047  */
1048 static int mas_ascend(struct ma_state *mas)
1049 {
1050         struct maple_enode *p_enode; /* parent enode. */
1051         struct maple_enode *a_enode; /* ancestor enode. */
1052         struct maple_node *a_node; /* ancestor node. */
1053         struct maple_node *p_node; /* parent node. */
1054         unsigned char a_slot;
1055         enum maple_type a_type;
1056         unsigned long min, max;
1057         unsigned long *pivots;
1058         unsigned char offset;
1059         bool set_max = false, set_min = false;
1060
1061         a_node = mas_mn(mas);
1062         if (ma_is_root(a_node)) {
1063                 mas->offset = 0;
1064                 return 0;
1065         }
1066
1067         p_node = mte_parent(mas->node);
1068         if (unlikely(a_node == p_node))
1069                 return 1;
1070         a_type = mas_parent_enum(mas, mas->node);
1071         offset = mte_parent_slot(mas->node);
1072         a_enode = mt_mk_node(p_node, a_type);
1073
1074         /* Check to make sure all parent information is still accurate */
1075         if (p_node != mte_parent(mas->node))
1076                 return 1;
1077
1078         mas->node = a_enode;
1079         mas->offset = offset;
1080
1081         if (mte_is_root(a_enode)) {
1082                 mas->max = ULONG_MAX;
1083                 mas->min = 0;
1084                 return 0;
1085         }
1086
1087         min = 0;
1088         max = ULONG_MAX;
1089         do {
1090                 p_enode = a_enode;
1091                 a_type = mas_parent_enum(mas, p_enode);
1092                 a_node = mte_parent(p_enode);
1093                 a_slot = mte_parent_slot(p_enode);
1094                 pivots = ma_pivots(a_node, a_type);
1095                 a_enode = mt_mk_node(a_node, a_type);
1096
1097                 if (!set_min && a_slot) {
1098                         set_min = true;
1099                         min = pivots[a_slot - 1] + 1;
1100                 }
1101
1102                 if (!set_max && a_slot < mt_pivots[a_type]) {
1103                         set_max = true;
1104                         max = pivots[a_slot];
1105                 }
1106
1107                 if (unlikely(ma_dead_node(a_node)))
1108                         return 1;
1109
1110                 if (unlikely(ma_is_root(a_node)))
1111                         break;
1112
1113         } while (!set_min || !set_max);
1114
1115         mas->max = max;
1116         mas->min = min;
1117         return 0;
1118 }
1119
1120 /*
1121  * mas_pop_node() - Get a previously allocated maple node from the maple state.
1122  * @mas: The maple state
1123  *
1124  * Return: A pointer to a maple node.
1125  */
1126 static inline struct maple_node *mas_pop_node(struct ma_state *mas)
1127 {
1128         struct maple_alloc *ret, *node = mas->alloc;
1129         unsigned long total = mas_allocated(mas);
1130
1131         /* nothing or a request pending. */
1132         if (unlikely(!total))
1133                 return NULL;
1134
1135         if (total == 1) {
1136                 /* single allocation in this ma_state */
1137                 mas->alloc = NULL;
1138                 ret = node;
1139                 goto single_node;
1140         }
1141
1142         if (!node->node_count) {
1143                 /* Single allocation in this node. */
1144                 mas->alloc = node->slot[0];
1145                 node->slot[0] = NULL;
1146                 mas->alloc->total = node->total - 1;
1147                 ret = node;
1148                 goto new_head;
1149         }
1150
1151         node->total--;
1152         ret = node->slot[node->node_count];
1153         node->slot[node->node_count--] = NULL;
1154
1155 single_node:
1156 new_head:
1157         ret->total = 0;
1158         ret->node_count = 0;
1159         if (ret->request_count) {
1160                 mas_set_alloc_req(mas, ret->request_count + 1);
1161                 ret->request_count = 0;
1162         }
1163         return (struct maple_node *)ret;
1164 }
1165
1166 /*
1167  * mas_push_node() - Push a node back on the maple state allocation.
1168  * @mas: The maple state
1169  * @used: The used maple node
1170  *
1171  * Stores the maple node back into @mas->alloc for reuse.  Updates allocated and
1172  * requested node count as necessary.
1173  */
1174 static inline void mas_push_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *used)
1175 {
1176         struct maple_alloc *reuse = (struct maple_alloc *)used;
1177         struct maple_alloc *head = mas->alloc;
1178         unsigned long count;
1179         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1180
1181         memset(reuse, 0, sizeof(*reuse));
1182         count = mas_allocated(mas);
1183
1184         if (count && (head->node_count < MAPLE_ALLOC_SLOTS - 1)) {
1185                 if (head->slot[0])
1186                         head->node_count++;
1187                 head->slot[head->node_count] = reuse;
1188                 head->total++;
1189                 goto done;
1190         }
1191
1192         reuse->total = 1;
1193         if ((head) && !((unsigned long)head & 0x1)) {
1194                 head->request_count = 0;
1195                 reuse->slot[0] = head;
1196                 reuse->total += head->total;
1197         }
1198
1199         mas->alloc = reuse;
1200 done:
1201         if (requested > 1)
1202                 mas_set_alloc_req(mas, requested - 1);
1203 }
1204
1205 /*
1206  * mas_alloc_nodes() - Allocate nodes into a maple state
1207  * @mas: The maple state
1208  * @gfp: The GFP Flags
1209  */
1210 static inline void mas_alloc_nodes(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
1211 {
1212         struct maple_alloc *node;
1213         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1214         unsigned long success = allocated;
1215         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1216         unsigned int count;
1217         void **slots = NULL;
1218         unsigned int max_req = 0;
1219
1220         if (!requested)
1221                 return;
1222
1223         mas_set_alloc_req(mas, 0);
1224         if (mas->mas_flags & MA_STATE_PREALLOC) {
1225                 if (allocated)
1226                         return;
1227                 WARN_ON(!allocated);
1228         }
1229
1230         if (!allocated || mas->alloc->node_count == MAPLE_ALLOC_SLOTS - 1) {
1231                 node = (struct maple_alloc *)mt_alloc_one(gfp);
1232                 if (!node)
1233                         goto nomem_one;
1234
1235                 if (allocated)
1236                         node->slot[0] = mas->alloc;
1237
1238                 success++;
1239                 mas->alloc = node;
1240                 requested--;
1241         }
1242
1243         node = mas->alloc;
1244         while (requested) {
1245                 max_req = MAPLE_ALLOC_SLOTS;
1246                 if (node->slot[0]) {
1247                         unsigned int offset = node->node_count + 1;
1248
1249                         slots = (void **)&node->slot[offset];
1250                         max_req -= offset;
1251                 } else {
1252                         slots = (void **)&node->slot;
1253                 }
1254
1255                 max_req = min(requested, max_req);
1256                 count = mt_alloc_bulk(gfp, max_req, slots);
1257                 if (!count)
1258                         goto nomem_bulk;
1259
1260                 node->node_count += count;
1261                 /* zero indexed. */
1262                 if (slots == (void **)&node->slot)
1263                         node->node_count--;
1264
1265                 success += count;
1266                 node = node->slot[0];
1267                 requested -= count;
1268         }
1269         mas->alloc->total = success;
1270         return;
1271
1272 nomem_bulk:
1273         /* Clean up potential freed allocations on bulk failure */
1274         memset(slots, 0, max_req * sizeof(unsigned long));
1275 nomem_one:
1276         mas_set_alloc_req(mas, requested);
1277         if (mas->alloc && !(((unsigned long)mas->alloc & 0x1)))
1278                 mas->alloc->total = success;
1279         mas_set_err(mas, -ENOMEM);
1280         return;
1281
1282 }
1283
1284 /*
1285  * mas_free() - Free an encoded maple node
1286  * @mas: The maple state
1287  * @used: The encoded maple node to free.
1288  *
1289  * Uses rcu free if necessary, pushes @used back on the maple state allocations
1290  * otherwise.
1291  */
1292 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used)
1293 {
1294         struct maple_node *tmp = mte_to_node(used);
1295
1296         if (mt_in_rcu(mas->tree))
1297                 ma_free_rcu(tmp);
1298         else
1299                 mas_push_node(mas, tmp);
1300 }
1301
1302 /*
1303  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1304  * there is not enough nodes.
1305  * @mas: The maple state
1306  * @count: The number of nodes needed
1307  * @gfp: the gfp flags
1308  */
1309 static void mas_node_count_gfp(struct ma_state *mas, int count, gfp_t gfp)
1310 {
1311         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1312
1313         if (allocated < count) {
1314                 mas_set_alloc_req(mas, count - allocated);
1315                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
1316         }
1317 }
1318
1319 /*
1320  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1321  * there is not enough nodes.
1322  * @mas: The maple state
1323  * @count: The number of nodes needed
1324  *
1325  * Note: Uses GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN for gfp flags.
1326  */
1327 static void mas_node_count(struct ma_state *mas, int count)
1328 {
1329         return mas_node_count_gfp(mas, count, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1330 }
1331
1332 /*
1333  * mas_start() - Sets up maple state for operations.
1334  * @mas: The maple state.
1335  *
1336  * If mas->node == MAS_START, then set the min, max, depth, and offset to
1337  * defaults.
1338  *
1339  * Return:
1340  * - If mas->node is an error or not MAS_START, return NULL.
1341  * - If it's an empty tree:     NULL & mas->node == MAS_NONE
1342  * - If it's a single entry:    The entry & mas->node == MAS_ROOT
1343  * - If it's a tree:            NULL & mas->node == safe root node.
1344  */
1345 static inline struct maple_enode *mas_start(struct ma_state *mas)
1346 {
1347         if (likely(mas_is_start(mas))) {
1348                 struct maple_enode *root;
1349
1350                 mas->node = MAS_NONE;
1351                 mas->min = 0;
1352                 mas->max = ULONG_MAX;
1353                 mas->depth = 0;
1354                 mas->offset = 0;
1355
1356                 root = mas_root(mas);
1357                 /* Tree with nodes */
1358                 if (likely(xa_is_node(root))) {
1359                         mas->depth = 1;
1360                         mas->node = mte_safe_root(root);
1361                         return NULL;
1362                 }
1363
1364                 /* empty tree */
1365                 if (unlikely(!root)) {
1366                         mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1367                         return NULL;
1368                 }
1369
1370                 /* Single entry tree */
1371                 mas->node = MAS_ROOT;
1372                 mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1373
1374                 /* Single entry tree. */
1375                 if (mas->index > 0)
1376                         return NULL;
1377
1378                 return root;
1379         }
1380
1381         return NULL;
1382 }
1383
1384 /*
1385  * ma_data_end() - Find the end of the data in a node.
1386  * @node: The maple node
1387  * @type: The maple node type
1388  * @pivots: The array of pivots in the node
1389  * @max: The maximum value in the node
1390  *
1391  * Uses metadata to find the end of the data when possible.
1392  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1393  */
1394 static inline unsigned char ma_data_end(struct maple_node *node,
1395                                         enum maple_type type,
1396                                         unsigned long *pivots,
1397                                         unsigned long max)
1398 {
1399         unsigned char offset;
1400
1401         if (type == maple_arange_64)
1402                 return ma_meta_end(node, type);
1403
1404         offset = mt_pivots[type] - 1;
1405         if (likely(!pivots[offset]))
1406                 return ma_meta_end(node, type);
1407
1408         if (likely(pivots[offset] == max))
1409                 return offset;
1410
1411         return mt_pivots[type];
1412 }
1413
1414 /*
1415  * mas_data_end() - Find the end of the data (slot).
1416  * @mas: the maple state
1417  *
1418  * This method is optimized to check the metadata of a node if the node type
1419  * supports data end metadata.
1420  *
1421  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1422  */
1423 static inline unsigned char mas_data_end(struct ma_state *mas)
1424 {
1425         enum maple_type type;
1426         struct maple_node *node;
1427         unsigned char offset;
1428         unsigned long *pivots;
1429
1430         type = mte_node_type(mas->node);
1431         node = mas_mn(mas);
1432         if (type == maple_arange_64)
1433                 return ma_meta_end(node, type);
1434
1435         pivots = ma_pivots(node, type);
1436         offset = mt_pivots[type] - 1;
1437         if (likely(!pivots[offset]))
1438                 return ma_meta_end(node, type);
1439
1440         if (likely(pivots[offset] == mas->max))
1441                 return offset;
1442
1443         return mt_pivots[type];
1444 }
1445
1446 /*
1447  * mas_leaf_max_gap() - Returns the largest gap in a leaf node
1448  * @mas - the maple state
1449  *
1450  * Return: The maximum gap in the leaf.
1451  */
1452 static unsigned long mas_leaf_max_gap(struct ma_state *mas)
1453 {
1454         enum maple_type mt;
1455         unsigned long pstart, gap, max_gap;
1456         struct maple_node *mn;
1457         unsigned long *pivots;
1458         void __rcu **slots;
1459         unsigned char i;
1460         unsigned char max_piv;
1461
1462         mt = mte_node_type(mas->node);
1463         mn = mas_mn(mas);
1464         slots = ma_slots(mn, mt);
1465         max_gap = 0;
1466         if (unlikely(ma_is_dense(mt))) {
1467                 gap = 0;
1468                 for (i = 0; i < mt_slots[mt]; i++) {
1469                         if (slots[i]) {
1470                                 if (gap > max_gap)
1471                                         max_gap = gap;
1472                                 gap = 0;
1473                         } else {
1474                                 gap++;
1475                         }
1476                 }
1477                 if (gap > max_gap)
1478                         max_gap = gap;
1479                 return max_gap;
1480         }
1481
1482         /*
1483          * Check the first implied pivot optimizes the loop below and slot 1 may
1484          * be skipped if there is a gap in slot 0.
1485          */
1486         pivots = ma_pivots(mn, mt);
1487         if (likely(!slots[0])) {
1488                 max_gap = pivots[0] - mas->min + 1;
1489                 i = 2;
1490         } else {
1491                 i = 1;
1492         }
1493
1494         /* reduce max_piv as the special case is checked before the loop */
1495         max_piv = ma_data_end(mn, mt, pivots, mas->max) - 1;
1496         /*
1497          * Check end implied pivot which can only be a gap on the right most
1498          * node.
1499          */
1500         if (unlikely(mas->max == ULONG_MAX) && !slots[max_piv + 1]) {
1501                 gap = ULONG_MAX - pivots[max_piv];
1502                 if (gap > max_gap)
1503                         max_gap = gap;
1504         }
1505
1506         for (; i <= max_piv; i++) {
1507                 /* data == no gap. */
1508                 if (likely(slots[i]))
1509                         continue;
1510
1511                 pstart = pivots[i - 1];
1512                 gap = pivots[i] - pstart;
1513                 if (gap > max_gap)
1514                         max_gap = gap;
1515
1516                 /* There cannot be two gaps in a row. */
1517                 i++;
1518         }
1519         return max_gap;
1520 }
1521
1522 /*
1523  * ma_max_gap() - Get the maximum gap in a maple node (non-leaf)
1524  * @node: The maple node
1525  * @gaps: The pointer to the gaps
1526  * @mt: The maple node type
1527  * @*off: Pointer to store the offset location of the gap.
1528  *
1529  * Uses the metadata data end to scan backwards across set gaps.
1530  *
1531  * Return: The maximum gap value
1532  */
1533 static inline unsigned long
1534 ma_max_gap(struct maple_node *node, unsigned long *gaps, enum maple_type mt,
1535             unsigned char *off)
1536 {
1537         unsigned char offset, i;
1538         unsigned long max_gap = 0;
1539
1540         i = offset = ma_meta_end(node, mt);
1541         do {
1542                 if (gaps[i] > max_gap) {
1543                         max_gap = gaps[i];
1544                         offset = i;
1545                 }
1546         } while (i--);
1547
1548         *off = offset;
1549         return max_gap;
1550 }
1551
1552 /*
1553  * mas_max_gap() - find the largest gap in a non-leaf node and set the slot.
1554  * @mas: The maple state.
1555  *
1556  * If the metadata gap is set to MAPLE_ARANGE64_META_MAX, there is no gap.
1557  *
1558  * Return: The gap value.
1559  */
1560 static inline unsigned long mas_max_gap(struct ma_state *mas)
1561 {
1562         unsigned long *gaps;
1563         unsigned char offset;
1564         enum maple_type mt;
1565         struct maple_node *node;
1566
1567         mt = mte_node_type(mas->node);
1568         if (ma_is_leaf(mt))
1569                 return mas_leaf_max_gap(mas);
1570
1571         node = mas_mn(mas);
1572         offset = ma_meta_gap(node, mt);
1573         if (offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1574                 return 0;
1575
1576         gaps = ma_gaps(node, mt);
1577         return gaps[offset];
1578 }
1579
1580 /*
1581  * mas_parent_gap() - Set the parent gap and any gaps above, as needed
1582  * @mas: The maple state
1583  * @offset: The gap offset in the parent to set
1584  * @new: The new gap value.
1585  *
1586  * Set the parent gap then continue to set the gap upwards, using the metadata
1587  * of the parent to see if it is necessary to check the node above.
1588  */
1589 static inline void mas_parent_gap(struct ma_state *mas, unsigned char offset,
1590                 unsigned long new)
1591 {
1592         unsigned long meta_gap = 0;
1593         struct maple_node *pnode;
1594         struct maple_enode *penode;
1595         unsigned long *pgaps;
1596         unsigned char meta_offset;
1597         enum maple_type pmt;
1598
1599         pnode = mte_parent(mas->node);
1600         pmt = mas_parent_enum(mas, mas->node);
1601         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1602         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1603
1604 ascend:
1605         meta_offset = ma_meta_gap(pnode, pmt);
1606         if (meta_offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1607                 meta_gap = 0;
1608         else
1609                 meta_gap = pgaps[meta_offset];
1610
1611         pgaps[offset] = new;
1612
1613         if (meta_gap == new)
1614                 return;
1615
1616         if (offset != meta_offset) {
1617                 if (meta_gap > new)
1618                         return;
1619
1620                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, offset);
1621         } else if (new < meta_gap) {
1622                 meta_offset = 15;
1623                 new = ma_max_gap(pnode, pgaps, pmt, &meta_offset);
1624                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, meta_offset);
1625         }
1626
1627         if (ma_is_root(pnode))
1628                 return;
1629
1630         /* Go to the parent node. */
1631         pnode = mte_parent(penode);
1632         pmt = mas_parent_enum(mas, penode);
1633         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1634         offset = mte_parent_slot(penode);
1635         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1636         goto ascend;
1637 }
1638
1639 /*
1640  * mas_update_gap() - Update a nodes gaps and propagate up if necessary.
1641  * @mas - the maple state.
1642  */
1643 static inline void mas_update_gap(struct ma_state *mas)
1644 {
1645         unsigned char pslot;
1646         unsigned long p_gap;
1647         unsigned long max_gap;
1648
1649         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
1650                 return;
1651
1652         if (mte_is_root(mas->node))
1653                 return;
1654
1655         max_gap = mas_max_gap(mas);
1656
1657         pslot = mte_parent_slot(mas->node);
1658         p_gap = ma_gaps(mte_parent(mas->node),
1659                         mas_parent_enum(mas, mas->node))[pslot];
1660
1661         if (p_gap != max_gap)
1662                 mas_parent_gap(mas, pslot, max_gap);
1663 }
1664
1665 /*
1666  * mas_adopt_children() - Set the parent pointer of all nodes in @parent to
1667  * @parent with the slot encoded.
1668  * @mas - the maple state (for the tree)
1669  * @parent - the maple encoded node containing the children.
1670  */
1671 static inline void mas_adopt_children(struct ma_state *mas,
1672                 struct maple_enode *parent)
1673 {
1674         enum maple_type type = mte_node_type(parent);
1675         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
1676         void __rcu **slots = ma_slots(node, type);
1677         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, type);
1678         struct maple_enode *child;
1679         unsigned char offset;
1680
1681         offset = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
1682         do {
1683                 child = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1684                 mte_set_parent(child, parent, offset);
1685         } while (offset--);
1686 }
1687
1688 /*
1689  * mas_replace() - Replace a maple node in the tree with mas->node.  Uses the
1690  * parent encoding to locate the maple node in the tree.
1691  * @mas - the ma_state to use for operations.
1692  * @advanced - boolean to adopt the child nodes and free the old node (false) or
1693  * leave the node (true) and handle the adoption and free elsewhere.
1694  */
1695 static inline void mas_replace(struct ma_state *mas, bool advanced)
1696         __must_hold(mas->tree->lock)
1697 {
1698         struct maple_node *mn = mas_mn(mas);
1699         struct maple_enode *old_enode;
1700         unsigned char offset = 0;
1701         void __rcu **slots = NULL;
1702
1703         if (ma_is_root(mn)) {
1704                 old_enode = mas_root_locked(mas);
1705         } else {
1706                 offset = mte_parent_slot(mas->node);
1707                 slots = ma_slots(mte_parent(mas->node),
1708                                  mas_parent_enum(mas, mas->node));
1709                 old_enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1710         }
1711
1712         if (!advanced && !mte_is_leaf(mas->node))
1713                 mas_adopt_children(mas, mas->node);
1714
1715         if (mte_is_root(mas->node)) {
1716                 mn->parent = ma_parent_ptr(
1717                               ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
1718                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
1719                 mas_set_height(mas);
1720         } else {
1721                 rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
1722         }
1723
1724         if (!advanced)
1725                 mas_free(mas, old_enode);
1726 }
1727
1728 /*
1729  * mas_new_child() - Find the new child of a node.
1730  * @mas: the maple state
1731  * @child: the maple state to store the child.
1732  */
1733 static inline bool mas_new_child(struct ma_state *mas, struct ma_state *child)
1734         __must_hold(mas->tree->lock)
1735 {
1736         enum maple_type mt;
1737         unsigned char offset;
1738         unsigned char end;
1739         unsigned long *pivots;
1740         struct maple_enode *entry;
1741         struct maple_node *node;
1742         void __rcu **slots;
1743
1744         mt = mte_node_type(mas->node);
1745         node = mas_mn(mas);
1746         slots = ma_slots(node, mt);
1747         pivots = ma_pivots(node, mt);
1748         end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
1749         for (offset = mas->offset; offset <= end; offset++) {
1750                 entry = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1751                 if (mte_parent(entry) == node) {
1752                         *child = *mas;
1753                         mas->offset = offset + 1;
1754                         child->offset = offset;
1755                         mas_descend(child);
1756                         child->offset = 0;
1757                         return true;
1758                 }
1759         }
1760         return false;
1761 }
1762
1763 /*
1764  * mab_shift_right() - Shift the data in mab right. Note, does not clean out the
1765  * old data or set b_node->b_end.
1766  * @b_node: the maple_big_node
1767  * @shift: the shift count
1768  */
1769 static inline void mab_shift_right(struct maple_big_node *b_node,
1770                                  unsigned char shift)
1771 {
1772         unsigned long size = b_node->b_end * sizeof(unsigned long);
1773
1774         memmove(b_node->pivot + shift, b_node->pivot, size);
1775         memmove(b_node->slot + shift, b_node->slot, size);
1776         if (b_node->type == maple_arange_64)
1777                 memmove(b_node->gap + shift, b_node->gap, size);
1778 }
1779
1780 /*
1781  * mab_middle_node() - Check if a middle node is needed (unlikely)
1782  * @b_node: the maple_big_node that contains the data.
1783  * @size: the amount of data in the b_node
1784  * @split: the potential split location
1785  * @slot_count: the size that can be stored in a single node being considered.
1786  *
1787  * Return: true if a middle node is required.
1788  */
1789 static inline bool mab_middle_node(struct maple_big_node *b_node, int split,
1790                                    unsigned char slot_count)
1791 {
1792         unsigned char size = b_node->b_end;
1793
1794         if (size >= 2 * slot_count)
1795                 return true;
1796
1797         if (!b_node->slot[split] && (size >= 2 * slot_count - 1))
1798                 return true;
1799
1800         return false;
1801 }
1802
1803 /*
1804  * mab_no_null_split() - ensure the split doesn't fall on a NULL
1805  * @b_node: the maple_big_node with the data
1806  * @split: the suggested split location
1807  * @slot_count: the number of slots in the node being considered.
1808  *
1809  * Return: the split location.
1810  */
1811 static inline int mab_no_null_split(struct maple_big_node *b_node,
1812                                     unsigned char split, unsigned char slot_count)
1813 {
1814         if (!b_node->slot[split]) {
1815                 /*
1816                  * If the split is less than the max slot && the right side will
1817                  * still be sufficient, then increment the split on NULL.
1818                  */
1819                 if ((split < slot_count - 1) &&
1820                     (b_node->b_end - split) > (mt_min_slots[b_node->type]))
1821                         split++;
1822                 else
1823                         split--;
1824         }
1825         return split;
1826 }
1827
1828 /*
1829  * mab_calc_split() - Calculate the split location and if there needs to be two
1830  * splits.
1831  * @bn: The maple_big_node with the data
1832  * @mid_split: The second split, if required.  0 otherwise.
1833  *
1834  * Return: The first split location.  The middle split is set in @mid_split.
1835  */
1836 static inline int mab_calc_split(struct ma_state *mas,
1837          struct maple_big_node *bn, unsigned char *mid_split, unsigned long min)
1838 {
1839         unsigned char b_end = bn->b_end;
1840         int split = b_end / 2; /* Assume equal split. */
1841         unsigned char slot_min, slot_count = mt_slots[bn->type];
1842
1843         /*
1844          * To support gap tracking, all NULL entries are kept together and a node cannot
1845          * end on a NULL entry, with the exception of the left-most leaf.  The
1846          * limitation means that the split of a node must be checked for this condition
1847          * and be able to put more data in one direction or the other.
1848          */
1849         if (unlikely((mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))) {
1850                 *mid_split = 0;
1851                 split = b_end - mt_min_slots[bn->type];
1852
1853                 if (!ma_is_leaf(bn->type))
1854                         return split;
1855
1856                 mas->mas_flags |= MA_STATE_REBALANCE;
1857                 if (!bn->slot[split])
1858                         split--;
1859                 return split;
1860         }
1861
1862         /*
1863          * Although extremely rare, it is possible to enter what is known as the 3-way
1864          * split scenario.  The 3-way split comes about by means of a store of a range
1865          * that overwrites the end and beginning of two full nodes.  The result is a set
1866          * of entries that cannot be stored in 2 nodes.  Sometimes, these two nodes can
1867          * also be located in different parent nodes which are also full.  This can
1868          * carry upwards all the way to the root in the worst case.
1869          */
1870         if (unlikely(mab_middle_node(bn, split, slot_count))) {
1871                 split = b_end / 3;
1872                 *mid_split = split * 2;
1873         } else {
1874                 slot_min = mt_min_slots[bn->type];
1875
1876                 *mid_split = 0;
1877                 /*
1878                  * Avoid having a range less than the slot count unless it
1879                  * causes one node to be deficient.
1880                  * NOTE: mt_min_slots is 1 based, b_end and split are zero.
1881                  */
1882                 while (((bn->pivot[split] - min) < slot_count - 1) &&
1883                        (split < slot_count - 1) && (b_end - split > slot_min))
1884                         split++;
1885         }
1886
1887         /* Avoid ending a node on a NULL entry */
1888         split = mab_no_null_split(bn, split, slot_count);
1889         if (!(*mid_split))
1890                 return split;
1891
1892         *mid_split = mab_no_null_split(bn, *mid_split, slot_count);
1893
1894         return split;
1895 }
1896
1897 /*
1898  * mas_mab_cp() - Copy data from a maple state inclusively to a maple_big_node
1899  * and set @b_node->b_end to the next free slot.
1900  * @mas: The maple state
1901  * @mas_start: The starting slot to copy
1902  * @mas_end: The end slot to copy (inclusively)
1903  * @b_node: The maple_big_node to place the data
1904  * @mab_start: The starting location in maple_big_node to store the data.
1905  */
1906 static inline void mas_mab_cp(struct ma_state *mas, unsigned char mas_start,
1907                         unsigned char mas_end, struct maple_big_node *b_node,
1908                         unsigned char mab_start)
1909 {
1910         enum maple_type mt;
1911         struct maple_node *node;
1912         void __rcu **slots;
1913         unsigned long *pivots, *gaps;
1914         int i = mas_start, j = mab_start;
1915         unsigned char piv_end;
1916
1917         node = mas_mn(mas);
1918         mt = mte_node_type(mas->node);
1919         pivots = ma_pivots(node, mt);
1920         if (!i) {
1921                 b_node->pivot[j] = pivots[i++];
1922                 if (unlikely(i > mas_end))
1923                         goto complete;
1924                 j++;
1925         }
1926
1927         piv_end = min(mas_end, mt_pivots[mt]);
1928         for (; i < piv_end; i++, j++) {
1929                 b_node->pivot[j] = pivots[i];
1930                 if (unlikely(!b_node->pivot[j]))
1931                         break;
1932
1933                 if (unlikely(mas->max == b_node->pivot[j]))
1934                         goto complete;
1935         }
1936
1937         if (likely(i <= mas_end))
1938                 b_node->pivot[j] = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, mt);
1939
1940 complete:
1941         b_node->b_end = ++j;
1942         j -= mab_start;
1943         slots = ma_slots(node, mt);
1944         memcpy(b_node->slot + mab_start, slots + mas_start, sizeof(void *) * j);
1945         if (!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree)) {
1946                 gaps = ma_gaps(node, mt);
1947                 memcpy(b_node->gap + mab_start, gaps + mas_start,
1948                        sizeof(unsigned long) * j);
1949         }
1950 }
1951
1952 /*
1953  * mas_leaf_set_meta() - Set the metadata of a leaf if possible.
1954  * @mas: The maple state
1955  * @node: The maple node
1956  * @pivots: pointer to the maple node pivots
1957  * @mt: The maple type
1958  * @end: The assumed end
1959  *
1960  * Note, end may be incremented within this function but not modified at the
1961  * source.  This is fine since the metadata is the last thing to be stored in a
1962  * node during a write.
1963  */
1964 static inline void mas_leaf_set_meta(struct ma_state *mas,
1965                 struct maple_node *node, unsigned long *pivots,
1966                 enum maple_type mt, unsigned char end)
1967 {
1968         /* There is no room for metadata already */
1969         if (mt_pivots[mt] <= end)
1970                 return;
1971
1972         if (pivots[end] && pivots[end] < mas->max)
1973                 end++;
1974
1975         if (end < mt_slots[mt] - 1)
1976                 ma_set_meta(node, mt, 0, end);
1977 }
1978
1979 /*
1980  * mab_mas_cp() - Copy data from maple_big_node to a maple encoded node.
1981  * @b_node: the maple_big_node that has the data
1982  * @mab_start: the start location in @b_node.
1983  * @mab_end: The end location in @b_node (inclusively)
1984  * @mas: The maple state with the maple encoded node.
1985  */
1986 static inline void mab_mas_cp(struct maple_big_node *b_node,
1987                               unsigned char mab_start, unsigned char mab_end,
1988                               struct ma_state *mas, bool new_max)
1989 {
1990         int i, j = 0;
1991         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
1992         struct maple_node *node = mte_to_node(mas->node);
1993         void __rcu **slots = ma_slots(node, mt);
1994         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, mt);
1995         unsigned long *gaps = NULL;
1996         unsigned char end;
1997
1998         if (mab_end - mab_start > mt_pivots[mt])
1999                 mab_end--;
2000
2001         if (!pivots[mt_pivots[mt] - 1])
2002                 slots[mt_pivots[mt]] = NULL;
2003
2004         i = mab_start;
2005         do {
2006                 pivots[j++] = b_node->pivot[i++];
2007         } while (i <= mab_end && likely(b_node->pivot[i]));
2008
2009         memcpy(slots, b_node->slot + mab_start,
2010                sizeof(void *) * (i - mab_start));
2011
2012         if (new_max)
2013                 mas->max = b_node->pivot[i - 1];
2014
2015         end = j - 1;
2016         if (likely(!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree))) {
2017                 unsigned long max_gap = 0;
2018                 unsigned char offset = 15;
2019
2020                 gaps = ma_gaps(node, mt);
2021                 do {
2022                         gaps[--j] = b_node->gap[--i];
2023                         if (gaps[j] > max_gap) {
2024                                 offset = j;
2025                                 max_gap = gaps[j];
2026                         }
2027                 } while (j);
2028
2029                 ma_set_meta(node, mt, offset, end);
2030         } else {
2031                 mas_leaf_set_meta(mas, node, pivots, mt, end);
2032         }
2033 }
2034
2035 /*
2036  * mas_descend_adopt() - Descend through a sub-tree and adopt children.
2037  * @mas: the maple state with the maple encoded node of the sub-tree.
2038  *
2039  * Descend through a sub-tree and adopt children who do not have the correct
2040  * parents set.  Follow the parents which have the correct parents as they are
2041  * the new entries which need to be followed to find other incorrectly set
2042  * parents.
2043  */
2044 static inline void mas_descend_adopt(struct ma_state *mas)
2045 {
2046         struct ma_state list[3], next[3];
2047         int i, n;
2048
2049         /*
2050          * At each level there may be up to 3 correct parent pointers which indicates
2051          * the new nodes which need to be walked to find any new nodes at a lower level.
2052          */
2053
2054         for (i = 0; i < 3; i++) {
2055                 list[i] = *mas;
2056                 list[i].offset = 0;
2057                 next[i].offset = 0;
2058         }
2059         next[0] = *mas;
2060
2061         while (!mte_is_leaf(list[0].node)) {
2062                 n = 0;
2063                 for (i = 0; i < 3; i++) {
2064                         if (mas_is_none(&list[i]))
2065                                 continue;
2066
2067                         if (i && list[i-1].node == list[i].node)
2068                                 continue;
2069
2070                         while ((n < 3) && (mas_new_child(&list[i], &next[n])))
2071                                 n++;
2072
2073                         mas_adopt_children(&list[i], list[i].node);
2074                 }
2075
2076                 while (n < 3)
2077                         next[n++].node = MAS_NONE;
2078
2079                 /* descend by setting the list to the children */
2080                 for (i = 0; i < 3; i++)
2081                         list[i] = next[i];
2082         }
2083 }
2084
2085 /*
2086  * mas_bulk_rebalance() - Rebalance the end of a tree after a bulk insert.
2087  * @mas: The maple state
2088  * @end: The maple node end
2089  * @mt: The maple node type
2090  */
2091 static inline void mas_bulk_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end,
2092                                       enum maple_type mt)
2093 {
2094         if (!(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
2095                 return;
2096
2097         if (mte_is_root(mas->node))
2098                 return;
2099
2100         if (end > mt_min_slots[mt]) {
2101                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
2102                 return;
2103         }
2104 }
2105
2106 /*
2107  * mas_store_b_node() - Store an @entry into the b_node while also copying the
2108  * data from a maple encoded node.
2109  * @wr_mas: the maple write state
2110  * @b_node: the maple_big_node to fill with data
2111  * @offset_end: the offset to end copying
2112  *
2113  * Return: The actual end of the data stored in @b_node
2114  */
2115 static inline void mas_store_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
2116                 struct maple_big_node *b_node, unsigned char offset_end)
2117 {
2118         unsigned char slot;
2119         unsigned char b_end;
2120         /* Possible underflow of piv will wrap back to 0 before use. */
2121         unsigned long piv;
2122         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2123
2124         b_node->type = wr_mas->type;
2125         b_end = 0;
2126         slot = mas->offset;
2127         if (slot) {
2128                 /* Copy start data up to insert. */
2129                 mas_mab_cp(mas, 0, slot - 1, b_node, 0);
2130                 b_end = b_node->b_end;
2131                 piv = b_node->pivot[b_end - 1];
2132         } else
2133                 piv = mas->min - 1;
2134
2135         if (piv + 1 < mas->index) {
2136                 /* Handle range starting after old range */
2137                 b_node->slot[b_end] = wr_mas->content;
2138                 if (!wr_mas->content)
2139                         b_node->gap[b_end] = mas->index - 1 - piv;
2140                 b_node->pivot[b_end++] = mas->index - 1;
2141         }
2142
2143         /* Store the new entry. */
2144         mas->offset = b_end;
2145         b_node->slot[b_end] = wr_mas->entry;
2146         b_node->pivot[b_end] = mas->last;
2147
2148         /* Appended. */
2149         if (mas->last >= mas->max)
2150                 goto b_end;
2151
2152         /* Handle new range ending before old range ends */
2153         piv = mas_logical_pivot(mas, wr_mas->pivots, offset_end, wr_mas->type);
2154         if (piv > mas->last) {
2155                 if (piv == ULONG_MAX)
2156                         mas_bulk_rebalance(mas, b_node->b_end, wr_mas->type);
2157
2158                 if (offset_end != slot)
2159                         wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
2160                                                           offset_end);
2161
2162                 b_node->slot[++b_end] = wr_mas->content;
2163                 if (!wr_mas->content)
2164                         b_node->gap[b_end] = piv - mas->last + 1;
2165                 b_node->pivot[b_end] = piv;
2166         }
2167
2168         slot = offset_end + 1;
2169         if (slot > wr_mas->node_end)
2170                 goto b_end;
2171
2172         /* Copy end data to the end of the node. */
2173         mas_mab_cp(mas, slot, wr_mas->node_end + 1, b_node, ++b_end);
2174         b_node->b_end--;
2175         return;
2176
2177 b_end:
2178         b_node->b_end = b_end;
2179 }
2180
2181 /*
2182  * mas_prev_sibling() - Find the previous node with the same parent.
2183  * @mas: the maple state
2184  *
2185  * Return: True if there is a previous sibling, false otherwise.
2186  */
2187 static inline bool mas_prev_sibling(struct ma_state *mas)
2188 {
2189         unsigned int p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
2190
2191         if (mte_is_root(mas->node))
2192                 return false;
2193
2194         if (!p_slot)
2195                 return false;
2196
2197         mas_ascend(mas);
2198         mas->offset = p_slot - 1;
2199         mas_descend(mas);
2200         return true;
2201 }
2202
2203 /*
2204  * mas_next_sibling() - Find the next node with the same parent.
2205  * @mas: the maple state
2206  *
2207  * Return: true if there is a next sibling, false otherwise.
2208  */
2209 static inline bool mas_next_sibling(struct ma_state *mas)
2210 {
2211         MA_STATE(parent, mas->tree, mas->index, mas->last);
2212
2213         if (mte_is_root(mas->node))
2214                 return false;
2215
2216         parent = *mas;
2217         mas_ascend(&parent);
2218         parent.offset = mte_parent_slot(mas->node) + 1;
2219         if (parent.offset > mas_data_end(&parent))
2220                 return false;
2221
2222         *mas = parent;
2223         mas_descend(mas);
2224         return true;
2225 }
2226
2227 /*
2228  * mte_node_or_node() - Return the encoded node or MAS_NONE.
2229  * @enode: The encoded maple node.
2230  *
2231  * Shorthand to avoid setting %NULLs in the tree or maple_subtree_state.
2232  *
2233  * Return: @enode or MAS_NONE
2234  */
2235 static inline struct maple_enode *mte_node_or_none(struct maple_enode *enode)
2236 {
2237         if (enode)
2238                 return enode;
2239
2240         return ma_enode_ptr(MAS_NONE);
2241 }
2242
2243 /*
2244  * mas_wr_node_walk() - Find the correct offset for the index in the @mas.
2245  * @wr_mas: The maple write state
2246  *
2247  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
2248  */
2249 static inline void mas_wr_node_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
2250 {
2251         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2252         unsigned char count;
2253         unsigned char offset;
2254         unsigned long index, min, max;
2255
2256         if (unlikely(ma_is_dense(wr_mas->type))) {
2257                 wr_mas->r_max = wr_mas->r_min = mas->index;
2258                 mas->offset = mas->index = mas->min;
2259                 return;
2260         }
2261
2262         wr_mas->node = mas_mn(wr_mas->mas);
2263         wr_mas->pivots = ma_pivots(wr_mas->node, wr_mas->type);
2264         count = wr_mas->node_end = ma_data_end(wr_mas->node, wr_mas->type,
2265                                                wr_mas->pivots, mas->max);
2266         offset = mas->offset;
2267         min = mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, offset);
2268         if (unlikely(offset == count))
2269                 goto max;
2270
2271         max = wr_mas->pivots[offset];
2272         index = mas->index;
2273         if (unlikely(index <= max))
2274                 goto done;
2275
2276         if (unlikely(!max && offset))
2277                 goto max;
2278
2279         min = max + 1;
2280         while (++offset < count) {
2281                 max = wr_mas->pivots[offset];
2282                 if (index <= max)
2283                         goto done;
2284                 else if (unlikely(!max))
2285                         break;
2286
2287                 min = max + 1;
2288         }
2289
2290 max:
2291         max = mas->max;
2292 done:
2293         wr_mas->r_max = max;
2294         wr_mas->r_min = min;
2295         wr_mas->offset_end = mas->offset = offset;
2296 }
2297
2298 /*
2299  * mas_topiary_range() - Add a range of slots to the topiary.
2300  * @mas: The maple state
2301  * @destroy: The topiary to add the slots (usually destroy)
2302  * @start: The starting slot inclusively
2303  * @end: The end slot inclusively
2304  */
2305 static inline void mas_topiary_range(struct ma_state *mas,
2306         struct ma_topiary *destroy, unsigned char start, unsigned char end)
2307 {
2308         void __rcu **slots;
2309         unsigned char offset;
2310
2311         MT_BUG_ON(mas->tree, mte_is_leaf(mas->node));
2312         slots = ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node));
2313         for (offset = start; offset <= end; offset++) {
2314                 struct maple_enode *enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
2315
2316                 if (mte_dead_node(enode))
2317                         continue;
2318
2319                 mat_add(destroy, enode);
2320         }
2321 }
2322
2323 /*
2324  * mast_topiary() - Add the portions of the tree to the removal list; either to
2325  * be freed or discarded (destroy walk).
2326  * @mast: The maple_subtree_state.
2327  */
2328 static inline void mast_topiary(struct maple_subtree_state *mast)
2329 {
2330         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_l, NULL);
2331         unsigned char r_start, r_end;
2332         unsigned char l_start, l_end;
2333         void __rcu **l_slots, **r_slots;
2334
2335         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2336         mast->orig_l->index = mast->orig_l->last;
2337         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2338         l_start = mast->orig_l->offset + 1;
2339         l_end = mas_data_end(mast->orig_l);
2340         r_start = 0;
2341         r_end = mast->orig_r->offset;
2342
2343         if (r_end)
2344                 r_end--;
2345
2346         l_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_l),
2347                            mte_node_type(mast->orig_l->node));
2348
2349         r_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_r),
2350                            mte_node_type(mast->orig_r->node));
2351
2352         if ((l_start < l_end) &&
2353             mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_start))) {
2354                 l_start++;
2355         }
2356
2357         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_end))) {
2358                 if (r_end)
2359                         r_end--;
2360         }
2361
2362         if ((l_start > r_end) && (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node))
2363                 return;
2364
2365         /* At the node where left and right sides meet, add the parts between */
2366         if (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node) {
2367                 return mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy,
2368                                              l_start, r_end);
2369         }
2370
2371         /* mast->orig_r is different and consumed. */
2372         if (mte_is_leaf(mast->orig_r->node))
2373                 return;
2374
2375         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_end)))
2376                 l_end--;
2377
2378
2379         if (l_start <= l_end)
2380                 mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy, l_start, l_end);
2381
2382         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_start)))
2383                 r_start++;
2384
2385         if (r_start <= r_end)
2386                 mas_topiary_range(mast->orig_r, mast->destroy, 0, r_end);
2387 }
2388
2389 /*
2390  * mast_rebalance_next() - Rebalance against the next node
2391  * @mast: The maple subtree state
2392  * @old_r: The encoded maple node to the right (next node).
2393  */
2394 static inline void mast_rebalance_next(struct maple_subtree_state *mast)
2395 {
2396         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2397
2398         mas_mab_cp(mast->orig_r, 0, mt_slot_count(mast->orig_r->node),
2399                    mast->bn, b_end);
2400         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2401 }
2402
2403 /*
2404  * mast_rebalance_prev() - Rebalance against the previous node
2405  * @mast: The maple subtree state
2406  * @old_l: The encoded maple node to the left (previous node)
2407  */
2408 static inline void mast_rebalance_prev(struct maple_subtree_state *mast)
2409 {
2410         unsigned char end = mas_data_end(mast->orig_l) + 1;
2411         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2412
2413         mab_shift_right(mast->bn, end);
2414         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, end - 1, mast->bn, 0);
2415         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2416         mast->orig_l->index = mast->orig_l->min;
2417         mast->bn->b_end = end + b_end;
2418         mast->l->offset += end;
2419 }
2420
2421 /*
2422  * mast_spanning_rebalance() - Rebalance nodes with nearest neighbour favouring
2423  * the node to the right.  Checking the nodes to the right then the left at each
2424  * level upwards until root is reached.  Free and destroy as needed.
2425  * Data is copied into the @mast->bn.
2426  * @mast: The maple_subtree_state.
2427  */
2428 static inline
2429 bool mast_spanning_rebalance(struct maple_subtree_state *mast)
2430 {
2431         struct ma_state r_tmp = *mast->orig_r;
2432         struct ma_state l_tmp = *mast->orig_l;
2433         struct maple_enode *ancestor = NULL;
2434         unsigned char start, end;
2435         unsigned char depth = 0;
2436
2437         r_tmp = *mast->orig_r;
2438         l_tmp = *mast->orig_l;
2439         do {
2440                 mas_ascend(mast->orig_r);
2441                 mas_ascend(mast->orig_l);
2442                 depth++;
2443                 if (!ancestor &&
2444                     (mast->orig_r->node == mast->orig_l->node)) {
2445                         ancestor = mast->orig_r->node;
2446                         end = mast->orig_r->offset - 1;
2447                         start = mast->orig_l->offset + 1;
2448                 }
2449
2450                 if (mast->orig_r->offset < mas_data_end(mast->orig_r)) {
2451                         if (!ancestor) {
2452                                 ancestor = mast->orig_r->node;
2453                                 start = 0;
2454                         }
2455
2456                         mast->orig_r->offset++;
2457                         do {
2458                                 mas_descend(mast->orig_r);
2459                                 mast->orig_r->offset = 0;
2460                                 depth--;
2461                         } while (depth);
2462
2463                         mast_rebalance_next(mast);
2464                         do {
2465                                 unsigned char l_off = 0;
2466                                 struct maple_enode *child = r_tmp.node;
2467
2468                                 mas_ascend(&r_tmp);
2469                                 if (ancestor == r_tmp.node)
2470                                         l_off = start;
2471
2472                                 if (r_tmp.offset)
2473                                         r_tmp.offset--;
2474
2475                                 if (l_off < r_tmp.offset)
2476                                         mas_topiary_range(&r_tmp, mast->destroy,
2477                                                           l_off, r_tmp.offset);
2478
2479                                 if (l_tmp.node != child)
2480                                         mat_add(mast->free, child);
2481
2482                         } while (r_tmp.node != ancestor);
2483
2484                         *mast->orig_l = l_tmp;
2485                         return true;
2486
2487                 } else if (mast->orig_l->offset != 0) {
2488                         if (!ancestor) {
2489                                 ancestor = mast->orig_l->node;
2490                                 end = mas_data_end(mast->orig_l);
2491                         }
2492
2493                         mast->orig_l->offset--;
2494                         do {
2495                                 mas_descend(mast->orig_l);
2496                                 mast->orig_l->offset =
2497                                         mas_data_end(mast->orig_l);
2498                                 depth--;
2499                         } while (depth);
2500
2501                         mast_rebalance_prev(mast);
2502                         do {
2503                                 unsigned char r_off;
2504                                 struct maple_enode *child = l_tmp.node;
2505
2506                                 mas_ascend(&l_tmp);
2507                                 if (ancestor == l_tmp.node)
2508                                         r_off = end;
2509                                 else
2510                                         r_off = mas_data_end(&l_tmp);
2511
2512                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2513                                         l_tmp.offset++;
2514
2515                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2516                                         mas_topiary_range(&l_tmp, mast->destroy,
2517                                                           l_tmp.offset, r_off);
2518
2519                                 if (r_tmp.node != child)
2520                                         mat_add(mast->free, child);
2521
2522                         } while (l_tmp.node != ancestor);
2523
2524                         *mast->orig_r = r_tmp;
2525                         return true;
2526                 }
2527         } while (!mte_is_root(mast->orig_r->node));
2528
2529         *mast->orig_r = r_tmp;
2530         *mast->orig_l = l_tmp;
2531         return false;
2532 }
2533
2534 /*
2535  * mast_ascend_free() - Add current original maple state nodes to the free list
2536  * and ascend.
2537  * @mast: the maple subtree state.
2538  *
2539  * Ascend the original left and right sides and add the previous nodes to the
2540  * free list.  Set the slots to point to the correct location in the new nodes.
2541  */
2542 static inline void
2543 mast_ascend_free(struct maple_subtree_state *mast)
2544 {
2545         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_r,  NULL);
2546         struct maple_enode *left = mast->orig_l->node;
2547         struct maple_enode *right = mast->orig_r->node;
2548
2549         mas_ascend(mast->orig_l);
2550         mas_ascend(mast->orig_r);
2551         mat_add(mast->free, left);
2552
2553         if (left != right)
2554                 mat_add(mast->free, right);
2555
2556         mast->orig_r->offset = 0;
2557         mast->orig_r->index = mast->r->max;
2558         /* last should be larger than or equal to index */
2559         if (mast->orig_r->last < mast->orig_r->index)
2560                 mast->orig_r->last = mast->orig_r->index;
2561         /*
2562          * The node may not contain the value so set slot to ensure all
2563          * of the nodes contents are freed or destroyed.
2564          */
2565         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_r->node);
2566         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2567         /* Set up the left side of things */
2568         mast->orig_l->offset = 0;
2569         mast->orig_l->index = mast->l->min;
2570         wr_mas.mas = mast->orig_l;
2571         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2572         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2573
2574         mast->bn->type = wr_mas.type;
2575 }
2576
2577 /*
2578  * mas_new_ma_node() - Create and return a new maple node.  Helper function.
2579  * @mas: the maple state with the allocations.
2580  * @b_node: the maple_big_node with the type encoding.
2581  *
2582  * Use the node type from the maple_big_node to allocate a new node from the
2583  * ma_state.  This function exists mainly for code readability.
2584  *
2585  * Return: A new maple encoded node
2586  */
2587 static inline struct maple_enode
2588 *mas_new_ma_node(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
2589 {
2590         return mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)), b_node->type);
2591 }
2592
2593 /*
2594  * mas_mab_to_node() - Set up right and middle nodes
2595  *
2596  * @mas: the maple state that contains the allocations.
2597  * @b_node: the node which contains the data.
2598  * @left: The pointer which will have the left node
2599  * @right: The pointer which may have the right node
2600  * @middle: the pointer which may have the middle node (rare)
2601  * @mid_split: the split location for the middle node
2602  *
2603  * Return: the split of left.
2604  */
2605 static inline unsigned char mas_mab_to_node(struct ma_state *mas,
2606         struct maple_big_node *b_node, struct maple_enode **left,
2607         struct maple_enode **right, struct maple_enode **middle,
2608         unsigned char *mid_split, unsigned long min)
2609 {
2610         unsigned char split = 0;
2611         unsigned char slot_count = mt_slots[b_node->type];
2612
2613         *left = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2614         *right = NULL;
2615         *middle = NULL;
2616         *mid_split = 0;
2617
2618         if (b_node->b_end < slot_count) {
2619                 split = b_node->b_end;
2620         } else {
2621                 split = mab_calc_split(mas, b_node, mid_split, min);
2622                 *right = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2623         }
2624
2625         if (*mid_split)
2626                 *middle = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2627
2628         return split;
2629
2630 }
2631
2632 /*
2633  * mab_set_b_end() - Add entry to b_node at b_node->b_end and increment the end
2634  * pointer.
2635  * @b_node - the big node to add the entry
2636  * @mas - the maple state to get the pivot (mas->max)
2637  * @entry - the entry to add, if NULL nothing happens.
2638  */
2639 static inline void mab_set_b_end(struct maple_big_node *b_node,
2640                                  struct ma_state *mas,
2641                                  void *entry)
2642 {
2643         if (!entry)
2644                 return;
2645
2646         b_node->slot[b_node->b_end] = entry;
2647         if (mt_is_alloc(mas->tree))
2648                 b_node->gap[b_node->b_end] = mas_max_gap(mas);
2649         b_node->pivot[b_node->b_end++] = mas->max;
2650 }
2651
2652 /*
2653  * mas_set_split_parent() - combine_then_separate helper function.  Sets the parent
2654  * of @mas->node to either @left or @right, depending on @slot and @split
2655  *
2656  * @mas - the maple state with the node that needs a parent
2657  * @left - possible parent 1
2658  * @right - possible parent 2
2659  * @slot - the slot the mas->node was placed
2660  * @split - the split location between @left and @right
2661  */
2662 static inline void mas_set_split_parent(struct ma_state *mas,
2663                                         struct maple_enode *left,
2664                                         struct maple_enode *right,
2665                                         unsigned char *slot, unsigned char split)
2666 {
2667         if (mas_is_none(mas))
2668                 return;
2669
2670         if ((*slot) <= split)
2671                 mte_set_parent(mas->node, left, *slot);
2672         else if (right)
2673                 mte_set_parent(mas->node, right, (*slot) - split - 1);
2674
2675         (*slot)++;
2676 }
2677
2678 /*
2679  * mte_mid_split_check() - Check if the next node passes the mid-split
2680  * @**l: Pointer to left encoded maple node.
2681  * @**m: Pointer to middle encoded maple node.
2682  * @**r: Pointer to right encoded maple node.
2683  * @slot: The offset
2684  * @*split: The split location.
2685  * @mid_split: The middle split.
2686  */
2687 static inline void mte_mid_split_check(struct maple_enode **l,
2688                                        struct maple_enode **r,
2689                                        struct maple_enode *right,
2690                                        unsigned char slot,
2691                                        unsigned char *split,
2692                                        unsigned char mid_split)
2693 {
2694         if (*r == right)
2695                 return;
2696
2697         if (slot < mid_split)
2698                 return;
2699
2700         *l = *r;
2701         *r = right;
2702         *split = mid_split;
2703 }
2704
2705 /*
2706  * mast_set_split_parents() - Helper function to set three nodes parents.  Slot
2707  * is taken from @mast->l.
2708  * @mast - the maple subtree state
2709  * @left - the left node
2710  * @right - the right node
2711  * @split - the split location.
2712  */
2713 static inline void mast_set_split_parents(struct maple_subtree_state *mast,
2714                                           struct maple_enode *left,
2715                                           struct maple_enode *middle,
2716                                           struct maple_enode *right,
2717                                           unsigned char split,
2718                                           unsigned char mid_split)
2719 {
2720         unsigned char slot;
2721         struct maple_enode *l = left;
2722         struct maple_enode *r = right;
2723
2724         if (mas_is_none(mast->l))
2725                 return;
2726
2727         if (middle)
2728                 r = middle;
2729
2730         slot = mast->l->offset;
2731
2732         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2733         mas_set_split_parent(mast->l, l, r, &slot, split);
2734
2735         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2736         mas_set_split_parent(mast->m, l, r, &slot, split);
2737
2738         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2739         mas_set_split_parent(mast->r, l, r, &slot, split);
2740 }
2741
2742 /*
2743  * mas_wmb_replace() - Write memory barrier and replace
2744  * @mas: The maple state
2745  * @free: the maple topiary list of nodes to free
2746  * @destroy: The maple topiary list of nodes to destroy (walk and free)
2747  *
2748  * Updates gap as necessary.
2749  */
2750 static inline void mas_wmb_replace(struct ma_state *mas,
2751                                    struct ma_topiary *free,
2752                                    struct ma_topiary *destroy)
2753 {
2754         /* All nodes must see old data as dead prior to replacing that data */
2755         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
2756
2757         /* Insert the new data in the tree */
2758         mas_replace(mas, true);
2759
2760         if (!mte_is_leaf(mas->node))
2761                 mas_descend_adopt(mas);
2762
2763         mas_mat_free(mas, free);
2764
2765         if (destroy)
2766                 mas_mat_destroy(mas, destroy);
2767
2768         if (mte_is_leaf(mas->node))
2769                 return;
2770
2771         mas_update_gap(mas);
2772 }
2773
2774 /*
2775  * mast_new_root() - Set a new tree root during subtree creation
2776  * @mast: The maple subtree state
2777  * @mas: The maple state
2778  */
2779 static inline void mast_new_root(struct maple_subtree_state *mast,
2780                                  struct ma_state *mas)
2781 {
2782         mas_mn(mast->l)->parent =
2783                 ma_parent_ptr(((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
2784         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node) &&
2785             !mte_is_root(mast->orig_l->node)) {
2786                 do {
2787                         mast_ascend_free(mast);
2788                         mast_topiary(mast);
2789                 } while (!mte_is_root(mast->orig_l->node));
2790         }
2791         if ((mast->orig_l->node != mas->node) &&
2792                    (mast->l->depth > mas_mt_height(mas))) {
2793                 mat_add(mast->free, mas->node);
2794         }
2795 }
2796
2797 /*
2798  * mast_cp_to_nodes() - Copy data out to nodes.
2799  * @mast: The maple subtree state
2800  * @left: The left encoded maple node
2801  * @middle: The middle encoded maple node
2802  * @right: The right encoded maple node
2803  * @split: The location to split between left and (middle ? middle : right)
2804  * @mid_split: The location to split between middle and right.
2805  */
2806 static inline void mast_cp_to_nodes(struct maple_subtree_state *mast,
2807         struct maple_enode *left, struct maple_enode *middle,
2808         struct maple_enode *right, unsigned char split, unsigned char mid_split)
2809 {
2810         bool new_lmax = true;
2811
2812         mast->l->node = mte_node_or_none(left);
2813         mast->m->node = mte_node_or_none(middle);
2814         mast->r->node = mte_node_or_none(right);
2815
2816         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2817         if (split == mast->bn->b_end) {
2818                 mast->l->max = mast->orig_r->max;
2819                 new_lmax = false;
2820         }
2821
2822         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, new_lmax);
2823
2824         if (middle) {
2825                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mid_split, mast->m, true);
2826                 mast->m->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2827                 split = mid_split;
2828         }
2829
2830         mast->r->max = mast->orig_r->max;
2831         if (right) {
2832                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mast->bn->b_end, mast->r, false);
2833                 mast->r->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2834         }
2835 }
2836
2837 /*
2838  * mast_combine_cp_left - Copy in the original left side of the tree into the
2839  * combined data set in the maple subtree state big node.
2840  * @mast: The maple subtree state
2841  */
2842 static inline void mast_combine_cp_left(struct maple_subtree_state *mast)
2843 {
2844         unsigned char l_slot = mast->orig_l->offset;
2845
2846         if (!l_slot)
2847                 return;
2848
2849         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, l_slot - 1, mast->bn, 0);
2850 }
2851
2852 /*
2853  * mast_combine_cp_right: Copy in the original right side of the tree into the
2854  * combined data set in the maple subtree state big node.
2855  * @mast: The maple subtree state
2856  */
2857 static inline void mast_combine_cp_right(struct maple_subtree_state *mast)
2858 {
2859         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] >= mast->orig_r->max)
2860                 return;
2861
2862         mas_mab_cp(mast->orig_r, mast->orig_r->offset + 1,
2863                    mt_slot_count(mast->orig_r->node), mast->bn,
2864                    mast->bn->b_end);
2865         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2866 }
2867
2868 /*
2869  * mast_sufficient: Check if the maple subtree state has enough data in the big
2870  * node to create at least one sufficient node
2871  * @mast: the maple subtree state
2872  */
2873 static inline bool mast_sufficient(struct maple_subtree_state *mast)
2874 {
2875         if (mast->bn->b_end > mt_min_slot_count(mast->orig_l->node))
2876                 return true;
2877
2878         return false;
2879 }
2880
2881 /*
2882  * mast_overflow: Check if there is too much data in the subtree state for a
2883  * single node.
2884  * @mast: The maple subtree state
2885  */
2886 static inline bool mast_overflow(struct maple_subtree_state *mast)
2887 {
2888         if (mast->bn->b_end >= mt_slot_count(mast->orig_l->node))
2889                 return true;
2890
2891         return false;
2892 }
2893
2894 static inline void *mtree_range_walk(struct ma_state *mas)
2895 {
2896         unsigned long *pivots;
2897         unsigned char offset;
2898         struct maple_node *node;
2899         struct maple_enode *next, *last;
2900         enum maple_type type;
2901         void __rcu **slots;
2902         unsigned char end;
2903         unsigned long max, min;
2904         unsigned long prev_max, prev_min;
2905
2906         next = mas->node;
2907         min = mas->min;
2908         max = mas->max;
2909         do {
2910                 offset = 0;
2911                 last = next;
2912                 node = mte_to_node(next);
2913                 type = mte_node_type(next);
2914                 pivots = ma_pivots(node, type);
2915                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
2916                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2917                         goto dead_node;
2918
2919                 if (pivots[offset] >= mas->index) {
2920                         prev_max = max;
2921                         prev_min = min;
2922                         max = pivots[offset];
2923                         goto next;
2924                 }
2925
2926                 do {
2927                         offset++;
2928                 } while ((offset < end) && (pivots[offset] < mas->index));
2929
2930                 prev_min = min;
2931                 min = pivots[offset - 1] + 1;
2932                 prev_max = max;
2933                 if (likely(offset < end && pivots[offset]))
2934                         max = pivots[offset];
2935
2936 next:
2937                 slots = ma_slots(node, type);
2938                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
2939                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2940                         goto dead_node;
2941         } while (!ma_is_leaf(type));
2942
2943         mas->offset = offset;
2944         mas->index = min;
2945         mas->last = max;
2946         mas->min = prev_min;
2947         mas->max = prev_max;
2948         mas->node = last;
2949         return (void *) next;
2950
2951 dead_node:
2952         mas_reset(mas);
2953         return NULL;
2954 }
2955
2956 /*
2957  * mas_spanning_rebalance() - Rebalance across two nodes which may not be peers.
2958  * @mas: The starting maple state
2959  * @mast: The maple_subtree_state, keeps track of 4 maple states.
2960  * @count: The estimated count of iterations needed.
2961  *
2962  * Follow the tree upwards from @l_mas and @r_mas for @count, or until the root
2963  * is hit.  First @b_node is split into two entries which are inserted into the
2964  * next iteration of the loop.  @b_node is returned populated with the final
2965  * iteration. @mas is used to obtain allocations.  orig_l_mas keeps track of the
2966  * nodes that will remain active by using orig_l_mas->index and orig_l_mas->last
2967  * to account of what has been copied into the new sub-tree.  The update of
2968  * orig_l_mas->last is used in mas_consume to find the slots that will need to
2969  * be either freed or destroyed.  orig_l_mas->depth keeps track of the height of
2970  * the new sub-tree in case the sub-tree becomes the full tree.
2971  *
2972  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
2973  */
2974 static int mas_spanning_rebalance(struct ma_state *mas,
2975                 struct maple_subtree_state *mast, unsigned char count)
2976 {
2977         unsigned char split, mid_split;
2978         unsigned char slot = 0;
2979         struct maple_enode *left = NULL, *middle = NULL, *right = NULL;
2980
2981         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
2982         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
2983         MA_STATE(m_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
2984         MA_TOPIARY(free, mas->tree);
2985         MA_TOPIARY(destroy, mas->tree);
2986
2987         /*
2988          * The tree needs to be rebalanced and leaves need to be kept at the same level.
2989          * Rebalancing is done by use of the ``struct maple_topiary``.
2990          */
2991         mast->l = &l_mas;
2992         mast->m = &m_mas;
2993         mast->r = &r_mas;
2994         mast->free = &free;
2995         mast->destroy = &destroy;
2996         l_mas.node = r_mas.node = m_mas.node = MAS_NONE;
2997         if (!(mast->orig_l->min && mast->orig_r->max == ULONG_MAX) &&
2998             unlikely(mast->bn->b_end <= mt_min_slots[mast->bn->type]))
2999                 mast_spanning_rebalance(mast);
3000
3001         mast->orig_l->depth = 0;
3002
3003         /*
3004          * Each level of the tree is examined and balanced, pushing data to the left or
3005          * right, or rebalancing against left or right nodes is employed to avoid
3006          * rippling up the tree to limit the amount of churn.  Once a new sub-section of
3007          * the tree is created, there may be a mix of new and old nodes.  The old nodes
3008          * will have the incorrect parent pointers and currently be in two trees: the
3009          * original tree and the partially new tree.  To remedy the parent pointers in
3010          * the old tree, the new data is swapped into the active tree and a walk down
3011          * the tree is performed and the parent pointers are updated.
3012          * See mas_descend_adopt() for more information..
3013          */
3014         while (count--) {
3015                 mast->bn->b_end--;
3016                 mast->bn->type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
3017                 split = mas_mab_to_node(mas, mast->bn, &left, &right, &middle,
3018                                         &mid_split, mast->orig_l->min);
3019                 mast_set_split_parents(mast, left, middle, right, split,
3020                                        mid_split);
3021                 mast_cp_to_nodes(mast, left, middle, right, split, mid_split);
3022
3023                 /*
3024                  * Copy data from next level in the tree to mast->bn from next
3025                  * iteration
3026                  */
3027                 memset(mast->bn, 0, sizeof(struct maple_big_node));
3028                 mast->bn->type = mte_node_type(left);
3029                 mast->orig_l->depth++;
3030
3031                 /* Root already stored in l->node. */
3032                 if (mas_is_root_limits(mast->l))
3033                         goto new_root;
3034
3035                 mast_ascend_free(mast);
3036                 mast_combine_cp_left(mast);
3037                 l_mas.offset = mast->bn->b_end;
3038                 mab_set_b_end(mast->bn, &l_mas, left);
3039                 mab_set_b_end(mast->bn, &m_mas, middle);
3040                 mab_set_b_end(mast->bn, &r_mas, right);
3041
3042                 /* Copy anything necessary out of the right node. */
3043                 mast_combine_cp_right(mast);
3044                 mast_topiary(mast);
3045                 mast->orig_l->last = mast->orig_l->max;
3046
3047                 if (mast_sufficient(mast))
3048                         continue;
3049
3050                 if (mast_overflow(mast))
3051                         continue;
3052
3053                 /* May be a new root stored in mast->bn */
3054                 if (mas_is_root_limits(mast->orig_l))
3055                         break;
3056
3057                 mast_spanning_rebalance(mast);
3058
3059                 /* rebalancing from other nodes may require another loop. */
3060                 if (!count)
3061                         count++;
3062         }
3063
3064         l_mas.node = mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)),
3065                                 mte_node_type(mast->orig_l->node));
3066         mast->orig_l->depth++;
3067         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, &l_mas, true);
3068         mte_set_parent(left, l_mas.node, slot);
3069         if (middle)
3070                 mte_set_parent(middle, l_mas.node, ++slot);
3071
3072         if (right)
3073                 mte_set_parent(right, l_mas.node, ++slot);
3074
3075         if (mas_is_root_limits(mast->l)) {
3076 new_root:
3077                 mast_new_root(mast, mas);
3078         } else {
3079                 mas_mn(&l_mas)->parent = mas_mn(mast->orig_l)->parent;
3080         }
3081
3082         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node))
3083                 mat_add(&free, mast->orig_l->node);
3084
3085         mas->depth = mast->orig_l->depth;
3086         *mast->orig_l = l_mas;
3087         mte_set_node_dead(mas->node);
3088
3089         /* Set up mas for insertion. */
3090         mast->orig_l->depth = mas->depth;
3091         mast->orig_l->alloc = mas->alloc;
3092         *mas = *mast->orig_l;
3093         mas_wmb_replace(mas, &free, &destroy);
3094         mtree_range_walk(mas);
3095         return mast->bn->b_end;
3096 }
3097
3098 /*
3099  * mas_rebalance() - Rebalance a given node.
3100  * @mas: The maple state
3101  * @b_node: The big maple node.
3102  *
3103  * Rebalance two nodes into a single node or two new nodes that are sufficient.
3104  * Continue upwards until tree is sufficient.
3105  *
3106  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
3107  */
3108 static inline int mas_rebalance(struct ma_state *mas,
3109                                 struct maple_big_node *b_node)
3110 {
3111         char empty_count = mas_mt_height(mas);
3112         struct maple_subtree_state mast;
3113         unsigned char shift, b_end = ++b_node->b_end;
3114
3115         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3116         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3117
3118         trace_ma_op(__func__, mas);
3119
3120         /*
3121          * Rebalancing occurs if a node is insufficient.  Data is rebalanced
3122          * against the node to the right if it exists, otherwise the node to the
3123          * left of this node is rebalanced against this node.  If rebalancing
3124          * causes just one node to be produced instead of two, then the parent
3125          * is also examined and rebalanced if it is insufficient.  Every level
3126          * tries to combine the data in the same way.  If one node contains the
3127          * entire range of the tree, then that node is used as a new root node.
3128          */
3129         mas_node_count(mas, 1 + empty_count * 3);
3130         if (mas_is_err(mas))
3131                 return 0;
3132
3133         mast.orig_l = &l_mas;
3134         mast.orig_r = &r_mas;
3135         mast.bn = b_node;
3136         mast.bn->type = mte_node_type(mas->node);
3137
3138         l_mas = r_mas = *mas;
3139
3140         if (mas_next_sibling(&r_mas)) {
3141                 mas_mab_cp(&r_mas, 0, mt_slot_count(r_mas.node), b_node, b_end);
3142                 r_mas.last = r_mas.index = r_mas.max;
3143         } else {
3144                 mas_prev_sibling(&l_mas);
3145                 shift = mas_data_end(&l_mas) + 1;
3146                 mab_shift_right(b_node, shift);
3147                 mas->offset += shift;
3148                 mas_mab_cp(&l_mas, 0, shift - 1, b_node, 0);
3149                 b_node->b_end = shift + b_end;
3150                 l_mas.index = l_mas.last = l_mas.min;
3151         }
3152
3153         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, empty_count);
3154 }
3155
3156 /*
3157  * mas_destroy_rebalance() - Rebalance left-most node while destroying the maple
3158  * state.
3159  * @mas: The maple state
3160  * @end: The end of the left-most node.
3161  *
3162  * During a mass-insert event (such as forking), it may be necessary to
3163  * rebalance the left-most node when it is not sufficient.
3164  */
3165 static inline void mas_destroy_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end)
3166 {
3167         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
3168         struct maple_node reuse, *newnode, *parent, *new_left, *left, *node;
3169         struct maple_enode *eparent;
3170         unsigned char offset, tmp, split = mt_slots[mt] / 2;
3171         void __rcu **l_slots, **slots;
3172         unsigned long *l_pivs, *pivs, gap;
3173         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
3174
3175         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3176
3177         l_mas = *mas;
3178         mas_prev_sibling(&l_mas);
3179
3180         /* set up node. */
3181         if (in_rcu) {
3182                 /* Allocate for both left and right as well as parent. */
3183                 mas_node_count(mas, 3);
3184                 if (mas_is_err(mas))
3185                         return;
3186
3187                 newnode = mas_pop_node(mas);
3188         } else {
3189                 newnode = &reuse;
3190         }
3191
3192         node = mas_mn(mas);
3193         newnode->parent = node->parent;
3194         slots = ma_slots(newnode, mt);
3195         pivs = ma_pivots(newnode, mt);
3196         left = mas_mn(&l_mas);
3197         l_slots = ma_slots(left, mt);
3198         l_pivs = ma_pivots(left, mt);
3199         if (!l_slots[split])
3200                 split++;
3201         tmp = mas_data_end(&l_mas) - split;
3202
3203         memcpy(slots, l_slots + split + 1, sizeof(void *) * tmp);
3204         memcpy(pivs, l_pivs + split + 1, sizeof(unsigned long) * tmp);
3205         pivs[tmp] = l_mas.max;
3206         memcpy(slots + tmp, ma_slots(node, mt), sizeof(void *) * end);
3207         memcpy(pivs + tmp, ma_pivots(node, mt), sizeof(unsigned long) * end);
3208
3209         l_mas.max = l_pivs[split];
3210         mas->min = l_mas.max + 1;
3211         eparent = mt_mk_node(mte_parent(l_mas.node),
3212                              mas_parent_enum(&l_mas, l_mas.node));
3213         tmp += end;
3214         if (!in_rcu) {
3215                 unsigned char max_p = mt_pivots[mt];
3216                 unsigned char max_s = mt_slots[mt];
3217
3218                 if (tmp < max_p)
3219                         memset(pivs + tmp, 0,
3220                                sizeof(unsigned long *) * (max_p - tmp));
3221
3222                 if (tmp < mt_slots[mt])
3223                         memset(slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3224
3225                 memcpy(node, newnode, sizeof(struct maple_node));
3226                 ma_set_meta(node, mt, 0, tmp - 1);
3227                 mte_set_pivot(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node),
3228                               l_pivs[split]);
3229
3230                 /* Remove data from l_pivs. */
3231                 tmp = split + 1;
3232                 memset(l_pivs + tmp, 0, sizeof(unsigned long) * (max_p - tmp));
3233                 memset(l_slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3234                 ma_set_meta(left, mt, 0, split);
3235
3236                 goto done;
3237         }
3238
3239         /* RCU requires replacing both l_mas, mas, and parent. */
3240         mas->node = mt_mk_node(newnode, mt);
3241         ma_set_meta(newnode, mt, 0, tmp);
3242
3243         new_left = mas_pop_node(mas);
3244         new_left->parent = left->parent;
3245         mt = mte_node_type(l_mas.node);
3246         slots = ma_slots(new_left, mt);
3247         pivs = ma_pivots(new_left, mt);
3248         memcpy(slots, l_slots, sizeof(void *) * split);
3249         memcpy(pivs, l_pivs, sizeof(unsigned long) * split);
3250         ma_set_meta(new_left, mt, 0, split);
3251         l_mas.node = mt_mk_node(new_left, mt);
3252
3253         /* replace parent. */
3254         offset = mte_parent_slot(mas->node);
3255         mt = mas_parent_enum(&l_mas, l_mas.node);
3256         parent = mas_pop_node(mas);
3257         slots = ma_slots(parent, mt);
3258         pivs = ma_pivots(parent, mt);
3259         memcpy(parent, mte_to_node(eparent), sizeof(struct maple_node));
3260         rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
3261         rcu_assign_pointer(slots[offset - 1], l_mas.node);
3262         pivs[offset - 1] = l_mas.max;
3263         eparent = mt_mk_node(parent, mt);
3264 done:
3265         gap = mas_leaf_max_gap(mas);
3266         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(mas->node), gap);
3267         gap = mas_leaf_max_gap(&l_mas);
3268         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node), gap);
3269         mas_ascend(mas);
3270
3271         if (in_rcu)
3272                 mas_replace(mas, false);
3273
3274         mas_update_gap(mas);
3275 }
3276
3277 /*
3278  * mas_split_final_node() - Split the final node in a subtree operation.
3279  * @mast: the maple subtree state
3280  * @mas: The maple state
3281  * @height: The height of the tree in case it's a new root.
3282  */
3283 static inline bool mas_split_final_node(struct maple_subtree_state *mast,
3284                                         struct ma_state *mas, int height)
3285 {
3286         struct maple_enode *ancestor;
3287
3288         if (mte_is_root(mas->node)) {
3289                 if (mt_is_alloc(mas->tree))
3290                         mast->bn->type = maple_arange_64;
3291                 else
3292                         mast->bn->type = maple_range_64;
3293                 mas->depth = height;
3294         }
3295         /*
3296          * Only a single node is used here, could be root.
3297          * The Big_node data should just fit in a single node.
3298          */
3299         ancestor = mas_new_ma_node(mas, mast->bn);
3300         mte_set_parent(mast->l->node, ancestor, mast->l->offset);
3301         mte_set_parent(mast->r->node, ancestor, mast->r->offset);
3302         mte_to_node(ancestor)->parent = mas_mn(mas)->parent;
3303
3304         mast->l->node = ancestor;
3305         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, mast->l, true);
3306         mas->offset = mast->bn->b_end - 1;
3307         return true;
3308 }
3309
3310 /*
3311  * mast_fill_bnode() - Copy data into the big node in the subtree state
3312  * @mast: The maple subtree state
3313  * @mas: the maple state
3314  * @skip: The number of entries to skip for new nodes insertion.
3315  */
3316 static inline void mast_fill_bnode(struct maple_subtree_state *mast,
3317                                          struct ma_state *mas,
3318                                          unsigned char skip)
3319 {
3320         bool cp = true;
3321         struct maple_enode *old = mas->node;
3322         unsigned char split;
3323
3324         memset(mast->bn->gap, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->gap));
3325         memset(mast->bn->slot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->slot));
3326         memset(mast->bn->pivot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->pivot));
3327         mast->bn->b_end = 0;
3328
3329         if (mte_is_root(mas->node)) {
3330                 cp = false;
3331         } else {
3332                 mas_ascend(mas);
3333                 mat_add(mast->free, old);
3334                 mas->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3335         }
3336
3337         if (cp && mast->l->offset)
3338                 mas_mab_cp(mas, 0, mast->l->offset - 1, mast->bn, 0);
3339
3340         split = mast->bn->b_end;
3341         mab_set_b_end(mast->bn, mast->l, mast->l->node);
3342         mast->r->offset = mast->bn->b_end;
3343         mab_set_b_end(mast->bn, mast->r, mast->r->node);
3344         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] == mas->max)
3345                 cp = false;
3346
3347         if (cp)
3348                 mas_mab_cp(mas, split + skip, mt_slot_count(mas->node) - 1,
3349                            mast->bn, mast->bn->b_end);
3350
3351         mast->bn->b_end--;
3352         mast->bn->type = mte_node_type(mas->node);
3353 }
3354
3355 /*
3356  * mast_split_data() - Split the data in the subtree state big node into regular
3357  * nodes.
3358  * @mast: The maple subtree state
3359  * @mas: The maple state
3360  * @split: The location to split the big node
3361  */
3362 static inline void mast_split_data(struct maple_subtree_state *mast,
3363            struct ma_state *mas, unsigned char split)
3364 {
3365         unsigned char p_slot;
3366
3367         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, true);
3368         mte_set_pivot(mast->r->node, 0, mast->r->max);
3369         mab_mas_cp(mast->bn, split + 1, mast->bn->b_end, mast->r, false);
3370         mast->l->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3371         mast->l->max = mast->bn->pivot[split];
3372         mast->r->min = mast->l->max + 1;
3373         if (mte_is_leaf(mas->node))
3374                 return;
3375
3376         p_slot = mast->orig_l->offset;
3377         mas_set_split_parent(mast->orig_l, mast->l->node, mast->r->node,
3378                              &p_slot, split);
3379         mas_set_split_parent(mast->orig_r, mast->l->node, mast->r->node,
3380                              &p_slot, split);
3381 }
3382
3383 /*
3384  * mas_push_data() - Instead of splitting a node, it is beneficial to push the
3385  * data to the right or left node if there is room.
3386  * @mas: The maple state
3387  * @height: The current height of the maple state
3388  * @mast: The maple subtree state
3389  * @left: Push left or not.
3390  *
3391  * Keeping the height of the tree low means faster lookups.
3392  *
3393  * Return: True if pushed, false otherwise.
3394  */
3395 static inline bool mas_push_data(struct ma_state *mas, int height,
3396                                  struct maple_subtree_state *mast, bool left)
3397 {
3398         unsigned char slot_total = mast->bn->b_end;
3399         unsigned char end, space, split;
3400
3401         MA_STATE(tmp_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3402         tmp_mas = *mas;
3403         tmp_mas.depth = mast->l->depth;
3404
3405         if (left && !mas_prev_sibling(&tmp_mas))
3406                 return false;
3407         else if (!left && !mas_next_sibling(&tmp_mas))
3408                 return false;
3409
3410         end = mas_data_end(&tmp_mas);
3411         slot_total += end;
3412         space = 2 * mt_slot_count(mas->node) - 2;
3413         /* -2 instead of -1 to ensure there isn't a triple split */
3414         if (ma_is_leaf(mast->bn->type))
3415                 space--;
3416
3417         if (mas->max == ULONG_MAX)
3418                 space--;
3419
3420         if (slot_total >= space)
3421                 return false;
3422
3423         /* Get the data; Fill mast->bn */
3424         mast->bn->b_end++;
3425         if (left) {
3426                 mab_shift_right(mast->bn, end + 1);
3427                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, 0);
3428                 mast->bn->b_end = slot_total + 1;
3429         } else {
3430                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, mast->bn->b_end);
3431         }
3432
3433         /* Configure mast for splitting of mast->bn */
3434         split = mt_slots[mast->bn->type] - 2;
3435         if (left) {
3436                 /*  Switch mas to prev node  */
3437                 mat_add(mast->free, mas->node);
3438                 *mas = tmp_mas;
3439                 /* Start using mast->l for the left side. */
3440                 tmp_mas.node = mast->l->node;
3441                 *mast->l = tmp_mas;
3442         } else {
3443                 mat_add(mast->free, tmp_mas.node);
3444                 tmp_mas.node = mast->r->node;
3445                 *mast->r = tmp_mas;
3446                 split = slot_total - split;
3447         }
3448         split = mab_no_null_split(mast->bn, split, mt_slots[mast->bn->type]);
3449         /* Update parent slot for split calculation. */
3450         if (left)
3451                 mast->orig_l->offset += end + 1;
3452
3453         mast_split_data(mast, mas, split);
3454         mast_fill_bnode(mast, mas, 2);
3455         mas_split_final_node(mast, mas, height + 1);
3456         return true;
3457 }
3458
3459 /*
3460  * mas_split() - Split data that is too big for one node into two.
3461  * @mas: The maple state
3462  * @b_node: The maple big node
3463  * Return: 1 on success, 0 on failure.
3464  */
3465 static int mas_split(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
3466 {
3467
3468         struct maple_subtree_state mast;
3469         int height = 0;
3470         unsigned char mid_split, split = 0;
3471
3472         /*
3473          * Splitting is handled differently from any other B-tree; the Maple
3474          * Tree splits upwards.  Splitting up means that the split operation
3475          * occurs when the walk of the tree hits the leaves and not on the way
3476          * down.  The reason for splitting up is that it is impossible to know
3477          * how much space will be needed until the leaf is (or leaves are)
3478          * reached.  Since overwriting data is allowed and a range could
3479          * overwrite more than one range or result in changing one entry into 3
3480          * entries, it is impossible to know if a split is required until the
3481          * data is examined.
3482          *
3483          * Splitting is a balancing act between keeping allocations to a minimum
3484          * and avoiding a 'jitter' event where a tree is expanded to make room
3485          * for an entry followed by a contraction when the entry is removed.  To
3486          * accomplish the balance, there are empty slots remaining in both left
3487          * and right nodes after a split.
3488          */
3489         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3490         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3491         MA_STATE(prev_l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3492         MA_STATE(prev_r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3493         MA_TOPIARY(mat, mas->tree);
3494
3495         trace_ma_op(__func__, mas);
3496         mas->depth = mas_mt_height(mas);
3497         /* Allocation failures will happen early. */
3498         mas_node_count(mas, 1 + mas->depth * 2);
3499         if (mas_is_err(mas))
3500                 return 0;
3501
3502         mast.l = &l_mas;
3503         mast.r = &r_mas;
3504         mast.orig_l = &prev_l_mas;
3505         mast.orig_r = &prev_r_mas;
3506         mast.free = &mat;
3507         mast.bn = b_node;
3508
3509         while (height++ <= mas->depth) {
3510                 if (mt_slots[b_node->type] > b_node->b_end) {
3511                         mas_split_final_node(&mast, mas, height);
3512                         break;
3513                 }
3514
3515                 l_mas = r_mas = *mas;
3516                 l_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3517                 r_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3518                 /*
3519                  * Another way that 'jitter' is avoided is to terminate a split up early if the
3520                  * left or right node has space to spare.  This is referred to as "pushing left"
3521                  * or "pushing right" and is similar to the B* tree, except the nodes left or
3522                  * right can rarely be reused due to RCU, but the ripple upwards is halted which
3523                  * is a significant savings.
3524                  */
3525                 /* Try to push left. */
3526                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, true))
3527                         break;
3528
3529                 /* Try to push right. */
3530                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, false))
3531                         break;
3532
3533                 split = mab_calc_split(mas, b_node, &mid_split, prev_l_mas.min);
3534                 mast_split_data(&mast, mas, split);
3535                 /*
3536                  * Usually correct, mab_mas_cp in the above call overwrites
3537                  * r->max.
3538                  */
3539                 mast.r->max = mas->max;
3540                 mast_fill_bnode(&mast, mas, 1);
3541                 prev_l_mas = *mast.l;
3542                 prev_r_mas = *mast.r;
3543         }
3544
3545         /* Set the original node as dead */
3546         mat_add(mast.free, mas->node);
3547         mas->node = l_mas.node;
3548         mas_wmb_replace(mas, mast.free, NULL);
3549         mtree_range_walk(mas);
3550         return 1;
3551 }
3552
3553 /*
3554  * mas_reuse_node() - Reuse the node to store the data.
3555  * @wr_mas: The maple write state
3556  * @bn: The maple big node
3557  * @end: The end of the data.
3558  *
3559  * Will always return false in RCU mode.
3560  *
3561  * Return: True if node was reused, false otherwise.
3562  */
3563 static inline bool mas_reuse_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3564                           struct maple_big_node *bn, unsigned char end)
3565 {
3566         /* Need to be rcu safe. */
3567         if (mt_in_rcu(wr_mas->mas->tree))
3568                 return false;
3569
3570         if (end > bn->b_end) {
3571                 int clear = mt_slots[wr_mas->type] - bn->b_end;
3572
3573                 memset(wr_mas->slots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear--);
3574                 memset(wr_mas->pivots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear);
3575         }
3576         mab_mas_cp(bn, 0, bn->b_end, wr_mas->mas, false);
3577         return true;
3578 }
3579
3580 /*
3581  * mas_commit_b_node() - Commit the big node into the tree.
3582  * @wr_mas: The maple write state
3583  * @b_node: The maple big node
3584  * @end: The end of the data.
3585  */
3586 static inline int mas_commit_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3587                             struct maple_big_node *b_node, unsigned char end)
3588 {
3589         struct maple_node *node;
3590         unsigned char b_end = b_node->b_end;
3591         enum maple_type b_type = b_node->type;
3592
3593         if ((b_end < mt_min_slots[b_type]) &&
3594             (!mte_is_root(wr_mas->mas->node)) &&
3595             (mas_mt_height(wr_mas->mas) > 1))
3596                 return mas_rebalance(wr_mas->mas, b_node);
3597
3598         if (b_end >= mt_slots[b_type])
3599                 return mas_split(wr_mas->mas, b_node);
3600
3601         if (mas_reuse_node(wr_mas, b_node, end))
3602                 goto reuse_node;
3603
3604         mas_node_count(wr_mas->mas, 1);
3605         if (mas_is_err(wr_mas->mas))
3606                 return 0;
3607
3608         node = mas_pop_node(wr_mas->mas);
3609         node->parent = mas_mn(wr_mas->mas)->parent;
3610         wr_mas->mas->node = mt_mk_node(node, b_type);
3611         mab_mas_cp(b_node, 0, b_end, wr_mas->mas, false);
3612         mas_replace(wr_mas->mas, false);
3613 reuse_node:
3614         mas_update_gap(wr_mas->mas);
3615         return 1;
3616 }
3617
3618 /*
3619  * mas_root_expand() - Expand a root to a node
3620  * @mas: The maple state
3621  * @entry: The entry to store into the tree
3622  */
3623 static inline int mas_root_expand(struct ma_state *mas, void *entry)
3624 {
3625         void *contents = mas_root_locked(mas);
3626         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3627         struct maple_node *node;
3628         void __rcu **slots;
3629         unsigned long *pivots;
3630         int slot = 0;
3631
3632         mas_node_count(mas, 1);
3633         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
3634                 return 0;
3635
3636         node = mas_pop_node(mas);
3637         pivots = ma_pivots(node, type);
3638         slots = ma_slots(node, type);
3639         node->parent = ma_parent_ptr(
3640                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3641         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3642
3643         if (mas->index) {
3644                 if (contents) {
3645                         rcu_assign_pointer(slots[slot], contents);
3646                         if (likely(mas->index > 1))
3647                                 slot++;
3648                 }
3649                 pivots[slot++] = mas->index - 1;
3650         }
3651
3652         rcu_assign_pointer(slots[slot], entry);
3653         mas->offset = slot;
3654         pivots[slot] = mas->last;
3655         if (mas->last != ULONG_MAX)
3656                 slot++;
3657         mas->depth = 1;
3658         mas_set_height(mas);
3659
3660         /* swap the new root into the tree */
3661         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3662         ma_set_meta(node, maple_leaf_64, 0, slot);
3663         return slot;
3664 }
3665
3666 static inline void mas_store_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3667 {
3668         if (likely((mas->last != 0) || (mas->index != 0)))
3669                 mas_root_expand(mas, entry);
3670         else if (((unsigned long) (entry) & 3) == 2)
3671                 mas_root_expand(mas, entry);
3672         else {
3673                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3674                 mas->node = MAS_START;
3675         }
3676 }
3677
3678 /*
3679  * mas_is_span_wr() - Check if the write needs to be treated as a write that
3680  * spans the node.
3681  * @mas: The maple state
3682  * @piv: The pivot value being written
3683  * @type: The maple node type
3684  * @entry: The data to write
3685  *
3686  * Spanning writes are writes that start in one node and end in another OR if
3687  * the write of a %NULL will cause the node to end with a %NULL.
3688  *
3689  * Return: True if this is a spanning write, false otherwise.
3690  */
3691 static bool mas_is_span_wr(struct ma_wr_state *wr_mas)
3692 {
3693         unsigned long max;
3694         unsigned long last = wr_mas->mas->last;
3695         unsigned long piv = wr_mas->r_max;
3696         enum maple_type type = wr_mas->type;
3697         void *entry = wr_mas->entry;
3698
3699         /* Contained in this pivot */
3700         if (piv > last)
3701                 return false;
3702
3703         max = wr_mas->mas->max;
3704         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
3705                 /* Fits in the node, but may span slots. */
3706                 if (last < max)
3707                         return false;
3708
3709                 /* Writes to the end of the node but not null. */
3710                 if ((last == max) && entry)
3711                         return false;
3712
3713                 /*
3714                  * Writing ULONG_MAX is not a spanning write regardless of the
3715                  * value being written as long as the range fits in the node.
3716                  */
3717                 if ((last == ULONG_MAX) && (last == max))
3718                         return false;
3719         } else if (piv == last) {
3720                 if (entry)
3721                         return false;
3722
3723                 /* Detect spanning store wr walk */
3724                 if (last == ULONG_MAX)
3725                         return false;
3726         }
3727
3728         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, piv, entry);
3729
3730         return true;
3731 }
3732
3733 static inline void mas_wr_walk_descend(struct ma_wr_state *wr_mas)
3734 {
3735         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
3736         mas_wr_node_walk(wr_mas);
3737         wr_mas->slots = ma_slots(wr_mas->node, wr_mas->type);
3738 }
3739
3740 static inline void mas_wr_walk_traverse(struct ma_wr_state *wr_mas)
3741 {
3742         wr_mas->mas->max = wr_mas->r_max;
3743         wr_mas->mas->min = wr_mas->r_min;
3744         wr_mas->mas->node = wr_mas->content;
3745         wr_mas->mas->offset = 0;
3746         wr_mas->mas->depth++;
3747 }
3748 /*
3749  * mas_wr_walk() - Walk the tree for a write.
3750  * @wr_mas: The maple write state
3751  *
3752  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
3753  *
3754  * Return: True if it's contained in a node, false on spanning write.
3755  */
3756 static bool mas_wr_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
3757 {
3758         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3759
3760         while (true) {
3761                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3762                 if (unlikely(mas_is_span_wr(wr_mas)))
3763                         return false;
3764
3765                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3766                                                   mas->offset);
3767                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3768                         return true;
3769
3770                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3771         }
3772
3773         return true;
3774 }
3775
3776 static bool mas_wr_walk_index(struct ma_wr_state *wr_mas)
3777 {
3778         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3779
3780         while (true) {
3781                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3782                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3783                                                   mas->offset);
3784                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3785                         return true;
3786                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3787
3788         }
3789         return true;
3790 }
3791 /*
3792  * mas_extend_spanning_null() - Extend a store of a %NULL to include surrounding %NULLs.
3793  * @l_wr_mas: The left maple write state
3794  * @r_wr_mas: The right maple write state
3795  */
3796 static inline void mas_extend_spanning_null(struct ma_wr_state *l_wr_mas,
3797                                             struct ma_wr_state *r_wr_mas)
3798 {
3799         struct ma_state *r_mas = r_wr_mas->mas;
3800         struct ma_state *l_mas = l_wr_mas->mas;
3801         unsigned char l_slot;
3802
3803         l_slot = l_mas->offset;
3804         if (!l_wr_mas->content)
3805                 l_mas->index = l_wr_mas->r_min;
3806
3807         if ((l_mas->index == l_wr_mas->r_min) &&
3808                  (l_slot &&
3809                   !mas_slot_locked(l_mas, l_wr_mas->slots, l_slot - 1))) {
3810                 if (l_slot > 1)
3811                         l_mas->index = l_wr_mas->pivots[l_slot - 2] + 1;
3812                 else
3813                         l_mas->index = l_mas->min;
3814
3815                 l_mas->offset = l_slot - 1;
3816         }
3817
3818         if (!r_wr_mas->content) {
3819                 if (r_mas->last < r_wr_mas->r_max)
3820                         r_mas->last = r_wr_mas->r_max;
3821                 r_mas->offset++;
3822         } else if ((r_mas->last == r_wr_mas->r_max) &&
3823             (r_mas->last < r_mas->max) &&
3824             !mas_slot_locked(r_mas, r_wr_mas->slots, r_mas->offset + 1)) {
3825                 r_mas->last = mas_safe_pivot(r_mas, r_wr_mas->pivots,
3826                                              r_wr_mas->type, r_mas->offset + 1);
3827                 r_mas->offset++;
3828         }
3829 }
3830
3831 static inline void *mas_state_walk(struct ma_state *mas)
3832 {
3833         void *entry;
3834
3835         entry = mas_start(mas);
3836         if (mas_is_none(mas))
3837                 return NULL;
3838
3839         if (mas_is_ptr(mas))
3840                 return entry;
3841
3842         return mtree_range_walk(mas);
3843 }
3844
3845 /*
3846  * mtree_lookup_walk() - Internal quick lookup that does not keep maple state up
3847  * to date.
3848  *
3849  * @mas: The maple state.
3850  *
3851  * Note: Leaves mas in undesirable state.
3852  * Return: The entry for @mas->index or %NULL on dead node.
3853  */
3854 static inline void *mtree_lookup_walk(struct ma_state *mas)
3855 {
3856         unsigned long *pivots;
3857         unsigned char offset;
3858         struct maple_node *node;
3859         struct maple_enode *next;
3860         enum maple_type type;
3861         void __rcu **slots;
3862         unsigned char end;
3863         unsigned long max;
3864
3865         next = mas->node;
3866         max = ULONG_MAX;
3867         do {
3868                 offset = 0;
3869                 node = mte_to_node(next);
3870                 type = mte_node_type(next);
3871                 pivots = ma_pivots(node, type);
3872                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
3873                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3874                         goto dead_node;
3875
3876                 if (pivots[offset] >= mas->index)
3877                         goto next;
3878
3879                 do {
3880                         offset++;
3881                 } while ((offset < end) && (pivots[offset] < mas->index));
3882
3883                 if (likely(offset > end))
3884                         max = pivots[offset];
3885
3886 next:
3887                 slots = ma_slots(node, type);
3888                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
3889                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3890                         goto dead_node;
3891         } while (!ma_is_leaf(type));
3892
3893         return (void *) next;
3894
3895 dead_node:
3896         mas_reset(mas);
3897         return NULL;
3898 }
3899
3900 /*
3901  * mas_new_root() - Create a new root node that only contains the entry passed
3902  * in.
3903  * @mas: The maple state
3904  * @entry: The entry to store.
3905  *
3906  * Only valid when the index == 0 and the last == ULONG_MAX
3907  *
3908  * Return 0 on error, 1 on success.
3909  */
3910 static inline int mas_new_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3911 {
3912         struct maple_enode *root = mas_root_locked(mas);
3913         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3914         struct maple_node *node;
3915         void __rcu **slots;
3916         unsigned long *pivots;
3917
3918         if (!entry && !mas->index && mas->last == ULONG_MAX) {
3919                 mas->depth = 0;
3920                 mas_set_height(mas);
3921                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3922                 mas->node = MAS_START;
3923                 goto done;
3924         }
3925
3926         mas_node_count(mas, 1);
3927         if (mas_is_err(mas))
3928                 return 0;
3929
3930         node = mas_pop_node(mas);
3931         pivots = ma_pivots(node, type);
3932         slots = ma_slots(node, type);
3933         node->parent = ma_parent_ptr(
3934                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3935         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3936         rcu_assign_pointer(slots[0], entry);
3937         pivots[0] = mas->last;
3938         mas->depth = 1;
3939         mas_set_height(mas);
3940         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3941
3942 done:
3943         if (xa_is_node(root))
3944                 mte_destroy_walk(root, mas->tree);
3945
3946         return 1;
3947 }
3948 /*
3949  * mas_wr_spanning_store() - Create a subtree with the store operation completed
3950  * and new nodes where necessary, then place the sub-tree in the actual tree.
3951  * Note that mas is expected to point to the node which caused the store to
3952  * span.
3953  * @wr_mas: The maple write state
3954  *
3955  * Return: 0 on error, positive on success.
3956  */
3957 static inline int mas_wr_spanning_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
3958 {
3959         struct maple_subtree_state mast;
3960         struct maple_big_node b_node;
3961         struct ma_state *mas;
3962         unsigned char height;
3963
3964         /* Left and Right side of spanning store */
3965         MA_STATE(l_mas, NULL, 0, 0);
3966         MA_STATE(r_mas, NULL, 0, 0);
3967
3968         MA_WR_STATE(r_wr_mas, &r_mas, wr_mas->entry);
3969         MA_WR_STATE(l_wr_mas, &l_mas, wr_mas->entry);
3970
3971         /*
3972          * A store operation that spans multiple nodes is called a spanning
3973          * store and is handled early in the store call stack by the function
3974          * mas_is_span_wr().  When a spanning store is identified, the maple
3975          * state is duplicated.  The first maple state walks the left tree path
3976          * to ``index``, the duplicate walks the right tree path to ``last``.
3977          * The data in the two nodes are combined into a single node, two nodes,
3978          * or possibly three nodes (see the 3-way split above).  A ``NULL``
3979          * written to the last entry of a node is considered a spanning store as
3980          * a rebalance is required for the operation to complete and an overflow
3981          * of data may happen.
3982          */
3983         mas = wr_mas->mas;
3984         trace_ma_op(__func__, mas);
3985
3986         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX))
3987                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
3988         /*
3989          * Node rebalancing may occur due to this store, so there may be three new
3990          * entries per level plus a new root.
3991          */
3992         height = mas_mt_height(mas);
3993         mas_node_count(mas, 1 + height * 3);
3994         if (mas_is_err(mas))
3995                 return 0;
3996
3997         /*
3998          * Set up right side.  Need to get to the next offset after the spanning
3999          * store to ensure it's not NULL and to combine both the next node and
4000          * the node with the start together.
4001          */
4002         r_mas = *mas;
4003         /* Avoid overflow, walk to next slot in the tree. */
4004         if (r_mas.last + 1)
4005                 r_mas.last++;
4006
4007         r_mas.index = r_mas.last;
4008         mas_wr_walk_index(&r_wr_mas);
4009         r_mas.last = r_mas.index = mas->last;
4010
4011         /* Set up left side. */
4012         l_mas = *mas;
4013         mas_wr_walk_index(&l_wr_mas);
4014
4015         if (!wr_mas->entry) {
4016                 mas_extend_spanning_null(&l_wr_mas, &r_wr_mas);
4017                 mas->offset = l_mas.offset;
4018                 mas->index = l_mas.index;
4019                 mas->last = l_mas.last = r_mas.last;
4020         }
4021
4022         /* expanding NULLs may make this cover the entire range */
4023         if (!l_mas.index && r_mas.last == ULONG_MAX) {
4024                 mas_set_range(mas, 0, ULONG_MAX);
4025                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4026         }
4027
4028         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4029         /* Copy l_mas and store the value in b_node. */
4030         mas_store_b_node(&l_wr_mas, &b_node, l_wr_mas.node_end);
4031         /* Copy r_mas into b_node. */
4032         if (r_mas.offset <= r_wr_mas.node_end)
4033                 mas_mab_cp(&r_mas, r_mas.offset, r_wr_mas.node_end,
4034                            &b_node, b_node.b_end + 1);
4035         else
4036                 b_node.b_end++;
4037
4038         /* Stop spanning searches by searching for just index. */
4039         l_mas.index = l_mas.last = mas->index;
4040
4041         mast.bn = &b_node;
4042         mast.orig_l = &l_mas;
4043         mast.orig_r = &r_mas;
4044         /* Combine l_mas and r_mas and split them up evenly again. */
4045         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, height + 1);
4046 }
4047
4048 /*
4049  * mas_wr_node_store() - Attempt to store the value in a node
4050  * @wr_mas: The maple write state
4051  *
4052  * Attempts to reuse the node, but may allocate.
4053  *
4054  * Return: True if stored, false otherwise
4055  */
4056 static inline bool mas_wr_node_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4057 {
4058         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4059         void __rcu **dst_slots;
4060         unsigned long *dst_pivots;
4061         unsigned char dst_offset;
4062         unsigned char new_end = wr_mas->node_end;
4063         unsigned char offset;
4064         unsigned char node_slots = mt_slots[wr_mas->type];
4065         struct maple_node reuse, *newnode;
4066         unsigned char copy_size, max_piv = mt_pivots[wr_mas->type];
4067         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
4068
4069         offset = mas->offset;
4070         if (mas->last == wr_mas->r_max) {
4071                 /* runs right to the end of the node */
4072                 if (mas->last == mas->max)
4073                         new_end = offset;
4074                 /* don't copy this offset */
4075                 wr_mas->offset_end++;
4076         } else if (mas->last < wr_mas->r_max) {
4077                 /* new range ends in this range */
4078                 if (unlikely(wr_mas->r_max == ULONG_MAX))
4079                         mas_bulk_rebalance(mas, wr_mas->node_end, wr_mas->type);
4080
4081                 new_end++;
4082         } else {
4083                 if (wr_mas->end_piv == mas->last)
4084                         wr_mas->offset_end++;
4085
4086                 new_end -= wr_mas->offset_end - offset - 1;
4087         }
4088
4089         /* new range starts within a range */
4090         if (wr_mas->r_min < mas->index)
4091                 new_end++;
4092
4093         /* Not enough room */
4094         if (new_end >= node_slots)
4095                 return false;
4096
4097         /* Not enough data. */
4098         if (!mte_is_root(mas->node) && (new_end <= mt_min_slots[wr_mas->type]) &&
4099             !(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
4100                 return false;
4101
4102         /* set up node. */
4103         if (in_rcu) {
4104                 mas_node_count(mas, 1);
4105                 if (mas_is_err(mas))
4106                         return false;
4107
4108                 newnode = mas_pop_node(mas);
4109         } else {
4110                 memset(&reuse, 0, sizeof(struct maple_node));
4111                 newnode = &reuse;
4112         }
4113
4114         newnode->parent = mas_mn(mas)->parent;
4115         dst_pivots = ma_pivots(newnode, wr_mas->type);
4116         dst_slots = ma_slots(newnode, wr_mas->type);
4117         /* Copy from start to insert point */
4118         memcpy(dst_pivots, wr_mas->pivots, sizeof(unsigned long) * (offset + 1));
4119         memcpy(dst_slots, wr_mas->slots, sizeof(void *) * (offset + 1));
4120         dst_offset = offset;
4121
4122         /* Handle insert of new range starting after old range */
4123         if (wr_mas->r_min < mas->index) {
4124                 mas->offset++;
4125                 rcu_assign_pointer(dst_slots[dst_offset], wr_mas->content);
4126                 dst_pivots[dst_offset++] = mas->index - 1;
4127         }
4128
4129         /* Store the new entry and range end. */
4130         if (dst_offset < max_piv)
4131                 dst_pivots[dst_offset] = mas->last;
4132         mas->offset = dst_offset;
4133         rcu_assign_pointer(dst_slots[dst_offset], wr_mas->entry);
4134
4135         /*
4136          * this range wrote to the end of the node or it overwrote the rest of
4137          * the data
4138          */
4139         if (wr_mas->offset_end > wr_mas->node_end || mas->last >= mas->max) {
4140                 new_end = dst_offset;
4141                 goto done;
4142         }
4143
4144         dst_offset++;
4145         /* Copy to the end of node if necessary. */
4146         copy_size = wr_mas->node_end - wr_mas->offset_end + 1;
4147         memcpy(dst_slots + dst_offset, wr_mas->slots + wr_mas->offset_end,
4148                sizeof(void *) * copy_size);
4149         if (dst_offset < max_piv) {
4150                 if (copy_size > max_piv - dst_offset)
4151                         copy_size = max_piv - dst_offset;
4152
4153                 memcpy(dst_pivots + dst_offset,
4154                        wr_mas->pivots + wr_mas->offset_end,
4155                        sizeof(unsigned long) * copy_size);
4156         }
4157
4158         if ((wr_mas->node_end == node_slots - 1) && (new_end < node_slots - 1))
4159                 dst_pivots[new_end] = mas->max;
4160
4161 done:
4162         mas_leaf_set_meta(mas, newnode, dst_pivots, maple_leaf_64, new_end);
4163         if (in_rcu) {
4164                 mas->node = mt_mk_node(newnode, wr_mas->type);
4165                 mas_replace(mas, false);
4166         } else {
4167                 memcpy(wr_mas->node, newnode, sizeof(struct maple_node));
4168         }
4169         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4170         mas_update_gap(mas);
4171         return true;
4172 }
4173
4174 /*
4175  * mas_wr_slot_store: Attempt to store a value in a slot.
4176  * @wr_mas: the maple write state
4177  *
4178  * Return: True if stored, false otherwise
4179  */
4180 static inline bool mas_wr_slot_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4181 {
4182         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4183         unsigned long lmax; /* Logical max. */
4184         unsigned char offset = mas->offset;
4185
4186         if ((wr_mas->r_max > mas->last) && ((wr_mas->r_min != mas->index) ||
4187                                   (offset != wr_mas->node_end)))
4188                 return false;
4189
4190         if (offset == wr_mas->node_end - 1)
4191                 lmax = mas->max;
4192         else
4193                 lmax = wr_mas->pivots[offset + 1];
4194
4195         /* going to overwrite too many slots. */
4196         if (lmax < mas->last)
4197                 return false;
4198
4199         if (wr_mas->r_min == mas->index) {
4200                 /* overwriting two or more ranges with one. */
4201                 if (lmax == mas->last)
4202                         return false;
4203
4204                 /* Overwriting all of offset and a portion of offset + 1. */
4205                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset], wr_mas->entry);
4206                 wr_mas->pivots[offset] = mas->last;
4207                 goto done;
4208         }
4209
4210         /* Doesn't end on the next range end. */
4211         if (lmax != mas->last)
4212                 return false;
4213
4214         /* Overwriting a portion of offset and all of offset + 1 */
4215         if ((offset + 1 < mt_pivots[wr_mas->type]) &&
4216             (wr_mas->entry || wr_mas->pivots[offset + 1]))
4217                 wr_mas->pivots[offset + 1] = mas->last;
4218
4219         rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset + 1], wr_mas->entry);
4220         wr_mas->pivots[offset] = mas->index - 1;
4221         mas->offset++; /* Keep mas accurate. */
4222
4223 done:
4224         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4225         mas_update_gap(mas);
4226         return true;
4227 }
4228
4229 static inline void mas_wr_end_piv(struct ma_wr_state *wr_mas)
4230 {
4231         while ((wr_mas->mas->last > wr_mas->end_piv) &&
4232                (wr_mas->offset_end < wr_mas->node_end))
4233                 wr_mas->end_piv = wr_mas->pivots[++wr_mas->offset_end];
4234
4235         if (wr_mas->mas->last > wr_mas->end_piv)
4236                 wr_mas->end_piv = wr_mas->mas->max;
4237 }
4238
4239 static inline void mas_wr_extend_null(struct ma_wr_state *wr_mas)
4240 {
4241         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4242
4243         if (mas->last < wr_mas->end_piv && !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end])
4244                 mas->last = wr_mas->end_piv;
4245
4246         /* Check next slot(s) if we are overwriting the end */
4247         if ((mas->last == wr_mas->end_piv) &&
4248             (wr_mas->node_end != wr_mas->offset_end) &&
4249             !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end + 1]) {
4250                 wr_mas->offset_end++;
4251                 if (wr_mas->offset_end == wr_mas->node_end)
4252                         mas->last = mas->max;
4253                 else
4254                         mas->last = wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end];
4255                 wr_mas->end_piv = mas->last;
4256         }
4257
4258         if (!wr_mas->content) {
4259                 /* If this one is null, the next and prev are not */
4260                 mas->index = wr_mas->r_min;
4261         } else {
4262                 /* Check prev slot if we are overwriting the start */
4263                 if (mas->index == wr_mas->r_min && mas->offset &&
4264                     !wr_mas->slots[mas->offset - 1]) {
4265                         mas->offset--;
4266                         wr_mas->r_min = mas->index =
4267                                 mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, mas->offset);
4268                         wr_mas->r_max = wr_mas->pivots[mas->offset];
4269                 }
4270         }
4271 }
4272
4273 static inline bool mas_wr_append(struct ma_wr_state *wr_mas)
4274 {
4275         unsigned char end = wr_mas->node_end;
4276         unsigned char new_end = end + 1;
4277         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4278         unsigned char node_pivots = mt_pivots[wr_mas->type];
4279
4280         if ((mas->index != wr_mas->r_min) && (mas->last == wr_mas->r_max)) {
4281                 if (new_end < node_pivots)
4282                         wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4283
4284                 if (new_end < node_pivots)
4285                         ma_set_meta(wr_mas->node, maple_leaf_64, 0, new_end);
4286
4287                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->entry);
4288                 mas->offset = new_end;
4289                 wr_mas->pivots[end] = mas->index - 1;
4290
4291                 return true;
4292         }
4293
4294         if ((mas->index == wr_mas->r_min) && (mas->last < wr_mas->r_max)) {
4295                 if (new_end < node_pivots)
4296                         wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4297
4298                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->content);
4299                 if (new_end < node_pivots)
4300                         ma_set_meta(wr_mas->node, maple_leaf_64, 0, new_end);
4301
4302                 wr_mas->pivots[end] = mas->last;
4303                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[end], wr_mas->entry);
4304                 return true;
4305         }
4306
4307         return false;
4308 }
4309
4310 /*
4311  * mas_wr_bnode() - Slow path for a modification.
4312  * @wr_mas: The write maple state
4313  *
4314  * This is where split, rebalance end up.
4315  */
4316 static void mas_wr_bnode(struct ma_wr_state *wr_mas)
4317 {
4318         struct maple_big_node b_node;
4319
4320         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, 0, wr_mas->entry);
4321         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4322         mas_store_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->offset_end);
4323         mas_commit_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->node_end);
4324 }
4325
4326 static inline void mas_wr_modify(struct ma_wr_state *wr_mas)
4327 {
4328         unsigned char node_slots;
4329         unsigned char node_size;
4330         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4331
4332         /* Direct replacement */
4333         if (wr_mas->r_min == mas->index && wr_mas->r_max == mas->last) {
4334                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[mas->offset], wr_mas->entry);
4335                 if (!!wr_mas->entry ^ !!wr_mas->content)
4336                         mas_update_gap(mas);
4337                 return;
4338         }
4339
4340         /* Attempt to append */
4341         node_slots = mt_slots[wr_mas->type];
4342         node_size = wr_mas->node_end - wr_mas->offset_end + mas->offset + 2;
4343         if (mas->max == ULONG_MAX)
4344                 node_size++;
4345
4346         /* slot and node store will not fit, go to the slow path */
4347         if (unlikely(node_size >= node_slots))
4348                 goto slow_path;
4349
4350         if (wr_mas->entry && (wr_mas->node_end < node_slots - 1) &&
4351             (mas->offset == wr_mas->node_end) && mas_wr_append(wr_mas)) {
4352                 if (!wr_mas->content || !wr_mas->entry)
4353                         mas_update_gap(mas);
4354                 return;
4355         }
4356
4357         if ((wr_mas->offset_end - mas->offset <= 1) && mas_wr_slot_store(wr_mas))
4358                 return;
4359         else if (mas_wr_node_store(wr_mas))
4360                 return;
4361
4362         if (mas_is_err(mas))
4363                 return;
4364
4365 slow_path:
4366         mas_wr_bnode(wr_mas);
4367 }
4368
4369 /*
4370  * mas_wr_store_entry() - Internal call to store a value
4371  * @mas: The maple state
4372  * @entry: The entry to store.
4373  *
4374  * Return: The contents that was stored at the index.
4375  */
4376 static inline void *mas_wr_store_entry(struct ma_wr_state *wr_mas)
4377 {
4378         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4379
4380         wr_mas->content = mas_start(mas);
4381         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4382                 mas_store_root(mas, wr_mas->entry);
4383                 return wr_mas->content;
4384         }
4385
4386         if (unlikely(!mas_wr_walk(wr_mas))) {
4387                 mas_wr_spanning_store(wr_mas);
4388                 return wr_mas->content;
4389         }
4390
4391         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4392         wr_mas->end_piv = wr_mas->r_max;
4393         mas_wr_end_piv(wr_mas);
4394
4395         if (!wr_mas->entry)
4396                 mas_wr_extend_null(wr_mas);
4397
4398         /* New root for a single pointer */
4399         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX)) {
4400                 mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4401                 return wr_mas->content;
4402         }
4403
4404         mas_wr_modify(wr_mas);
4405         return wr_mas->content;
4406 }
4407
4408 /**
4409  * mas_insert() - Internal call to insert a value
4410  * @mas: The maple state
4411  * @entry: The entry to store
4412  *
4413  * Return: %NULL or the contents that already exists at the requested index
4414  * otherwise.  The maple state needs to be checked for error conditions.
4415  */
4416 static inline void *mas_insert(struct ma_state *mas, void *entry)
4417 {
4418         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
4419
4420         /*
4421          * Inserting a new range inserts either 0, 1, or 2 pivots within the
4422          * tree.  If the insert fits exactly into an existing gap with a value
4423          * of NULL, then the slot only needs to be written with the new value.
4424          * If the range being inserted is adjacent to another range, then only a
4425          * single pivot needs to be inserted (as well as writing the entry).  If
4426          * the new range is within a gap but does not touch any other ranges,
4427          * then two pivots need to be inserted: the start - 1, and the end.  As
4428          * usual, the entry must be written.  Most operations require a new node
4429          * to be allocated and replace an existing node to ensure RCU safety,
4430          * when in RCU mode.  The exception to requiring a newly allocated node
4431          * is when inserting at the end of a node (appending).  When done
4432          * carefully, appending can reuse the node in place.
4433          */
4434         wr_mas.content = mas_start(mas);
4435         if (wr_mas.content)
4436                 goto exists;
4437
4438         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4439                 mas_store_root(mas, entry);
4440                 return NULL;
4441         }
4442
4443         /* spanning writes always overwrite something */
4444         if (!mas_wr_walk(&wr_mas))
4445                 goto exists;
4446
4447         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4448         wr_mas.offset_end = mas->offset;
4449         wr_mas.end_piv = wr_mas.r_max;
4450
4451         if (wr_mas.content || (mas->last > wr_mas.r_max))
4452                 goto exists;
4453
4454         if (!entry)
4455                 return NULL;
4456
4457         mas_wr_modify(&wr_mas);
4458         return wr_mas.content;
4459
4460 exists:
4461         mas_set_err(mas, -EEXIST);
4462         return wr_mas.content;
4463
4464 }
4465
4466 /*
4467  * mas_prev_node() - Find the prev non-null entry at the same level in the
4468  * tree.  The prev value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4469  * @mas: The maple state
4470  * @min: The lower limit to search
4471  *
4472  * The prev node value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4473  * Return: 1 if the node is dead, 0 otherwise.
4474  */
4475 static inline int mas_prev_node(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4476 {
4477         enum maple_type mt;
4478         int offset, level;
4479         void __rcu **slots;
4480         struct maple_node *node;
4481         struct maple_enode *enode;
4482         unsigned long *pivots;
4483
4484         if (mas_is_none(mas))
4485                 return 0;
4486
4487         level = 0;
4488         do {
4489                 node = mas_mn(mas);
4490                 if (ma_is_root(node))
4491                         goto no_entry;
4492
4493                 /* Walk up. */
4494                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4495                         return 1;
4496                 offset = mas->offset;
4497                 level++;
4498         } while (!offset);
4499
4500         offset--;
4501         mt = mte_node_type(mas->node);
4502         node = mas_mn(mas);
4503         slots = ma_slots(node, mt);
4504         pivots = ma_pivots(node, mt);
4505         mas->max = pivots[offset];
4506         if (offset)
4507                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4508         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4509                 return 1;
4510
4511         if (mas->max < min)
4512                 goto no_entry_min;
4513
4514         while (level > 1) {
4515                 level--;
4516                 enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4517                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4518                         return 1;
4519
4520                 mas->node = enode;
4521                 mt = mte_node_type(mas->node);
4522                 node = mas_mn(mas);
4523                 slots = ma_slots(node, mt);
4524                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4525                 offset = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
4526                 if (offset)
4527                         mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4528
4529                 if (offset < mt_pivots[mt])
4530                         mas->max = pivots[offset];
4531
4532                 if (mas->max < min)
4533                         goto no_entry;
4534         }
4535
4536         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4537         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4538                 return 1;
4539
4540         mas->offset = mas_data_end(mas);
4541         if (unlikely(mte_dead_node(mas->node)))
4542                 return 1;
4543
4544         return 0;
4545
4546 no_entry_min:
4547         mas->offset = offset;
4548         if (offset)
4549                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4550 no_entry:
4551         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4552                 return 1;
4553
4554         mas->node = MAS_NONE;
4555         return 0;
4556 }
4557
4558 /*
4559  * mas_next_node() - Get the next node at the same level in the tree.
4560  * @mas: The maple state
4561  * @max: The maximum pivot value to check.
4562  *
4563  * The next value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4564  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise.
4565  */
4566 static inline int mas_next_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *node,
4567                                 unsigned long max)
4568 {
4569         unsigned long min, pivot;
4570         unsigned long *pivots;
4571         struct maple_enode *enode;
4572         int level = 0;
4573         unsigned char offset;
4574         enum maple_type mt;
4575         void __rcu **slots;
4576
4577         if (mas->max >= max)
4578                 goto no_entry;
4579
4580         level = 0;
4581         do {
4582                 if (ma_is_root(node))
4583                         goto no_entry;
4584
4585                 min = mas->max + 1;
4586                 if (min > max)
4587                         goto no_entry;
4588
4589                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4590                         return 1;
4591
4592                 offset = mas->offset;
4593                 level++;
4594                 node = mas_mn(mas);
4595                 mt = mte_node_type(mas->node);
4596                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4597         } while (unlikely(offset == ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max)));
4598
4599         slots = ma_slots(node, mt);
4600         pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, ++offset, mt);
4601         while (unlikely(level > 1)) {
4602                 /* Descend, if necessary */
4603                 enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4604                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4605                         return 1;
4606
4607                 mas->node = enode;
4608                 level--;
4609                 node = mas_mn(mas);
4610                 mt = mte_node_type(mas->node);
4611                 slots = ma_slots(node, mt);
4612                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4613                 offset = 0;
4614                 pivot = pivots[0];
4615         }
4616
4617         enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4618         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4619                 return 1;
4620
4621         mas->node = enode;
4622         mas->min = min;
4623         mas->max = pivot;
4624         return 0;
4625
4626 no_entry:
4627         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4628                 return 1;
4629
4630         mas->node = MAS_NONE;
4631         return 0;
4632 }
4633
4634 /*
4635  * mas_next_nentry() - Get the next node entry
4636  * @mas: The maple state
4637  * @max: The maximum value to check
4638  * @*range_start: Pointer to store the start of the range.
4639  *
4640  * Sets @mas->offset to the offset of the next node entry, @mas->last to the
4641  * pivot of the entry.
4642  *
4643  * Return: The next entry, %NULL otherwise
4644  */
4645 static inline void *mas_next_nentry(struct ma_state *mas,
4646             struct maple_node *node, unsigned long max, enum maple_type type)
4647 {
4648         unsigned char count;
4649         unsigned long pivot;
4650         unsigned long *pivots;
4651         void __rcu **slots;
4652         void *entry;
4653
4654         if (mas->last == mas->max) {
4655                 mas->index = mas->max;
4656                 return NULL;
4657         }
4658
4659         pivots = ma_pivots(node, type);
4660         slots = ma_slots(node, type);
4661         mas->index = mas_safe_min(mas, pivots, mas->offset);
4662         if (ma_dead_node(node))
4663                 return NULL;
4664
4665         if (mas->index > max)
4666                 return NULL;
4667
4668         count = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
4669         if (mas->offset > count)
4670                 return NULL;
4671
4672         while (mas->offset < count) {
4673                 pivot = pivots[mas->offset];
4674                 entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4675                 if (ma_dead_node(node))
4676                         return NULL;
4677
4678                 if (entry)
4679                         goto found;
4680
4681                 if (pivot >= max)
4682                         return NULL;
4683
4684                 mas->index = pivot + 1;
4685                 mas->offset++;
4686         }
4687
4688         if (mas->index > mas->max) {
4689                 mas->index = mas->last;
4690                 return NULL;
4691         }
4692
4693         pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, type);
4694         entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4695         if (ma_dead_node(node))
4696                 return NULL;
4697
4698         if (!pivot)
4699                 return NULL;
4700
4701         if (!entry)
4702                 return NULL;
4703
4704 found:
4705         mas->last = pivot;
4706         return entry;
4707 }
4708
4709 static inline void mas_rewalk(struct ma_state *mas, unsigned long index)
4710 {
4711
4712 retry:
4713         mas_set(mas, index);
4714         mas_state_walk(mas);
4715         if (mas_is_start(mas))
4716                 goto retry;
4717
4718         return;
4719
4720 }
4721
4722 /*
4723  * mas_next_entry() - Internal function to get the next entry.
4724  * @mas: The maple state
4725  * @limit: The maximum range start.
4726  *
4727  * Set the @mas->node to the next entry and the range_start to
4728  * the beginning value for the entry.  Does not check beyond @limit.
4729  * Sets @mas->index and @mas->last to the limit if it is hit.
4730  * Restarts on dead nodes.
4731  *
4732  * Return: the next entry or %NULL.
4733  */
4734 static inline void *mas_next_entry(struct ma_state *mas, unsigned long limit)
4735 {
4736         void *entry = NULL;
4737         struct maple_enode *prev_node;
4738         struct maple_node *node;
4739         unsigned char offset;
4740         unsigned long last;
4741         enum maple_type mt;
4742
4743         last = mas->last;
4744 retry:
4745         offset = mas->offset;
4746         prev_node = mas->node;
4747         node = mas_mn(mas);
4748         mt = mte_node_type(mas->node);
4749         mas->offset++;
4750         if (unlikely(mas->offset >= mt_slots[mt])) {
4751                 mas->offset = mt_slots[mt] - 1;
4752                 goto next_node;
4753         }
4754
4755         while (!mas_is_none(mas)) {
4756                 entry = mas_next_nentry(mas, node, limit, mt);
4757                 if (unlikely(ma_dead_node(node))) {
4758                         mas_rewalk(mas, last);
4759                         goto retry;
4760                 }
4761
4762                 if (likely(entry))
4763                         return entry;
4764
4765                 if (unlikely((mas->index > limit)))
4766                         break;
4767
4768 next_node:
4769                 prev_node = mas->node;
4770                 offset = mas->offset;
4771                 if (unlikely(mas_next_node(mas, node, limit))) {
4772                         mas_rewalk(mas, last);
4773                         goto retry;
4774                 }
4775                 mas->offset = 0;
4776                 node = mas_mn(mas);
4777                 mt = mte_node_type(mas->node);
4778         }
4779
4780         mas->index = mas->last = limit;
4781         mas->offset = offset;
4782         mas->node = prev_node;
4783         return NULL;
4784 }
4785
4786 /*
4787  * mas_prev_nentry() - Get the previous node entry.
4788  * @mas: The maple state.
4789  * @limit: The lower limit to check for a value.
4790  *
4791  * Return: the entry, %NULL otherwise.
4792  */
4793 static inline void *mas_prev_nentry(struct ma_state *mas, unsigned long limit,
4794                                     unsigned long index)
4795 {
4796         unsigned long pivot, min;
4797         unsigned char offset;
4798         struct maple_node *mn;
4799         enum maple_type mt;
4800         unsigned long *pivots;
4801         void __rcu **slots;
4802         void *entry;
4803
4804 retry:
4805         if (!mas->offset)
4806                 return NULL;
4807
4808         mn = mas_mn(mas);
4809         mt = mte_node_type(mas->node);
4810         offset = mas->offset - 1;
4811         if (offset >= mt_slots[mt])
4812                 offset = mt_slots[mt] - 1;
4813
4814         slots = ma_slots(mn, mt);
4815         pivots = ma_pivots(mn, mt);
4816         if (offset == mt_pivots[mt])
4817                 pivot = mas->max;
4818         else
4819                 pivot = pivots[offset];
4820
4821         if (unlikely(ma_dead_node(mn))) {
4822                 mas_rewalk(mas, index);
4823                 goto retry;
4824         }
4825
4826         while (offset && ((!mas_slot(mas, slots, offset) && pivot >= limit) ||
4827                !pivot))
4828                 pivot = pivots[--offset];
4829
4830         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4831         entry = mas_slot(mas, slots, offset);
4832         if (unlikely(ma_dead_node(mn))) {
4833                 mas_rewalk(mas, index);
4834                 goto retry;
4835         }
4836
4837         if (likely(entry)) {
4838                 mas->offset = offset;
4839                 mas->last = pivot;
4840                 mas->index = min;
4841         }
4842         return entry;
4843 }
4844
4845 static inline void *mas_prev_entry(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4846 {
4847         void *entry;
4848
4849 retry:
4850         while (likely(!mas_is_none(mas))) {
4851                 entry = mas_prev_nentry(mas, min, mas->index);
4852                 if (unlikely(mas->last < min))
4853                         goto not_found;
4854
4855                 if (likely(entry))
4856                         return entry;
4857
4858                 if (unlikely(mas_prev_node(mas, min))) {
4859                         mas_rewalk(mas, mas->index);
4860                         goto retry;
4861                 }
4862
4863                 mas->offset++;
4864         }
4865
4866         mas->offset--;
4867 not_found:
4868         mas->index = mas->last = min;
4869         return NULL;
4870 }
4871
4872 /*
4873  * mas_rev_awalk() - Internal function.  Reverse allocation walk.  Find the
4874  * highest gap address of a given size in a given node and descend.
4875  * @mas: The maple state
4876  * @size: The needed size.
4877  *
4878  * Return: True if found in a leaf, false otherwise.
4879  *
4880  */
4881 static bool mas_rev_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size)
4882 {
4883         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
4884         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
4885         unsigned long *pivots, *gaps;
4886         void __rcu **slots;
4887         unsigned long gap = 0;
4888         unsigned long max, min, index;
4889         unsigned char offset;
4890
4891         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
4892                 return true;
4893
4894         if (ma_is_dense(type)) {
4895                 /* dense nodes. */
4896                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
4897                 return true;
4898         }
4899
4900         pivots = ma_pivots(node, type);
4901         slots = ma_slots(node, type);
4902         gaps = ma_gaps(node, type);
4903         offset = mas->offset;
4904         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4905         /* Skip out of bounds. */
4906         while (mas->last < min)
4907                 min = mas_safe_min(mas, pivots, --offset);
4908
4909         max = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
4910         index = mas->index;
4911         while (index <= max) {
4912                 gap = 0;
4913                 if (gaps)
4914                         gap = gaps[offset];
4915                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
4916                         gap = max - min + 1;
4917
4918                 if (gap) {
4919                         if ((size <= gap) && (size <= mas->last - min + 1))
4920                                 break;
4921
4922                         if (!gaps) {
4923                                 /* Skip the next slot, it cannot be a gap. */
4924                                 if (offset < 2)
4925                                         goto ascend;
4926
4927                                 offset -= 2;
4928                                 max = pivots[offset];
4929                                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4930                                 continue;
4931                         }
4932                 }
4933
4934                 if (!offset)
4935                         goto ascend;
4936
4937                 offset--;
4938                 max = min - 1;
4939                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4940         }
4941
4942         if (unlikely(index > max)) {
4943                 mas_set_err(mas, -EBUSY);
4944                 return false;
4945         }
4946
4947         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
4948                 mas->offset = offset;
4949                 mas->min = min;
4950                 mas->max = min + gap - 1;
4951                 return true;
4952         }
4953
4954         /* descend, only happens under lock. */
4955         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4956         mas->min = min;
4957         mas->max = max;
4958         mas->offset = mas_data_end(mas);
4959         return false;
4960
4961 ascend:
4962         if (mte_is_root(mas->node))
4963                 mas_set_err(mas, -EBUSY);
4964
4965         return false;
4966 }
4967
4968 static inline bool mas_anode_descend(struct ma_state *mas, unsigned long size)
4969 {
4970         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
4971         unsigned long pivot, min, gap = 0;
4972         unsigned char offset;
4973         unsigned long *gaps;
4974         unsigned long *pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), type);
4975         void __rcu **slots = ma_slots(mas_mn(mas), type);
4976         bool found = false;
4977
4978         if (ma_is_dense(type)) {
4979                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
4980                 return true;
4981         }
4982
4983         gaps = ma_gaps(mte_to_node(mas->node), type);
4984         offset = mas->offset;
4985         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4986         for (; offset < mt_slots[type]; offset++) {
4987                 pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
4988                 if (offset && !pivot)
4989                         break;
4990
4991                 /* Not within lower bounds */
4992                 if (mas->index > pivot)
4993                         goto next_slot;
4994
4995                 if (gaps)
4996                         gap = gaps[offset];
4997                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
4998                         gap = min(pivot, mas->last) - max(mas->index, min) + 1;
4999                 else
5000                         goto next_slot;
5001
5002                 if (gap >= size) {
5003                         if (ma_is_leaf(type)) {
5004                                 found = true;
5005                                 goto done;
5006                         }
5007                         if (mas->index <= pivot) {
5008                                 mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
5009                                 mas->min = min;
5010                                 mas->max = pivot;
5011                                 offset = 0;
5012                                 break;
5013                         }
5014                 }
5015 next_slot:
5016                 min = pivot + 1;
5017                 if (mas->last <= pivot) {
5018                         mas_set_err(mas, -EBUSY);
5019                         return true;
5020                 }
5021         }
5022
5023         if (mte_is_root(mas->node))
5024                 found = true;
5025 done:
5026         mas->offset = offset;
5027         return found;
5028 }
5029
5030 /**
5031  * mas_walk() - Search for @mas->index in the tree.
5032  * @mas: The maple state.
5033  *
5034  * mas->index and mas->last will be set to the range if there is a value.  If
5035  * mas->node is MAS_NONE, reset to MAS_START.
5036  *
5037  * Return: the entry at the location or %NULL.
5038  */
5039 void *mas_walk(struct ma_state *mas)
5040 {
5041         void *entry;
5042
5043 retry:
5044         entry = mas_state_walk(mas);
5045         if (mas_is_start(mas))
5046                 goto retry;
5047
5048         if (mas_is_ptr(mas)) {
5049                 if (!mas->index) {
5050                         mas->last = 0;
5051                 } else {
5052                         mas->index = 1;
5053                         mas->last = ULONG_MAX;
5054                 }
5055                 return entry;
5056         }
5057
5058         if (mas_is_none(mas)) {
5059                 mas->index = 0;
5060                 mas->last = ULONG_MAX;
5061         }
5062
5063         return entry;
5064 }
5065 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_walk);
5066
5067 static inline bool mas_rewind_node(struct ma_state *mas)
5068 {
5069         unsigned char slot;
5070
5071         do {
5072                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5073                         slot = mas->offset;
5074                         if (!slot)
5075                                 return false;
5076                 } else {
5077                         mas_ascend(mas);
5078                         slot = mas->offset;
5079                 }
5080         } while (!slot);
5081
5082         mas->offset = --slot;
5083         return true;
5084 }
5085
5086 /*
5087  * mas_skip_node() - Internal function.  Skip over a node.
5088  * @mas: The maple state.
5089  *
5090  * Return: true if there is another node, false otherwise.
5091  */
5092 static inline bool mas_skip_node(struct ma_state *mas)
5093 {
5094         unsigned char slot, slot_count;
5095         unsigned long *pivots;
5096         enum maple_type mt;
5097
5098         mt = mte_node_type(mas->node);
5099         slot_count = mt_slots[mt] - 1;
5100         do {
5101                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5102                         slot = mas->offset;
5103                         if (slot > slot_count) {
5104                                 mas_set_err(mas, -EBUSY);
5105                                 return false;
5106                         }
5107                 } else {
5108                         mas_ascend(mas);
5109                         slot = mas->offset;
5110                         mt = mte_node_type(mas->node);
5111                         slot_count = mt_slots[mt] - 1;
5112                 }
5113         } while (slot > slot_count);
5114
5115         mas->offset = ++slot;
5116         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), mt);
5117         if (slot > 0)
5118                 mas->min = pivots[slot - 1] + 1;
5119
5120         if (slot <= slot_count)
5121                 mas->max = pivots[slot];
5122
5123         return true;
5124 }
5125
5126 /*
5127  * mas_awalk() - Allocation walk.  Search from low address to high, for a gap of
5128  * @size
5129  * @mas: The maple state
5130  * @size: The size of the gap required
5131  *
5132  * Search between @mas->index and @mas->last for a gap of @size.
5133  */
5134 static inline void mas_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size)
5135 {
5136         struct maple_enode *last = NULL;
5137
5138         /*
5139          * There are 4 options:
5140          * go to child (descend)
5141          * go back to parent (ascend)
5142          * no gap found. (return, slot == MAPLE_NODE_SLOTS)
5143          * found the gap. (return, slot != MAPLE_NODE_SLOTS)
5144          */
5145         while (!mas_is_err(mas) && !mas_anode_descend(mas, size)) {
5146                 if (last == mas->node)
5147                         mas_skip_node(mas);
5148                 else
5149                         last = mas->node;
5150         }
5151 }
5152
5153 /*
5154  * mas_fill_gap() - Fill a located gap with @entry.
5155  * @mas: The maple state
5156  * @entry: The value to store
5157  * @slot: The offset into the node to store the @entry
5158  * @size: The size of the entry
5159  * @index: The start location
5160  */
5161 static inline void mas_fill_gap(struct ma_state *mas, void *entry,
5162                 unsigned char slot, unsigned long size, unsigned long *index)
5163 {
5164         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5165         unsigned char pslot = mte_parent_slot(mas->node);
5166         struct maple_enode *mn = mas->node;
5167         unsigned long *pivots;
5168         enum maple_type ptype;
5169         /*
5170          * mas->index is the start address for the search
5171          *  which may no longer be needed.
5172          * mas->last is the end address for the search
5173          */
5174
5175         *index = mas->index;
5176         mas->last = mas->index + size - 1;
5177
5178         /*
5179          * It is possible that using mas->max and mas->min to correctly
5180          * calculate the index and last will cause an issue in the gap
5181          * calculation, so fix the ma_state here
5182          */
5183         mas_ascend(mas);
5184         ptype = mte_node_type(mas->node);
5185         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), ptype);
5186         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, pslot, ptype);
5187         mas->min = mas_safe_min(mas, pivots, pslot);
5188         mas->node = mn;
5189         mas->offset = slot;
5190         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5191 }
5192
5193 /*
5194  * mas_sparse_area() - Internal function.  Return upper or lower limit when
5195  * searching for a gap in an empty tree.
5196  * @mas: The maple state
5197  * @min: the minimum range
5198  * @max: The maximum range
5199  * @size: The size of the gap
5200  * @fwd: Searching forward or back
5201  */
5202 static inline void mas_sparse_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5203                                 unsigned long max, unsigned long size, bool fwd)
5204 {
5205         unsigned long start = 0;
5206
5207         if (!unlikely(mas_is_none(mas)))
5208                 start++;
5209         /* mas_is_ptr */
5210
5211         if (start < min)
5212                 start = min;
5213
5214         if (fwd) {
5215                 mas->index = start;
5216                 mas->last = start + size - 1;
5217                 return;
5218         }
5219
5220         mas->index = max;
5221 }
5222
5223 /*
5224  * mas_empty_area() - Get the lowest address within the range that is
5225  * sufficient for the size requested.
5226  * @mas: The maple state
5227  * @min: The lowest value of the range
5228  * @max: The highest value of the range
5229  * @size: The size needed
5230  */
5231 int mas_empty_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5232                 unsigned long max, unsigned long size)
5233 {
5234         unsigned char offset;
5235         unsigned long *pivots;
5236         enum maple_type mt;
5237
5238         if (mas_is_start(mas))
5239                 mas_start(mas);
5240         else if (mas->offset >= 2)
5241                 mas->offset -= 2;
5242         else if (!mas_skip_node(mas))
5243                 return -EBUSY;
5244
5245         /* Empty set */
5246         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5247                 mas_sparse_area(mas, min, max, size, true);
5248                 return 0;
5249         }
5250
5251         /* The start of the window can only be within these values */
5252         mas->index = min;
5253         mas->last = max;
5254         mas_awalk(mas, size);
5255
5256         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5257                 return xa_err(mas->node);
5258
5259         offset = mas->offset;
5260         if (unlikely(offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5261                 return -EBUSY;
5262
5263         mt = mte_node_type(mas->node);
5264         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), mt);
5265         if (offset)
5266                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
5267
5268         if (offset < mt_pivots[mt])
5269                 mas->max = pivots[offset];
5270
5271         if (mas->index < mas->min)
5272                 mas->index = mas->min;
5273
5274         mas->last = mas->index + size - 1;
5275         return 0;
5276 }
5277 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area);
5278
5279 /*
5280  * mas_empty_area_rev() - Get the highest address within the range that is
5281  * sufficient for the size requested.
5282  * @mas: The maple state
5283  * @min: The lowest value of the range
5284  * @max: The highest value of the range
5285  * @size: The size needed
5286  */
5287 int mas_empty_area_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5288                 unsigned long max, unsigned long size)
5289 {
5290         struct maple_enode *last = mas->node;
5291
5292         if (mas_is_start(mas)) {
5293                 mas_start(mas);
5294                 mas->offset = mas_data_end(mas);
5295         } else if (mas->offset >= 2) {
5296                 mas->offset -= 2;
5297         } else if (!mas_rewind_node(mas)) {
5298                 return -EBUSY;
5299         }
5300
5301         /* Empty set. */
5302         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5303                 mas_sparse_area(mas, min, max, size, false);
5304                 return 0;
5305         }
5306
5307         /* The start of the window can only be within these values. */
5308         mas->index = min;
5309         mas->last = max;
5310
5311         while (!mas_rev_awalk(mas, size)) {
5312                 if (last == mas->node) {
5313                         if (!mas_rewind_node(mas))
5314                                 return -EBUSY;
5315                 } else {
5316                         last = mas->node;
5317                 }
5318         }
5319
5320         if (mas_is_err(mas))
5321                 return xa_err(mas->node);
5322
5323         if (unlikely(mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5324                 return -EBUSY;
5325
5326         /*
5327          * mas_rev_awalk() has set mas->min and mas->max to the gap values.  If
5328          * the maximum is outside the window we are searching, then use the last
5329          * location in the search.
5330          * mas->max and mas->min is the range of the gap.
5331          * mas->index and mas->last are currently set to the search range.
5332          */
5333
5334         /* Trim the upper limit to the max. */
5335         if (mas->max <= mas->last)
5336                 mas->last = mas->max;
5337
5338         mas->index = mas->last - size + 1;
5339         return 0;
5340 }
5341 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area_rev);
5342
5343 static inline int mas_alloc(struct ma_state *mas, void *entry,
5344                 unsigned long size, unsigned long *index)
5345 {
5346         unsigned long min;
5347
5348         mas_start(mas);
5349         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5350                 mas_root_expand(mas, entry);
5351                 if (mas_is_err(mas))
5352                         return xa_err(mas->node);
5353
5354                 if (!mas->index)
5355                         return mte_pivot(mas->node, 0);
5356                 return mte_pivot(mas->node, 1);
5357         }
5358
5359         /* Must be walking a tree. */
5360         mas_awalk(mas, size);
5361         if (mas_is_err(mas))
5362                 return xa_err(mas->node);
5363
5364         if (mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS)
5365                 goto no_gap;
5366
5367         /*
5368          * At this point, mas->node points to the right node and we have an
5369          * offset that has a sufficient gap.
5370          */
5371         min = mas->min;
5372         if (mas->offset)
5373                 min = mte_pivot(mas->node, mas->offset - 1) + 1;
5374
5375         if (mas->index < min)
5376                 mas->index = min;
5377
5378         mas_fill_gap(mas, entry, mas->offset, size, index);
5379         return 0;
5380
5381 no_gap:
5382         return -EBUSY;
5383 }
5384
5385 static inline int mas_rev_alloc(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5386                                 unsigned long max, void *entry,
5387                                 unsigned long size, unsigned long *index)
5388 {
5389         int ret = 0;
5390
5391         ret = mas_empty_area_rev(mas, min, max, size);
5392         if (ret)
5393                 return ret;
5394
5395         if (mas_is_err(mas))
5396                 return xa_err(mas->node);
5397
5398         if (mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS)
5399                 goto no_gap;
5400
5401         mas_fill_gap(mas, entry, mas->offset, size, index);
5402         return 0;
5403
5404 no_gap:
5405         return -EBUSY;
5406 }
5407
5408 /*
5409  * mas_dead_leaves() - Mark all leaves of a node as dead.
5410  * @mas: The maple state
5411  * @slots: Pointer to the slot array
5412  *
5413  * Must hold the write lock.
5414  *
5415  * Return: The number of leaves marked as dead.
5416  */
5417 static inline
5418 unsigned char mas_dead_leaves(struct ma_state *mas, void __rcu **slots)
5419 {
5420         struct maple_node *node;
5421         enum maple_type type;
5422         void *entry;
5423         int offset;
5424
5425         for (offset = 0; offset < mt_slot_count(mas->node); offset++) {
5426                 entry = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
5427                 type = mte_node_type(entry);
5428                 node = mte_to_node(entry);
5429                 /* Use both node and type to catch LE & BE metadata */
5430                 if (!node || !type)
5431                         break;
5432
5433                 mte_set_node_dead(entry);
5434                 smp_wmb(); /* Needed for RCU */
5435                 node->type = type;
5436                 rcu_assign_pointer(slots[offset], node);
5437         }
5438
5439         return offset;
5440 }
5441
5442 static void __rcu **mas_dead_walk(struct ma_state *mas, unsigned char offset)
5443 {
5444         struct maple_node *node, *next;
5445         void __rcu **slots = NULL;
5446
5447         next = mas_mn(mas);
5448         do {
5449                 mas->node = ma_enode_ptr(next);
5450                 node = mas_mn(mas);
5451                 slots = ma_slots(node, node->type);
5452                 next = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
5453                 offset = 0;
5454         } while (!ma_is_leaf(next->type));
5455
5456         return slots;
5457 }
5458
5459 static void mt_free_walk(struct rcu_head *head)
5460 {
5461         void __rcu **slots;
5462         struct maple_node *node, *start;
5463         struct maple_tree mt;
5464         unsigned char offset;
5465         enum maple_type type;
5466         MA_STATE(mas, &mt, 0, 0);
5467
5468         node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
5469
5470         if (ma_is_leaf(node->type))
5471                 goto free_leaf;
5472
5473         mt_init_flags(&mt, node->ma_flags);
5474         mas_lock(&mas);
5475         start = node;
5476         mas.node = mt_mk_node(node, node->type);
5477         slots = mas_dead_walk(&mas, 0);
5478         node = mas_mn(&mas);
5479         do {
5480                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5481                 offset = node->parent_slot + 1;
5482                 mas.node = node->piv_parent;
5483                 if (mas_mn(&mas) == node)
5484                         goto start_slots_free;
5485
5486                 type = mte_node_type(mas.node);
5487                 slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), type);
5488                 if ((offset < mt_slots[type]) && (slots[offset]))
5489                         slots = mas_dead_walk(&mas, offset);
5490
5491                 node = mas_mn(&mas);
5492         } while ((node != start) || (node->slot_len < offset));
5493
5494         slots = ma_slots(node, node->type);
5495         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5496
5497 start_slots_free:
5498         mas_unlock(&mas);
5499 free_leaf:
5500         mt_free_rcu(&node->rcu);
5501 }
5502
5503 static inline void __rcu **mas_destroy_descend(struct ma_state *mas,
5504                         struct maple_enode *prev, unsigned char offset)
5505 {
5506         struct maple_node *node;
5507         struct maple_enode *next = mas->node;
5508         void __rcu **slots = NULL;
5509
5510         do {
5511                 mas->node = next;
5512                 node = mas_mn(mas);
5513                 slots = ma_slots(node, mte_node_type(mas->node));
5514                 next = mas_slot_locked(mas, slots, 0);
5515                 if ((mte_dead_node(next)))
5516                         next = mas_slot_locked(mas, slots, 1);
5517
5518                 mte_set_node_dead(mas->node);
5519                 node->type = mte_node_type(mas->node);
5520                 node->piv_parent = prev;
5521                 node->parent_slot = offset;
5522                 offset = 0;
5523                 prev = mas->node;
5524         } while (!mte_is_leaf(next));
5525
5526         return slots;
5527 }
5528
5529 static void mt_destroy_walk(struct maple_enode *enode, unsigned char ma_flags,
5530                             bool free)
5531 {
5532         void __rcu **slots;
5533         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5534         struct maple_enode *start;
5535         struct maple_tree mt;
5536
5537         MA_STATE(mas, &mt, 0, 0);
5538
5539         if (mte_is_leaf(enode))
5540                 goto free_leaf;
5541
5542         mt_init_flags(&mt, ma_flags);
5543         mas_lock(&mas);
5544
5545         mas.node = start = enode;
5546         slots = mas_destroy_descend(&mas, start, 0);
5547         node = mas_mn(&mas);
5548         do {
5549                 enum maple_type type;
5550                 unsigned char offset;
5551                 struct maple_enode *parent, *tmp;
5552
5553                 node->slot_len = mas_dead_leaves(&mas, slots);
5554                 if (free)
5555                         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5556                 offset = node->parent_slot + 1;
5557                 mas.node = node->piv_parent;
5558                 if (mas_mn(&mas) == node)
5559                         goto start_slots_free;
5560
5561                 type = mte_node_type(mas.node);
5562                 slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), type);
5563                 if (offset >= mt_slots[type])
5564                         goto next;
5565
5566                 tmp = mas_slot_locked(&mas, slots, offset);
5567                 if (mte_node_type(tmp) && mte_to_node(tmp)) {
5568                         parent = mas.node;
5569                         mas.node = tmp;
5570                         slots = mas_destroy_descend(&mas, parent, offset);
5571                 }
5572 next:
5573                 node = mas_mn(&mas);
5574         } while (start != mas.node);
5575
5576         node = mas_mn(&mas);
5577         node->slot_len = mas_dead_leaves(&mas, slots);
5578         if (free)
5579                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5580
5581 start_slots_free:
5582         mas_unlock(&mas);
5583
5584 free_leaf:
5585         if (free)
5586                 mt_free_rcu(&node->rcu);
5587 }
5588
5589 /*
5590  * mte_destroy_walk() - Free a tree or sub-tree.
5591  * @enode - the encoded maple node (maple_enode) to start
5592  * @mn - the tree to free - needed for node types.
5593  *
5594  * Must hold the write lock.
5595  */
5596 static inline void mte_destroy_walk(struct maple_enode *enode,
5597                                     struct maple_tree *mt)
5598 {
5599         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5600
5601         if (mt_in_rcu(mt)) {
5602                 mt_destroy_walk(enode, mt->ma_flags, false);
5603                 call_rcu(&node->rcu, mt_free_walk);
5604         } else {
5605                 mt_destroy_walk(enode, mt->ma_flags, true);
5606         }
5607 }
5608
5609 static void mas_wr_store_setup(struct ma_wr_state *wr_mas)
5610 {
5611         if (!mas_is_start(wr_mas->mas)) {
5612                 if (mas_is_none(wr_mas->mas)) {
5613                         mas_reset(wr_mas->mas);
5614                 } else {
5615                         wr_mas->r_max = wr_mas->mas->max;
5616                         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
5617                         if (mas_is_span_wr(wr_mas))
5618                                 mas_reset(wr_mas->mas);
5619                 }
5620         }
5621
5622 }
5623
5624 /* Interface */
5625
5626 /**
5627  * mas_store() - Store an @entry.
5628  * @mas: The maple state.
5629  * @entry: The entry to store.
5630  *
5631  * The @mas->index and @mas->last is used to set the range for the @entry.
5632  * Note: The @mas should have pre-allocated entries to ensure there is memory to
5633  * store the entry.  Please see mas_expected_entries()/mas_destroy() for more details.
5634  *
5635  * Return: the first entry between mas->index and mas->last or %NULL.
5636  */
5637 void *mas_store(struct ma_state *mas, void *entry)
5638 {
5639         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5640
5641         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5642 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
5643         if (mas->index > mas->last)
5644                 pr_err("Error %lu > %lu %p\n", mas->index, mas->last, entry);
5645         MT_BUG_ON(mas->tree, mas->index > mas->last);
5646         if (mas->index > mas->last) {
5647                 mas_set_err(mas, -EINVAL);
5648                 return NULL;
5649         }
5650
5651 #endif
5652
5653         /*
5654          * Storing is the same operation as insert with the added caveat that it
5655          * can overwrite entries.  Although this seems simple enough, one may
5656          * want to examine what happens if a single store operation was to
5657          * overwrite multiple entries within a self-balancing B-Tree.
5658          */
5659         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5660         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5661         return wr_mas.content;
5662 }
5663 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store);
5664
5665 /**
5666  * mas_store_gfp() - Store a value into the tree.
5667  * @mas: The maple state
5668  * @entry: The entry to store
5669  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations if necessary.
5670  *
5671  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
5672  * be allocated.
5673  */
5674 int mas_store_gfp(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp)
5675 {
5676         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5677
5678         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5679         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5680 retry:
5681         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5682         if (unlikely(mas_nomem(mas, gfp)))
5683                 goto retry;
5684
5685         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5686                 return xa_err(mas->node);
5687
5688         return 0;
5689 }
5690 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_gfp);
5691
5692 /**
5693  * mas_store_prealloc() - Store a value into the tree using memory
5694  * preallocated in the maple state.
5695  * @mas: The maple state
5696  * @entry: The entry to store.
5697  */
5698 void mas_store_prealloc(struct ma_state *mas, void *entry)
5699 {
5700         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5701
5702         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5703         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5704         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5705         BUG_ON(mas_is_err(mas));
5706         mas_destroy(mas);
5707 }
5708 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_prealloc);
5709
5710 /**
5711  * mas_preallocate() - Preallocate enough nodes for a store operation
5712  * @mas: The maple state
5713  * @entry: The entry that will be stored
5714  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
5715  *
5716  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5717  */
5718 int mas_preallocate(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp)
5719 {
5720         int ret;
5721
5722         mas_node_count_gfp(mas, 1 + mas_mt_height(mas) * 3, gfp);
5723         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5724         if (likely(!mas_is_err(mas)))
5725                 return 0;
5726
5727         mas_set_alloc_req(mas, 0);
5728         ret = xa_err(mas->node);
5729         mas_reset(mas);
5730         mas_destroy(mas);
5731         mas_reset(mas);
5732         return ret;
5733 }
5734
5735 /*
5736  * mas_destroy() - destroy a maple state.
5737  * @mas: The maple state
5738  *
5739  * Upon completion, check the left-most node and rebalance against the node to
5740  * the right if necessary.  Frees any allocated nodes associated with this maple
5741  * state.
5742  */
5743 void mas_destroy(struct ma_state *mas)
5744 {
5745         struct maple_alloc *node;
5746
5747         /*
5748          * When using mas_for_each() to insert an expected number of elements,
5749          * it is possible that the number inserted is less than the expected
5750          * number.  To fix an invalid final node, a check is performed here to
5751          * rebalance the previous node with the final node.
5752          */
5753         if (mas->mas_flags & MA_STATE_REBALANCE) {
5754                 unsigned char end;
5755
5756                 if (mas_is_start(mas))
5757                         mas_start(mas);
5758
5759                 mtree_range_walk(mas);
5760                 end = mas_data_end(mas) + 1;
5761                 if (end < mt_min_slot_count(mas->node) - 1)
5762                         mas_destroy_rebalance(mas, end);
5763
5764                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
5765         }
5766         mas->mas_flags &= ~(MA_STATE_BULK|MA_STATE_PREALLOC);
5767
5768         while (mas->alloc && !((unsigned long)mas->alloc & 0x1)) {
5769                 node = mas->alloc;
5770                 mas->alloc = node->slot[0];
5771                 if (node->node_count > 0)
5772                         mt_free_bulk(node->node_count,
5773                                      (void __rcu **)&node->slot[1]);
5774                 kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
5775         }
5776         mas->alloc = NULL;
5777 }
5778 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_destroy);
5779
5780 /*
5781  * mas_expected_entries() - Set the expected number of entries that will be inserted.
5782  * @mas: The maple state
5783  * @nr_entries: The number of expected entries.
5784  *
5785  * This will attempt to pre-allocate enough nodes to store the expected number
5786  * of entries.  The allocations will occur using the bulk allocator interface
5787  * for speed.  Please call mas_destroy() on the @mas after inserting the entries
5788  * to ensure any unused nodes are freed.
5789  *
5790  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5791  */
5792 int mas_expected_entries(struct ma_state *mas, unsigned long nr_entries)
5793 {
5794         int nonleaf_cap = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 2;
5795         struct maple_enode *enode = mas->node;
5796         int nr_nodes;
5797         int ret;
5798
5799         /*
5800          * Sometimes it is necessary to duplicate a tree to a new tree, such as
5801          * forking a process and duplicating the VMAs from one tree to a new
5802          * tree.  When such a situation arises, it is known that the new tree is
5803          * not going to be used until the entire tree is populated.  For
5804          * performance reasons, it is best to use a bulk load with RCU disabled.
5805          * This allows for optimistic splitting that favours the left and reuse
5806          * of nodes during the operation.
5807          */
5808
5809         /* Optimize splitting for bulk insert in-order */
5810         mas->mas_flags |= MA_STATE_BULK;
5811
5812         /*
5813          * Avoid overflow, assume a gap between each entry and a trailing null.
5814          * If this is wrong, it just means allocation can happen during
5815          * insertion of entries.
5816          */
5817         nr_nodes = max(nr_entries, nr_entries * 2 + 1);
5818         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
5819                 nonleaf_cap = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2;
5820
5821         /* Leaves; reduce slots to keep space for expansion */
5822         nr_nodes = DIV_ROUND_UP(nr_nodes, MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2);
5823         /* Internal nodes */
5824         nr_nodes += DIV_ROUND_UP(nr_nodes, nonleaf_cap);
5825         /* Add working room for split (2 nodes) + new parents */
5826         mas_node_count(mas, nr_nodes + 3);
5827
5828         /* Detect if allocations run out */
5829         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5830
5831         if (!mas_is_err(mas))
5832                 return 0;
5833
5834         ret = xa_err(mas->node);
5835         mas->node = enode;
5836         mas_destroy(mas);
5837         return ret;
5838
5839 }
5840 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_expected_entries);
5841
5842 /**
5843  * mas_next() - Get the next entry.
5844  * @mas: The maple state
5845  * @max: The maximum index to check.
5846  *
5847  * Returns the next entry after @mas->index.
5848  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5849  * Can return the zero entry.
5850  *
5851  * Return: The next entry or %NULL
5852  */
5853 void *mas_next(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5854 {
5855         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
5856                 mas->node = MAS_START;
5857
5858         if (mas_is_start(mas))
5859                 mas_walk(mas); /* Retries on dead nodes handled by mas_walk */
5860
5861         if (mas_is_ptr(mas)) {
5862                 if (!mas->index) {
5863                         mas->index = 1;
5864                         mas->last = ULONG_MAX;
5865                 }
5866                 return NULL;
5867         }
5868
5869         if (mas->last == ULONG_MAX)
5870                 return NULL;
5871
5872         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
5873         return mas_next_entry(mas, max);
5874 }
5875 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_next);
5876
5877 /**
5878  * mt_next() - get the next value in the maple tree
5879  * @mt: The maple tree
5880  * @index: The start index
5881  * @max: The maximum index to check
5882  *
5883  * Return: The entry at @index or higher, or %NULL if nothing is found.
5884  */
5885 void *mt_next(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long max)
5886 {
5887         void *entry = NULL;
5888         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5889
5890         rcu_read_lock();
5891         entry = mas_next(&mas, max);
5892         rcu_read_unlock();
5893         return entry;
5894 }
5895 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_next);
5896
5897 /**
5898  * mas_prev() - Get the previous entry
5899  * @mas: The maple state
5900  * @min: The minimum value to check.
5901  *
5902  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5903  * Will reset mas to MAS_START if the node is MAS_NONE.  Will stop on not
5904  * searchable nodes.
5905  *
5906  * Return: the previous value or %NULL.
5907  */
5908 void *mas_prev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
5909 {
5910         if (!mas->index) {
5911                 /* Nothing comes before 0 */
5912                 mas->last = 0;
5913                 return NULL;
5914         }
5915
5916         if (unlikely(mas_is_ptr(mas)))
5917                 return NULL;
5918
5919         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
5920                 mas->node = MAS_START;
5921
5922         if (mas_is_start(mas)) {
5923                 mas_walk(mas);
5924                 if (!mas->index)
5925                         return NULL;
5926         }
5927
5928         if (mas_is_ptr(mas)) {
5929                 if (!mas->index) {
5930                         mas->last = 0;
5931                         return NULL;
5932                 }
5933
5934                 mas->index = mas->last = 0;
5935                 return mas_root_locked(mas);
5936         }
5937         return mas_prev_entry(mas, min);
5938 }
5939 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_prev);
5940
5941 /**
5942  * mt_prev() - get the previous value in the maple tree
5943  * @mt: The maple tree
5944  * @index: The start index
5945  * @min: The minimum index to check
5946  *
5947  * Return: The entry at @index or lower, or %NULL if nothing is found.
5948  */
5949 void *mt_prev(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long min)
5950 {
5951         void *entry = NULL;
5952         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5953
5954         rcu_read_lock();
5955         entry = mas_prev(&mas, min);
5956         rcu_read_unlock();
5957         return entry;
5958 }
5959 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_prev);
5960
5961 /**
5962  * mas_pause() - Pause a mas_find/mas_for_each to drop the lock.
5963  * @mas: The maple state to pause
5964  *
5965  * Some users need to pause a walk and drop the lock they're holding in
5966  * order to yield to a higher priority thread or carry out an operation
5967  * on an entry.  Those users should call this function before they drop
5968  * the lock.  It resets the @mas to be suitable for the next iteration
5969  * of the loop after the user has reacquired the lock.  If most entries
5970  * found during a walk require you to call mas_pause(), the mt_for_each()
5971  * iterator may be more appropriate.
5972  *
5973  */
5974 void mas_pause(struct ma_state *mas)
5975 {
5976         mas->node = MAS_PAUSE;
5977 }
5978 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_pause);
5979
5980 /**
5981  * mas_find() - On the first call, find the entry at or after mas->index up to
5982  * %max.  Otherwise, find the entry after mas->index.
5983  * @mas: The maple state
5984  * @max: The maximum value to check.
5985  *
5986  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5987  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
5988  * May set @mas->node to MAS_NONE.
5989  *
5990  * Return: The entry or %NULL.
5991  */
5992 void *mas_find(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5993 {
5994         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
5995                 if (unlikely(mas->last == ULONG_MAX)) {
5996                         mas->node = MAS_NONE;
5997                         return NULL;
5998                 }
5999                 mas->node = MAS_START;
6000                 mas->index = ++mas->last;
6001         }
6002
6003         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
6004                 /* First run or continue */
6005                 void *entry;
6006
6007                 if (mas->index > max)
6008                         return NULL;
6009
6010                 entry = mas_walk(mas);
6011                 if (entry)
6012                         return entry;
6013         }
6014
6015         if (unlikely(!mas_searchable(mas)))
6016                 return NULL;
6017
6018         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
6019         return mas_next_entry(mas, max);
6020 }
6021 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find);
6022
6023 /**
6024  * mas_find_rev: On the first call, find the first non-null entry at or below
6025  * mas->index down to %min.  Otherwise find the first non-null entry below
6026  * mas->index down to %min.
6027  * @mas: The maple state
6028  * @min: The minimum value to check.
6029  *
6030  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6031  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6032  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6033  *
6034  * Return: The entry or %NULL.
6035  */
6036 void *mas_find_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6037 {
6038         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
6039                 if (unlikely(mas->last == ULONG_MAX)) {
6040                         mas->node = MAS_NONE;
6041                         return NULL;
6042                 }
6043                 mas->node = MAS_START;
6044                 mas->last = --mas->index;
6045         }
6046
6047         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
6048                 /* First run or continue */
6049                 void *entry;
6050
6051                 if (mas->index < min)
6052                         return NULL;
6053
6054                 entry = mas_walk(mas);
6055                 if (entry)
6056                         return entry;
6057         }
6058
6059         if (unlikely(!mas_searchable(mas)))
6060                 return NULL;
6061
6062         if (mas->index < min)
6063                 return NULL;
6064
6065         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
6066         return mas_prev_entry(mas, min);
6067 }
6068 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_rev);
6069
6070 /**
6071  * mas_erase() - Find the range in which index resides and erase the entire
6072  * range.
6073  * @mas: The maple state
6074  *
6075  * Must hold the write lock.
6076  * Searches for @mas->index, sets @mas->index and @mas->last to the range and
6077  * erases that range.
6078  *
6079  * Return: the entry that was erased or %NULL, @mas->index and @mas->last are updated.
6080  */
6081 void *mas_erase(struct ma_state *mas)
6082 {
6083         void *entry;
6084         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, NULL);
6085
6086         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
6087                 mas->node = MAS_START;
6088
6089         /* Retry unnecessary when holding the write lock. */
6090         entry = mas_state_walk(mas);
6091         if (!entry)
6092                 return NULL;
6093
6094 write_retry:
6095         /* Must reset to ensure spanning writes of last slot are detected */
6096         mas_reset(mas);
6097         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
6098         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6099         if (mas_nomem(mas, GFP_KERNEL))
6100                 goto write_retry;
6101
6102         return entry;
6103 }
6104 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_erase);
6105
6106 /**
6107  * mas_nomem() - Check if there was an error allocating and do the allocation
6108  * if necessary If there are allocations, then free them.
6109  * @mas: The maple state
6110  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6111  * Return: true on allocation, false otherwise.
6112  */
6113 bool mas_nomem(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
6114         __must_hold(mas->tree->lock)
6115 {
6116         if (likely(mas->node != MA_ERROR(-ENOMEM))) {
6117                 mas_destroy(mas);
6118                 return false;
6119         }
6120
6121         if (gfpflags_allow_blocking(gfp) && !mt_external_lock(mas->tree)) {
6122                 mtree_unlock(mas->tree);
6123                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6124                 mtree_lock(mas->tree);
6125         } else {
6126                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6127         }
6128
6129         if (!mas_allocated(mas))
6130                 return false;
6131
6132         mas->node = MAS_START;
6133         return true;
6134 }
6135
6136 void __init maple_tree_init(void)
6137 {
6138         maple_node_cache = kmem_cache_create("maple_node",
6139                         sizeof(struct maple_node), sizeof(struct maple_node),
6140                         SLAB_PANIC, NULL);
6141 }
6142
6143 /**
6144  * mtree_load() - Load a value stored in a maple tree
6145  * @mt: The maple tree
6146  * @index: The index to load
6147  *
6148  * Return: the entry or %NULL
6149  */
6150 void *mtree_load(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6151 {
6152         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6153         void *entry;
6154
6155         trace_ma_read(__func__, &mas);
6156         rcu_read_lock();
6157 retry:
6158         entry = mas_start(&mas);
6159         if (unlikely(mas_is_none(&mas)))
6160                 goto unlock;
6161
6162         if (unlikely(mas_is_ptr(&mas))) {
6163                 if (index)
6164                         entry = NULL;
6165
6166                 goto unlock;
6167         }
6168
6169         entry = mtree_lookup_walk(&mas);
6170         if (!entry && unlikely(mas_is_start(&mas)))
6171                 goto retry;
6172 unlock:
6173         rcu_read_unlock();
6174         if (xa_is_zero(entry))
6175                 return NULL;
6176
6177         return entry;
6178 }
6179 EXPORT_SYMBOL(mtree_load);
6180
6181 /**
6182  * mtree_store_range() - Store an entry at a given range.
6183  * @mt: The maple tree
6184  * @index: The start of the range
6185  * @last: The end of the range
6186  * @entry: The entry to store
6187  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6188  *
6189  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6190  * be allocated.
6191  */
6192 int mtree_store_range(struct maple_tree *mt, unsigned long index,
6193                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6194 {
6195         MA_STATE(mas, mt, index, last);
6196         MA_WR_STATE(wr_mas, &mas, entry);
6197
6198         trace_ma_write(__func__, &mas, 0, entry);
6199         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6200                 return -EINVAL;
6201
6202         if (index > last)
6203                 return -EINVAL;
6204
6205         mtree_lock(mt);
6206 retry:
6207         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6208         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6209                 goto retry;
6210
6211         mtree_unlock(mt);
6212         if (mas_is_err(&mas))
6213                 return xa_err(mas.node);
6214
6215         return 0;
6216 }
6217 EXPORT_SYMBOL(mtree_store_range);
6218
6219 /**
6220  * mtree_store() - Store an entry at a given index.
6221  * @mt: The maple tree
6222  * @index: The index to store the value
6223  * @entry: The entry to store
6224  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6225  *
6226  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6227  * be allocated.
6228  */
6229 int mtree_store(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6230                  gfp_t gfp)
6231 {
6232         return mtree_store_range(mt, index, index, entry, gfp);
6233 }
6234 EXPORT_SYMBOL(mtree_store);
6235
6236 /**
6237  * mtree_insert_range() - Insert an entry at a give range if there is no value.
6238  * @mt: The maple tree
6239  * @first: The start of the range
6240  * @last: The end of the range
6241  * @entry: The entry to store
6242  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
6243  *
6244  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6245  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6246  */
6247 int mtree_insert_range(struct maple_tree *mt, unsigned long first,
6248                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6249 {
6250         MA_STATE(ms, mt, first, last);
6251
6252         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6253                 return -EINVAL;
6254
6255         if (first > last)
6256                 return -EINVAL;
6257
6258         mtree_lock(mt);
6259 retry:
6260         mas_insert(&ms, entry);
6261         if (mas_nomem(&ms, gfp))
6262                 goto retry;
6263
6264         mtree_unlock(mt);
6265         if (mas_is_err(&ms))
6266                 return xa_err(ms.node);
6267
6268         return 0;
6269 }
6270 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert_range);
6271
6272 /**
6273  * mtree_insert() - Insert an entry at a give index if there is no value.
6274  * @mt: The maple tree
6275  * @index : The index to store the value
6276  * @entry: The entry to store
6277  * @gfp: The FGP_FLAGS to use for allocations.
6278  *
6279  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6280  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6281  */
6282 int mtree_insert(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6283                  gfp_t gfp)
6284 {
6285         return mtree_insert_range(mt, index, index, entry, gfp);
6286 }
6287 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert);
6288
6289 int mtree_alloc_range(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6290                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6291                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6292 {
6293         int ret = 0;
6294
6295         MA_STATE(mas, mt, min, max - size);
6296         if (!mt_is_alloc(mt))
6297                 return -EINVAL;
6298
6299         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6300                 return -EINVAL;
6301
6302         if (min > max)
6303                 return -EINVAL;
6304
6305         if (max < size)
6306                 return -EINVAL;
6307
6308         if (!size)
6309                 return -EINVAL;
6310
6311         mtree_lock(mt);
6312 retry:
6313         mas.offset = 0;
6314         mas.index = min;
6315         mas.last = max - size;
6316         ret = mas_alloc(&mas, entry, size, startp);
6317         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6318                 goto retry;
6319
6320         mtree_unlock(mt);
6321         return ret;
6322 }
6323 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_range);
6324
6325 int mtree_alloc_rrange(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6326                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6327                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6328 {
6329         int ret = 0;
6330
6331         MA_STATE(mas, mt, min, max - size);
6332         if (!mt_is_alloc(mt))
6333                 return -EINVAL;
6334
6335         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6336                 return -EINVAL;
6337
6338         if (min >= max)
6339                 return -EINVAL;
6340
6341         if (max < size - 1)
6342                 return -EINVAL;
6343
6344         if (!size)
6345                 return -EINVAL;
6346
6347         mtree_lock(mt);
6348 retry:
6349         ret = mas_rev_alloc(&mas, min, max, entry, size, startp);
6350         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6351                 goto retry;
6352
6353         mtree_unlock(mt);
6354         return ret;
6355 }
6356 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_rrange);
6357
6358 /**
6359  * mtree_erase() - Find an index and erase the entire range.
6360  * @mt: The maple tree
6361  * @index: The index to erase
6362  *
6363  * Erasing is the same as a walk to an entry then a store of a NULL to that
6364  * ENTIRE range.  In fact, it is implemented as such using the advanced API.
6365  *
6366  * Return: The entry stored at the @index or %NULL
6367  */
6368 void *mtree_erase(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6369 {
6370         void *entry = NULL;
6371
6372         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6373         trace_ma_op(__func__, &mas);
6374
6375         mtree_lock(mt);
6376         entry = mas_erase(&mas);
6377         mtree_unlock(mt);
6378
6379         return entry;
6380 }
6381 EXPORT_SYMBOL(mtree_erase);
6382
6383 /**
6384  * __mt_destroy() - Walk and free all nodes of a locked maple tree.
6385  * @mt: The maple tree
6386  *
6387  * Note: Does not handle locking.
6388  */
6389 void __mt_destroy(struct maple_tree *mt)
6390 {
6391         void *root = mt_root_locked(mt);
6392
6393         rcu_assign_pointer(mt->ma_root, NULL);
6394         if (xa_is_node(root))
6395                 mte_destroy_walk(root, mt);
6396
6397         mt->ma_flags = 0;
6398 }
6399 EXPORT_SYMBOL_GPL(__mt_destroy);
6400
6401 /**
6402  * mtree_destroy() - Destroy a maple tree
6403  * @mt: The maple tree
6404  *
6405  * Frees all resources used by the tree.  Handles locking.
6406  */
6407 void mtree_destroy(struct maple_tree *mt)
6408 {
6409         mtree_lock(mt);
6410         __mt_destroy(mt);
6411         mtree_unlock(mt);
6412 }
6413 EXPORT_SYMBOL(mtree_destroy);
6414
6415 /**
6416  * mt_find() - Search from the start up until an entry is found.
6417  * @mt: The maple tree
6418  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6419  * @max: The maximum value to check
6420  *
6421  * Handles locking.  @index will be incremented to one beyond the range.
6422  *
6423  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6424  */
6425 void *mt_find(struct maple_tree *mt, unsigned long *index, unsigned long max)
6426 {
6427         MA_STATE(mas, mt, *index, *index);
6428         void *entry;
6429 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6430         unsigned long copy = *index;
6431 #endif
6432
6433         trace_ma_read(__func__, &mas);
6434
6435         if ((*index) > max)
6436                 return NULL;
6437
6438         rcu_read_lock();
6439 retry:
6440         entry = mas_state_walk(&mas);
6441         if (mas_is_start(&mas))
6442                 goto retry;
6443
6444         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6445                 entry = NULL;
6446
6447         if (entry)
6448                 goto unlock;
6449
6450         while (mas_searchable(&mas) && (mas.index < max)) {
6451                 entry = mas_next_entry(&mas, max);
6452                 if (likely(entry && !xa_is_zero(entry)))
6453                         break;
6454         }
6455
6456         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6457                 entry = NULL;
6458 unlock:
6459         rcu_read_unlock();
6460         if (likely(entry)) {
6461                 *index = mas.last + 1;
6462 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6463                 if ((*index) && (*index) <= copy)
6464                         pr_err("index not increased! %lx <= %lx\n",
6465                                *index, copy);
6466                 MT_BUG_ON(mt, (*index) && ((*index) <= copy));
6467 #endif
6468         }
6469
6470         return entry;
6471 }
6472 EXPORT_SYMBOL(mt_find);
6473
6474 /**
6475  * mt_find_after() - Search from the start up until an entry is found.
6476  * @mt: The maple tree
6477  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6478  * @max: The maximum value to check
6479  *
6480  * Handles locking, detects wrapping on index == 0
6481  *
6482  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6483  */
6484 void *mt_find_after(struct maple_tree *mt, unsigned long *index,
6485                     unsigned long max)
6486 {
6487         if (!(*index))
6488                 return NULL;
6489
6490         return mt_find(mt, index, max);
6491 }
6492 EXPORT_SYMBOL(mt_find_after);
6493
6494 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6495 atomic_t maple_tree_tests_run;
6496 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_run);
6497 atomic_t maple_tree_tests_passed;
6498 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_passed);
6499
6500 #ifndef __KERNEL__
6501 extern void kmem_cache_set_non_kernel(struct kmem_cache *, unsigned int);
6502 void mt_set_non_kernel(unsigned int val)
6503 {
6504         kmem_cache_set_non_kernel(maple_node_cache, val);
6505 }
6506
6507 extern unsigned long kmem_cache_get_alloc(struct kmem_cache *);
6508 unsigned long mt_get_alloc_size(void)
6509 {
6510         return kmem_cache_get_alloc(maple_node_cache);
6511 }
6512
6513 extern void kmem_cache_zero_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6514 void mt_zero_nr_tallocated(void)
6515 {
6516         kmem_cache_zero_nr_tallocated(maple_node_cache);
6517 }
6518
6519 extern unsigned int kmem_cache_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6520 unsigned int mt_nr_tallocated(void)
6521 {
6522         return kmem_cache_nr_tallocated(maple_node_cache);
6523 }
6524
6525 extern unsigned int kmem_cache_nr_allocated(struct kmem_cache *);
6526 unsigned int mt_nr_allocated(void)
6527 {
6528         return kmem_cache_nr_allocated(maple_node_cache);
6529 }
6530
6531 /*
6532  * mas_dead_node() - Check if the maple state is pointing to a dead node.
6533  * @mas: The maple state
6534  * @index: The index to restore in @mas.
6535  *
6536  * Used in test code.
6537  * Return: 1 if @mas has been reset to MAS_START, 0 otherwise.
6538  */
6539 static inline int mas_dead_node(struct ma_state *mas, unsigned long index)
6540 {
6541         if (unlikely(!mas_searchable(mas) || mas_is_start(mas)))
6542                 return 0;
6543
6544         if (likely(!mte_dead_node(mas->node)))
6545                 return 0;
6546
6547         mas_rewalk(mas, index);
6548         return 1;
6549 }
6550
6551 void mt_cache_shrink(void)
6552 {
6553 }
6554 #else
6555 /*
6556  * mt_cache_shrink() - For testing, don't use this.
6557  *
6558  * Certain testcases can trigger an OOM when combined with other memory
6559  * debugging configuration options.  This function is used to reduce the
6560  * possibility of an out of memory even due to kmem_cache objects remaining
6561  * around for longer than usual.
6562  */
6563 void mt_cache_shrink(void)
6564 {
6565         kmem_cache_shrink(maple_node_cache);
6566
6567 }
6568 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_cache_shrink);
6569
6570 #endif /* not defined __KERNEL__ */
6571 /*
6572  * mas_get_slot() - Get the entry in the maple state node stored at @offset.
6573  * @mas: The maple state
6574  * @offset: The offset into the slot array to fetch.
6575  *
6576  * Return: The entry stored at @offset.
6577  */
6578 static inline struct maple_enode *mas_get_slot(struct ma_state *mas,
6579                 unsigned char offset)
6580 {
6581         return mas_slot(mas, ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node)),
6582                         offset);
6583 }
6584
6585
6586 /*
6587  * mas_first_entry() - Go the first leaf and find the first entry.
6588  * @mas: the maple state.
6589  * @limit: the maximum index to check.
6590  * @*r_start: Pointer to set to the range start.
6591  *
6592  * Sets mas->offset to the offset of the entry, r_start to the range minimum.
6593  *
6594  * Return: The first entry or MAS_NONE.
6595  */
6596 static inline void *mas_first_entry(struct ma_state *mas, struct maple_node *mn,
6597                 unsigned long limit, enum maple_type mt)
6598
6599 {
6600         unsigned long max;
6601         unsigned long *pivots;
6602         void __rcu **slots;
6603         void *entry = NULL;
6604
6605         mas->index = mas->min;
6606         if (mas->index > limit)
6607                 goto none;
6608
6609         max = mas->max;
6610         mas->offset = 0;
6611         while (likely(!ma_is_leaf(mt))) {
6612                 MT_BUG_ON(mas->tree, mte_dead_node(mas->node));
6613                 slots = ma_slots(mn, mt);
6614                 pivots = ma_pivots(mn, mt);
6615                 max = pivots[0];
6616                 entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6617                 if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6618                         return NULL;
6619                 mas->node = entry;
6620                 mn = mas_mn(mas);
6621                 mt = mte_node_type(mas->node);
6622         }
6623         MT_BUG_ON(mas->tree, mte_dead_node(mas->node));
6624
6625         mas->max = max;
6626         slots = ma_slots(mn, mt);
6627         entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6628         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6629                 return NULL;
6630
6631         /* Slot 0 or 1 must be set */
6632         if (mas->index > limit)
6633                 goto none;
6634
6635         if (likely(entry))
6636                 return entry;
6637
6638         pivots = ma_pivots(mn, mt);
6639         mas->index = pivots[0] + 1;
6640         mas->offset = 1;
6641         entry = mas_slot(mas, slots, 1);
6642         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6643                 return NULL;
6644
6645         if (mas->index > limit)
6646                 goto none;
6647
6648         if (likely(entry))
6649                 return entry;
6650
6651 none:
6652         if (likely(!ma_dead_node(mn)))
6653                 mas->node = MAS_NONE;
6654         return NULL;
6655 }
6656
6657 /* Depth first search, post-order */
6658 static void mas_dfs_postorder(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6659 {
6660
6661         struct maple_enode *p = MAS_NONE, *mn = mas->node;
6662         unsigned long p_min, p_max;
6663
6664         mas_next_node(mas, mas_mn(mas), max);
6665         if (!mas_is_none(mas))
6666                 return;
6667
6668         if (mte_is_root(mn))
6669                 return;
6670
6671         mas->node = mn;
6672         mas_ascend(mas);
6673         while (mas->node != MAS_NONE) {
6674                 p = mas->node;
6675                 p_min = mas->min;
6676                 p_max = mas->max;
6677                 mas_prev_node(mas, 0);
6678         }
6679
6680         if (p == MAS_NONE)
6681                 return;
6682
6683         mas->node = p;
6684         mas->max = p_max;
6685         mas->min = p_min;
6686 }
6687
6688 /* Tree validations */
6689 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6690                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth);
6691 static void mt_dump_range(unsigned long min, unsigned long max,
6692                           unsigned int depth)
6693 {
6694         static const char spaces[] = "                                ";
6695
6696         if (min == max)
6697                 pr_info("%.*s%lu: ", depth * 2, spaces, min);
6698         else
6699                 pr_info("%.*s%lu-%lu: ", depth * 2, spaces, min, max);
6700 }
6701
6702 static void mt_dump_entry(void *entry, unsigned long min, unsigned long max,
6703                           unsigned int depth)
6704 {
6705         mt_dump_range(min, max, depth);
6706
6707         if (xa_is_value(entry))
6708                 pr_cont("value %ld (0x%lx) [%p]\n", xa_to_value(entry),
6709                                 xa_to_value(entry), entry);
6710         else if (xa_is_zero(entry))
6711                 pr_cont("zero (%ld)\n", xa_to_internal(entry));
6712         else if (mt_is_reserved(entry))
6713                 pr_cont("UNKNOWN ENTRY (%p)\n", entry);
6714         else
6715                 pr_cont("%p\n", entry);
6716 }
6717
6718 static void mt_dump_range64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6719                         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6720 {
6721         struct maple_range_64 *node = &mte_to_node(entry)->mr64;
6722         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6723         unsigned long first = min;
6724         int i;
6725
6726         pr_cont(" contents: ");
6727         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1; i++)
6728                 pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6729         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6730         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS; i++) {
6731                 unsigned long last = max;
6732
6733                 if (i < (MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1))
6734                         last = node->pivot[i];
6735                 else if (!node->slot[i] && max != mt_max[mte_node_type(entry)])
6736                         break;
6737                 if (last == 0 && i > 0)
6738                         break;
6739                 if (leaf)
6740                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6741                                         first, last, depth + 1);
6742                 else if (node->slot[i])
6743                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6744                                         first, last, depth + 1);
6745
6746                 if (last == max)
6747                         break;
6748                 if (last > max) {
6749                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6750                                         node, last, max, i);
6751                         break;
6752                 }
6753                 first = last + 1;
6754         }
6755 }
6756
6757 static void mt_dump_arange64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6758                         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6759 {
6760         struct maple_arange_64 *node = &mte_to_node(entry)->ma64;
6761         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6762         unsigned long first = min;
6763         int i;
6764
6765         pr_cont(" contents: ");
6766         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++)
6767                 pr_cont("%lu ", node->gap[i]);
6768         pr_cont("| %02X %02X| ", node->meta.end, node->meta.gap);
6769         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1; i++)
6770                 pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6771         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6772         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++) {
6773                 unsigned long last = max;
6774
6775                 if (i < (MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1))
6776                         last = node->pivot[i];
6777                 else if (!node->slot[i])
6778                         break;
6779                 if (last == 0 && i > 0)
6780                         break;
6781                 if (leaf)
6782                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6783                                         first, last, depth + 1);
6784                 else if (node->slot[i])
6785                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6786                                         first, last, depth + 1);
6787
6788                 if (last == max)
6789                         break;
6790                 if (last > max) {
6791                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6792                                         node, last, max, i);
6793                         break;
6794                 }
6795                 first = last + 1;
6796         }
6797 }
6798
6799 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6800                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6801 {
6802         struct maple_node *node = mte_to_node(entry);
6803         unsigned int type = mte_node_type(entry);
6804         unsigned int i;
6805
6806         mt_dump_range(min, max, depth);
6807
6808         pr_cont("node %p depth %d type %d parent %p", node, depth, type,
6809                         node ? node->parent : NULL);
6810         switch (type) {
6811         case maple_dense:
6812                 pr_cont("\n");
6813                 for (i = 0; i < MAPLE_NODE_SLOTS; i++) {
6814                         if (min + i > max)
6815                                 pr_cont("OUT OF RANGE: ");
6816                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6817                                         min + i, min + i, depth);
6818                 }
6819                 break;
6820         case maple_leaf_64:
6821         case maple_range_64:
6822                 mt_dump_range64(mt, entry, min, max, depth);
6823                 break;
6824         case maple_arange_64:
6825                 mt_dump_arange64(mt, entry, min, max, depth);
6826                 break;
6827
6828         default:
6829                 pr_cont(" UNKNOWN TYPE\n");
6830         }
6831 }
6832
6833 void mt_dump(const struct maple_tree *mt)
6834 {
6835         void *entry = rcu_dereference_check(mt->ma_root, mt_locked(mt));
6836
6837         pr_info("maple_tree(%p) flags %X, height %u root %p\n",
6838                  mt, mt->ma_flags, mt_height(mt), entry);
6839         if (!xa_is_node(entry))
6840                 mt_dump_entry(entry, 0, 0, 0);
6841         else if (entry)
6842                 mt_dump_node(mt, entry, 0, mt_max[mte_node_type(entry)], 0);
6843 }
6844 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_dump);
6845
6846 /*
6847  * Calculate the maximum gap in a node and check if that's what is reported in
6848  * the parent (unless root).
6849  */
6850 static void mas_validate_gaps(struct ma_state *mas)
6851 {
6852         struct maple_enode *mte = mas->node;
6853         struct maple_node *p_mn;
6854         unsigned long gap = 0, max_gap = 0;
6855         unsigned long p_end, p_start = mas->min;
6856         unsigned char p_slot;
6857         unsigned long *gaps = NULL;
6858         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6859         int i;
6860
6861         if (ma_is_dense(mte_node_type(mte))) {
6862                 for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6863                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6864                                 if (gap > max_gap)
6865                                         max_gap = gap;
6866                                 gap = 0;
6867                                 continue;
6868                         }
6869                         gap++;
6870                 }
6871                 goto counted;
6872         }
6873
6874         gaps = ma_gaps(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6875         for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6876                 p_end = mas_logical_pivot(mas, pivots, i, mte_node_type(mte));
6877
6878                 if (!gaps) {
6879                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6880                                 gap = 0;
6881                                 goto not_empty;
6882                         }
6883
6884                         gap += p_end - p_start + 1;
6885                 } else {
6886                         void *entry = mas_get_slot(mas, i);
6887
6888                         gap = gaps[i];
6889                         if (!entry) {
6890                                 if (gap != p_end - p_start + 1) {
6891                                         pr_err("%p[%u] -> %p %lu != %lu - %lu + 1\n",
6892                                                 mas_mn(mas), i,
6893                                                 mas_get_slot(mas, i), gap,
6894                                                 p_end, p_start);
6895                                         mt_dump(mas->tree);
6896
6897                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
6898                                                 gap != p_end - p_start + 1);
6899                                 }
6900                         } else {
6901                                 if (gap > p_end - p_start + 1) {
6902                                         pr_err("%p[%u] %lu >= %lu - %lu + 1 (%lu)\n",
6903                                         mas_mn(mas), i, gap, p_end, p_start,
6904                                         p_end - p_start + 1);
6905                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
6906                                                 gap > p_end - p_start + 1);
6907                                 }
6908                         }
6909                 }
6910
6911                 if (gap > max_gap)
6912                         max_gap = gap;
6913 not_empty:
6914                 p_start = p_end + 1;
6915                 if (p_end >= mas->max)
6916                         break;
6917         }
6918
6919 counted:
6920         if (mte_is_root(mte))
6921                 return;
6922
6923         p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
6924         p_mn = mte_parent(mte);
6925         MT_BUG_ON(mas->tree, max_gap > mas->max);
6926         if (ma_gaps(p_mn, mas_parent_enum(mas, mte))[p_slot] != max_gap) {
6927                 pr_err("gap %p[%u] != %lu\n", p_mn, p_slot, max_gap);
6928                 mt_dump(mas->tree);
6929         }
6930
6931         MT_BUG_ON(mas->tree,
6932                   ma_gaps(p_mn, mas_parent_enum(mas, mte))[p_slot] != max_gap);
6933 }
6934
6935 static void mas_validate_parent_slot(struct ma_state *mas)
6936 {
6937         struct maple_node *parent;
6938         struct maple_enode *node;
6939         enum maple_type p_type = mas_parent_enum(mas, mas->node);
6940         unsigned char p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
6941         void __rcu **slots;
6942         int i;
6943
6944         if (mte_is_root(mas->node))
6945                 return;
6946
6947         parent = mte_parent(mas->node);
6948         slots = ma_slots(parent, p_type);
6949         MT_BUG_ON(mas->tree, mas_mn(mas) == parent);
6950
6951         /* Check prev/next parent slot for duplicate node entry */
6952
6953         for (i = 0; i < mt_slots[p_type]; i++) {
6954                 node = mas_slot(mas, slots, i);
6955                 if (i == p_slot) {
6956                         if (node != mas->node)
6957                                 pr_err("parent %p[%u] does not have %p\n",
6958                                         parent, i, mas_mn(mas));
6959                         MT_BUG_ON(mas->tree, node != mas->node);
6960                 } else if (node == mas->node) {
6961                         pr_err("Invalid child %p at parent %p[%u] p_slot %u\n",
6962                                mas_mn(mas), parent, i, p_slot);
6963                         MT_BUG_ON(mas->tree, node == mas->node);
6964                 }
6965         }
6966 }
6967
6968 static void mas_validate_child_slot(struct ma_state *mas)
6969 {
6970         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
6971         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
6972         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mas->node), type);
6973         struct maple_enode *child;
6974         unsigned char i;
6975
6976         if (mte_is_leaf(mas->node))
6977                 return;
6978
6979         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
6980                 child = mas_slot(mas, slots, i);
6981                 if (!pivots[i] || pivots[i] == mas->max)
6982                         break;
6983
6984                 if (!child)
6985                         break;
6986
6987                 if (mte_parent_slot(child) != i) {
6988                         pr_err("Slot error at %p[%u]: child %p has pslot %u\n",
6989                                mas_mn(mas), i, mte_to_node(child),
6990                                mte_parent_slot(child));
6991                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
6992                 }
6993
6994                 if (mte_parent(child) != mte_to_node(mas->node)) {
6995                         pr_err("child %p has parent %p not %p\n",
6996                                mte_to_node(child), mte_parent(child),
6997                                mte_to_node(mas->node));
6998                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
6999                 }
7000         }
7001 }
7002
7003 /*
7004  * Validate all pivots are within mas->min and mas->max.
7005  */
7006 static void mas_validate_limits(struct ma_state *mas)
7007 {
7008         int i;
7009         unsigned long prev_piv = 0;
7010         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7011         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7012         unsigned long *pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), type);
7013
7014         /* all limits are fine here. */
7015         if (mte_is_root(mas->node))
7016                 return;
7017
7018         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7019                 unsigned long piv;
7020
7021                 piv = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, type);
7022
7023                 if (!piv && (i != 0))
7024                         break;
7025
7026                 if (!mte_is_leaf(mas->node)) {
7027                         void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7028
7029                         if (!entry)
7030                                 pr_err("%p[%u] cannot be null\n",
7031                                        mas_mn(mas), i);
7032
7033                         MT_BUG_ON(mas->tree, !entry);
7034                 }
7035
7036                 if (prev_piv > piv) {
7037                         pr_err("%p[%u] piv %lu < prev_piv %lu\n",
7038                                 mas_mn(mas), i, piv, prev_piv);
7039                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv < prev_piv);
7040                 }
7041
7042                 if (piv < mas->min) {
7043                         pr_err("%p[%u] %lu < %lu\n", mas_mn(mas), i,
7044                                 piv, mas->min);
7045                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv < mas->min);
7046                 }
7047                 if (piv > mas->max) {
7048                         pr_err("%p[%u] %lu > %lu\n", mas_mn(mas), i,
7049                                 piv, mas->max);
7050                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv > mas->max);
7051                 }
7052                 prev_piv = piv;
7053                 if (piv == mas->max)
7054                         break;
7055         }
7056         for (i += 1; i < mt_slots[type]; i++) {
7057                 void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7058
7059                 if (entry && (i != mt_slots[type] - 1)) {
7060                         pr_err("%p[%u] should not have entry %p\n", mas_mn(mas),
7061                                i, entry);
7062                         MT_BUG_ON(mas->tree, entry != NULL);
7063                 }
7064
7065                 if (i < mt_pivots[type]) {
7066                         unsigned long piv = pivots[i];
7067
7068                         if (!piv)
7069                                 continue;
7070
7071                         pr_err("%p[%u] should not have piv %lu\n",
7072                                mas_mn(mas), i, piv);
7073                         MT_BUG_ON(mas->tree, i < mt_pivots[type] - 1);
7074                 }
7075         }
7076 }
7077
7078 static void mt_validate_nulls(struct maple_tree *mt)
7079 {
7080         void *entry, *last = (void *)1;
7081         unsigned char offset = 0;
7082         void __rcu **slots;
7083         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7084
7085         mas_start(&mas);
7086         if (mas_is_none(&mas) || (mas.node == MAS_ROOT))
7087                 return;
7088
7089         while (!mte_is_leaf(mas.node))
7090                 mas_descend(&mas);
7091
7092         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), mte_node_type(mas.node));
7093         do {
7094                 entry = mas_slot(&mas, slots, offset);
7095                 if (!last && !entry) {
7096                         pr_err("Sequential nulls end at %p[%u]\n",
7097                                 mas_mn(&mas), offset);
7098                 }
7099                 MT_BUG_ON(mt, !last && !entry);
7100                 last = entry;
7101                 if (offset == mas_data_end(&mas)) {
7102                         mas_next_node(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX);
7103                         if (mas_is_none(&mas))
7104                                 return;
7105                         offset = 0;
7106                         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node),
7107                                          mte_node_type(mas.node));
7108                 } else {
7109                         offset++;
7110                 }
7111
7112         } while (!mas_is_none(&mas));
7113 }
7114
7115 /*
7116  * validate a maple tree by checking:
7117  * 1. The limits (pivots are within mas->min to mas->max)
7118  * 2. The gap is correctly set in the parents
7119  */
7120 void mt_validate(struct maple_tree *mt)
7121 {
7122         unsigned char end;
7123
7124         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7125         rcu_read_lock();
7126         mas_start(&mas);
7127         if (!mas_searchable(&mas))
7128                 goto done;
7129
7130         mas_first_entry(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX, mte_node_type(mas.node));
7131         while (!mas_is_none(&mas)) {
7132                 MT_BUG_ON(mas.tree, mte_dead_node(mas.node));
7133                 if (!mte_is_root(mas.node)) {
7134                         end = mas_data_end(&mas);
7135                         if ((end < mt_min_slot_count(mas.node)) &&
7136                             (mas.max != ULONG_MAX)) {
7137                                 pr_err("Invalid size %u of %p\n", end,
7138                                 mas_mn(&mas));
7139                                 MT_BUG_ON(mas.tree, 1);
7140                         }
7141
7142                 }
7143                 mas_validate_parent_slot(&mas);
7144                 mas_validate_child_slot(&mas);
7145                 mas_validate_limits(&mas);
7146                 if (mt_is_alloc(mt))
7147                         mas_validate_gaps(&mas);
7148                 mas_dfs_postorder(&mas, ULONG_MAX);
7149         }
7150         mt_validate_nulls(mt);
7151 done:
7152         rcu_read_unlock();
7153
7154 }
7155 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_validate);
7156
7157 #endif /* CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE */