Linux 6.0-rc1
[linux-2.6-microblaze.git] / lib / bitmap.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * lib/bitmap.c
4  * Helper functions for bitmap.h.
5  */
6
7 #include <linux/bitmap.h>
8 #include <linux/bitops.h>
9 #include <linux/bug.h>
10 #include <linux/ctype.h>
11 #include <linux/device.h>
12 #include <linux/errno.h>
13 #include <linux/export.h>
14 #include <linux/kernel.h>
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/string.h>
18 #include <linux/thread_info.h>
19 #include <linux/uaccess.h>
20
21 #include <asm/page.h>
22
23 #include "kstrtox.h"
24
25 /**
26  * DOC: bitmap introduction
27  *
28  * bitmaps provide an array of bits, implemented using an
29  * array of unsigned longs.  The number of valid bits in a
30  * given bitmap does _not_ need to be an exact multiple of
31  * BITS_PER_LONG.
32  *
33  * The possible unused bits in the last, partially used word
34  * of a bitmap are 'don't care'.  The implementation makes
35  * no particular effort to keep them zero.  It ensures that
36  * their value will not affect the results of any operation.
37  * The bitmap operations that return Boolean (bitmap_empty,
38  * for example) or scalar (bitmap_weight, for example) results
39  * carefully filter out these unused bits from impacting their
40  * results.
41  *
42  * The byte ordering of bitmaps is more natural on little
43  * endian architectures.  See the big-endian headers
44  * include/asm-ppc64/bitops.h and include/asm-s390/bitops.h
45  * for the best explanations of this ordering.
46  */
47
48 bool __bitmap_equal(const unsigned long *bitmap1,
49                     const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
50 {
51         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
52         for (k = 0; k < lim; ++k)
53                 if (bitmap1[k] != bitmap2[k])
54                         return false;
55
56         if (bits % BITS_PER_LONG)
57                 if ((bitmap1[k] ^ bitmap2[k]) & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits))
58                         return false;
59
60         return true;
61 }
62 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_equal);
63
64 bool __bitmap_or_equal(const unsigned long *bitmap1,
65                        const unsigned long *bitmap2,
66                        const unsigned long *bitmap3,
67                        unsigned int bits)
68 {
69         unsigned int k, lim = bits / BITS_PER_LONG;
70         unsigned long tmp;
71
72         for (k = 0; k < lim; ++k) {
73                 if ((bitmap1[k] | bitmap2[k]) != bitmap3[k])
74                         return false;
75         }
76
77         if (!(bits % BITS_PER_LONG))
78                 return true;
79
80         tmp = (bitmap1[k] | bitmap2[k]) ^ bitmap3[k];
81         return (tmp & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits)) == 0;
82 }
83
84 void __bitmap_complement(unsigned long *dst, const unsigned long *src, unsigned int bits)
85 {
86         unsigned int k, lim = BITS_TO_LONGS(bits);
87         for (k = 0; k < lim; ++k)
88                 dst[k] = ~src[k];
89 }
90 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_complement);
91
92 /**
93  * __bitmap_shift_right - logical right shift of the bits in a bitmap
94  *   @dst : destination bitmap
95  *   @src : source bitmap
96  *   @shift : shift by this many bits
97  *   @nbits : bitmap size, in bits
98  *
99  * Shifting right (dividing) means moving bits in the MS -> LS bit
100  * direction.  Zeros are fed into the vacated MS positions and the
101  * LS bits shifted off the bottom are lost.
102  */
103 void __bitmap_shift_right(unsigned long *dst, const unsigned long *src,
104                         unsigned shift, unsigned nbits)
105 {
106         unsigned k, lim = BITS_TO_LONGS(nbits);
107         unsigned off = shift/BITS_PER_LONG, rem = shift % BITS_PER_LONG;
108         unsigned long mask = BITMAP_LAST_WORD_MASK(nbits);
109         for (k = 0; off + k < lim; ++k) {
110                 unsigned long upper, lower;
111
112                 /*
113                  * If shift is not word aligned, take lower rem bits of
114                  * word above and make them the top rem bits of result.
115                  */
116                 if (!rem || off + k + 1 >= lim)
117                         upper = 0;
118                 else {
119                         upper = src[off + k + 1];
120                         if (off + k + 1 == lim - 1)
121                                 upper &= mask;
122                         upper <<= (BITS_PER_LONG - rem);
123                 }
124                 lower = src[off + k];
125                 if (off + k == lim - 1)
126                         lower &= mask;
127                 lower >>= rem;
128                 dst[k] = lower | upper;
129         }
130         if (off)
131                 memset(&dst[lim - off], 0, off*sizeof(unsigned long));
132 }
133 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_shift_right);
134
135
136 /**
137  * __bitmap_shift_left - logical left shift of the bits in a bitmap
138  *   @dst : destination bitmap
139  *   @src : source bitmap
140  *   @shift : shift by this many bits
141  *   @nbits : bitmap size, in bits
142  *
143  * Shifting left (multiplying) means moving bits in the LS -> MS
144  * direction.  Zeros are fed into the vacated LS bit positions
145  * and those MS bits shifted off the top are lost.
146  */
147
148 void __bitmap_shift_left(unsigned long *dst, const unsigned long *src,
149                         unsigned int shift, unsigned int nbits)
150 {
151         int k;
152         unsigned int lim = BITS_TO_LONGS(nbits);
153         unsigned int off = shift/BITS_PER_LONG, rem = shift % BITS_PER_LONG;
154         for (k = lim - off - 1; k >= 0; --k) {
155                 unsigned long upper, lower;
156
157                 /*
158                  * If shift is not word aligned, take upper rem bits of
159                  * word below and make them the bottom rem bits of result.
160                  */
161                 if (rem && k > 0)
162                         lower = src[k - 1] >> (BITS_PER_LONG - rem);
163                 else
164                         lower = 0;
165                 upper = src[k] << rem;
166                 dst[k + off] = lower | upper;
167         }
168         if (off)
169                 memset(dst, 0, off*sizeof(unsigned long));
170 }
171 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_shift_left);
172
173 /**
174  * bitmap_cut() - remove bit region from bitmap and right shift remaining bits
175  * @dst: destination bitmap, might overlap with src
176  * @src: source bitmap
177  * @first: start bit of region to be removed
178  * @cut: number of bits to remove
179  * @nbits: bitmap size, in bits
180  *
181  * Set the n-th bit of @dst iff the n-th bit of @src is set and
182  * n is less than @first, or the m-th bit of @src is set for any
183  * m such that @first <= n < nbits, and m = n + @cut.
184  *
185  * In pictures, example for a big-endian 32-bit architecture:
186  *
187  * The @src bitmap is::
188  *
189  *   31                                   63
190  *   |                                    |
191  *   10000000 11000001 11110010 00010101  10000000 11000001 01110010 00010101
192  *                   |  |              |                                    |
193  *                  16  14             0                                   32
194  *
195  * if @cut is 3, and @first is 14, bits 14-16 in @src are cut and @dst is::
196  *
197  *   31                                   63
198  *   |                                    |
199  *   10110000 00011000 00110010 00010101  00010000 00011000 00101110 01000010
200  *                      |              |                                    |
201  *                      14 (bit 17     0                                   32
202  *                          from @src)
203  *
204  * Note that @dst and @src might overlap partially or entirely.
205  *
206  * This is implemented in the obvious way, with a shift and carry
207  * step for each moved bit. Optimisation is left as an exercise
208  * for the compiler.
209  */
210 void bitmap_cut(unsigned long *dst, const unsigned long *src,
211                 unsigned int first, unsigned int cut, unsigned int nbits)
212 {
213         unsigned int len = BITS_TO_LONGS(nbits);
214         unsigned long keep = 0, carry;
215         int i;
216
217         if (first % BITS_PER_LONG) {
218                 keep = src[first / BITS_PER_LONG] &
219                        (~0UL >> (BITS_PER_LONG - first % BITS_PER_LONG));
220         }
221
222         memmove(dst, src, len * sizeof(*dst));
223
224         while (cut--) {
225                 for (i = first / BITS_PER_LONG; i < len; i++) {
226                         if (i < len - 1)
227                                 carry = dst[i + 1] & 1UL;
228                         else
229                                 carry = 0;
230
231                         dst[i] = (dst[i] >> 1) | (carry << (BITS_PER_LONG - 1));
232                 }
233         }
234
235         dst[first / BITS_PER_LONG] &= ~0UL << (first % BITS_PER_LONG);
236         dst[first / BITS_PER_LONG] |= keep;
237 }
238 EXPORT_SYMBOL(bitmap_cut);
239
240 bool __bitmap_and(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
241                                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
242 {
243         unsigned int k;
244         unsigned int lim = bits/BITS_PER_LONG;
245         unsigned long result = 0;
246
247         for (k = 0; k < lim; k++)
248                 result |= (dst[k] = bitmap1[k] & bitmap2[k]);
249         if (bits % BITS_PER_LONG)
250                 result |= (dst[k] = bitmap1[k] & bitmap2[k] &
251                            BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits));
252         return result != 0;
253 }
254 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_and);
255
256 void __bitmap_or(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
257                                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
258 {
259         unsigned int k;
260         unsigned int nr = BITS_TO_LONGS(bits);
261
262         for (k = 0; k < nr; k++)
263                 dst[k] = bitmap1[k] | bitmap2[k];
264 }
265 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_or);
266
267 void __bitmap_xor(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
268                                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
269 {
270         unsigned int k;
271         unsigned int nr = BITS_TO_LONGS(bits);
272
273         for (k = 0; k < nr; k++)
274                 dst[k] = bitmap1[k] ^ bitmap2[k];
275 }
276 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_xor);
277
278 bool __bitmap_andnot(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
279                                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
280 {
281         unsigned int k;
282         unsigned int lim = bits/BITS_PER_LONG;
283         unsigned long result = 0;
284
285         for (k = 0; k < lim; k++)
286                 result |= (dst[k] = bitmap1[k] & ~bitmap2[k]);
287         if (bits % BITS_PER_LONG)
288                 result |= (dst[k] = bitmap1[k] & ~bitmap2[k] &
289                            BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits));
290         return result != 0;
291 }
292 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_andnot);
293
294 void __bitmap_replace(unsigned long *dst,
295                       const unsigned long *old, const unsigned long *new,
296                       const unsigned long *mask, unsigned int nbits)
297 {
298         unsigned int k;
299         unsigned int nr = BITS_TO_LONGS(nbits);
300
301         for (k = 0; k < nr; k++)
302                 dst[k] = (old[k] & ~mask[k]) | (new[k] & mask[k]);
303 }
304 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_replace);
305
306 bool __bitmap_intersects(const unsigned long *bitmap1,
307                          const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
308 {
309         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
310         for (k = 0; k < lim; ++k)
311                 if (bitmap1[k] & bitmap2[k])
312                         return true;
313
314         if (bits % BITS_PER_LONG)
315                 if ((bitmap1[k] & bitmap2[k]) & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits))
316                         return true;
317         return false;
318 }
319 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_intersects);
320
321 bool __bitmap_subset(const unsigned long *bitmap1,
322                      const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
323 {
324         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
325         for (k = 0; k < lim; ++k)
326                 if (bitmap1[k] & ~bitmap2[k])
327                         return false;
328
329         if (bits % BITS_PER_LONG)
330                 if ((bitmap1[k] & ~bitmap2[k]) & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits))
331                         return false;
332         return true;
333 }
334 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_subset);
335
336 unsigned int __bitmap_weight(const unsigned long *bitmap, unsigned int bits)
337 {
338         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG, w = 0;
339
340         for (k = 0; k < lim; k++)
341                 w += hweight_long(bitmap[k]);
342
343         if (bits % BITS_PER_LONG)
344                 w += hweight_long(bitmap[k] & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits));
345
346         return w;
347 }
348 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_weight);
349
350 void __bitmap_set(unsigned long *map, unsigned int start, int len)
351 {
352         unsigned long *p = map + BIT_WORD(start);
353         const unsigned int size = start + len;
354         int bits_to_set = BITS_PER_LONG - (start % BITS_PER_LONG);
355         unsigned long mask_to_set = BITMAP_FIRST_WORD_MASK(start);
356
357         while (len - bits_to_set >= 0) {
358                 *p |= mask_to_set;
359                 len -= bits_to_set;
360                 bits_to_set = BITS_PER_LONG;
361                 mask_to_set = ~0UL;
362                 p++;
363         }
364         if (len) {
365                 mask_to_set &= BITMAP_LAST_WORD_MASK(size);
366                 *p |= mask_to_set;
367         }
368 }
369 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_set);
370
371 void __bitmap_clear(unsigned long *map, unsigned int start, int len)
372 {
373         unsigned long *p = map + BIT_WORD(start);
374         const unsigned int size = start + len;
375         int bits_to_clear = BITS_PER_LONG - (start % BITS_PER_LONG);
376         unsigned long mask_to_clear = BITMAP_FIRST_WORD_MASK(start);
377
378         while (len - bits_to_clear >= 0) {
379                 *p &= ~mask_to_clear;
380                 len -= bits_to_clear;
381                 bits_to_clear = BITS_PER_LONG;
382                 mask_to_clear = ~0UL;
383                 p++;
384         }
385         if (len) {
386                 mask_to_clear &= BITMAP_LAST_WORD_MASK(size);
387                 *p &= ~mask_to_clear;
388         }
389 }
390 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_clear);
391
392 /**
393  * bitmap_find_next_zero_area_off - find a contiguous aligned zero area
394  * @map: The address to base the search on
395  * @size: The bitmap size in bits
396  * @start: The bitnumber to start searching at
397  * @nr: The number of zeroed bits we're looking for
398  * @align_mask: Alignment mask for zero area
399  * @align_offset: Alignment offset for zero area.
400  *
401  * The @align_mask should be one less than a power of 2; the effect is that
402  * the bit offset of all zero areas this function finds plus @align_offset
403  * is multiple of that power of 2.
404  */
405 unsigned long bitmap_find_next_zero_area_off(unsigned long *map,
406                                              unsigned long size,
407                                              unsigned long start,
408                                              unsigned int nr,
409                                              unsigned long align_mask,
410                                              unsigned long align_offset)
411 {
412         unsigned long index, end, i;
413 again:
414         index = find_next_zero_bit(map, size, start);
415
416         /* Align allocation */
417         index = __ALIGN_MASK(index + align_offset, align_mask) - align_offset;
418
419         end = index + nr;
420         if (end > size)
421                 return end;
422         i = find_next_bit(map, end, index);
423         if (i < end) {
424                 start = i + 1;
425                 goto again;
426         }
427         return index;
428 }
429 EXPORT_SYMBOL(bitmap_find_next_zero_area_off);
430
431 /*
432  * Bitmap printing & parsing functions: first version by Nadia Yvette Chambers,
433  * second version by Paul Jackson, third by Joe Korty.
434  */
435
436 /**
437  * bitmap_parse_user - convert an ASCII hex string in a user buffer into a bitmap
438  *
439  * @ubuf: pointer to user buffer containing string.
440  * @ulen: buffer size in bytes.  If string is smaller than this
441  *    then it must be terminated with a \0.
442  * @maskp: pointer to bitmap array that will contain result.
443  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits.
444  */
445 int bitmap_parse_user(const char __user *ubuf,
446                         unsigned int ulen, unsigned long *maskp,
447                         int nmaskbits)
448 {
449         char *buf;
450         int ret;
451
452         buf = memdup_user_nul(ubuf, ulen);
453         if (IS_ERR(buf))
454                 return PTR_ERR(buf);
455
456         ret = bitmap_parse(buf, UINT_MAX, maskp, nmaskbits);
457
458         kfree(buf);
459         return ret;
460 }
461 EXPORT_SYMBOL(bitmap_parse_user);
462
463 /**
464  * bitmap_print_to_pagebuf - convert bitmap to list or hex format ASCII string
465  * @list: indicates whether the bitmap must be list
466  * @buf: page aligned buffer into which string is placed
467  * @maskp: pointer to bitmap to convert
468  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits
469  *
470  * Output format is a comma-separated list of decimal numbers and
471  * ranges if list is specified or hex digits grouped into comma-separated
472  * sets of 8 digits/set. Returns the number of characters written to buf.
473  *
474  * It is assumed that @buf is a pointer into a PAGE_SIZE, page-aligned
475  * area and that sufficient storage remains at @buf to accommodate the
476  * bitmap_print_to_pagebuf() output. Returns the number of characters
477  * actually printed to @buf, excluding terminating '\0'.
478  */
479 int bitmap_print_to_pagebuf(bool list, char *buf, const unsigned long *maskp,
480                             int nmaskbits)
481 {
482         ptrdiff_t len = PAGE_SIZE - offset_in_page(buf);
483
484         return list ? scnprintf(buf, len, "%*pbl\n", nmaskbits, maskp) :
485                       scnprintf(buf, len, "%*pb\n", nmaskbits, maskp);
486 }
487 EXPORT_SYMBOL(bitmap_print_to_pagebuf);
488
489 /**
490  * bitmap_print_to_buf  - convert bitmap to list or hex format ASCII string
491  * @list: indicates whether the bitmap must be list
492  *      true:  print in decimal list format
493  *      false: print in hexadecimal bitmask format
494  * @buf: buffer into which string is placed
495  * @maskp: pointer to bitmap to convert
496  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits
497  * @off: in the string from which we are copying, We copy to @buf
498  * @count: the maximum number of bytes to print
499  */
500 static int bitmap_print_to_buf(bool list, char *buf, const unsigned long *maskp,
501                 int nmaskbits, loff_t off, size_t count)
502 {
503         const char *fmt = list ? "%*pbl\n" : "%*pb\n";
504         ssize_t size;
505         void *data;
506
507         data = kasprintf(GFP_KERNEL, fmt, nmaskbits, maskp);
508         if (!data)
509                 return -ENOMEM;
510
511         size = memory_read_from_buffer(buf, count, &off, data, strlen(data) + 1);
512         kfree(data);
513
514         return size;
515 }
516
517 /**
518  * bitmap_print_bitmask_to_buf  - convert bitmap to hex bitmask format ASCII string
519  * @buf: buffer into which string is placed
520  * @maskp: pointer to bitmap to convert
521  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits
522  * @off: in the string from which we are copying, We copy to @buf
523  * @count: the maximum number of bytes to print
524  *
525  * The bitmap_print_to_pagebuf() is used indirectly via its cpumap wrapper
526  * cpumap_print_to_pagebuf() or directly by drivers to export hexadecimal
527  * bitmask and decimal list to userspace by sysfs ABI.
528  * Drivers might be using a normal attribute for this kind of ABIs. A
529  * normal attribute typically has show entry as below::
530  *
531  *   static ssize_t example_attribute_show(struct device *dev,
532  *              struct device_attribute *attr, char *buf)
533  *   {
534  *      ...
535  *      return bitmap_print_to_pagebuf(true, buf, &mask, nr_trig_max);
536  *   }
537  *
538  * show entry of attribute has no offset and count parameters and this
539  * means the file is limited to one page only.
540  * bitmap_print_to_pagebuf() API works terribly well for this kind of
541  * normal attribute with buf parameter and without offset, count::
542  *
543  *   bitmap_print_to_pagebuf(bool list, char *buf, const unsigned long *maskp,
544  *                         int nmaskbits)
545  *   {
546  *   }
547  *
548  * The problem is once we have a large bitmap, we have a chance to get a
549  * bitmask or list more than one page. Especially for list, it could be
550  * as complex as 0,3,5,7,9,... We have no simple way to know it exact size.
551  * It turns out bin_attribute is a way to break this limit. bin_attribute
552  * has show entry as below::
553  *
554  *   static ssize_t
555  *   example_bin_attribute_show(struct file *filp, struct kobject *kobj,
556  *              struct bin_attribute *attr, char *buf,
557  *              loff_t offset, size_t count)
558  *   {
559  *      ...
560  *   }
561  *
562  * With the new offset and count parameters, this makes sysfs ABI be able
563  * to support file size more than one page. For example, offset could be
564  * >= 4096.
565  * bitmap_print_bitmask_to_buf(), bitmap_print_list_to_buf() wit their
566  * cpumap wrapper cpumap_print_bitmask_to_buf(), cpumap_print_list_to_buf()
567  * make those drivers be able to support large bitmask and list after they
568  * move to use bin_attribute. In result, we have to pass the corresponding
569  * parameters such as off, count from bin_attribute show entry to this API.
570  *
571  * The role of cpumap_print_bitmask_to_buf() and cpumap_print_list_to_buf()
572  * is similar with cpumap_print_to_pagebuf(),  the difference is that
573  * bitmap_print_to_pagebuf() mainly serves sysfs attribute with the assumption
574  * the destination buffer is exactly one page and won't be more than one page.
575  * cpumap_print_bitmask_to_buf() and cpumap_print_list_to_buf(), on the other
576  * hand, mainly serves bin_attribute which doesn't work with exact one page,
577  * and it can break the size limit of converted decimal list and hexadecimal
578  * bitmask.
579  *
580  * WARNING!
581  *
582  * This function is not a replacement for sprintf() or bitmap_print_to_pagebuf().
583  * It is intended to workaround sysfs limitations discussed above and should be
584  * used carefully in general case for the following reasons:
585  *
586  *  - Time complexity is O(nbits^2/count), comparing to O(nbits) for snprintf().
587  *  - Memory complexity is O(nbits), comparing to O(1) for snprintf().
588  *  - @off and @count are NOT offset and number of bits to print.
589  *  - If printing part of bitmap as list, the resulting string is not a correct
590  *    list representation of bitmap. Particularly, some bits within or out of
591  *    related interval may be erroneously set or unset. The format of the string
592  *    may be broken, so bitmap_parselist-like parser may fail parsing it.
593  *  - If printing the whole bitmap as list by parts, user must ensure the order
594  *    of calls of the function such that the offset is incremented linearly.
595  *  - If printing the whole bitmap as list by parts, user must keep bitmap
596  *    unchanged between the very first and very last call. Otherwise concatenated
597  *    result may be incorrect, and format may be broken.
598  *
599  * Returns the number of characters actually printed to @buf
600  */
601 int bitmap_print_bitmask_to_buf(char *buf, const unsigned long *maskp,
602                                 int nmaskbits, loff_t off, size_t count)
603 {
604         return bitmap_print_to_buf(false, buf, maskp, nmaskbits, off, count);
605 }
606 EXPORT_SYMBOL(bitmap_print_bitmask_to_buf);
607
608 /**
609  * bitmap_print_list_to_buf  - convert bitmap to decimal list format ASCII string
610  * @buf: buffer into which string is placed
611  * @maskp: pointer to bitmap to convert
612  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits
613  * @off: in the string from which we are copying, We copy to @buf
614  * @count: the maximum number of bytes to print
615  *
616  * Everything is same with the above bitmap_print_bitmask_to_buf() except
617  * the print format.
618  */
619 int bitmap_print_list_to_buf(char *buf, const unsigned long *maskp,
620                              int nmaskbits, loff_t off, size_t count)
621 {
622         return bitmap_print_to_buf(true, buf, maskp, nmaskbits, off, count);
623 }
624 EXPORT_SYMBOL(bitmap_print_list_to_buf);
625
626 /*
627  * Region 9-38:4/10 describes the following bitmap structure:
628  * 0       9  12    18                  38           N
629  * .........****......****......****..................
630  *          ^  ^     ^                   ^           ^
631  *      start  off   group_len         end       nbits
632  */
633 struct region {
634         unsigned int start;
635         unsigned int off;
636         unsigned int group_len;
637         unsigned int end;
638         unsigned int nbits;
639 };
640
641 static void bitmap_set_region(const struct region *r, unsigned long *bitmap)
642 {
643         unsigned int start;
644
645         for (start = r->start; start <= r->end; start += r->group_len)
646                 bitmap_set(bitmap, start, min(r->end - start + 1, r->off));
647 }
648
649 static int bitmap_check_region(const struct region *r)
650 {
651         if (r->start > r->end || r->group_len == 0 || r->off > r->group_len)
652                 return -EINVAL;
653
654         if (r->end >= r->nbits)
655                 return -ERANGE;
656
657         return 0;
658 }
659
660 static const char *bitmap_getnum(const char *str, unsigned int *num,
661                                  unsigned int lastbit)
662 {
663         unsigned long long n;
664         unsigned int len;
665
666         if (str[0] == 'N') {
667                 *num = lastbit;
668                 return str + 1;
669         }
670
671         len = _parse_integer(str, 10, &n);
672         if (!len)
673                 return ERR_PTR(-EINVAL);
674         if (len & KSTRTOX_OVERFLOW || n != (unsigned int)n)
675                 return ERR_PTR(-EOVERFLOW);
676
677         *num = n;
678         return str + len;
679 }
680
681 static inline bool end_of_str(char c)
682 {
683         return c == '\0' || c == '\n';
684 }
685
686 static inline bool __end_of_region(char c)
687 {
688         return isspace(c) || c == ',';
689 }
690
691 static inline bool end_of_region(char c)
692 {
693         return __end_of_region(c) || end_of_str(c);
694 }
695
696 /*
697  * The format allows commas and whitespaces at the beginning
698  * of the region.
699  */
700 static const char *bitmap_find_region(const char *str)
701 {
702         while (__end_of_region(*str))
703                 str++;
704
705         return end_of_str(*str) ? NULL : str;
706 }
707
708 static const char *bitmap_find_region_reverse(const char *start, const char *end)
709 {
710         while (start <= end && __end_of_region(*end))
711                 end--;
712
713         return end;
714 }
715
716 static const char *bitmap_parse_region(const char *str, struct region *r)
717 {
718         unsigned int lastbit = r->nbits - 1;
719
720         if (!strncasecmp(str, "all", 3)) {
721                 r->start = 0;
722                 r->end = lastbit;
723                 str += 3;
724
725                 goto check_pattern;
726         }
727
728         str = bitmap_getnum(str, &r->start, lastbit);
729         if (IS_ERR(str))
730                 return str;
731
732         if (end_of_region(*str))
733                 goto no_end;
734
735         if (*str != '-')
736                 return ERR_PTR(-EINVAL);
737
738         str = bitmap_getnum(str + 1, &r->end, lastbit);
739         if (IS_ERR(str))
740                 return str;
741
742 check_pattern:
743         if (end_of_region(*str))
744                 goto no_pattern;
745
746         if (*str != ':')
747                 return ERR_PTR(-EINVAL);
748
749         str = bitmap_getnum(str + 1, &r->off, lastbit);
750         if (IS_ERR(str))
751                 return str;
752
753         if (*str != '/')
754                 return ERR_PTR(-EINVAL);
755
756         return bitmap_getnum(str + 1, &r->group_len, lastbit);
757
758 no_end:
759         r->end = r->start;
760 no_pattern:
761         r->off = r->end + 1;
762         r->group_len = r->end + 1;
763
764         return end_of_str(*str) ? NULL : str;
765 }
766
767 /**
768  * bitmap_parselist - convert list format ASCII string to bitmap
769  * @buf: read user string from this buffer; must be terminated
770  *    with a \0 or \n.
771  * @maskp: write resulting mask here
772  * @nmaskbits: number of bits in mask to be written
773  *
774  * Input format is a comma-separated list of decimal numbers and
775  * ranges.  Consecutively set bits are shown as two hyphen-separated
776  * decimal numbers, the smallest and largest bit numbers set in
777  * the range.
778  * Optionally each range can be postfixed to denote that only parts of it
779  * should be set. The range will divided to groups of specific size.
780  * From each group will be used only defined amount of bits.
781  * Syntax: range:used_size/group_size
782  * Example: 0-1023:2/256 ==> 0,1,256,257,512,513,768,769
783  * The value 'N' can be used as a dynamically substituted token for the
784  * maximum allowed value; i.e (nmaskbits - 1).  Keep in mind that it is
785  * dynamic, so if system changes cause the bitmap width to change, such
786  * as more cores in a CPU list, then any ranges using N will also change.
787  *
788  * Returns: 0 on success, -errno on invalid input strings. Error values:
789  *
790  *   - ``-EINVAL``: wrong region format
791  *   - ``-EINVAL``: invalid character in string
792  *   - ``-ERANGE``: bit number specified too large for mask
793  *   - ``-EOVERFLOW``: integer overflow in the input parameters
794  */
795 int bitmap_parselist(const char *buf, unsigned long *maskp, int nmaskbits)
796 {
797         struct region r;
798         long ret;
799
800         r.nbits = nmaskbits;
801         bitmap_zero(maskp, r.nbits);
802
803         while (buf) {
804                 buf = bitmap_find_region(buf);
805                 if (buf == NULL)
806                         return 0;
807
808                 buf = bitmap_parse_region(buf, &r);
809                 if (IS_ERR(buf))
810                         return PTR_ERR(buf);
811
812                 ret = bitmap_check_region(&r);
813                 if (ret)
814                         return ret;
815
816                 bitmap_set_region(&r, maskp);
817         }
818
819         return 0;
820 }
821 EXPORT_SYMBOL(bitmap_parselist);
822
823
824 /**
825  * bitmap_parselist_user() - convert user buffer's list format ASCII
826  * string to bitmap
827  *
828  * @ubuf: pointer to user buffer containing string.
829  * @ulen: buffer size in bytes.  If string is smaller than this
830  *    then it must be terminated with a \0.
831  * @maskp: pointer to bitmap array that will contain result.
832  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits.
833  *
834  * Wrapper for bitmap_parselist(), providing it with user buffer.
835  */
836 int bitmap_parselist_user(const char __user *ubuf,
837                         unsigned int ulen, unsigned long *maskp,
838                         int nmaskbits)
839 {
840         char *buf;
841         int ret;
842
843         buf = memdup_user_nul(ubuf, ulen);
844         if (IS_ERR(buf))
845                 return PTR_ERR(buf);
846
847         ret = bitmap_parselist(buf, maskp, nmaskbits);
848
849         kfree(buf);
850         return ret;
851 }
852 EXPORT_SYMBOL(bitmap_parselist_user);
853
854 static const char *bitmap_get_x32_reverse(const char *start,
855                                         const char *end, u32 *num)
856 {
857         u32 ret = 0;
858         int c, i;
859
860         for (i = 0; i < 32; i += 4) {
861                 c = hex_to_bin(*end--);
862                 if (c < 0)
863                         return ERR_PTR(-EINVAL);
864
865                 ret |= c << i;
866
867                 if (start > end || __end_of_region(*end))
868                         goto out;
869         }
870
871         if (hex_to_bin(*end--) >= 0)
872                 return ERR_PTR(-EOVERFLOW);
873 out:
874         *num = ret;
875         return end;
876 }
877
878 /**
879  * bitmap_parse - convert an ASCII hex string into a bitmap.
880  * @start: pointer to buffer containing string.
881  * @buflen: buffer size in bytes.  If string is smaller than this
882  *    then it must be terminated with a \0 or \n. In that case,
883  *    UINT_MAX may be provided instead of string length.
884  * @maskp: pointer to bitmap array that will contain result.
885  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits.
886  *
887  * Commas group hex digits into chunks.  Each chunk defines exactly 32
888  * bits of the resultant bitmask.  No chunk may specify a value larger
889  * than 32 bits (%-EOVERFLOW), and if a chunk specifies a smaller value
890  * then leading 0-bits are prepended.  %-EINVAL is returned for illegal
891  * characters. Grouping such as "1,,5", ",44", "," or "" is allowed.
892  * Leading, embedded and trailing whitespace accepted.
893  */
894 int bitmap_parse(const char *start, unsigned int buflen,
895                 unsigned long *maskp, int nmaskbits)
896 {
897         const char *end = strnchrnul(start, buflen, '\n') - 1;
898         int chunks = BITS_TO_U32(nmaskbits);
899         u32 *bitmap = (u32 *)maskp;
900         int unset_bit;
901         int chunk;
902
903         for (chunk = 0; ; chunk++) {
904                 end = bitmap_find_region_reverse(start, end);
905                 if (start > end)
906                         break;
907
908                 if (!chunks--)
909                         return -EOVERFLOW;
910
911 #if defined(CONFIG_64BIT) && defined(__BIG_ENDIAN)
912                 end = bitmap_get_x32_reverse(start, end, &bitmap[chunk ^ 1]);
913 #else
914                 end = bitmap_get_x32_reverse(start, end, &bitmap[chunk]);
915 #endif
916                 if (IS_ERR(end))
917                         return PTR_ERR(end);
918         }
919
920         unset_bit = (BITS_TO_U32(nmaskbits) - chunks) * 32;
921         if (unset_bit < nmaskbits) {
922                 bitmap_clear(maskp, unset_bit, nmaskbits - unset_bit);
923                 return 0;
924         }
925
926         if (find_next_bit(maskp, unset_bit, nmaskbits) != unset_bit)
927                 return -EOVERFLOW;
928
929         return 0;
930 }
931 EXPORT_SYMBOL(bitmap_parse);
932
933 /**
934  * bitmap_pos_to_ord - find ordinal of set bit at given position in bitmap
935  *      @buf: pointer to a bitmap
936  *      @pos: a bit position in @buf (0 <= @pos < @nbits)
937  *      @nbits: number of valid bit positions in @buf
938  *
939  * Map the bit at position @pos in @buf (of length @nbits) to the
940  * ordinal of which set bit it is.  If it is not set or if @pos
941  * is not a valid bit position, map to -1.
942  *
943  * If for example, just bits 4 through 7 are set in @buf, then @pos
944  * values 4 through 7 will get mapped to 0 through 3, respectively,
945  * and other @pos values will get mapped to -1.  When @pos value 7
946  * gets mapped to (returns) @ord value 3 in this example, that means
947  * that bit 7 is the 3rd (starting with 0th) set bit in @buf.
948  *
949  * The bit positions 0 through @bits are valid positions in @buf.
950  */
951 static int bitmap_pos_to_ord(const unsigned long *buf, unsigned int pos, unsigned int nbits)
952 {
953         if (pos >= nbits || !test_bit(pos, buf))
954                 return -1;
955
956         return __bitmap_weight(buf, pos);
957 }
958
959 /**
960  * bitmap_ord_to_pos - find position of n-th set bit in bitmap
961  *      @buf: pointer to bitmap
962  *      @ord: ordinal bit position (n-th set bit, n >= 0)
963  *      @nbits: number of valid bit positions in @buf
964  *
965  * Map the ordinal offset of bit @ord in @buf to its position in @buf.
966  * Value of @ord should be in range 0 <= @ord < weight(buf). If @ord
967  * >= weight(buf), returns @nbits.
968  *
969  * If for example, just bits 4 through 7 are set in @buf, then @ord
970  * values 0 through 3 will get mapped to 4 through 7, respectively,
971  * and all other @ord values returns @nbits.  When @ord value 3
972  * gets mapped to (returns) @pos value 7 in this example, that means
973  * that the 3rd set bit (starting with 0th) is at position 7 in @buf.
974  *
975  * The bit positions 0 through @nbits-1 are valid positions in @buf.
976  */
977 unsigned int bitmap_ord_to_pos(const unsigned long *buf, unsigned int ord, unsigned int nbits)
978 {
979         unsigned int pos;
980
981         for (pos = find_first_bit(buf, nbits);
982              pos < nbits && ord;
983              pos = find_next_bit(buf, nbits, pos + 1))
984                 ord--;
985
986         return pos;
987 }
988
989 /**
990  * bitmap_remap - Apply map defined by a pair of bitmaps to another bitmap
991  *      @dst: remapped result
992  *      @src: subset to be remapped
993  *      @old: defines domain of map
994  *      @new: defines range of map
995  *      @nbits: number of bits in each of these bitmaps
996  *
997  * Let @old and @new define a mapping of bit positions, such that
998  * whatever position is held by the n-th set bit in @old is mapped
999  * to the n-th set bit in @new.  In the more general case, allowing
1000  * for the possibility that the weight 'w' of @new is less than the
1001  * weight of @old, map the position of the n-th set bit in @old to
1002  * the position of the m-th set bit in @new, where m == n % w.
1003  *
1004  * If either of the @old and @new bitmaps are empty, or if @src and
1005  * @dst point to the same location, then this routine copies @src
1006  * to @dst.
1007  *
1008  * The positions of unset bits in @old are mapped to themselves
1009  * (the identify map).
1010  *
1011  * Apply the above specified mapping to @src, placing the result in
1012  * @dst, clearing any bits previously set in @dst.
1013  *
1014  * For example, lets say that @old has bits 4 through 7 set, and
1015  * @new has bits 12 through 15 set.  This defines the mapping of bit
1016  * position 4 to 12, 5 to 13, 6 to 14 and 7 to 15, and of all other
1017  * bit positions unchanged.  So if say @src comes into this routine
1018  * with bits 1, 5 and 7 set, then @dst should leave with bits 1,
1019  * 13 and 15 set.
1020  */
1021 void bitmap_remap(unsigned long *dst, const unsigned long *src,
1022                 const unsigned long *old, const unsigned long *new,
1023                 unsigned int nbits)
1024 {
1025         unsigned int oldbit, w;
1026
1027         if (dst == src)         /* following doesn't handle inplace remaps */
1028                 return;
1029         bitmap_zero(dst, nbits);
1030
1031         w = bitmap_weight(new, nbits);
1032         for_each_set_bit(oldbit, src, nbits) {
1033                 int n = bitmap_pos_to_ord(old, oldbit, nbits);
1034
1035                 if (n < 0 || w == 0)
1036                         set_bit(oldbit, dst);   /* identity map */
1037                 else
1038                         set_bit(bitmap_ord_to_pos(new, n % w, nbits), dst);
1039         }
1040 }
1041 EXPORT_SYMBOL(bitmap_remap);
1042
1043 /**
1044  * bitmap_bitremap - Apply map defined by a pair of bitmaps to a single bit
1045  *      @oldbit: bit position to be mapped
1046  *      @old: defines domain of map
1047  *      @new: defines range of map
1048  *      @bits: number of bits in each of these bitmaps
1049  *
1050  * Let @old and @new define a mapping of bit positions, such that
1051  * whatever position is held by the n-th set bit in @old is mapped
1052  * to the n-th set bit in @new.  In the more general case, allowing
1053  * for the possibility that the weight 'w' of @new is less than the
1054  * weight of @old, map the position of the n-th set bit in @old to
1055  * the position of the m-th set bit in @new, where m == n % w.
1056  *
1057  * The positions of unset bits in @old are mapped to themselves
1058  * (the identify map).
1059  *
1060  * Apply the above specified mapping to bit position @oldbit, returning
1061  * the new bit position.
1062  *
1063  * For example, lets say that @old has bits 4 through 7 set, and
1064  * @new has bits 12 through 15 set.  This defines the mapping of bit
1065  * position 4 to 12, 5 to 13, 6 to 14 and 7 to 15, and of all other
1066  * bit positions unchanged.  So if say @oldbit is 5, then this routine
1067  * returns 13.
1068  */
1069 int bitmap_bitremap(int oldbit, const unsigned long *old,
1070                                 const unsigned long *new, int bits)
1071 {
1072         int w = bitmap_weight(new, bits);
1073         int n = bitmap_pos_to_ord(old, oldbit, bits);
1074         if (n < 0 || w == 0)
1075                 return oldbit;
1076         else
1077                 return bitmap_ord_to_pos(new, n % w, bits);
1078 }
1079 EXPORT_SYMBOL(bitmap_bitremap);
1080
1081 #ifdef CONFIG_NUMA
1082 /**
1083  * bitmap_onto - translate one bitmap relative to another
1084  *      @dst: resulting translated bitmap
1085  *      @orig: original untranslated bitmap
1086  *      @relmap: bitmap relative to which translated
1087  *      @bits: number of bits in each of these bitmaps
1088  *
1089  * Set the n-th bit of @dst iff there exists some m such that the
1090  * n-th bit of @relmap is set, the m-th bit of @orig is set, and
1091  * the n-th bit of @relmap is also the m-th _set_ bit of @relmap.
1092  * (If you understood the previous sentence the first time your
1093  * read it, you're overqualified for your current job.)
1094  *
1095  * In other words, @orig is mapped onto (surjectively) @dst,
1096  * using the map { <n, m> | the n-th bit of @relmap is the
1097  * m-th set bit of @relmap }.
1098  *
1099  * Any set bits in @orig above bit number W, where W is the
1100  * weight of (number of set bits in) @relmap are mapped nowhere.
1101  * In particular, if for all bits m set in @orig, m >= W, then
1102  * @dst will end up empty.  In situations where the possibility
1103  * of such an empty result is not desired, one way to avoid it is
1104  * to use the bitmap_fold() operator, below, to first fold the
1105  * @orig bitmap over itself so that all its set bits x are in the
1106  * range 0 <= x < W.  The bitmap_fold() operator does this by
1107  * setting the bit (m % W) in @dst, for each bit (m) set in @orig.
1108  *
1109  * Example [1] for bitmap_onto():
1110  *  Let's say @relmap has bits 30-39 set, and @orig has bits
1111  *  1, 3, 5, 7, 9 and 11 set.  Then on return from this routine,
1112  *  @dst will have bits 31, 33, 35, 37 and 39 set.
1113  *
1114  *  When bit 0 is set in @orig, it means turn on the bit in
1115  *  @dst corresponding to whatever is the first bit (if any)
1116  *  that is turned on in @relmap.  Since bit 0 was off in the
1117  *  above example, we leave off that bit (bit 30) in @dst.
1118  *
1119  *  When bit 1 is set in @orig (as in the above example), it
1120  *  means turn on the bit in @dst corresponding to whatever
1121  *  is the second bit that is turned on in @relmap.  The second
1122  *  bit in @relmap that was turned on in the above example was
1123  *  bit 31, so we turned on bit 31 in @dst.
1124  *
1125  *  Similarly, we turned on bits 33, 35, 37 and 39 in @dst,
1126  *  because they were the 4th, 6th, 8th and 10th set bits
1127  *  set in @relmap, and the 4th, 6th, 8th and 10th bits of
1128  *  @orig (i.e. bits 3, 5, 7 and 9) were also set.
1129  *
1130  *  When bit 11 is set in @orig, it means turn on the bit in
1131  *  @dst corresponding to whatever is the twelfth bit that is
1132  *  turned on in @relmap.  In the above example, there were
1133  *  only ten bits turned on in @relmap (30..39), so that bit
1134  *  11 was set in @orig had no affect on @dst.
1135  *
1136  * Example [2] for bitmap_fold() + bitmap_onto():
1137  *  Let's say @relmap has these ten bits set::
1138  *
1139  *              40 41 42 43 45 48 53 61 74 95
1140  *
1141  *  (for the curious, that's 40 plus the first ten terms of the
1142  *  Fibonacci sequence.)
1143  *
1144  *  Further lets say we use the following code, invoking
1145  *  bitmap_fold() then bitmap_onto, as suggested above to
1146  *  avoid the possibility of an empty @dst result::
1147  *
1148  *      unsigned long *tmp;     // a temporary bitmap's bits
1149  *
1150  *      bitmap_fold(tmp, orig, bitmap_weight(relmap, bits), bits);
1151  *      bitmap_onto(dst, tmp, relmap, bits);
1152  *
1153  *  Then this table shows what various values of @dst would be, for
1154  *  various @orig's.  I list the zero-based positions of each set bit.
1155  *  The tmp column shows the intermediate result, as computed by
1156  *  using bitmap_fold() to fold the @orig bitmap modulo ten
1157  *  (the weight of @relmap):
1158  *
1159  *      =============== ============== =================
1160  *      @orig           tmp            @dst
1161  *      0                0             40
1162  *      1                1             41
1163  *      9                9             95
1164  *      10               0             40 [#f1]_
1165  *      1 3 5 7          1 3 5 7       41 43 48 61
1166  *      0 1 2 3 4        0 1 2 3 4     40 41 42 43 45
1167  *      0 9 18 27        0 9 8 7       40 61 74 95
1168  *      0 10 20 30       0             40
1169  *      0 11 22 33       0 1 2 3       40 41 42 43
1170  *      0 12 24 36       0 2 4 6       40 42 45 53
1171  *      78 102 211       1 2 8         41 42 74 [#f1]_
1172  *      =============== ============== =================
1173  *
1174  * .. [#f1]
1175  *
1176  *     For these marked lines, if we hadn't first done bitmap_fold()
1177  *     into tmp, then the @dst result would have been empty.
1178  *
1179  * If either of @orig or @relmap is empty (no set bits), then @dst
1180  * will be returned empty.
1181  *
1182  * If (as explained above) the only set bits in @orig are in positions
1183  * m where m >= W, (where W is the weight of @relmap) then @dst will
1184  * once again be returned empty.
1185  *
1186  * All bits in @dst not set by the above rule are cleared.
1187  */
1188 void bitmap_onto(unsigned long *dst, const unsigned long *orig,
1189                         const unsigned long *relmap, unsigned int bits)
1190 {
1191         unsigned int n, m;      /* same meaning as in above comment */
1192
1193         if (dst == orig)        /* following doesn't handle inplace mappings */
1194                 return;
1195         bitmap_zero(dst, bits);
1196
1197         /*
1198          * The following code is a more efficient, but less
1199          * obvious, equivalent to the loop:
1200          *      for (m = 0; m < bitmap_weight(relmap, bits); m++) {
1201          *              n = bitmap_ord_to_pos(orig, m, bits);
1202          *              if (test_bit(m, orig))
1203          *                      set_bit(n, dst);
1204          *      }
1205          */
1206
1207         m = 0;
1208         for_each_set_bit(n, relmap, bits) {
1209                 /* m == bitmap_pos_to_ord(relmap, n, bits) */
1210                 if (test_bit(m, orig))
1211                         set_bit(n, dst);
1212                 m++;
1213         }
1214 }
1215
1216 /**
1217  * bitmap_fold - fold larger bitmap into smaller, modulo specified size
1218  *      @dst: resulting smaller bitmap
1219  *      @orig: original larger bitmap
1220  *      @sz: specified size
1221  *      @nbits: number of bits in each of these bitmaps
1222  *
1223  * For each bit oldbit in @orig, set bit oldbit mod @sz in @dst.
1224  * Clear all other bits in @dst.  See further the comment and
1225  * Example [2] for bitmap_onto() for why and how to use this.
1226  */
1227 void bitmap_fold(unsigned long *dst, const unsigned long *orig,
1228                         unsigned int sz, unsigned int nbits)
1229 {
1230         unsigned int oldbit;
1231
1232         if (dst == orig)        /* following doesn't handle inplace mappings */
1233                 return;
1234         bitmap_zero(dst, nbits);
1235
1236         for_each_set_bit(oldbit, orig, nbits)
1237                 set_bit(oldbit % sz, dst);
1238 }
1239 #endif /* CONFIG_NUMA */
1240
1241 /*
1242  * Common code for bitmap_*_region() routines.
1243  *      bitmap: array of unsigned longs corresponding to the bitmap
1244  *      pos: the beginning of the region
1245  *      order: region size (log base 2 of number of bits)
1246  *      reg_op: operation(s) to perform on that region of bitmap
1247  *
1248  * Can set, verify and/or release a region of bits in a bitmap,
1249  * depending on which combination of REG_OP_* flag bits is set.
1250  *
1251  * A region of a bitmap is a sequence of bits in the bitmap, of
1252  * some size '1 << order' (a power of two), aligned to that same
1253  * '1 << order' power of two.
1254  *
1255  * Returns 1 if REG_OP_ISFREE succeeds (region is all zero bits).
1256  * Returns 0 in all other cases and reg_ops.
1257  */
1258
1259 enum {
1260         REG_OP_ISFREE,          /* true if region is all zero bits */
1261         REG_OP_ALLOC,           /* set all bits in region */
1262         REG_OP_RELEASE,         /* clear all bits in region */
1263 };
1264
1265 static int __reg_op(unsigned long *bitmap, unsigned int pos, int order, int reg_op)
1266 {
1267         int nbits_reg;          /* number of bits in region */
1268         int index;              /* index first long of region in bitmap */
1269         int offset;             /* bit offset region in bitmap[index] */
1270         int nlongs_reg;         /* num longs spanned by region in bitmap */
1271         int nbitsinlong;        /* num bits of region in each spanned long */
1272         unsigned long mask;     /* bitmask for one long of region */
1273         int i;                  /* scans bitmap by longs */
1274         int ret = 0;            /* return value */
1275
1276         /*
1277          * Either nlongs_reg == 1 (for small orders that fit in one long)
1278          * or (offset == 0 && mask == ~0UL) (for larger multiword orders.)
1279          */
1280         nbits_reg = 1 << order;
1281         index = pos / BITS_PER_LONG;
1282         offset = pos - (index * BITS_PER_LONG);
1283         nlongs_reg = BITS_TO_LONGS(nbits_reg);
1284         nbitsinlong = min(nbits_reg,  BITS_PER_LONG);
1285
1286         /*
1287          * Can't do "mask = (1UL << nbitsinlong) - 1", as that
1288          * overflows if nbitsinlong == BITS_PER_LONG.
1289          */
1290         mask = (1UL << (nbitsinlong - 1));
1291         mask += mask - 1;
1292         mask <<= offset;
1293
1294         switch (reg_op) {
1295         case REG_OP_ISFREE:
1296                 for (i = 0; i < nlongs_reg; i++) {
1297                         if (bitmap[index + i] & mask)
1298                                 goto done;
1299                 }
1300                 ret = 1;        /* all bits in region free (zero) */
1301                 break;
1302
1303         case REG_OP_ALLOC:
1304                 for (i = 0; i < nlongs_reg; i++)
1305                         bitmap[index + i] |= mask;
1306                 break;
1307
1308         case REG_OP_RELEASE:
1309                 for (i = 0; i < nlongs_reg; i++)
1310                         bitmap[index + i] &= ~mask;
1311                 break;
1312         }
1313 done:
1314         return ret;
1315 }
1316
1317 /**
1318  * bitmap_find_free_region - find a contiguous aligned mem region
1319  *      @bitmap: array of unsigned longs corresponding to the bitmap
1320  *      @bits: number of bits in the bitmap
1321  *      @order: region size (log base 2 of number of bits) to find
1322  *
1323  * Find a region of free (zero) bits in a @bitmap of @bits bits and
1324  * allocate them (set them to one).  Only consider regions of length
1325  * a power (@order) of two, aligned to that power of two, which
1326  * makes the search algorithm much faster.
1327  *
1328  * Return the bit offset in bitmap of the allocated region,
1329  * or -errno on failure.
1330  */
1331 int bitmap_find_free_region(unsigned long *bitmap, unsigned int bits, int order)
1332 {
1333         unsigned int pos, end;          /* scans bitmap by regions of size order */
1334
1335         for (pos = 0 ; (end = pos + (1U << order)) <= bits; pos = end) {
1336                 if (!__reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_ISFREE))
1337                         continue;
1338                 __reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_ALLOC);
1339                 return pos;
1340         }
1341         return -ENOMEM;
1342 }
1343 EXPORT_SYMBOL(bitmap_find_free_region);
1344
1345 /**
1346  * bitmap_release_region - release allocated bitmap region
1347  *      @bitmap: array of unsigned longs corresponding to the bitmap
1348  *      @pos: beginning of bit region to release
1349  *      @order: region size (log base 2 of number of bits) to release
1350  *
1351  * This is the complement to __bitmap_find_free_region() and releases
1352  * the found region (by clearing it in the bitmap).
1353  *
1354  * No return value.
1355  */
1356 void bitmap_release_region(unsigned long *bitmap, unsigned int pos, int order)
1357 {
1358         __reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_RELEASE);
1359 }
1360 EXPORT_SYMBOL(bitmap_release_region);
1361
1362 /**
1363  * bitmap_allocate_region - allocate bitmap region
1364  *      @bitmap: array of unsigned longs corresponding to the bitmap
1365  *      @pos: beginning of bit region to allocate
1366  *      @order: region size (log base 2 of number of bits) to allocate
1367  *
1368  * Allocate (set bits in) a specified region of a bitmap.
1369  *
1370  * Return 0 on success, or %-EBUSY if specified region wasn't
1371  * free (not all bits were zero).
1372  */
1373 int bitmap_allocate_region(unsigned long *bitmap, unsigned int pos, int order)
1374 {
1375         if (!__reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_ISFREE))
1376                 return -EBUSY;
1377         return __reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_ALLOC);
1378 }
1379 EXPORT_SYMBOL(bitmap_allocate_region);
1380
1381 /**
1382  * bitmap_copy_le - copy a bitmap, putting the bits into little-endian order.
1383  * @dst:   destination buffer
1384  * @src:   bitmap to copy
1385  * @nbits: number of bits in the bitmap
1386  *
1387  * Require nbits % BITS_PER_LONG == 0.
1388  */
1389 #ifdef __BIG_ENDIAN
1390 void bitmap_copy_le(unsigned long *dst, const unsigned long *src, unsigned int nbits)
1391 {
1392         unsigned int i;
1393
1394         for (i = 0; i < nbits/BITS_PER_LONG; i++) {
1395                 if (BITS_PER_LONG == 64)
1396                         dst[i] = cpu_to_le64(src[i]);
1397                 else
1398                         dst[i] = cpu_to_le32(src[i]);
1399         }
1400 }
1401 EXPORT_SYMBOL(bitmap_copy_le);
1402 #endif
1403
1404 unsigned long *bitmap_alloc(unsigned int nbits, gfp_t flags)
1405 {
1406         return kmalloc_array(BITS_TO_LONGS(nbits), sizeof(unsigned long),
1407                              flags);
1408 }
1409 EXPORT_SYMBOL(bitmap_alloc);
1410
1411 unsigned long *bitmap_zalloc(unsigned int nbits, gfp_t flags)
1412 {
1413         return bitmap_alloc(nbits, flags | __GFP_ZERO);
1414 }
1415 EXPORT_SYMBOL(bitmap_zalloc);
1416
1417 unsigned long *bitmap_alloc_node(unsigned int nbits, gfp_t flags, int node)
1418 {
1419         return kmalloc_array_node(BITS_TO_LONGS(nbits), sizeof(unsigned long),
1420                                   flags, node);
1421 }
1422 EXPORT_SYMBOL(bitmap_alloc_node);
1423
1424 unsigned long *bitmap_zalloc_node(unsigned int nbits, gfp_t flags, int node)
1425 {
1426         return bitmap_alloc_node(nbits, flags | __GFP_ZERO, node);
1427 }
1428 EXPORT_SYMBOL(bitmap_zalloc_node);
1429
1430 void bitmap_free(const unsigned long *bitmap)
1431 {
1432         kfree(bitmap);
1433 }
1434 EXPORT_SYMBOL(bitmap_free);
1435
1436 static void devm_bitmap_free(void *data)
1437 {
1438         unsigned long *bitmap = data;
1439
1440         bitmap_free(bitmap);
1441 }
1442
1443 unsigned long *devm_bitmap_alloc(struct device *dev,
1444                                  unsigned int nbits, gfp_t flags)
1445 {
1446         unsigned long *bitmap;
1447         int ret;
1448
1449         bitmap = bitmap_alloc(nbits, flags);
1450         if (!bitmap)
1451                 return NULL;
1452
1453         ret = devm_add_action_or_reset(dev, devm_bitmap_free, bitmap);
1454         if (ret)
1455                 return NULL;
1456
1457         return bitmap;
1458 }
1459 EXPORT_SYMBOL_GPL(devm_bitmap_alloc);
1460
1461 unsigned long *devm_bitmap_zalloc(struct device *dev,
1462                                   unsigned int nbits, gfp_t flags)
1463 {
1464         return devm_bitmap_alloc(dev, nbits, flags | __GFP_ZERO);
1465 }
1466 EXPORT_SYMBOL_GPL(devm_bitmap_zalloc);
1467
1468 #if BITS_PER_LONG == 64
1469 /**
1470  * bitmap_from_arr32 - copy the contents of u32 array of bits to bitmap
1471  *      @bitmap: array of unsigned longs, the destination bitmap
1472  *      @buf: array of u32 (in host byte order), the source bitmap
1473  *      @nbits: number of bits in @bitmap
1474  */
1475 void bitmap_from_arr32(unsigned long *bitmap, const u32 *buf, unsigned int nbits)
1476 {
1477         unsigned int i, halfwords;
1478
1479         halfwords = DIV_ROUND_UP(nbits, 32);
1480         for (i = 0; i < halfwords; i++) {
1481                 bitmap[i/2] = (unsigned long) buf[i];
1482                 if (++i < halfwords)
1483                         bitmap[i/2] |= ((unsigned long) buf[i]) << 32;
1484         }
1485
1486         /* Clear tail bits in last word beyond nbits. */
1487         if (nbits % BITS_PER_LONG)
1488                 bitmap[(halfwords - 1) / 2] &= BITMAP_LAST_WORD_MASK(nbits);
1489 }
1490 EXPORT_SYMBOL(bitmap_from_arr32);
1491
1492 /**
1493  * bitmap_to_arr32 - copy the contents of bitmap to a u32 array of bits
1494  *      @buf: array of u32 (in host byte order), the dest bitmap
1495  *      @bitmap: array of unsigned longs, the source bitmap
1496  *      @nbits: number of bits in @bitmap
1497  */
1498 void bitmap_to_arr32(u32 *buf, const unsigned long *bitmap, unsigned int nbits)
1499 {
1500         unsigned int i, halfwords;
1501
1502         halfwords = DIV_ROUND_UP(nbits, 32);
1503         for (i = 0; i < halfwords; i++) {
1504                 buf[i] = (u32) (bitmap[i/2] & UINT_MAX);
1505                 if (++i < halfwords)
1506                         buf[i] = (u32) (bitmap[i/2] >> 32);
1507         }
1508
1509         /* Clear tail bits in last element of array beyond nbits. */
1510         if (nbits % BITS_PER_LONG)
1511                 buf[halfwords - 1] &= (u32) (UINT_MAX >> ((-nbits) & 31));
1512 }
1513 EXPORT_SYMBOL(bitmap_to_arr32);
1514 #endif
1515
1516 #if (BITS_PER_LONG == 32) && defined(__BIG_ENDIAN)
1517 /**
1518  * bitmap_from_arr64 - copy the contents of u64 array of bits to bitmap
1519  *      @bitmap: array of unsigned longs, the destination bitmap
1520  *      @buf: array of u64 (in host byte order), the source bitmap
1521  *      @nbits: number of bits in @bitmap
1522  */
1523 void bitmap_from_arr64(unsigned long *bitmap, const u64 *buf, unsigned int nbits)
1524 {
1525         int n;
1526
1527         for (n = nbits; n > 0; n -= 64) {
1528                 u64 val = *buf++;
1529
1530                 *bitmap++ = val;
1531                 if (n > 32)
1532                         *bitmap++ = val >> 32;
1533         }
1534
1535         /*
1536          * Clear tail bits in the last word beyond nbits.
1537          *
1538          * Negative index is OK because here we point to the word next
1539          * to the last word of the bitmap, except for nbits == 0, which
1540          * is tested implicitly.
1541          */
1542         if (nbits % BITS_PER_LONG)
1543                 bitmap[-1] &= BITMAP_LAST_WORD_MASK(nbits);
1544 }
1545 EXPORT_SYMBOL(bitmap_from_arr64);
1546
1547 /**
1548  * bitmap_to_arr64 - copy the contents of bitmap to a u64 array of bits
1549  *      @buf: array of u64 (in host byte order), the dest bitmap
1550  *      @bitmap: array of unsigned longs, the source bitmap
1551  *      @nbits: number of bits in @bitmap
1552  */
1553 void bitmap_to_arr64(u64 *buf, const unsigned long *bitmap, unsigned int nbits)
1554 {
1555         const unsigned long *end = bitmap + BITS_TO_LONGS(nbits);
1556
1557         while (bitmap < end) {
1558                 *buf = *bitmap++;
1559                 if (bitmap < end)
1560                         *buf |= (u64)(*bitmap++) << 32;
1561                 buf++;
1562         }
1563
1564         /* Clear tail bits in the last element of array beyond nbits. */
1565         if (nbits % 64)
1566                 buf[-1] &= GENMASK_ULL((nbits - 1) % 64, 0);
1567 }
1568 EXPORT_SYMBOL(bitmap_to_arr64);
1569 #endif