scsi: hpsa: correct device resets
[linux-2.6-microblaze.git] / lib / bitmap.c
1 /*
2  * lib/bitmap.c
3  * Helper functions for bitmap.h.
4  *
5  * This source code is licensed under the GNU General Public License,
6  * Version 2.  See the file COPYING for more details.
7  */
8 #include <linux/export.h>
9 #include <linux/thread_info.h>
10 #include <linux/ctype.h>
11 #include <linux/errno.h>
12 #include <linux/bitmap.h>
13 #include <linux/bitops.h>
14 #include <linux/bug.h>
15 #include <linux/kernel.h>
16 #include <linux/mm.h>
17 #include <linux/slab.h>
18 #include <linux/string.h>
19 #include <linux/uaccess.h>
20
21 #include <asm/page.h>
22
23 #include "kstrtox.h"
24
25 /**
26  * DOC: bitmap introduction
27  *
28  * bitmaps provide an array of bits, implemented using an 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 int __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 0;
55
56         if (bits % BITS_PER_LONG)
57                 if ((bitmap1[k] ^ bitmap2[k]) & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits))
58                         return 0;
59
60         return 1;
61 }
62 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_equal);
63
64 void __bitmap_complement(unsigned long *dst, const unsigned long *src, unsigned int bits)
65 {
66         unsigned int k, lim = BITS_TO_LONGS(bits);
67         for (k = 0; k < lim; ++k)
68                 dst[k] = ~src[k];
69 }
70 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_complement);
71
72 /**
73  * __bitmap_shift_right - logical right shift of the bits in a bitmap
74  *   @dst : destination bitmap
75  *   @src : source bitmap
76  *   @shift : shift by this many bits
77  *   @nbits : bitmap size, in bits
78  *
79  * Shifting right (dividing) means moving bits in the MS -> LS bit
80  * direction.  Zeros are fed into the vacated MS positions and the
81  * LS bits shifted off the bottom are lost.
82  */
83 void __bitmap_shift_right(unsigned long *dst, const unsigned long *src,
84                         unsigned shift, unsigned nbits)
85 {
86         unsigned k, lim = BITS_TO_LONGS(nbits);
87         unsigned off = shift/BITS_PER_LONG, rem = shift % BITS_PER_LONG;
88         unsigned long mask = BITMAP_LAST_WORD_MASK(nbits);
89         for (k = 0; off + k < lim; ++k) {
90                 unsigned long upper, lower;
91
92                 /*
93                  * If shift is not word aligned, take lower rem bits of
94                  * word above and make them the top rem bits of result.
95                  */
96                 if (!rem || off + k + 1 >= lim)
97                         upper = 0;
98                 else {
99                         upper = src[off + k + 1];
100                         if (off + k + 1 == lim - 1)
101                                 upper &= mask;
102                         upper <<= (BITS_PER_LONG - rem);
103                 }
104                 lower = src[off + k];
105                 if (off + k == lim - 1)
106                         lower &= mask;
107                 lower >>= rem;
108                 dst[k] = lower | upper;
109         }
110         if (off)
111                 memset(&dst[lim - off], 0, off*sizeof(unsigned long));
112 }
113 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_shift_right);
114
115
116 /**
117  * __bitmap_shift_left - logical left shift of the bits in a bitmap
118  *   @dst : destination bitmap
119  *   @src : source bitmap
120  *   @shift : shift by this many bits
121  *   @nbits : bitmap size, in bits
122  *
123  * Shifting left (multiplying) means moving bits in the LS -> MS
124  * direction.  Zeros are fed into the vacated LS bit positions
125  * and those MS bits shifted off the top are lost.
126  */
127
128 void __bitmap_shift_left(unsigned long *dst, const unsigned long *src,
129                         unsigned int shift, unsigned int nbits)
130 {
131         int k;
132         unsigned int lim = BITS_TO_LONGS(nbits);
133         unsigned int off = shift/BITS_PER_LONG, rem = shift % BITS_PER_LONG;
134         for (k = lim - off - 1; k >= 0; --k) {
135                 unsigned long upper, lower;
136
137                 /*
138                  * If shift is not word aligned, take upper rem bits of
139                  * word below and make them the bottom rem bits of result.
140                  */
141                 if (rem && k > 0)
142                         lower = src[k - 1] >> (BITS_PER_LONG - rem);
143                 else
144                         lower = 0;
145                 upper = src[k] << rem;
146                 dst[k + off] = lower | upper;
147         }
148         if (off)
149                 memset(dst, 0, off*sizeof(unsigned long));
150 }
151 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_shift_left);
152
153 int __bitmap_and(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
154                                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
155 {
156         unsigned int k;
157         unsigned int lim = bits/BITS_PER_LONG;
158         unsigned long result = 0;
159
160         for (k = 0; k < lim; k++)
161                 result |= (dst[k] = bitmap1[k] & bitmap2[k]);
162         if (bits % BITS_PER_LONG)
163                 result |= (dst[k] = bitmap1[k] & bitmap2[k] &
164                            BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits));
165         return result != 0;
166 }
167 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_and);
168
169 void __bitmap_or(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
170                                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
171 {
172         unsigned int k;
173         unsigned int nr = BITS_TO_LONGS(bits);
174
175         for (k = 0; k < nr; k++)
176                 dst[k] = bitmap1[k] | bitmap2[k];
177 }
178 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_or);
179
180 void __bitmap_xor(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
181                                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
182 {
183         unsigned int k;
184         unsigned int nr = BITS_TO_LONGS(bits);
185
186         for (k = 0; k < nr; k++)
187                 dst[k] = bitmap1[k] ^ bitmap2[k];
188 }
189 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_xor);
190
191 int __bitmap_andnot(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
192                                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
193 {
194         unsigned int k;
195         unsigned int lim = bits/BITS_PER_LONG;
196         unsigned long result = 0;
197
198         for (k = 0; k < lim; k++)
199                 result |= (dst[k] = bitmap1[k] & ~bitmap2[k]);
200         if (bits % BITS_PER_LONG)
201                 result |= (dst[k] = bitmap1[k] & ~bitmap2[k] &
202                            BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits));
203         return result != 0;
204 }
205 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_andnot);
206
207 int __bitmap_intersects(const unsigned long *bitmap1,
208                         const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
209 {
210         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
211         for (k = 0; k < lim; ++k)
212                 if (bitmap1[k] & bitmap2[k])
213                         return 1;
214
215         if (bits % BITS_PER_LONG)
216                 if ((bitmap1[k] & bitmap2[k]) & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits))
217                         return 1;
218         return 0;
219 }
220 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_intersects);
221
222 int __bitmap_subset(const unsigned long *bitmap1,
223                     const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
224 {
225         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
226         for (k = 0; k < lim; ++k)
227                 if (bitmap1[k] & ~bitmap2[k])
228                         return 0;
229
230         if (bits % BITS_PER_LONG)
231                 if ((bitmap1[k] & ~bitmap2[k]) & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits))
232                         return 0;
233         return 1;
234 }
235 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_subset);
236
237 int __bitmap_weight(const unsigned long *bitmap, unsigned int bits)
238 {
239         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
240         int w = 0;
241
242         for (k = 0; k < lim; k++)
243                 w += hweight_long(bitmap[k]);
244
245         if (bits % BITS_PER_LONG)
246                 w += hweight_long(bitmap[k] & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits));
247
248         return w;
249 }
250 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_weight);
251
252 void __bitmap_set(unsigned long *map, unsigned int start, int len)
253 {
254         unsigned long *p = map + BIT_WORD(start);
255         const unsigned int size = start + len;
256         int bits_to_set = BITS_PER_LONG - (start % BITS_PER_LONG);
257         unsigned long mask_to_set = BITMAP_FIRST_WORD_MASK(start);
258
259         while (len - bits_to_set >= 0) {
260                 *p |= mask_to_set;
261                 len -= bits_to_set;
262                 bits_to_set = BITS_PER_LONG;
263                 mask_to_set = ~0UL;
264                 p++;
265         }
266         if (len) {
267                 mask_to_set &= BITMAP_LAST_WORD_MASK(size);
268                 *p |= mask_to_set;
269         }
270 }
271 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_set);
272
273 void __bitmap_clear(unsigned long *map, unsigned int start, int len)
274 {
275         unsigned long *p = map + BIT_WORD(start);
276         const unsigned int size = start + len;
277         int bits_to_clear = BITS_PER_LONG - (start % BITS_PER_LONG);
278         unsigned long mask_to_clear = BITMAP_FIRST_WORD_MASK(start);
279
280         while (len - bits_to_clear >= 0) {
281                 *p &= ~mask_to_clear;
282                 len -= bits_to_clear;
283                 bits_to_clear = BITS_PER_LONG;
284                 mask_to_clear = ~0UL;
285                 p++;
286         }
287         if (len) {
288                 mask_to_clear &= BITMAP_LAST_WORD_MASK(size);
289                 *p &= ~mask_to_clear;
290         }
291 }
292 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_clear);
293
294 /**
295  * bitmap_find_next_zero_area_off - find a contiguous aligned zero area
296  * @map: The address to base the search on
297  * @size: The bitmap size in bits
298  * @start: The bitnumber to start searching at
299  * @nr: The number of zeroed bits we're looking for
300  * @align_mask: Alignment mask for zero area
301  * @align_offset: Alignment offset for zero area.
302  *
303  * The @align_mask should be one less than a power of 2; the effect is that
304  * the bit offset of all zero areas this function finds plus @align_offset
305  * is multiple of that power of 2.
306  */
307 unsigned long bitmap_find_next_zero_area_off(unsigned long *map,
308                                              unsigned long size,
309                                              unsigned long start,
310                                              unsigned int nr,
311                                              unsigned long align_mask,
312                                              unsigned long align_offset)
313 {
314         unsigned long index, end, i;
315 again:
316         index = find_next_zero_bit(map, size, start);
317
318         /* Align allocation */
319         index = __ALIGN_MASK(index + align_offset, align_mask) - align_offset;
320
321         end = index + nr;
322         if (end > size)
323                 return end;
324         i = find_next_bit(map, end, index);
325         if (i < end) {
326                 start = i + 1;
327                 goto again;
328         }
329         return index;
330 }
331 EXPORT_SYMBOL(bitmap_find_next_zero_area_off);
332
333 /*
334  * Bitmap printing & parsing functions: first version by Nadia Yvette Chambers,
335  * second version by Paul Jackson, third by Joe Korty.
336  */
337
338 #define CHUNKSZ                         32
339 #define nbits_to_hold_value(val)        fls(val)
340 #define BASEDEC 10              /* fancier cpuset lists input in decimal */
341
342 /**
343  * __bitmap_parse - convert an ASCII hex string into a bitmap.
344  * @buf: pointer to buffer containing string.
345  * @buflen: buffer size in bytes.  If string is smaller than this
346  *    then it must be terminated with a \0.
347  * @is_user: location of buffer, 0 indicates kernel space
348  * @maskp: pointer to bitmap array that will contain result.
349  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits.
350  *
351  * Commas group hex digits into chunks.  Each chunk defines exactly 32
352  * bits of the resultant bitmask.  No chunk may specify a value larger
353  * than 32 bits (%-EOVERFLOW), and if a chunk specifies a smaller value
354  * then leading 0-bits are prepended.  %-EINVAL is returned for illegal
355  * characters and for grouping errors such as "1,,5", ",44", "," and "".
356  * Leading and trailing whitespace accepted, but not embedded whitespace.
357  */
358 int __bitmap_parse(const char *buf, unsigned int buflen,
359                 int is_user, unsigned long *maskp,
360                 int nmaskbits)
361 {
362         int c, old_c, totaldigits, ndigits, nchunks, nbits;
363         u32 chunk;
364         const char __user __force *ubuf = (const char __user __force *)buf;
365
366         bitmap_zero(maskp, nmaskbits);
367
368         nchunks = nbits = totaldigits = c = 0;
369         do {
370                 chunk = 0;
371                 ndigits = totaldigits;
372
373                 /* Get the next chunk of the bitmap */
374                 while (buflen) {
375                         old_c = c;
376                         if (is_user) {
377                                 if (__get_user(c, ubuf++))
378                                         return -EFAULT;
379                         }
380                         else
381                                 c = *buf++;
382                         buflen--;
383                         if (isspace(c))
384                                 continue;
385
386                         /*
387                          * If the last character was a space and the current
388                          * character isn't '\0', we've got embedded whitespace.
389                          * This is a no-no, so throw an error.
390                          */
391                         if (totaldigits && c && isspace(old_c))
392                                 return -EINVAL;
393
394                         /* A '\0' or a ',' signal the end of the chunk */
395                         if (c == '\0' || c == ',')
396                                 break;
397
398                         if (!isxdigit(c))
399                                 return -EINVAL;
400
401                         /*
402                          * Make sure there are at least 4 free bits in 'chunk'.
403                          * If not, this hexdigit will overflow 'chunk', so
404                          * throw an error.
405                          */
406                         if (chunk & ~((1UL << (CHUNKSZ - 4)) - 1))
407                                 return -EOVERFLOW;
408
409                         chunk = (chunk << 4) | hex_to_bin(c);
410                         totaldigits++;
411                 }
412                 if (ndigits == totaldigits)
413                         return -EINVAL;
414                 if (nchunks == 0 && chunk == 0)
415                         continue;
416
417                 __bitmap_shift_left(maskp, maskp, CHUNKSZ, nmaskbits);
418                 *maskp |= chunk;
419                 nchunks++;
420                 nbits += (nchunks == 1) ? nbits_to_hold_value(chunk) : CHUNKSZ;
421                 if (nbits > nmaskbits)
422                         return -EOVERFLOW;
423         } while (buflen && c == ',');
424
425         return 0;
426 }
427 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_parse);
428
429 /**
430  * bitmap_parse_user - convert an ASCII hex string in a user buffer into a bitmap
431  *
432  * @ubuf: pointer to user buffer containing string.
433  * @ulen: buffer size in bytes.  If string is smaller than this
434  *    then it must be terminated with a \0.
435  * @maskp: pointer to bitmap array that will contain result.
436  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits.
437  *
438  * Wrapper for __bitmap_parse(), providing it with user buffer.
439  *
440  * We cannot have this as an inline function in bitmap.h because it needs
441  * linux/uaccess.h to get the access_ok() declaration and this causes
442  * cyclic dependencies.
443  */
444 int bitmap_parse_user(const char __user *ubuf,
445                         unsigned int ulen, unsigned long *maskp,
446                         int nmaskbits)
447 {
448         if (!access_ok(ubuf, ulen))
449                 return -EFAULT;
450         return __bitmap_parse((const char __force *)ubuf,
451                                 ulen, 1, maskp, nmaskbits);
452
453 }
454 EXPORT_SYMBOL(bitmap_parse_user);
455
456 /**
457  * bitmap_print_to_pagebuf - convert bitmap to list or hex format ASCII string
458  * @list: indicates whether the bitmap must be list
459  * @buf: page aligned buffer into which string is placed
460  * @maskp: pointer to bitmap to convert
461  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits
462  *
463  * Output format is a comma-separated list of decimal numbers and
464  * ranges if list is specified or hex digits grouped into comma-separated
465  * sets of 8 digits/set. Returns the number of characters written to buf.
466  *
467  * It is assumed that @buf is a pointer into a PAGE_SIZE, page-aligned
468  * area and that sufficient storage remains at @buf to accommodate the
469  * bitmap_print_to_pagebuf() output. Returns the number of characters
470  * actually printed to @buf, excluding terminating '\0'.
471  */
472 int bitmap_print_to_pagebuf(bool list, char *buf, const unsigned long *maskp,
473                             int nmaskbits)
474 {
475         ptrdiff_t len = PAGE_SIZE - offset_in_page(buf);
476
477         return list ? scnprintf(buf, len, "%*pbl\n", nmaskbits, maskp) :
478                       scnprintf(buf, len, "%*pb\n", nmaskbits, maskp);
479 }
480 EXPORT_SYMBOL(bitmap_print_to_pagebuf);
481
482 /*
483  * Region 9-38:4/10 describes the following bitmap structure:
484  * 0       9  12    18                  38
485  * .........****......****......****......
486  *          ^  ^     ^                   ^
487  *      start  off   group_len         end
488  */
489 struct region {
490         unsigned int start;
491         unsigned int off;
492         unsigned int group_len;
493         unsigned int end;
494 };
495
496 static int bitmap_set_region(const struct region *r,
497                                 unsigned long *bitmap, int nbits)
498 {
499         unsigned int start;
500
501         if (r->end >= nbits)
502                 return -ERANGE;
503
504         for (start = r->start; start <= r->end; start += r->group_len)
505                 bitmap_set(bitmap, start, min(r->end - start + 1, r->off));
506
507         return 0;
508 }
509
510 static int bitmap_check_region(const struct region *r)
511 {
512         if (r->start > r->end || r->group_len == 0 || r->off > r->group_len)
513                 return -EINVAL;
514
515         return 0;
516 }
517
518 static const char *bitmap_getnum(const char *str, unsigned int *num)
519 {
520         unsigned long long n;
521         unsigned int len;
522
523         len = _parse_integer(str, 10, &n);
524         if (!len)
525                 return ERR_PTR(-EINVAL);
526         if (len & KSTRTOX_OVERFLOW || n != (unsigned int)n)
527                 return ERR_PTR(-EOVERFLOW);
528
529         *num = n;
530         return str + len;
531 }
532
533 static inline bool end_of_str(char c)
534 {
535         return c == '\0' || c == '\n';
536 }
537
538 static inline bool __end_of_region(char c)
539 {
540         return isspace(c) || c == ',';
541 }
542
543 static inline bool end_of_region(char c)
544 {
545         return __end_of_region(c) || end_of_str(c);
546 }
547
548 /*
549  * The format allows commas and whitespases at the beginning
550  * of the region.
551  */
552 static const char *bitmap_find_region(const char *str)
553 {
554         while (__end_of_region(*str))
555                 str++;
556
557         return end_of_str(*str) ? NULL : str;
558 }
559
560 static const char *bitmap_parse_region(const char *str, struct region *r)
561 {
562         str = bitmap_getnum(str, &r->start);
563         if (IS_ERR(str))
564                 return str;
565
566         if (end_of_region(*str))
567                 goto no_end;
568
569         if (*str != '-')
570                 return ERR_PTR(-EINVAL);
571
572         str = bitmap_getnum(str + 1, &r->end);
573         if (IS_ERR(str))
574                 return str;
575
576         if (end_of_region(*str))
577                 goto no_pattern;
578
579         if (*str != ':')
580                 return ERR_PTR(-EINVAL);
581
582         str = bitmap_getnum(str + 1, &r->off);
583         if (IS_ERR(str))
584                 return str;
585
586         if (*str != '/')
587                 return ERR_PTR(-EINVAL);
588
589         return bitmap_getnum(str + 1, &r->group_len);
590
591 no_end:
592         r->end = r->start;
593 no_pattern:
594         r->off = r->end + 1;
595         r->group_len = r->end + 1;
596
597         return end_of_str(*str) ? NULL : str;
598 }
599
600 /**
601  * bitmap_parselist - convert list format ASCII string to bitmap
602  * @buf: read user string from this buffer; must be terminated
603  *    with a \0 or \n.
604  * @maskp: write resulting mask here
605  * @nmaskbits: number of bits in mask to be written
606  *
607  * Input format is a comma-separated list of decimal numbers and
608  * ranges.  Consecutively set bits are shown as two hyphen-separated
609  * decimal numbers, the smallest and largest bit numbers set in
610  * the range.
611  * Optionally each range can be postfixed to denote that only parts of it
612  * should be set. The range will divided to groups of specific size.
613  * From each group will be used only defined amount of bits.
614  * Syntax: range:used_size/group_size
615  * Example: 0-1023:2/256 ==> 0,1,256,257,512,513,768,769
616  *
617  * Returns: 0 on success, -errno on invalid input strings. Error values:
618  *
619  *   - ``-EINVAL``: wrong region format
620  *   - ``-EINVAL``: invalid character in string
621  *   - ``-ERANGE``: bit number specified too large for mask
622  *   - ``-EOVERFLOW``: integer overflow in the input parameters
623  */
624 int bitmap_parselist(const char *buf, unsigned long *maskp, int nmaskbits)
625 {
626         struct region r;
627         long ret;
628
629         bitmap_zero(maskp, nmaskbits);
630
631         while (buf) {
632                 buf = bitmap_find_region(buf);
633                 if (buf == NULL)
634                         return 0;
635
636                 buf = bitmap_parse_region(buf, &r);
637                 if (IS_ERR(buf))
638                         return PTR_ERR(buf);
639
640                 ret = bitmap_check_region(&r);
641                 if (ret)
642                         return ret;
643
644                 ret = bitmap_set_region(&r, maskp, nmaskbits);
645                 if (ret)
646                         return ret;
647         }
648
649         return 0;
650 }
651 EXPORT_SYMBOL(bitmap_parselist);
652
653
654 /**
655  * bitmap_parselist_user()
656  *
657  * @ubuf: pointer to user buffer containing string.
658  * @ulen: buffer size in bytes.  If string is smaller than this
659  *    then it must be terminated with a \0.
660  * @maskp: pointer to bitmap array that will contain result.
661  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits.
662  *
663  * Wrapper for bitmap_parselist(), providing it with user buffer.
664  */
665 int bitmap_parselist_user(const char __user *ubuf,
666                         unsigned int ulen, unsigned long *maskp,
667                         int nmaskbits)
668 {
669         char *buf;
670         int ret;
671
672         buf = memdup_user_nul(ubuf, ulen);
673         if (IS_ERR(buf))
674                 return PTR_ERR(buf);
675
676         ret = bitmap_parselist(buf, maskp, nmaskbits);
677
678         kfree(buf);
679         return ret;
680 }
681 EXPORT_SYMBOL(bitmap_parselist_user);
682
683
684 #ifdef CONFIG_NUMA
685 /**
686  * bitmap_pos_to_ord - find ordinal of set bit at given position in bitmap
687  *      @buf: pointer to a bitmap
688  *      @pos: a bit position in @buf (0 <= @pos < @nbits)
689  *      @nbits: number of valid bit positions in @buf
690  *
691  * Map the bit at position @pos in @buf (of length @nbits) to the
692  * ordinal of which set bit it is.  If it is not set or if @pos
693  * is not a valid bit position, map to -1.
694  *
695  * If for example, just bits 4 through 7 are set in @buf, then @pos
696  * values 4 through 7 will get mapped to 0 through 3, respectively,
697  * and other @pos values will get mapped to -1.  When @pos value 7
698  * gets mapped to (returns) @ord value 3 in this example, that means
699  * that bit 7 is the 3rd (starting with 0th) set bit in @buf.
700  *
701  * The bit positions 0 through @bits are valid positions in @buf.
702  */
703 static int bitmap_pos_to_ord(const unsigned long *buf, unsigned int pos, unsigned int nbits)
704 {
705         if (pos >= nbits || !test_bit(pos, buf))
706                 return -1;
707
708         return __bitmap_weight(buf, pos);
709 }
710
711 /**
712  * bitmap_ord_to_pos - find position of n-th set bit in bitmap
713  *      @buf: pointer to bitmap
714  *      @ord: ordinal bit position (n-th set bit, n >= 0)
715  *      @nbits: number of valid bit positions in @buf
716  *
717  * Map the ordinal offset of bit @ord in @buf to its position in @buf.
718  * Value of @ord should be in range 0 <= @ord < weight(buf). If @ord
719  * >= weight(buf), returns @nbits.
720  *
721  * If for example, just bits 4 through 7 are set in @buf, then @ord
722  * values 0 through 3 will get mapped to 4 through 7, respectively,
723  * and all other @ord values returns @nbits.  When @ord value 3
724  * gets mapped to (returns) @pos value 7 in this example, that means
725  * that the 3rd set bit (starting with 0th) is at position 7 in @buf.
726  *
727  * The bit positions 0 through @nbits-1 are valid positions in @buf.
728  */
729 unsigned int bitmap_ord_to_pos(const unsigned long *buf, unsigned int ord, unsigned int nbits)
730 {
731         unsigned int pos;
732
733         for (pos = find_first_bit(buf, nbits);
734              pos < nbits && ord;
735              pos = find_next_bit(buf, nbits, pos + 1))
736                 ord--;
737
738         return pos;
739 }
740
741 /**
742  * bitmap_remap - Apply map defined by a pair of bitmaps to another bitmap
743  *      @dst: remapped result
744  *      @src: subset to be remapped
745  *      @old: defines domain of map
746  *      @new: defines range of map
747  *      @nbits: number of bits in each of these bitmaps
748  *
749  * Let @old and @new define a mapping of bit positions, such that
750  * whatever position is held by the n-th set bit in @old is mapped
751  * to the n-th set bit in @new.  In the more general case, allowing
752  * for the possibility that the weight 'w' of @new is less than the
753  * weight of @old, map the position of the n-th set bit in @old to
754  * the position of the m-th set bit in @new, where m == n % w.
755  *
756  * If either of the @old and @new bitmaps are empty, or if @src and
757  * @dst point to the same location, then this routine copies @src
758  * to @dst.
759  *
760  * The positions of unset bits in @old are mapped to themselves
761  * (the identify map).
762  *
763  * Apply the above specified mapping to @src, placing the result in
764  * @dst, clearing any bits previously set in @dst.
765  *
766  * For example, lets say that @old has bits 4 through 7 set, and
767  * @new has bits 12 through 15 set.  This defines the mapping of bit
768  * position 4 to 12, 5 to 13, 6 to 14 and 7 to 15, and of all other
769  * bit positions unchanged.  So if say @src comes into this routine
770  * with bits 1, 5 and 7 set, then @dst should leave with bits 1,
771  * 13 and 15 set.
772  */
773 void bitmap_remap(unsigned long *dst, const unsigned long *src,
774                 const unsigned long *old, const unsigned long *new,
775                 unsigned int nbits)
776 {
777         unsigned int oldbit, w;
778
779         if (dst == src)         /* following doesn't handle inplace remaps */
780                 return;
781         bitmap_zero(dst, nbits);
782
783         w = bitmap_weight(new, nbits);
784         for_each_set_bit(oldbit, src, nbits) {
785                 int n = bitmap_pos_to_ord(old, oldbit, nbits);
786
787                 if (n < 0 || w == 0)
788                         set_bit(oldbit, dst);   /* identity map */
789                 else
790                         set_bit(bitmap_ord_to_pos(new, n % w, nbits), dst);
791         }
792 }
793
794 /**
795  * bitmap_bitremap - Apply map defined by a pair of bitmaps to a single bit
796  *      @oldbit: bit position to be mapped
797  *      @old: defines domain of map
798  *      @new: defines range of map
799  *      @bits: number of bits in each of these bitmaps
800  *
801  * Let @old and @new define a mapping of bit positions, such that
802  * whatever position is held by the n-th set bit in @old is mapped
803  * to the n-th set bit in @new.  In the more general case, allowing
804  * for the possibility that the weight 'w' of @new is less than the
805  * weight of @old, map the position of the n-th set bit in @old to
806  * the position of the m-th set bit in @new, where m == n % w.
807  *
808  * The positions of unset bits in @old are mapped to themselves
809  * (the identify map).
810  *
811  * Apply the above specified mapping to bit position @oldbit, returning
812  * the new bit position.
813  *
814  * For example, lets say that @old has bits 4 through 7 set, and
815  * @new has bits 12 through 15 set.  This defines the mapping of bit
816  * position 4 to 12, 5 to 13, 6 to 14 and 7 to 15, and of all other
817  * bit positions unchanged.  So if say @oldbit is 5, then this routine
818  * returns 13.
819  */
820 int bitmap_bitremap(int oldbit, const unsigned long *old,
821                                 const unsigned long *new, int bits)
822 {
823         int w = bitmap_weight(new, bits);
824         int n = bitmap_pos_to_ord(old, oldbit, bits);
825         if (n < 0 || w == 0)
826                 return oldbit;
827         else
828                 return bitmap_ord_to_pos(new, n % w, bits);
829 }
830
831 /**
832  * bitmap_onto - translate one bitmap relative to another
833  *      @dst: resulting translated bitmap
834  *      @orig: original untranslated bitmap
835  *      @relmap: bitmap relative to which translated
836  *      @bits: number of bits in each of these bitmaps
837  *
838  * Set the n-th bit of @dst iff there exists some m such that the
839  * n-th bit of @relmap is set, the m-th bit of @orig is set, and
840  * the n-th bit of @relmap is also the m-th _set_ bit of @relmap.
841  * (If you understood the previous sentence the first time your
842  * read it, you're overqualified for your current job.)
843  *
844  * In other words, @orig is mapped onto (surjectively) @dst,
845  * using the map { <n, m> | the n-th bit of @relmap is the
846  * m-th set bit of @relmap }.
847  *
848  * Any set bits in @orig above bit number W, where W is the
849  * weight of (number of set bits in) @relmap are mapped nowhere.
850  * In particular, if for all bits m set in @orig, m >= W, then
851  * @dst will end up empty.  In situations where the possibility
852  * of such an empty result is not desired, one way to avoid it is
853  * to use the bitmap_fold() operator, below, to first fold the
854  * @orig bitmap over itself so that all its set bits x are in the
855  * range 0 <= x < W.  The bitmap_fold() operator does this by
856  * setting the bit (m % W) in @dst, for each bit (m) set in @orig.
857  *
858  * Example [1] for bitmap_onto():
859  *  Let's say @relmap has bits 30-39 set, and @orig has bits
860  *  1, 3, 5, 7, 9 and 11 set.  Then on return from this routine,
861  *  @dst will have bits 31, 33, 35, 37 and 39 set.
862  *
863  *  When bit 0 is set in @orig, it means turn on the bit in
864  *  @dst corresponding to whatever is the first bit (if any)
865  *  that is turned on in @relmap.  Since bit 0 was off in the
866  *  above example, we leave off that bit (bit 30) in @dst.
867  *
868  *  When bit 1 is set in @orig (as in the above example), it
869  *  means turn on the bit in @dst corresponding to whatever
870  *  is the second bit that is turned on in @relmap.  The second
871  *  bit in @relmap that was turned on in the above example was
872  *  bit 31, so we turned on bit 31 in @dst.
873  *
874  *  Similarly, we turned on bits 33, 35, 37 and 39 in @dst,
875  *  because they were the 4th, 6th, 8th and 10th set bits
876  *  set in @relmap, and the 4th, 6th, 8th and 10th bits of
877  *  @orig (i.e. bits 3, 5, 7 and 9) were also set.
878  *
879  *  When bit 11 is set in @orig, it means turn on the bit in
880  *  @dst corresponding to whatever is the twelfth bit that is
881  *  turned on in @relmap.  In the above example, there were
882  *  only ten bits turned on in @relmap (30..39), so that bit
883  *  11 was set in @orig had no affect on @dst.
884  *
885  * Example [2] for bitmap_fold() + bitmap_onto():
886  *  Let's say @relmap has these ten bits set::
887  *
888  *              40 41 42 43 45 48 53 61 74 95
889  *
890  *  (for the curious, that's 40 plus the first ten terms of the
891  *  Fibonacci sequence.)
892  *
893  *  Further lets say we use the following code, invoking
894  *  bitmap_fold() then bitmap_onto, as suggested above to
895  *  avoid the possibility of an empty @dst result::
896  *
897  *      unsigned long *tmp;     // a temporary bitmap's bits
898  *
899  *      bitmap_fold(tmp, orig, bitmap_weight(relmap, bits), bits);
900  *      bitmap_onto(dst, tmp, relmap, bits);
901  *
902  *  Then this table shows what various values of @dst would be, for
903  *  various @orig's.  I list the zero-based positions of each set bit.
904  *  The tmp column shows the intermediate result, as computed by
905  *  using bitmap_fold() to fold the @orig bitmap modulo ten
906  *  (the weight of @relmap):
907  *
908  *      =============== ============== =================
909  *      @orig           tmp            @dst
910  *      0                0             40
911  *      1                1             41
912  *      9                9             95
913  *      10               0             40 [#f1]_
914  *      1 3 5 7          1 3 5 7       41 43 48 61
915  *      0 1 2 3 4        0 1 2 3 4     40 41 42 43 45
916  *      0 9 18 27        0 9 8 7       40 61 74 95
917  *      0 10 20 30       0             40
918  *      0 11 22 33       0 1 2 3       40 41 42 43
919  *      0 12 24 36       0 2 4 6       40 42 45 53
920  *      78 102 211       1 2 8         41 42 74 [#f1]_
921  *      =============== ============== =================
922  *
923  * .. [#f1]
924  *
925  *     For these marked lines, if we hadn't first done bitmap_fold()
926  *     into tmp, then the @dst result would have been empty.
927  *
928  * If either of @orig or @relmap is empty (no set bits), then @dst
929  * will be returned empty.
930  *
931  * If (as explained above) the only set bits in @orig are in positions
932  * m where m >= W, (where W is the weight of @relmap) then @dst will
933  * once again be returned empty.
934  *
935  * All bits in @dst not set by the above rule are cleared.
936  */
937 void bitmap_onto(unsigned long *dst, const unsigned long *orig,
938                         const unsigned long *relmap, unsigned int bits)
939 {
940         unsigned int n, m;      /* same meaning as in above comment */
941
942         if (dst == orig)        /* following doesn't handle inplace mappings */
943                 return;
944         bitmap_zero(dst, bits);
945
946         /*
947          * The following code is a more efficient, but less
948          * obvious, equivalent to the loop:
949          *      for (m = 0; m < bitmap_weight(relmap, bits); m++) {
950          *              n = bitmap_ord_to_pos(orig, m, bits);
951          *              if (test_bit(m, orig))
952          *                      set_bit(n, dst);
953          *      }
954          */
955
956         m = 0;
957         for_each_set_bit(n, relmap, bits) {
958                 /* m == bitmap_pos_to_ord(relmap, n, bits) */
959                 if (test_bit(m, orig))
960                         set_bit(n, dst);
961                 m++;
962         }
963 }
964
965 /**
966  * bitmap_fold - fold larger bitmap into smaller, modulo specified size
967  *      @dst: resulting smaller bitmap
968  *      @orig: original larger bitmap
969  *      @sz: specified size
970  *      @nbits: number of bits in each of these bitmaps
971  *
972  * For each bit oldbit in @orig, set bit oldbit mod @sz in @dst.
973  * Clear all other bits in @dst.  See further the comment and
974  * Example [2] for bitmap_onto() for why and how to use this.
975  */
976 void bitmap_fold(unsigned long *dst, const unsigned long *orig,
977                         unsigned int sz, unsigned int nbits)
978 {
979         unsigned int oldbit;
980
981         if (dst == orig)        /* following doesn't handle inplace mappings */
982                 return;
983         bitmap_zero(dst, nbits);
984
985         for_each_set_bit(oldbit, orig, nbits)
986                 set_bit(oldbit % sz, dst);
987 }
988 #endif /* CONFIG_NUMA */
989
990 /*
991  * Common code for bitmap_*_region() routines.
992  *      bitmap: array of unsigned longs corresponding to the bitmap
993  *      pos: the beginning of the region
994  *      order: region size (log base 2 of number of bits)
995  *      reg_op: operation(s) to perform on that region of bitmap
996  *
997  * Can set, verify and/or release a region of bits in a bitmap,
998  * depending on which combination of REG_OP_* flag bits is set.
999  *
1000  * A region of a bitmap is a sequence of bits in the bitmap, of
1001  * some size '1 << order' (a power of two), aligned to that same
1002  * '1 << order' power of two.
1003  *
1004  * Returns 1 if REG_OP_ISFREE succeeds (region is all zero bits).
1005  * Returns 0 in all other cases and reg_ops.
1006  */
1007
1008 enum {
1009         REG_OP_ISFREE,          /* true if region is all zero bits */
1010         REG_OP_ALLOC,           /* set all bits in region */
1011         REG_OP_RELEASE,         /* clear all bits in region */
1012 };
1013
1014 static int __reg_op(unsigned long *bitmap, unsigned int pos, int order, int reg_op)
1015 {
1016         int nbits_reg;          /* number of bits in region */
1017         int index;              /* index first long of region in bitmap */
1018         int offset;             /* bit offset region in bitmap[index] */
1019         int nlongs_reg;         /* num longs spanned by region in bitmap */
1020         int nbitsinlong;        /* num bits of region in each spanned long */
1021         unsigned long mask;     /* bitmask for one long of region */
1022         int i;                  /* scans bitmap by longs */
1023         int ret = 0;            /* return value */
1024
1025         /*
1026          * Either nlongs_reg == 1 (for small orders that fit in one long)
1027          * or (offset == 0 && mask == ~0UL) (for larger multiword orders.)
1028          */
1029         nbits_reg = 1 << order;
1030         index = pos / BITS_PER_LONG;
1031         offset = pos - (index * BITS_PER_LONG);
1032         nlongs_reg = BITS_TO_LONGS(nbits_reg);
1033         nbitsinlong = min(nbits_reg,  BITS_PER_LONG);
1034
1035         /*
1036          * Can't do "mask = (1UL << nbitsinlong) - 1", as that
1037          * overflows if nbitsinlong == BITS_PER_LONG.
1038          */
1039         mask = (1UL << (nbitsinlong - 1));
1040         mask += mask - 1;
1041         mask <<= offset;
1042
1043         switch (reg_op) {
1044         case REG_OP_ISFREE:
1045                 for (i = 0; i < nlongs_reg; i++) {
1046                         if (bitmap[index + i] & mask)
1047                                 goto done;
1048                 }
1049                 ret = 1;        /* all bits in region free (zero) */
1050                 break;
1051
1052         case REG_OP_ALLOC:
1053                 for (i = 0; i < nlongs_reg; i++)
1054                         bitmap[index + i] |= mask;
1055                 break;
1056
1057         case REG_OP_RELEASE:
1058                 for (i = 0; i < nlongs_reg; i++)
1059                         bitmap[index + i] &= ~mask;
1060                 break;
1061         }
1062 done:
1063         return ret;
1064 }
1065
1066 /**
1067  * bitmap_find_free_region - find a contiguous aligned mem region
1068  *      @bitmap: array of unsigned longs corresponding to the bitmap
1069  *      @bits: number of bits in the bitmap
1070  *      @order: region size (log base 2 of number of bits) to find
1071  *
1072  * Find a region of free (zero) bits in a @bitmap of @bits bits and
1073  * allocate them (set them to one).  Only consider regions of length
1074  * a power (@order) of two, aligned to that power of two, which
1075  * makes the search algorithm much faster.
1076  *
1077  * Return the bit offset in bitmap of the allocated region,
1078  * or -errno on failure.
1079  */
1080 int bitmap_find_free_region(unsigned long *bitmap, unsigned int bits, int order)
1081 {
1082         unsigned int pos, end;          /* scans bitmap by regions of size order */
1083
1084         for (pos = 0 ; (end = pos + (1U << order)) <= bits; pos = end) {
1085                 if (!__reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_ISFREE))
1086                         continue;
1087                 __reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_ALLOC);
1088                 return pos;
1089         }
1090         return -ENOMEM;
1091 }
1092 EXPORT_SYMBOL(bitmap_find_free_region);
1093
1094 /**
1095  * bitmap_release_region - release allocated bitmap region
1096  *      @bitmap: array of unsigned longs corresponding to the bitmap
1097  *      @pos: beginning of bit region to release
1098  *      @order: region size (log base 2 of number of bits) to release
1099  *
1100  * This is the complement to __bitmap_find_free_region() and releases
1101  * the found region (by clearing it in the bitmap).
1102  *
1103  * No return value.
1104  */
1105 void bitmap_release_region(unsigned long *bitmap, unsigned int pos, int order)
1106 {
1107         __reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_RELEASE);
1108 }
1109 EXPORT_SYMBOL(bitmap_release_region);
1110
1111 /**
1112  * bitmap_allocate_region - allocate bitmap region
1113  *      @bitmap: array of unsigned longs corresponding to the bitmap
1114  *      @pos: beginning of bit region to allocate
1115  *      @order: region size (log base 2 of number of bits) to allocate
1116  *
1117  * Allocate (set bits in) a specified region of a bitmap.
1118  *
1119  * Return 0 on success, or %-EBUSY if specified region wasn't
1120  * free (not all bits were zero).
1121  */
1122 int bitmap_allocate_region(unsigned long *bitmap, unsigned int pos, int order)
1123 {
1124         if (!__reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_ISFREE))
1125                 return -EBUSY;
1126         return __reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_ALLOC);
1127 }
1128 EXPORT_SYMBOL(bitmap_allocate_region);
1129
1130 /**
1131  * bitmap_copy_le - copy a bitmap, putting the bits into little-endian order.
1132  * @dst:   destination buffer
1133  * @src:   bitmap to copy
1134  * @nbits: number of bits in the bitmap
1135  *
1136  * Require nbits % BITS_PER_LONG == 0.
1137  */
1138 #ifdef __BIG_ENDIAN
1139 void bitmap_copy_le(unsigned long *dst, const unsigned long *src, unsigned int nbits)
1140 {
1141         unsigned int i;
1142
1143         for (i = 0; i < nbits/BITS_PER_LONG; i++) {
1144                 if (BITS_PER_LONG == 64)
1145                         dst[i] = cpu_to_le64(src[i]);
1146                 else
1147                         dst[i] = cpu_to_le32(src[i]);
1148         }
1149 }
1150 EXPORT_SYMBOL(bitmap_copy_le);
1151 #endif
1152
1153 unsigned long *bitmap_alloc(unsigned int nbits, gfp_t flags)
1154 {
1155         return kmalloc_array(BITS_TO_LONGS(nbits), sizeof(unsigned long),
1156                              flags);
1157 }
1158 EXPORT_SYMBOL(bitmap_alloc);
1159
1160 unsigned long *bitmap_zalloc(unsigned int nbits, gfp_t flags)
1161 {
1162         return bitmap_alloc(nbits, flags | __GFP_ZERO);
1163 }
1164 EXPORT_SYMBOL(bitmap_zalloc);
1165
1166 void bitmap_free(const unsigned long *bitmap)
1167 {
1168         kfree(bitmap);
1169 }
1170 EXPORT_SYMBOL(bitmap_free);
1171
1172 #if BITS_PER_LONG == 64
1173 /**
1174  * bitmap_from_arr32 - copy the contents of u32 array of bits to bitmap
1175  *      @bitmap: array of unsigned longs, the destination bitmap
1176  *      @buf: array of u32 (in host byte order), the source bitmap
1177  *      @nbits: number of bits in @bitmap
1178  */
1179 void bitmap_from_arr32(unsigned long *bitmap, const u32 *buf, unsigned int nbits)
1180 {
1181         unsigned int i, halfwords;
1182
1183         halfwords = DIV_ROUND_UP(nbits, 32);
1184         for (i = 0; i < halfwords; i++) {
1185                 bitmap[i/2] = (unsigned long) buf[i];
1186                 if (++i < halfwords)
1187                         bitmap[i/2] |= ((unsigned long) buf[i]) << 32;
1188         }
1189
1190         /* Clear tail bits in last word beyond nbits. */
1191         if (nbits % BITS_PER_LONG)
1192                 bitmap[(halfwords - 1) / 2] &= BITMAP_LAST_WORD_MASK(nbits);
1193 }
1194 EXPORT_SYMBOL(bitmap_from_arr32);
1195
1196 /**
1197  * bitmap_to_arr32 - copy the contents of bitmap to a u32 array of bits
1198  *      @buf: array of u32 (in host byte order), the dest bitmap
1199  *      @bitmap: array of unsigned longs, the source bitmap
1200  *      @nbits: number of bits in @bitmap
1201  */
1202 void bitmap_to_arr32(u32 *buf, const unsigned long *bitmap, unsigned int nbits)
1203 {
1204         unsigned int i, halfwords;
1205
1206         halfwords = DIV_ROUND_UP(nbits, 32);
1207         for (i = 0; i < halfwords; i++) {
1208                 buf[i] = (u32) (bitmap[i/2] & UINT_MAX);
1209                 if (++i < halfwords)
1210                         buf[i] = (u32) (bitmap[i/2] >> 32);
1211         }
1212
1213         /* Clear tail bits in last element of array beyond nbits. */
1214         if (nbits % BITS_PER_LONG)
1215                 buf[halfwords - 1] &= (u32) (UINT_MAX >> ((-nbits) & 31));
1216 }
1217 EXPORT_SYMBOL(bitmap_to_arr32);
1218
1219 #endif