Merge tag 'i3c/fixes-for-5.0-rc5' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[sfrench/cifs-2.6.git] / include / linux / xarray.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+ */
2 #ifndef _LINUX_XARRAY_H
3 #define _LINUX_XARRAY_H
4 /*
5  * eXtensible Arrays
6  * Copyright (c) 2017 Microsoft Corporation
7  * Author: Matthew Wilcox <willy@infradead.org>
8  *
9  * See Documentation/core-api/xarray.rst for how to use the XArray.
10  */
11
12 #include <linux/bug.h>
13 #include <linux/compiler.h>
14 #include <linux/gfp.h>
15 #include <linux/kconfig.h>
16 #include <linux/kernel.h>
17 #include <linux/rcupdate.h>
18 #include <linux/spinlock.h>
19 #include <linux/types.h>
20
21 /*
22  * The bottom two bits of the entry determine how the XArray interprets
23  * the contents:
24  *
25  * 00: Pointer entry
26  * 10: Internal entry
27  * x1: Value entry or tagged pointer
28  *
29  * Attempting to store internal entries in the XArray is a bug.
30  *
31  * Most internal entries are pointers to the next node in the tree.
32  * The following internal entries have a special meaning:
33  *
34  * 0-62: Sibling entries
35  * 256: Zero entry
36  * 257: Retry entry
37  *
38  * Errors are also represented as internal entries, but use the negative
39  * space (-4094 to -2).  They're never stored in the slots array; only
40  * returned by the normal API.
41  */
42
43 #define BITS_PER_XA_VALUE       (BITS_PER_LONG - 1)
44
45 /**
46  * xa_mk_value() - Create an XArray entry from an integer.
47  * @v: Value to store in XArray.
48  *
49  * Context: Any context.
50  * Return: An entry suitable for storing in the XArray.
51  */
52 static inline void *xa_mk_value(unsigned long v)
53 {
54         WARN_ON((long)v < 0);
55         return (void *)((v << 1) | 1);
56 }
57
58 /**
59  * xa_to_value() - Get value stored in an XArray entry.
60  * @entry: XArray entry.
61  *
62  * Context: Any context.
63  * Return: The value stored in the XArray entry.
64  */
65 static inline unsigned long xa_to_value(const void *entry)
66 {
67         return (unsigned long)entry >> 1;
68 }
69
70 /**
71  * xa_is_value() - Determine if an entry is a value.
72  * @entry: XArray entry.
73  *
74  * Context: Any context.
75  * Return: True if the entry is a value, false if it is a pointer.
76  */
77 static inline bool xa_is_value(const void *entry)
78 {
79         return (unsigned long)entry & 1;
80 }
81
82 /**
83  * xa_tag_pointer() - Create an XArray entry for a tagged pointer.
84  * @p: Plain pointer.
85  * @tag: Tag value (0, 1 or 3).
86  *
87  * If the user of the XArray prefers, they can tag their pointers instead
88  * of storing value entries.  Three tags are available (0, 1 and 3).
89  * These are distinct from the xa_mark_t as they are not replicated up
90  * through the array and cannot be searched for.
91  *
92  * Context: Any context.
93  * Return: An XArray entry.
94  */
95 static inline void *xa_tag_pointer(void *p, unsigned long tag)
96 {
97         return (void *)((unsigned long)p | tag);
98 }
99
100 /**
101  * xa_untag_pointer() - Turn an XArray entry into a plain pointer.
102  * @entry: XArray entry.
103  *
104  * If you have stored a tagged pointer in the XArray, call this function
105  * to get the untagged version of the pointer.
106  *
107  * Context: Any context.
108  * Return: A pointer.
109  */
110 static inline void *xa_untag_pointer(void *entry)
111 {
112         return (void *)((unsigned long)entry & ~3UL);
113 }
114
115 /**
116  * xa_pointer_tag() - Get the tag stored in an XArray entry.
117  * @entry: XArray entry.
118  *
119  * If you have stored a tagged pointer in the XArray, call this function
120  * to get the tag of that pointer.
121  *
122  * Context: Any context.
123  * Return: A tag.
124  */
125 static inline unsigned int xa_pointer_tag(void *entry)
126 {
127         return (unsigned long)entry & 3UL;
128 }
129
130 /*
131  * xa_mk_internal() - Create an internal entry.
132  * @v: Value to turn into an internal entry.
133  *
134  * Context: Any context.
135  * Return: An XArray internal entry corresponding to this value.
136  */
137 static inline void *xa_mk_internal(unsigned long v)
138 {
139         return (void *)((v << 2) | 2);
140 }
141
142 /*
143  * xa_to_internal() - Extract the value from an internal entry.
144  * @entry: XArray entry.
145  *
146  * Context: Any context.
147  * Return: The value which was stored in the internal entry.
148  */
149 static inline unsigned long xa_to_internal(const void *entry)
150 {
151         return (unsigned long)entry >> 2;
152 }
153
154 /*
155  * xa_is_internal() - Is the entry an internal entry?
156  * @entry: XArray entry.
157  *
158  * Context: Any context.
159  * Return: %true if the entry is an internal entry.
160  */
161 static inline bool xa_is_internal(const void *entry)
162 {
163         return ((unsigned long)entry & 3) == 2;
164 }
165
166 /**
167  * xa_is_err() - Report whether an XArray operation returned an error
168  * @entry: Result from calling an XArray function
169  *
170  * If an XArray operation cannot complete an operation, it will return
171  * a special value indicating an error.  This function tells you
172  * whether an error occurred; xa_err() tells you which error occurred.
173  *
174  * Context: Any context.
175  * Return: %true if the entry indicates an error.
176  */
177 static inline bool xa_is_err(const void *entry)
178 {
179         return unlikely(xa_is_internal(entry) &&
180                         entry >= xa_mk_internal(-MAX_ERRNO));
181 }
182
183 /**
184  * xa_err() - Turn an XArray result into an errno.
185  * @entry: Result from calling an XArray function.
186  *
187  * If an XArray operation cannot complete an operation, it will return
188  * a special pointer value which encodes an errno.  This function extracts
189  * the errno from the pointer value, or returns 0 if the pointer does not
190  * represent an errno.
191  *
192  * Context: Any context.
193  * Return: A negative errno or 0.
194  */
195 static inline int xa_err(void *entry)
196 {
197         /* xa_to_internal() would not do sign extension. */
198         if (xa_is_err(entry))
199                 return (long)entry >> 2;
200         return 0;
201 }
202
203 typedef unsigned __bitwise xa_mark_t;
204 #define XA_MARK_0               ((__force xa_mark_t)0U)
205 #define XA_MARK_1               ((__force xa_mark_t)1U)
206 #define XA_MARK_2               ((__force xa_mark_t)2U)
207 #define XA_PRESENT              ((__force xa_mark_t)8U)
208 #define XA_MARK_MAX             XA_MARK_2
209 #define XA_FREE_MARK            XA_MARK_0
210
211 enum xa_lock_type {
212         XA_LOCK_IRQ = 1,
213         XA_LOCK_BH = 2,
214 };
215
216 /*
217  * Values for xa_flags.  The radix tree stores its GFP flags in the xa_flags,
218  * and we remain compatible with that.
219  */
220 #define XA_FLAGS_LOCK_IRQ       ((__force gfp_t)XA_LOCK_IRQ)
221 #define XA_FLAGS_LOCK_BH        ((__force gfp_t)XA_LOCK_BH)
222 #define XA_FLAGS_TRACK_FREE     ((__force gfp_t)4U)
223 #define XA_FLAGS_MARK(mark)     ((__force gfp_t)((1U << __GFP_BITS_SHIFT) << \
224                                                 (__force unsigned)(mark)))
225
226 #define XA_FLAGS_ALLOC  (XA_FLAGS_TRACK_FREE | XA_FLAGS_MARK(XA_FREE_MARK))
227
228 /**
229  * struct xarray - The anchor of the XArray.
230  * @xa_lock: Lock that protects the contents of the XArray.
231  *
232  * To use the xarray, define it statically or embed it in your data structure.
233  * It is a very small data structure, so it does not usually make sense to
234  * allocate it separately and keep a pointer to it in your data structure.
235  *
236  * You may use the xa_lock to protect your own data structures as well.
237  */
238 /*
239  * If all of the entries in the array are NULL, @xa_head is a NULL pointer.
240  * If the only non-NULL entry in the array is at index 0, @xa_head is that
241  * entry.  If any other entry in the array is non-NULL, @xa_head points
242  * to an @xa_node.
243  */
244 struct xarray {
245         spinlock_t      xa_lock;
246 /* private: The rest of the data structure is not to be used directly. */
247         gfp_t           xa_flags;
248         void __rcu *    xa_head;
249 };
250
251 #define XARRAY_INIT(name, flags) {                              \
252         .xa_lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(name.xa_lock),          \
253         .xa_flags = flags,                                      \
254         .xa_head = NULL,                                        \
255 }
256
257 /**
258  * DEFINE_XARRAY_FLAGS() - Define an XArray with custom flags.
259  * @name: A string that names your XArray.
260  * @flags: XA_FLAG values.
261  *
262  * This is intended for file scope definitions of XArrays.  It declares
263  * and initialises an empty XArray with the chosen name and flags.  It is
264  * equivalent to calling xa_init_flags() on the array, but it does the
265  * initialisation at compiletime instead of runtime.
266  */
267 #define DEFINE_XARRAY_FLAGS(name, flags)                                \
268         struct xarray name = XARRAY_INIT(name, flags)
269
270 /**
271  * DEFINE_XARRAY() - Define an XArray.
272  * @name: A string that names your XArray.
273  *
274  * This is intended for file scope definitions of XArrays.  It declares
275  * and initialises an empty XArray with the chosen name.  It is equivalent
276  * to calling xa_init() on the array, but it does the initialisation at
277  * compiletime instead of runtime.
278  */
279 #define DEFINE_XARRAY(name) DEFINE_XARRAY_FLAGS(name, 0)
280
281 /**
282  * DEFINE_XARRAY_ALLOC() - Define an XArray which can allocate IDs.
283  * @name: A string that names your XArray.
284  *
285  * This is intended for file scope definitions of allocating XArrays.
286  * See also DEFINE_XARRAY().
287  */
288 #define DEFINE_XARRAY_ALLOC(name) DEFINE_XARRAY_FLAGS(name, XA_FLAGS_ALLOC)
289
290 void *xa_load(struct xarray *, unsigned long index);
291 void *xa_store(struct xarray *, unsigned long index, void *entry, gfp_t);
292 void *xa_erase(struct xarray *, unsigned long index);
293 void *xa_store_range(struct xarray *, unsigned long first, unsigned long last,
294                         void *entry, gfp_t);
295 bool xa_get_mark(struct xarray *, unsigned long index, xa_mark_t);
296 void xa_set_mark(struct xarray *, unsigned long index, xa_mark_t);
297 void xa_clear_mark(struct xarray *, unsigned long index, xa_mark_t);
298 void *xa_find(struct xarray *xa, unsigned long *index,
299                 unsigned long max, xa_mark_t) __attribute__((nonnull(2)));
300 void *xa_find_after(struct xarray *xa, unsigned long *index,
301                 unsigned long max, xa_mark_t) __attribute__((nonnull(2)));
302 unsigned int xa_extract(struct xarray *, void **dst, unsigned long start,
303                 unsigned long max, unsigned int n, xa_mark_t);
304 void xa_destroy(struct xarray *);
305
306 /**
307  * xa_init_flags() - Initialise an empty XArray with flags.
308  * @xa: XArray.
309  * @flags: XA_FLAG values.
310  *
311  * If you need to initialise an XArray with special flags (eg you need
312  * to take the lock from interrupt context), use this function instead
313  * of xa_init().
314  *
315  * Context: Any context.
316  */
317 static inline void xa_init_flags(struct xarray *xa, gfp_t flags)
318 {
319         spin_lock_init(&xa->xa_lock);
320         xa->xa_flags = flags;
321         xa->xa_head = NULL;
322 }
323
324 /**
325  * xa_init() - Initialise an empty XArray.
326  * @xa: XArray.
327  *
328  * An empty XArray is full of NULL entries.
329  *
330  * Context: Any context.
331  */
332 static inline void xa_init(struct xarray *xa)
333 {
334         xa_init_flags(xa, 0);
335 }
336
337 /**
338  * xa_empty() - Determine if an array has any present entries.
339  * @xa: XArray.
340  *
341  * Context: Any context.
342  * Return: %true if the array contains only NULL pointers.
343  */
344 static inline bool xa_empty(const struct xarray *xa)
345 {
346         return xa->xa_head == NULL;
347 }
348
349 /**
350  * xa_marked() - Inquire whether any entry in this array has a mark set
351  * @xa: Array
352  * @mark: Mark value
353  *
354  * Context: Any context.
355  * Return: %true if any entry has this mark set.
356  */
357 static inline bool xa_marked(const struct xarray *xa, xa_mark_t mark)
358 {
359         return xa->xa_flags & XA_FLAGS_MARK(mark);
360 }
361
362 /**
363  * xa_for_each_start() - Iterate over a portion of an XArray.
364  * @xa: XArray.
365  * @index: Index of @entry.
366  * @entry: Entry retrieved from array.
367  * @start: First index to retrieve from array.
368  *
369  * During the iteration, @entry will have the value of the entry stored
370  * in @xa at @index.  You may modify @index during the iteration if you
371  * want to skip or reprocess indices.  It is safe to modify the array
372  * during the iteration.  At the end of the iteration, @entry will be set
373  * to NULL and @index will have a value less than or equal to max.
374  *
375  * xa_for_each_start() is O(n.log(n)) while xas_for_each() is O(n).  You have
376  * to handle your own locking with xas_for_each(), and if you have to unlock
377  * after each iteration, it will also end up being O(n.log(n)).
378  * xa_for_each_start() will spin if it hits a retry entry; if you intend to
379  * see retry entries, you should use the xas_for_each() iterator instead.
380  * The xas_for_each() iterator will expand into more inline code than
381  * xa_for_each_start().
382  *
383  * Context: Any context.  Takes and releases the RCU lock.
384  */
385 #define xa_for_each_start(xa, index, entry, start)                      \
386         for (index = start,                                             \
387              entry = xa_find(xa, &index, ULONG_MAX, XA_PRESENT);        \
388              entry;                                                     \
389              entry = xa_find_after(xa, &index, ULONG_MAX, XA_PRESENT))
390
391 /**
392  * xa_for_each() - Iterate over present entries in an XArray.
393  * @xa: XArray.
394  * @index: Index of @entry.
395  * @entry: Entry retrieved from array.
396  *
397  * During the iteration, @entry will have the value of the entry stored
398  * in @xa at @index.  You may modify @index during the iteration if you want
399  * to skip or reprocess indices.  It is safe to modify the array during the
400  * iteration.  At the end of the iteration, @entry will be set to NULL and
401  * @index will have a value less than or equal to max.
402  *
403  * xa_for_each() is O(n.log(n)) while xas_for_each() is O(n).  You have
404  * to handle your own locking with xas_for_each(), and if you have to unlock
405  * after each iteration, it will also end up being O(n.log(n)).  xa_for_each()
406  * will spin if it hits a retry entry; if you intend to see retry entries,
407  * you should use the xas_for_each() iterator instead.  The xas_for_each()
408  * iterator will expand into more inline code than xa_for_each().
409  *
410  * Context: Any context.  Takes and releases the RCU lock.
411  */
412 #define xa_for_each(xa, index, entry) \
413         xa_for_each_start(xa, index, entry, 0)
414
415 /**
416  * xa_for_each_marked() - Iterate over marked entries in an XArray.
417  * @xa: XArray.
418  * @index: Index of @entry.
419  * @entry: Entry retrieved from array.
420  * @filter: Selection criterion.
421  *
422  * During the iteration, @entry will have the value of the entry stored
423  * in @xa at @index.  The iteration will skip all entries in the array
424  * which do not match @filter.  You may modify @index during the iteration
425  * if you want to skip or reprocess indices.  It is safe to modify the array
426  * during the iteration.  At the end of the iteration, @entry will be set to
427  * NULL and @index will have a value less than or equal to max.
428  *
429  * xa_for_each_marked() is O(n.log(n)) while xas_for_each_marked() is O(n).
430  * You have to handle your own locking with xas_for_each(), and if you have
431  * to unlock after each iteration, it will also end up being O(n.log(n)).
432  * xa_for_each_marked() will spin if it hits a retry entry; if you intend to
433  * see retry entries, you should use the xas_for_each_marked() iterator
434  * instead.  The xas_for_each_marked() iterator will expand into more inline
435  * code than xa_for_each_marked().
436  *
437  * Context: Any context.  Takes and releases the RCU lock.
438  */
439 #define xa_for_each_marked(xa, index, entry, filter) \
440         for (index = 0, entry = xa_find(xa, &index, ULONG_MAX, filter); \
441              entry; entry = xa_find_after(xa, &index, ULONG_MAX, filter))
442
443 #define xa_trylock(xa)          spin_trylock(&(xa)->xa_lock)
444 #define xa_lock(xa)             spin_lock(&(xa)->xa_lock)
445 #define xa_unlock(xa)           spin_unlock(&(xa)->xa_lock)
446 #define xa_lock_bh(xa)          spin_lock_bh(&(xa)->xa_lock)
447 #define xa_unlock_bh(xa)        spin_unlock_bh(&(xa)->xa_lock)
448 #define xa_lock_irq(xa)         spin_lock_irq(&(xa)->xa_lock)
449 #define xa_unlock_irq(xa)       spin_unlock_irq(&(xa)->xa_lock)
450 #define xa_lock_irqsave(xa, flags) \
451                                 spin_lock_irqsave(&(xa)->xa_lock, flags)
452 #define xa_unlock_irqrestore(xa, flags) \
453                                 spin_unlock_irqrestore(&(xa)->xa_lock, flags)
454
455 /*
456  * Versions of the normal API which require the caller to hold the
457  * xa_lock.  If the GFP flags allow it, they will drop the lock to
458  * allocate memory, then reacquire it afterwards.  These functions
459  * may also re-enable interrupts if the XArray flags indicate the
460  * locking should be interrupt safe.
461  */
462 void *__xa_erase(struct xarray *, unsigned long index);
463 void *__xa_store(struct xarray *, unsigned long index, void *entry, gfp_t);
464 void *__xa_cmpxchg(struct xarray *, unsigned long index, void *old,
465                 void *entry, gfp_t);
466 int __xa_insert(struct xarray *, unsigned long index, void *entry, gfp_t);
467 int __xa_alloc(struct xarray *, u32 *id, u32 max, void *entry, gfp_t);
468 int __xa_reserve(struct xarray *, unsigned long index, gfp_t);
469 void __xa_set_mark(struct xarray *, unsigned long index, xa_mark_t);
470 void __xa_clear_mark(struct xarray *, unsigned long index, xa_mark_t);
471
472 /**
473  * xa_store_bh() - Store this entry in the XArray.
474  * @xa: XArray.
475  * @index: Index into array.
476  * @entry: New entry.
477  * @gfp: Memory allocation flags.
478  *
479  * This function is like calling xa_store() except it disables softirqs
480  * while holding the array lock.
481  *
482  * Context: Any context.  Takes and releases the xa_lock while
483  * disabling softirqs.
484  * Return: The entry which used to be at this index.
485  */
486 static inline void *xa_store_bh(struct xarray *xa, unsigned long index,
487                 void *entry, gfp_t gfp)
488 {
489         void *curr;
490
491         xa_lock_bh(xa);
492         curr = __xa_store(xa, index, entry, gfp);
493         xa_unlock_bh(xa);
494
495         return curr;
496 }
497
498 /**
499  * xa_store_irq() - Store this entry in the XArray.
500  * @xa: XArray.
501  * @index: Index into array.
502  * @entry: New entry.
503  * @gfp: Memory allocation flags.
504  *
505  * This function is like calling xa_store() except it disables interrupts
506  * while holding the array lock.
507  *
508  * Context: Process context.  Takes and releases the xa_lock while
509  * disabling interrupts.
510  * Return: The entry which used to be at this index.
511  */
512 static inline void *xa_store_irq(struct xarray *xa, unsigned long index,
513                 void *entry, gfp_t gfp)
514 {
515         void *curr;
516
517         xa_lock_irq(xa);
518         curr = __xa_store(xa, index, entry, gfp);
519         xa_unlock_irq(xa);
520
521         return curr;
522 }
523
524 /**
525  * xa_erase_bh() - Erase this entry from the XArray.
526  * @xa: XArray.
527  * @index: Index of entry.
528  *
529  * This function is the equivalent of calling xa_store() with %NULL as
530  * the third argument.  The XArray does not need to allocate memory, so
531  * the user does not need to provide GFP flags.
532  *
533  * Context: Any context.  Takes and releases the xa_lock while
534  * disabling softirqs.
535  * Return: The entry which used to be at this index.
536  */
537 static inline void *xa_erase_bh(struct xarray *xa, unsigned long index)
538 {
539         void *entry;
540
541         xa_lock_bh(xa);
542         entry = __xa_erase(xa, index);
543         xa_unlock_bh(xa);
544
545         return entry;
546 }
547
548 /**
549  * xa_erase_irq() - Erase this entry from the XArray.
550  * @xa: XArray.
551  * @index: Index of entry.
552  *
553  * This function is the equivalent of calling xa_store() with %NULL as
554  * the third argument.  The XArray does not need to allocate memory, so
555  * the user does not need to provide GFP flags.
556  *
557  * Context: Process context.  Takes and releases the xa_lock while
558  * disabling interrupts.
559  * Return: The entry which used to be at this index.
560  */
561 static inline void *xa_erase_irq(struct xarray *xa, unsigned long index)
562 {
563         void *entry;
564
565         xa_lock_irq(xa);
566         entry = __xa_erase(xa, index);
567         xa_unlock_irq(xa);
568
569         return entry;
570 }
571
572 /**
573  * xa_cmpxchg() - Conditionally replace an entry in the XArray.
574  * @xa: XArray.
575  * @index: Index into array.
576  * @old: Old value to test against.
577  * @entry: New value to place in array.
578  * @gfp: Memory allocation flags.
579  *
580  * If the entry at @index is the same as @old, replace it with @entry.
581  * If the return value is equal to @old, then the exchange was successful.
582  *
583  * Context: Any context.  Takes and releases the xa_lock.  May sleep
584  * if the @gfp flags permit.
585  * Return: The old value at this index or xa_err() if an error happened.
586  */
587 static inline void *xa_cmpxchg(struct xarray *xa, unsigned long index,
588                         void *old, void *entry, gfp_t gfp)
589 {
590         void *curr;
591
592         xa_lock(xa);
593         curr = __xa_cmpxchg(xa, index, old, entry, gfp);
594         xa_unlock(xa);
595
596         return curr;
597 }
598
599 /**
600  * xa_cmpxchg_bh() - Conditionally replace an entry in the XArray.
601  * @xa: XArray.
602  * @index: Index into array.
603  * @old: Old value to test against.
604  * @entry: New value to place in array.
605  * @gfp: Memory allocation flags.
606  *
607  * This function is like calling xa_cmpxchg() except it disables softirqs
608  * while holding the array lock.
609  *
610  * Context: Any context.  Takes and releases the xa_lock while
611  * disabling softirqs.  May sleep if the @gfp flags permit.
612  * Return: The old value at this index or xa_err() if an error happened.
613  */
614 static inline void *xa_cmpxchg_bh(struct xarray *xa, unsigned long index,
615                         void *old, void *entry, gfp_t gfp)
616 {
617         void *curr;
618
619         xa_lock_bh(xa);
620         curr = __xa_cmpxchg(xa, index, old, entry, gfp);
621         xa_unlock_bh(xa);
622
623         return curr;
624 }
625
626 /**
627  * xa_cmpxchg_irq() - Conditionally replace an entry in the XArray.
628  * @xa: XArray.
629  * @index: Index into array.
630  * @old: Old value to test against.
631  * @entry: New value to place in array.
632  * @gfp: Memory allocation flags.
633  *
634  * This function is like calling xa_cmpxchg() except it disables interrupts
635  * while holding the array lock.
636  *
637  * Context: Process context.  Takes and releases the xa_lock while
638  * disabling interrupts.  May sleep if the @gfp flags permit.
639  * Return: The old value at this index or xa_err() if an error happened.
640  */
641 static inline void *xa_cmpxchg_irq(struct xarray *xa, unsigned long index,
642                         void *old, void *entry, gfp_t gfp)
643 {
644         void *curr;
645
646         xa_lock_irq(xa);
647         curr = __xa_cmpxchg(xa, index, old, entry, gfp);
648         xa_unlock_irq(xa);
649
650         return curr;
651 }
652
653 /**
654  * xa_insert() - Store this entry in the XArray unless another entry is
655  *                      already present.
656  * @xa: XArray.
657  * @index: Index into array.
658  * @entry: New entry.
659  * @gfp: Memory allocation flags.
660  *
661  * Inserting a NULL entry will store a reserved entry (like xa_reserve())
662  * if no entry is present.  Inserting will fail if a reserved entry is
663  * present, even though loading from this index will return NULL.
664  *
665  * Context: Any context.  Takes and releases the xa_lock.  May sleep if
666  * the @gfp flags permit.
667  * Return: 0 if the store succeeded.  -EEXIST if another entry was present.
668  * -ENOMEM if memory could not be allocated.
669  */
670 static inline int xa_insert(struct xarray *xa, unsigned long index,
671                 void *entry, gfp_t gfp)
672 {
673         int err;
674
675         xa_lock(xa);
676         err = __xa_insert(xa, index, entry, gfp);
677         xa_unlock(xa);
678
679         return err;
680 }
681
682 /**
683  * xa_insert_bh() - Store this entry in the XArray unless another entry is
684  *                      already present.
685  * @xa: XArray.
686  * @index: Index into array.
687  * @entry: New entry.
688  * @gfp: Memory allocation flags.
689  *
690  * Inserting a NULL entry will store a reserved entry (like xa_reserve())
691  * if no entry is present.  Inserting will fail if a reserved entry is
692  * present, even though loading from this index will return NULL.
693  *
694  * Context: Any context.  Takes and releases the xa_lock while
695  * disabling softirqs.  May sleep if the @gfp flags permit.
696  * Return: 0 if the store succeeded.  -EEXIST if another entry was present.
697  * -ENOMEM if memory could not be allocated.
698  */
699 static inline int xa_insert_bh(struct xarray *xa, unsigned long index,
700                 void *entry, gfp_t gfp)
701 {
702         int err;
703
704         xa_lock_bh(xa);
705         err = __xa_insert(xa, index, entry, gfp);
706         xa_unlock_bh(xa);
707
708         return err;
709 }
710
711 /**
712  * xa_insert_irq() - Store this entry in the XArray unless another entry is
713  *                      already present.
714  * @xa: XArray.
715  * @index: Index into array.
716  * @entry: New entry.
717  * @gfp: Memory allocation flags.
718  *
719  * Inserting a NULL entry will store a reserved entry (like xa_reserve())
720  * if no entry is present.  Inserting will fail if a reserved entry is
721  * present, even though loading from this index will return NULL.
722  *
723  * Context: Process context.  Takes and releases the xa_lock while
724  * disabling interrupts.  May sleep if the @gfp flags permit.
725  * Return: 0 if the store succeeded.  -EEXIST if another entry was present.
726  * -ENOMEM if memory could not be allocated.
727  */
728 static inline int xa_insert_irq(struct xarray *xa, unsigned long index,
729                 void *entry, gfp_t gfp)
730 {
731         int err;
732
733         xa_lock_irq(xa);
734         err = __xa_insert(xa, index, entry, gfp);
735         xa_unlock_irq(xa);
736
737         return err;
738 }
739
740 /**
741  * xa_alloc() - Find somewhere to store this entry in the XArray.
742  * @xa: XArray.
743  * @id: Pointer to ID.
744  * @max: Maximum ID to allocate (inclusive).
745  * @entry: New entry.
746  * @gfp: Memory allocation flags.
747  *
748  * Allocates an unused ID in the range specified by @id and @max.
749  * Updates the @id pointer with the index, then stores the entry at that
750  * index.  A concurrent lookup will not see an uninitialised @id.
751  *
752  * Context: Process context.  Takes and releases the xa_lock.  May sleep if
753  * the @gfp flags permit.
754  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory allocation fails or -ENOSPC if
755  * there is no more space in the XArray.
756  */
757 static inline int xa_alloc(struct xarray *xa, u32 *id, u32 max, void *entry,
758                 gfp_t gfp)
759 {
760         int err;
761
762         xa_lock(xa);
763         err = __xa_alloc(xa, id, max, entry, gfp);
764         xa_unlock(xa);
765
766         return err;
767 }
768
769 /**
770  * xa_alloc_bh() - Find somewhere to store this entry in the XArray.
771  * @xa: XArray.
772  * @id: Pointer to ID.
773  * @max: Maximum ID to allocate (inclusive).
774  * @entry: New entry.
775  * @gfp: Memory allocation flags.
776  *
777  * Allocates an unused ID in the range specified by @id and @max.
778  * Updates the @id pointer with the index, then stores the entry at that
779  * index.  A concurrent lookup will not see an uninitialised @id.
780  *
781  * Context: Any context.  Takes and releases the xa_lock while
782  * disabling softirqs.  May sleep if the @gfp flags permit.
783  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory allocation fails or -ENOSPC if
784  * there is no more space in the XArray.
785  */
786 static inline int xa_alloc_bh(struct xarray *xa, u32 *id, u32 max, void *entry,
787                 gfp_t gfp)
788 {
789         int err;
790
791         xa_lock_bh(xa);
792         err = __xa_alloc(xa, id, max, entry, gfp);
793         xa_unlock_bh(xa);
794
795         return err;
796 }
797
798 /**
799  * xa_alloc_irq() - Find somewhere to store this entry in the XArray.
800  * @xa: XArray.
801  * @id: Pointer to ID.
802  * @max: Maximum ID to allocate (inclusive).
803  * @entry: New entry.
804  * @gfp: Memory allocation flags.
805  *
806  * Allocates an unused ID in the range specified by @id and @max.
807  * Updates the @id pointer with the index, then stores the entry at that
808  * index.  A concurrent lookup will not see an uninitialised @id.
809  *
810  * Context: Process context.  Takes and releases the xa_lock while
811  * disabling interrupts.  May sleep if the @gfp flags permit.
812  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory allocation fails or -ENOSPC if
813  * there is no more space in the XArray.
814  */
815 static inline int xa_alloc_irq(struct xarray *xa, u32 *id, u32 max, void *entry,
816                 gfp_t gfp)
817 {
818         int err;
819
820         xa_lock_irq(xa);
821         err = __xa_alloc(xa, id, max, entry, gfp);
822         xa_unlock_irq(xa);
823
824         return err;
825 }
826
827 /**
828  * xa_reserve() - Reserve this index in the XArray.
829  * @xa: XArray.
830  * @index: Index into array.
831  * @gfp: Memory allocation flags.
832  *
833  * Ensures there is somewhere to store an entry at @index in the array.
834  * If there is already something stored at @index, this function does
835  * nothing.  If there was nothing there, the entry is marked as reserved.
836  * Loading from a reserved entry returns a %NULL pointer.
837  *
838  * If you do not use the entry that you have reserved, call xa_release()
839  * or xa_erase() to free any unnecessary memory.
840  *
841  * Context: Any context.  Takes and releases the xa_lock.
842  * May sleep if the @gfp flags permit.
843  * Return: 0 if the reservation succeeded or -ENOMEM if it failed.
844  */
845 static inline
846 int xa_reserve(struct xarray *xa, unsigned long index, gfp_t gfp)
847 {
848         int ret;
849
850         xa_lock(xa);
851         ret = __xa_reserve(xa, index, gfp);
852         xa_unlock(xa);
853
854         return ret;
855 }
856
857 /**
858  * xa_reserve_bh() - Reserve this index in the XArray.
859  * @xa: XArray.
860  * @index: Index into array.
861  * @gfp: Memory allocation flags.
862  *
863  * A softirq-disabling version of xa_reserve().
864  *
865  * Context: Any context.  Takes and releases the xa_lock while
866  * disabling softirqs.
867  * Return: 0 if the reservation succeeded or -ENOMEM if it failed.
868  */
869 static inline
870 int xa_reserve_bh(struct xarray *xa, unsigned long index, gfp_t gfp)
871 {
872         int ret;
873
874         xa_lock_bh(xa);
875         ret = __xa_reserve(xa, index, gfp);
876         xa_unlock_bh(xa);
877
878         return ret;
879 }
880
881 /**
882  * xa_reserve_irq() - Reserve this index in the XArray.
883  * @xa: XArray.
884  * @index: Index into array.
885  * @gfp: Memory allocation flags.
886  *
887  * An interrupt-disabling version of xa_reserve().
888  *
889  * Context: Process context.  Takes and releases the xa_lock while
890  * disabling interrupts.
891  * Return: 0 if the reservation succeeded or -ENOMEM if it failed.
892  */
893 static inline
894 int xa_reserve_irq(struct xarray *xa, unsigned long index, gfp_t gfp)
895 {
896         int ret;
897
898         xa_lock_irq(xa);
899         ret = __xa_reserve(xa, index, gfp);
900         xa_unlock_irq(xa);
901
902         return ret;
903 }
904
905 /**
906  * xa_release() - Release a reserved entry.
907  * @xa: XArray.
908  * @index: Index of entry.
909  *
910  * After calling xa_reserve(), you can call this function to release the
911  * reservation.  If the entry at @index has been stored to, this function
912  * will do nothing.
913  */
914 static inline void xa_release(struct xarray *xa, unsigned long index)
915 {
916         xa_cmpxchg(xa, index, NULL, NULL, 0);
917 }
918
919 /* Everything below here is the Advanced API.  Proceed with caution. */
920
921 /*
922  * The xarray is constructed out of a set of 'chunks' of pointers.  Choosing
923  * the best chunk size requires some tradeoffs.  A power of two recommends
924  * itself so that we can walk the tree based purely on shifts and masks.
925  * Generally, the larger the better; as the number of slots per level of the
926  * tree increases, the less tall the tree needs to be.  But that needs to be
927  * balanced against the memory consumption of each node.  On a 64-bit system,
928  * xa_node is currently 576 bytes, and we get 7 of them per 4kB page.  If we
929  * doubled the number of slots per node, we'd get only 3 nodes per 4kB page.
930  */
931 #ifndef XA_CHUNK_SHIFT
932 #define XA_CHUNK_SHIFT          (CONFIG_BASE_SMALL ? 4 : 6)
933 #endif
934 #define XA_CHUNK_SIZE           (1UL << XA_CHUNK_SHIFT)
935 #define XA_CHUNK_MASK           (XA_CHUNK_SIZE - 1)
936 #define XA_MAX_MARKS            3
937 #define XA_MARK_LONGS           DIV_ROUND_UP(XA_CHUNK_SIZE, BITS_PER_LONG)
938
939 /*
940  * @count is the count of every non-NULL element in the ->slots array
941  * whether that is a value entry, a retry entry, a user pointer,
942  * a sibling entry or a pointer to the next level of the tree.
943  * @nr_values is the count of every element in ->slots which is
944  * either a value entry or a sibling of a value entry.
945  */
946 struct xa_node {
947         unsigned char   shift;          /* Bits remaining in each slot */
948         unsigned char   offset;         /* Slot offset in parent */
949         unsigned char   count;          /* Total entry count */
950         unsigned char   nr_values;      /* Value entry count */
951         struct xa_node __rcu *parent;   /* NULL at top of tree */
952         struct xarray   *array;         /* The array we belong to */
953         union {
954                 struct list_head private_list;  /* For tree user */
955                 struct rcu_head rcu_head;       /* Used when freeing node */
956         };
957         void __rcu      *slots[XA_CHUNK_SIZE];
958         union {
959                 unsigned long   tags[XA_MAX_MARKS][XA_MARK_LONGS];
960                 unsigned long   marks[XA_MAX_MARKS][XA_MARK_LONGS];
961         };
962 };
963
964 void xa_dump(const struct xarray *);
965 void xa_dump_node(const struct xa_node *);
966
967 #ifdef XA_DEBUG
968 #define XA_BUG_ON(xa, x) do {                                   \
969                 if (x) {                                        \
970                         xa_dump(xa);                            \
971                         BUG();                                  \
972                 }                                               \
973         } while (0)
974 #define XA_NODE_BUG_ON(node, x) do {                            \
975                 if (x) {                                        \
976                         if (node) xa_dump_node(node);           \
977                         BUG();                                  \
978                 }                                               \
979         } while (0)
980 #else
981 #define XA_BUG_ON(xa, x)        do { } while (0)
982 #define XA_NODE_BUG_ON(node, x) do { } while (0)
983 #endif
984
985 /* Private */
986 static inline void *xa_head(const struct xarray *xa)
987 {
988         return rcu_dereference_check(xa->xa_head,
989                                                 lockdep_is_held(&xa->xa_lock));
990 }
991
992 /* Private */
993 static inline void *xa_head_locked(const struct xarray *xa)
994 {
995         return rcu_dereference_protected(xa->xa_head,
996                                                 lockdep_is_held(&xa->xa_lock));
997 }
998
999 /* Private */
1000 static inline void *xa_entry(const struct xarray *xa,
1001                                 const struct xa_node *node, unsigned int offset)
1002 {
1003         XA_NODE_BUG_ON(node, offset >= XA_CHUNK_SIZE);
1004         return rcu_dereference_check(node->slots[offset],
1005                                                 lockdep_is_held(&xa->xa_lock));
1006 }
1007
1008 /* Private */
1009 static inline void *xa_entry_locked(const struct xarray *xa,
1010                                 const struct xa_node *node, unsigned int offset)
1011 {
1012         XA_NODE_BUG_ON(node, offset >= XA_CHUNK_SIZE);
1013         return rcu_dereference_protected(node->slots[offset],
1014                                                 lockdep_is_held(&xa->xa_lock));
1015 }
1016
1017 /* Private */
1018 static inline struct xa_node *xa_parent(const struct xarray *xa,
1019                                         const struct xa_node *node)
1020 {
1021         return rcu_dereference_check(node->parent,
1022                                                 lockdep_is_held(&xa->xa_lock));
1023 }
1024
1025 /* Private */
1026 static inline struct xa_node *xa_parent_locked(const struct xarray *xa,
1027                                         const struct xa_node *node)
1028 {
1029         return rcu_dereference_protected(node->parent,
1030                                                 lockdep_is_held(&xa->xa_lock));
1031 }
1032
1033 /* Private */
1034 static inline void *xa_mk_node(const struct xa_node *node)
1035 {
1036         return (void *)((unsigned long)node | 2);
1037 }
1038
1039 /* Private */
1040 static inline struct xa_node *xa_to_node(const void *entry)
1041 {
1042         return (struct xa_node *)((unsigned long)entry - 2);
1043 }
1044
1045 /* Private */
1046 static inline bool xa_is_node(const void *entry)
1047 {
1048         return xa_is_internal(entry) && (unsigned long)entry > 4096;
1049 }
1050
1051 /* Private */
1052 static inline void *xa_mk_sibling(unsigned int offset)
1053 {
1054         return xa_mk_internal(offset);
1055 }
1056
1057 /* Private */
1058 static inline unsigned long xa_to_sibling(const void *entry)
1059 {
1060         return xa_to_internal(entry);
1061 }
1062
1063 /**
1064  * xa_is_sibling() - Is the entry a sibling entry?
1065  * @entry: Entry retrieved from the XArray
1066  *
1067  * Return: %true if the entry is a sibling entry.
1068  */
1069 static inline bool xa_is_sibling(const void *entry)
1070 {
1071         return IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) && xa_is_internal(entry) &&
1072                 (entry < xa_mk_sibling(XA_CHUNK_SIZE - 1));
1073 }
1074
1075 #define XA_RETRY_ENTRY          xa_mk_internal(256)
1076 #define XA_ZERO_ENTRY           xa_mk_internal(257)
1077
1078 /**
1079  * xa_is_zero() - Is the entry a zero entry?
1080  * @entry: Entry retrieved from the XArray
1081  *
1082  * Return: %true if the entry is a zero entry.
1083  */
1084 static inline bool xa_is_zero(const void *entry)
1085 {
1086         return unlikely(entry == XA_ZERO_ENTRY);
1087 }
1088
1089 /**
1090  * xa_is_retry() - Is the entry a retry entry?
1091  * @entry: Entry retrieved from the XArray
1092  *
1093  * Return: %true if the entry is a retry entry.
1094  */
1095 static inline bool xa_is_retry(const void *entry)
1096 {
1097         return unlikely(entry == XA_RETRY_ENTRY);
1098 }
1099
1100 /**
1101  * xa_is_advanced() - Is the entry only permitted for the advanced API?
1102  * @entry: Entry to be stored in the XArray.
1103  *
1104  * Return: %true if the entry cannot be stored by the normal API.
1105  */
1106 static inline bool xa_is_advanced(const void *entry)
1107 {
1108         return xa_is_internal(entry) && (entry <= XA_RETRY_ENTRY);
1109 }
1110
1111 /**
1112  * typedef xa_update_node_t - A callback function from the XArray.
1113  * @node: The node which is being processed
1114  *
1115  * This function is called every time the XArray updates the count of
1116  * present and value entries in a node.  It allows advanced users to
1117  * maintain the private_list in the node.
1118  *
1119  * Context: The xa_lock is held and interrupts may be disabled.
1120  *          Implementations should not drop the xa_lock, nor re-enable
1121  *          interrupts.
1122  */
1123 typedef void (*xa_update_node_t)(struct xa_node *node);
1124
1125 /*
1126  * The xa_state is opaque to its users.  It contains various different pieces
1127  * of state involved in the current operation on the XArray.  It should be
1128  * declared on the stack and passed between the various internal routines.
1129  * The various elements in it should not be accessed directly, but only
1130  * through the provided accessor functions.  The below documentation is for
1131  * the benefit of those working on the code, not for users of the XArray.
1132  *
1133  * @xa_node usually points to the xa_node containing the slot we're operating
1134  * on (and @xa_offset is the offset in the slots array).  If there is a
1135  * single entry in the array at index 0, there are no allocated xa_nodes to
1136  * point to, and so we store %NULL in @xa_node.  @xa_node is set to
1137  * the value %XAS_RESTART if the xa_state is not walked to the correct
1138  * position in the tree of nodes for this operation.  If an error occurs
1139  * during an operation, it is set to an %XAS_ERROR value.  If we run off the
1140  * end of the allocated nodes, it is set to %XAS_BOUNDS.
1141  */
1142 struct xa_state {
1143         struct xarray *xa;
1144         unsigned long xa_index;
1145         unsigned char xa_shift;
1146         unsigned char xa_sibs;
1147         unsigned char xa_offset;
1148         unsigned char xa_pad;           /* Helps gcc generate better code */
1149         struct xa_node *xa_node;
1150         struct xa_node *xa_alloc;
1151         xa_update_node_t xa_update;
1152 };
1153
1154 /*
1155  * We encode errnos in the xas->xa_node.  If an error has happened, we need to
1156  * drop the lock to fix it, and once we've done so the xa_state is invalid.
1157  */
1158 #define XA_ERROR(errno) ((struct xa_node *)(((unsigned long)errno << 2) | 2UL))
1159 #define XAS_BOUNDS      ((struct xa_node *)1UL)
1160 #define XAS_RESTART     ((struct xa_node *)3UL)
1161
1162 #define __XA_STATE(array, index, shift, sibs)  {        \
1163         .xa = array,                                    \
1164         .xa_index = index,                              \
1165         .xa_shift = shift,                              \
1166         .xa_sibs = sibs,                                \
1167         .xa_offset = 0,                                 \
1168         .xa_pad = 0,                                    \
1169         .xa_node = XAS_RESTART,                         \
1170         .xa_alloc = NULL,                               \
1171         .xa_update = NULL                               \
1172 }
1173
1174 /**
1175  * XA_STATE() - Declare an XArray operation state.
1176  * @name: Name of this operation state (usually xas).
1177  * @array: Array to operate on.
1178  * @index: Initial index of interest.
1179  *
1180  * Declare and initialise an xa_state on the stack.
1181  */
1182 #define XA_STATE(name, array, index)                            \
1183         struct xa_state name = __XA_STATE(array, index, 0, 0)
1184
1185 /**
1186  * XA_STATE_ORDER() - Declare an XArray operation state.
1187  * @name: Name of this operation state (usually xas).
1188  * @array: Array to operate on.
1189  * @index: Initial index of interest.
1190  * @order: Order of entry.
1191  *
1192  * Declare and initialise an xa_state on the stack.  This variant of
1193  * XA_STATE() allows you to specify the 'order' of the element you
1194  * want to operate on.`
1195  */
1196 #define XA_STATE_ORDER(name, array, index, order)               \
1197         struct xa_state name = __XA_STATE(array,                \
1198                         (index >> order) << order,              \
1199                         order - (order % XA_CHUNK_SHIFT),       \
1200                         (1U << (order % XA_CHUNK_SHIFT)) - 1)
1201
1202 #define xas_marked(xas, mark)   xa_marked((xas)->xa, (mark))
1203 #define xas_trylock(xas)        xa_trylock((xas)->xa)
1204 #define xas_lock(xas)           xa_lock((xas)->xa)
1205 #define xas_unlock(xas)         xa_unlock((xas)->xa)
1206 #define xas_lock_bh(xas)        xa_lock_bh((xas)->xa)
1207 #define xas_unlock_bh(xas)      xa_unlock_bh((xas)->xa)
1208 #define xas_lock_irq(xas)       xa_lock_irq((xas)->xa)
1209 #define xas_unlock_irq(xas)     xa_unlock_irq((xas)->xa)
1210 #define xas_lock_irqsave(xas, flags) \
1211                                 xa_lock_irqsave((xas)->xa, flags)
1212 #define xas_unlock_irqrestore(xas, flags) \
1213                                 xa_unlock_irqrestore((xas)->xa, flags)
1214
1215 /**
1216  * xas_error() - Return an errno stored in the xa_state.
1217  * @xas: XArray operation state.
1218  *
1219  * Return: 0 if no error has been noted.  A negative errno if one has.
1220  */
1221 static inline int xas_error(const struct xa_state *xas)
1222 {
1223         return xa_err(xas->xa_node);
1224 }
1225
1226 /**
1227  * xas_set_err() - Note an error in the xa_state.
1228  * @xas: XArray operation state.
1229  * @err: Negative error number.
1230  *
1231  * Only call this function with a negative @err; zero or positive errors
1232  * will probably not behave the way you think they should.  If you want
1233  * to clear the error from an xa_state, use xas_reset().
1234  */
1235 static inline void xas_set_err(struct xa_state *xas, long err)
1236 {
1237         xas->xa_node = XA_ERROR(err);
1238 }
1239
1240 /**
1241  * xas_invalid() - Is the xas in a retry or error state?
1242  * @xas: XArray operation state.
1243  *
1244  * Return: %true if the xas cannot be used for operations.
1245  */
1246 static inline bool xas_invalid(const struct xa_state *xas)
1247 {
1248         return (unsigned long)xas->xa_node & 3;
1249 }
1250
1251 /**
1252  * xas_valid() - Is the xas a valid cursor into the array?
1253  * @xas: XArray operation state.
1254  *
1255  * Return: %true if the xas can be used for operations.
1256  */
1257 static inline bool xas_valid(const struct xa_state *xas)
1258 {
1259         return !xas_invalid(xas);
1260 }
1261
1262 /**
1263  * xas_is_node() - Does the xas point to a node?
1264  * @xas: XArray operation state.
1265  *
1266  * Return: %true if the xas currently references a node.
1267  */
1268 static inline bool xas_is_node(const struct xa_state *xas)
1269 {
1270         return xas_valid(xas) && xas->xa_node;
1271 }
1272
1273 /* True if the pointer is something other than a node */
1274 static inline bool xas_not_node(struct xa_node *node)
1275 {
1276         return ((unsigned long)node & 3) || !node;
1277 }
1278
1279 /* True if the node represents RESTART or an error */
1280 static inline bool xas_frozen(struct xa_node *node)
1281 {
1282         return (unsigned long)node & 2;
1283 }
1284
1285 /* True if the node represents head-of-tree, RESTART or BOUNDS */
1286 static inline bool xas_top(struct xa_node *node)
1287 {
1288         return node <= XAS_RESTART;
1289 }
1290
1291 /**
1292  * xas_reset() - Reset an XArray operation state.
1293  * @xas: XArray operation state.
1294  *
1295  * Resets the error or walk state of the @xas so future walks of the
1296  * array will start from the root.  Use this if you have dropped the
1297  * xarray lock and want to reuse the xa_state.
1298  *
1299  * Context: Any context.
1300  */
1301 static inline void xas_reset(struct xa_state *xas)
1302 {
1303         xas->xa_node = XAS_RESTART;
1304 }
1305
1306 /**
1307  * xas_retry() - Retry the operation if appropriate.
1308  * @xas: XArray operation state.
1309  * @entry: Entry from xarray.
1310  *
1311  * The advanced functions may sometimes return an internal entry, such as
1312  * a retry entry or a zero entry.  This function sets up the @xas to restart
1313  * the walk from the head of the array if needed.
1314  *
1315  * Context: Any context.
1316  * Return: true if the operation needs to be retried.
1317  */
1318 static inline bool xas_retry(struct xa_state *xas, const void *entry)
1319 {
1320         if (xa_is_zero(entry))
1321                 return true;
1322         if (!xa_is_retry(entry))
1323                 return false;
1324         xas_reset(xas);
1325         return true;
1326 }
1327
1328 void *xas_load(struct xa_state *);
1329 void *xas_store(struct xa_state *, void *entry);
1330 void *xas_find(struct xa_state *, unsigned long max);
1331 void *xas_find_conflict(struct xa_state *);
1332
1333 bool xas_get_mark(const struct xa_state *, xa_mark_t);
1334 void xas_set_mark(const struct xa_state *, xa_mark_t);
1335 void xas_clear_mark(const struct xa_state *, xa_mark_t);
1336 void *xas_find_marked(struct xa_state *, unsigned long max, xa_mark_t);
1337 void xas_init_marks(const struct xa_state *);
1338
1339 bool xas_nomem(struct xa_state *, gfp_t);
1340 void xas_pause(struct xa_state *);
1341
1342 void xas_create_range(struct xa_state *);
1343
1344 /**
1345  * xas_reload() - Refetch an entry from the xarray.
1346  * @xas: XArray operation state.
1347  *
1348  * Use this function to check that a previously loaded entry still has
1349  * the same value.  This is useful for the lockless pagecache lookup where
1350  * we walk the array with only the RCU lock to protect us, lock the page,
1351  * then check that the page hasn't moved since we looked it up.
1352  *
1353  * The caller guarantees that @xas is still valid.  If it may be in an
1354  * error or restart state, call xas_load() instead.
1355  *
1356  * Return: The entry at this location in the xarray.
1357  */
1358 static inline void *xas_reload(struct xa_state *xas)
1359 {
1360         struct xa_node *node = xas->xa_node;
1361
1362         if (node)
1363                 return xa_entry(xas->xa, node, xas->xa_offset);
1364         return xa_head(xas->xa);
1365 }
1366
1367 /**
1368  * xas_set() - Set up XArray operation state for a different index.
1369  * @xas: XArray operation state.
1370  * @index: New index into the XArray.
1371  *
1372  * Move the operation state to refer to a different index.  This will
1373  * have the effect of starting a walk from the top; see xas_next()
1374  * to move to an adjacent index.
1375  */
1376 static inline void xas_set(struct xa_state *xas, unsigned long index)
1377 {
1378         xas->xa_index = index;
1379         xas->xa_node = XAS_RESTART;
1380 }
1381
1382 /**
1383  * xas_set_order() - Set up XArray operation state for a multislot entry.
1384  * @xas: XArray operation state.
1385  * @index: Target of the operation.
1386  * @order: Entry occupies 2^@order indices.
1387  */
1388 static inline void xas_set_order(struct xa_state *xas, unsigned long index,
1389                                         unsigned int order)
1390 {
1391 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
1392         xas->xa_index = order < BITS_PER_LONG ? (index >> order) << order : 0;
1393         xas->xa_shift = order - (order % XA_CHUNK_SHIFT);
1394         xas->xa_sibs = (1 << (order % XA_CHUNK_SHIFT)) - 1;
1395         xas->xa_node = XAS_RESTART;
1396 #else
1397         BUG_ON(order > 0);
1398         xas_set(xas, index);
1399 #endif
1400 }
1401
1402 /**
1403  * xas_set_update() - Set up XArray operation state for a callback.
1404  * @xas: XArray operation state.
1405  * @update: Function to call when updating a node.
1406  *
1407  * The XArray can notify a caller after it has updated an xa_node.
1408  * This is advanced functionality and is only needed by the page cache.
1409  */
1410 static inline void xas_set_update(struct xa_state *xas, xa_update_node_t update)
1411 {
1412         xas->xa_update = update;
1413 }
1414
1415 /**
1416  * xas_next_entry() - Advance iterator to next present entry.
1417  * @xas: XArray operation state.
1418  * @max: Highest index to return.
1419  *
1420  * xas_next_entry() is an inline function to optimise xarray traversal for
1421  * speed.  It is equivalent to calling xas_find(), and will call xas_find()
1422  * for all the hard cases.
1423  *
1424  * Return: The next present entry after the one currently referred to by @xas.
1425  */
1426 static inline void *xas_next_entry(struct xa_state *xas, unsigned long max)
1427 {
1428         struct xa_node *node = xas->xa_node;
1429         void *entry;
1430
1431         if (unlikely(xas_not_node(node) || node->shift ||
1432                         xas->xa_offset != (xas->xa_index & XA_CHUNK_MASK)))
1433                 return xas_find(xas, max);
1434
1435         do {
1436                 if (unlikely(xas->xa_index >= max))
1437                         return xas_find(xas, max);
1438                 if (unlikely(xas->xa_offset == XA_CHUNK_MASK))
1439                         return xas_find(xas, max);
1440                 entry = xa_entry(xas->xa, node, xas->xa_offset + 1);
1441                 if (unlikely(xa_is_internal(entry)))
1442                         return xas_find(xas, max);
1443                 xas->xa_offset++;
1444                 xas->xa_index++;
1445         } while (!entry);
1446
1447         return entry;
1448 }
1449
1450 /* Private */
1451 static inline unsigned int xas_find_chunk(struct xa_state *xas, bool advance,
1452                 xa_mark_t mark)
1453 {
1454         unsigned long *addr = xas->xa_node->marks[(__force unsigned)mark];
1455         unsigned int offset = xas->xa_offset;
1456
1457         if (advance)
1458                 offset++;
1459         if (XA_CHUNK_SIZE == BITS_PER_LONG) {
1460                 if (offset < XA_CHUNK_SIZE) {
1461                         unsigned long data = *addr & (~0UL << offset);
1462                         if (data)
1463                                 return __ffs(data);
1464                 }
1465                 return XA_CHUNK_SIZE;
1466         }
1467
1468         return find_next_bit(addr, XA_CHUNK_SIZE, offset);
1469 }
1470
1471 /**
1472  * xas_next_marked() - Advance iterator to next marked entry.
1473  * @xas: XArray operation state.
1474  * @max: Highest index to return.
1475  * @mark: Mark to search for.
1476  *
1477  * xas_next_marked() is an inline function to optimise xarray traversal for
1478  * speed.  It is equivalent to calling xas_find_marked(), and will call
1479  * xas_find_marked() for all the hard cases.
1480  *
1481  * Return: The next marked entry after the one currently referred to by @xas.
1482  */
1483 static inline void *xas_next_marked(struct xa_state *xas, unsigned long max,
1484                                                                 xa_mark_t mark)
1485 {
1486         struct xa_node *node = xas->xa_node;
1487         unsigned int offset;
1488
1489         if (unlikely(xas_not_node(node) || node->shift))
1490                 return xas_find_marked(xas, max, mark);
1491         offset = xas_find_chunk(xas, true, mark);
1492         xas->xa_offset = offset;
1493         xas->xa_index = (xas->xa_index & ~XA_CHUNK_MASK) + offset;
1494         if (xas->xa_index > max)
1495                 return NULL;
1496         if (offset == XA_CHUNK_SIZE)
1497                 return xas_find_marked(xas, max, mark);
1498         return xa_entry(xas->xa, node, offset);
1499 }
1500
1501 /*
1502  * If iterating while holding a lock, drop the lock and reschedule
1503  * every %XA_CHECK_SCHED loops.
1504  */
1505 enum {
1506         XA_CHECK_SCHED = 4096,
1507 };
1508
1509 /**
1510  * xas_for_each() - Iterate over a range of an XArray.
1511  * @xas: XArray operation state.
1512  * @entry: Entry retrieved from the array.
1513  * @max: Maximum index to retrieve from array.
1514  *
1515  * The loop body will be executed for each entry present in the xarray
1516  * between the current xas position and @max.  @entry will be set to
1517  * the entry retrieved from the xarray.  It is safe to delete entries
1518  * from the array in the loop body.  You should hold either the RCU lock
1519  * or the xa_lock while iterating.  If you need to drop the lock, call
1520  * xas_pause() first.
1521  */
1522 #define xas_for_each(xas, entry, max) \
1523         for (entry = xas_find(xas, max); entry; \
1524              entry = xas_next_entry(xas, max))
1525
1526 /**
1527  * xas_for_each_marked() - Iterate over a range of an XArray.
1528  * @xas: XArray operation state.
1529  * @entry: Entry retrieved from the array.
1530  * @max: Maximum index to retrieve from array.
1531  * @mark: Mark to search for.
1532  *
1533  * The loop body will be executed for each marked entry in the xarray
1534  * between the current xas position and @max.  @entry will be set to
1535  * the entry retrieved from the xarray.  It is safe to delete entries
1536  * from the array in the loop body.  You should hold either the RCU lock
1537  * or the xa_lock while iterating.  If you need to drop the lock, call
1538  * xas_pause() first.
1539  */
1540 #define xas_for_each_marked(xas, entry, max, mark) \
1541         for (entry = xas_find_marked(xas, max, mark); entry; \
1542              entry = xas_next_marked(xas, max, mark))
1543
1544 /**
1545  * xas_for_each_conflict() - Iterate over a range of an XArray.
1546  * @xas: XArray operation state.
1547  * @entry: Entry retrieved from the array.
1548  *
1549  * The loop body will be executed for each entry in the XArray that lies
1550  * within the range specified by @xas.  If the loop completes successfully,
1551  * any entries that lie in this range will be replaced by @entry.  The caller
1552  * may break out of the loop; if they do so, the contents of the XArray will
1553  * be unchanged.  The operation may fail due to an out of memory condition.
1554  * The caller may also call xa_set_err() to exit the loop while setting an
1555  * error to record the reason.
1556  */
1557 #define xas_for_each_conflict(xas, entry) \
1558         while ((entry = xas_find_conflict(xas)))
1559
1560 void *__xas_next(struct xa_state *);
1561 void *__xas_prev(struct xa_state *);
1562
1563 /**
1564  * xas_prev() - Move iterator to previous index.
1565  * @xas: XArray operation state.
1566  *
1567  * If the @xas was in an error state, it will remain in an error state
1568  * and this function will return %NULL.  If the @xas has never been walked,
1569  * it will have the effect of calling xas_load().  Otherwise one will be
1570  * subtracted from the index and the state will be walked to the correct
1571  * location in the array for the next operation.
1572  *
1573  * If the iterator was referencing index 0, this function wraps
1574  * around to %ULONG_MAX.
1575  *
1576  * Return: The entry at the new index.  This may be %NULL or an internal
1577  * entry.
1578  */
1579 static inline void *xas_prev(struct xa_state *xas)
1580 {
1581         struct xa_node *node = xas->xa_node;
1582
1583         if (unlikely(xas_not_node(node) || node->shift ||
1584                                 xas->xa_offset == 0))
1585                 return __xas_prev(xas);
1586
1587         xas->xa_index--;
1588         xas->xa_offset--;
1589         return xa_entry(xas->xa, node, xas->xa_offset);
1590 }
1591
1592 /**
1593  * xas_next() - Move state to next index.
1594  * @xas: XArray operation state.
1595  *
1596  * If the @xas was in an error state, it will remain in an error state
1597  * and this function will return %NULL.  If the @xas has never been walked,
1598  * it will have the effect of calling xas_load().  Otherwise one will be
1599  * added to the index and the state will be walked to the correct
1600  * location in the array for the next operation.
1601  *
1602  * If the iterator was referencing index %ULONG_MAX, this function wraps
1603  * around to 0.
1604  *
1605  * Return: The entry at the new index.  This may be %NULL or an internal
1606  * entry.
1607  */
1608 static inline void *xas_next(struct xa_state *xas)
1609 {
1610         struct xa_node *node = xas->xa_node;
1611
1612         if (unlikely(xas_not_node(node) || node->shift ||
1613                                 xas->xa_offset == XA_CHUNK_MASK))
1614                 return __xas_next(xas);
1615
1616         xas->xa_index++;
1617         xas->xa_offset++;
1618         return xa_entry(xas->xa, node, xas->xa_offset);
1619 }
1620
1621 #endif /* _LINUX_XARRAY_H */