lib/bitmap.c: remove unused EXPORT_SYMBOLs
[sfrench/cifs-2.6.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 /**
24  * DOC: bitmap introduction
25  *
26  * bitmaps provide an array of bits, implemented using an an
27  * array of unsigned longs.  The number of valid bits in a
28  * given bitmap does _not_ need to be an exact multiple of
29  * BITS_PER_LONG.
30  *
31  * The possible unused bits in the last, partially used word
32  * of a bitmap are 'don't care'.  The implementation makes
33  * no particular effort to keep them zero.  It ensures that
34  * their value will not affect the results of any operation.
35  * The bitmap operations that return Boolean (bitmap_empty,
36  * for example) or scalar (bitmap_weight, for example) results
37  * carefully filter out these unused bits from impacting their
38  * results.
39  *
40  * The byte ordering of bitmaps is more natural on little
41  * endian architectures.  See the big-endian headers
42  * include/asm-ppc64/bitops.h and include/asm-s390/bitops.h
43  * for the best explanations of this ordering.
44  */
45
46 int __bitmap_equal(const unsigned long *bitmap1,
47                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
48 {
49         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
50         for (k = 0; k < lim; ++k)
51                 if (bitmap1[k] != bitmap2[k])
52                         return 0;
53
54         if (bits % BITS_PER_LONG)
55                 if ((bitmap1[k] ^ bitmap2[k]) & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits))
56                         return 0;
57
58         return 1;
59 }
60 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_equal);
61
62 void __bitmap_complement(unsigned long *dst, const unsigned long *src, unsigned int bits)
63 {
64         unsigned int k, lim = BITS_TO_LONGS(bits);
65         for (k = 0; k < lim; ++k)
66                 dst[k] = ~src[k];
67 }
68 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_complement);
69
70 /**
71  * __bitmap_shift_right - logical right shift of the bits in a bitmap
72  *   @dst : destination bitmap
73  *   @src : source bitmap
74  *   @shift : shift by this many bits
75  *   @nbits : bitmap size, in bits
76  *
77  * Shifting right (dividing) means moving bits in the MS -> LS bit
78  * direction.  Zeros are fed into the vacated MS positions and the
79  * LS bits shifted off the bottom are lost.
80  */
81 void __bitmap_shift_right(unsigned long *dst, const unsigned long *src,
82                         unsigned shift, unsigned nbits)
83 {
84         unsigned k, lim = BITS_TO_LONGS(nbits);
85         unsigned off = shift/BITS_PER_LONG, rem = shift % BITS_PER_LONG;
86         unsigned long mask = BITMAP_LAST_WORD_MASK(nbits);
87         for (k = 0; off + k < lim; ++k) {
88                 unsigned long upper, lower;
89
90                 /*
91                  * If shift is not word aligned, take lower rem bits of
92                  * word above and make them the top rem bits of result.
93                  */
94                 if (!rem || off + k + 1 >= lim)
95                         upper = 0;
96                 else {
97                         upper = src[off + k + 1];
98                         if (off + k + 1 == lim - 1)
99                                 upper &= mask;
100                         upper <<= (BITS_PER_LONG - rem);
101                 }
102                 lower = src[off + k];
103                 if (off + k == lim - 1)
104                         lower &= mask;
105                 lower >>= rem;
106                 dst[k] = lower | upper;
107         }
108         if (off)
109                 memset(&dst[lim - off], 0, off*sizeof(unsigned long));
110 }
111 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_shift_right);
112
113
114 /**
115  * __bitmap_shift_left - logical left shift of the bits in a bitmap
116  *   @dst : destination bitmap
117  *   @src : source bitmap
118  *   @shift : shift by this many bits
119  *   @nbits : bitmap size, in bits
120  *
121  * Shifting left (multiplying) means moving bits in the LS -> MS
122  * direction.  Zeros are fed into the vacated LS bit positions
123  * and those MS bits shifted off the top are lost.
124  */
125
126 void __bitmap_shift_left(unsigned long *dst, const unsigned long *src,
127                         unsigned int shift, unsigned int nbits)
128 {
129         int k;
130         unsigned int lim = BITS_TO_LONGS(nbits);
131         unsigned int off = shift/BITS_PER_LONG, rem = shift % BITS_PER_LONG;
132         for (k = lim - off - 1; k >= 0; --k) {
133                 unsigned long upper, lower;
134
135                 /*
136                  * If shift is not word aligned, take upper rem bits of
137                  * word below and make them the bottom rem bits of result.
138                  */
139                 if (rem && k > 0)
140                         lower = src[k - 1] >> (BITS_PER_LONG - rem);
141                 else
142                         lower = 0;
143                 upper = src[k] << rem;
144                 dst[k + off] = lower | upper;
145         }
146         if (off)
147                 memset(dst, 0, off*sizeof(unsigned long));
148 }
149 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_shift_left);
150
151 int __bitmap_and(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
152                                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
153 {
154         unsigned int k;
155         unsigned int lim = bits/BITS_PER_LONG;
156         unsigned long result = 0;
157
158         for (k = 0; k < lim; k++)
159                 result |= (dst[k] = bitmap1[k] & bitmap2[k]);
160         if (bits % BITS_PER_LONG)
161                 result |= (dst[k] = bitmap1[k] & bitmap2[k] &
162                            BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits));
163         return result != 0;
164 }
165 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_and);
166
167 void __bitmap_or(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
168                                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
169 {
170         unsigned int k;
171         unsigned int nr = BITS_TO_LONGS(bits);
172
173         for (k = 0; k < nr; k++)
174                 dst[k] = bitmap1[k] | bitmap2[k];
175 }
176 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_or);
177
178 void __bitmap_xor(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
179                                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
180 {
181         unsigned int k;
182         unsigned int nr = BITS_TO_LONGS(bits);
183
184         for (k = 0; k < nr; k++)
185                 dst[k] = bitmap1[k] ^ bitmap2[k];
186 }
187 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_xor);
188
189 int __bitmap_andnot(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
190                                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
191 {
192         unsigned int k;
193         unsigned int lim = bits/BITS_PER_LONG;
194         unsigned long result = 0;
195
196         for (k = 0; k < lim; k++)
197                 result |= (dst[k] = bitmap1[k] & ~bitmap2[k]);
198         if (bits % BITS_PER_LONG)
199                 result |= (dst[k] = bitmap1[k] & ~bitmap2[k] &
200                            BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits));
201         return result != 0;
202 }
203 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_andnot);
204
205 int __bitmap_intersects(const unsigned long *bitmap1,
206                         const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
207 {
208         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
209         for (k = 0; k < lim; ++k)
210                 if (bitmap1[k] & bitmap2[k])
211                         return 1;
212
213         if (bits % BITS_PER_LONG)
214                 if ((bitmap1[k] & bitmap2[k]) & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits))
215                         return 1;
216         return 0;
217 }
218 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_intersects);
219
220 int __bitmap_subset(const unsigned long *bitmap1,
221                     const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
222 {
223         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
224         for (k = 0; k < lim; ++k)
225                 if (bitmap1[k] & ~bitmap2[k])
226                         return 0;
227
228         if (bits % BITS_PER_LONG)
229                 if ((bitmap1[k] & ~bitmap2[k]) & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits))
230                         return 0;
231         return 1;
232 }
233 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_subset);
234
235 int __bitmap_weight(const unsigned long *bitmap, unsigned int bits)
236 {
237         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
238         int w = 0;
239
240         for (k = 0; k < lim; k++)
241                 w += hweight_long(bitmap[k]);
242
243         if (bits % BITS_PER_LONG)
244                 w += hweight_long(bitmap[k] & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits));
245
246         return w;
247 }
248 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_weight);
249
250 void __bitmap_set(unsigned long *map, unsigned int start, int len)
251 {
252         unsigned long *p = map + BIT_WORD(start);
253         const unsigned int size = start + len;
254         int bits_to_set = BITS_PER_LONG - (start % BITS_PER_LONG);
255         unsigned long mask_to_set = BITMAP_FIRST_WORD_MASK(start);
256
257         while (len - bits_to_set >= 0) {
258                 *p |= mask_to_set;
259                 len -= bits_to_set;
260                 bits_to_set = BITS_PER_LONG;
261                 mask_to_set = ~0UL;
262                 p++;
263         }
264         if (len) {
265                 mask_to_set &= BITMAP_LAST_WORD_MASK(size);
266                 *p |= mask_to_set;
267         }
268 }
269 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_set);
270
271 void __bitmap_clear(unsigned long *map, unsigned int start, int len)
272 {
273         unsigned long *p = map + BIT_WORD(start);
274         const unsigned int size = start + len;
275         int bits_to_clear = BITS_PER_LONG - (start % BITS_PER_LONG);
276         unsigned long mask_to_clear = BITMAP_FIRST_WORD_MASK(start);
277
278         while (len - bits_to_clear >= 0) {
279                 *p &= ~mask_to_clear;
280                 len -= bits_to_clear;
281                 bits_to_clear = BITS_PER_LONG;
282                 mask_to_clear = ~0UL;
283                 p++;
284         }
285         if (len) {
286                 mask_to_clear &= BITMAP_LAST_WORD_MASK(size);
287                 *p &= ~mask_to_clear;
288         }
289 }
290 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_clear);
291
292 /**
293  * bitmap_find_next_zero_area_off - find a contiguous aligned zero area
294  * @map: The address to base the search on
295  * @size: The bitmap size in bits
296  * @start: The bitnumber to start searching at
297  * @nr: The number of zeroed bits we're looking for
298  * @align_mask: Alignment mask for zero area
299  * @align_offset: Alignment offset for zero area.
300  *
301  * The @align_mask should be one less than a power of 2; the effect is that
302  * the bit offset of all zero areas this function finds plus @align_offset
303  * is multiple of that power of 2.
304  */
305 unsigned long bitmap_find_next_zero_area_off(unsigned long *map,
306                                              unsigned long size,
307                                              unsigned long start,
308                                              unsigned int nr,
309                                              unsigned long align_mask,
310                                              unsigned long align_offset)
311 {
312         unsigned long index, end, i;
313 again:
314         index = find_next_zero_bit(map, size, start);
315
316         /* Align allocation */
317         index = __ALIGN_MASK(index + align_offset, align_mask) - align_offset;
318
319         end = index + nr;
320         if (end > size)
321                 return end;
322         i = find_next_bit(map, end, index);
323         if (i < end) {
324                 start = i + 1;
325                 goto again;
326         }
327         return index;
328 }
329 EXPORT_SYMBOL(bitmap_find_next_zero_area_off);
330
331 /*
332  * Bitmap printing & parsing functions: first version by Nadia Yvette Chambers,
333  * second version by Paul Jackson, third by Joe Korty.
334  */
335
336 #define CHUNKSZ                         32
337 #define nbits_to_hold_value(val)        fls(val)
338 #define BASEDEC 10              /* fancier cpuset lists input in decimal */
339
340 /**
341  * __bitmap_parse - convert an ASCII hex string into a bitmap.
342  * @buf: pointer to buffer containing string.
343  * @buflen: buffer size in bytes.  If string is smaller than this
344  *    then it must be terminated with a \0.
345  * @is_user: location of buffer, 0 indicates kernel space
346  * @maskp: pointer to bitmap array that will contain result.
347  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits.
348  *
349  * Commas group hex digits into chunks.  Each chunk defines exactly 32
350  * bits of the resultant bitmask.  No chunk may specify a value larger
351  * than 32 bits (%-EOVERFLOW), and if a chunk specifies a smaller value
352  * then leading 0-bits are prepended.  %-EINVAL is returned for illegal
353  * characters and for grouping errors such as "1,,5", ",44", "," and "".
354  * Leading and trailing whitespace accepted, but not embedded whitespace.
355  */
356 int __bitmap_parse(const char *buf, unsigned int buflen,
357                 int is_user, unsigned long *maskp,
358                 int nmaskbits)
359 {
360         int c, old_c, totaldigits, ndigits, nchunks, nbits;
361         u32 chunk;
362         const char __user __force *ubuf = (const char __user __force *)buf;
363
364         bitmap_zero(maskp, nmaskbits);
365
366         nchunks = nbits = totaldigits = c = 0;
367         do {
368                 chunk = 0;
369                 ndigits = totaldigits;
370
371                 /* Get the next chunk of the bitmap */
372                 while (buflen) {
373                         old_c = c;
374                         if (is_user) {
375                                 if (__get_user(c, ubuf++))
376                                         return -EFAULT;
377                         }
378                         else
379                                 c = *buf++;
380                         buflen--;
381                         if (isspace(c))
382                                 continue;
383
384                         /*
385                          * If the last character was a space and the current
386                          * character isn't '\0', we've got embedded whitespace.
387                          * This is a no-no, so throw an error.
388                          */
389                         if (totaldigits && c && isspace(old_c))
390                                 return -EINVAL;
391
392                         /* A '\0' or a ',' signal the end of the chunk */
393                         if (c == '\0' || c == ',')
394                                 break;
395
396                         if (!isxdigit(c))
397                                 return -EINVAL;
398
399                         /*
400                          * Make sure there are at least 4 free bits in 'chunk'.
401                          * If not, this hexdigit will overflow 'chunk', so
402                          * throw an error.
403                          */
404                         if (chunk & ~((1UL << (CHUNKSZ - 4)) - 1))
405                                 return -EOVERFLOW;
406
407                         chunk = (chunk << 4) | hex_to_bin(c);
408                         totaldigits++;
409                 }
410                 if (ndigits == totaldigits)
411                         return -EINVAL;
412                 if (nchunks == 0 && chunk == 0)
413                         continue;
414
415                 __bitmap_shift_left(maskp, maskp, CHUNKSZ, nmaskbits);
416                 *maskp |= chunk;
417                 nchunks++;
418                 nbits += (nchunks == 1) ? nbits_to_hold_value(chunk) : CHUNKSZ;
419                 if (nbits > nmaskbits)
420                         return -EOVERFLOW;
421         } while (buflen && c == ',');
422
423         return 0;
424 }
425 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_parse);
426
427 /**
428  * bitmap_parse_user - convert an ASCII hex string in a user buffer into a bitmap
429  *
430  * @ubuf: pointer to user buffer containing string.
431  * @ulen: buffer size in bytes.  If string is smaller than this
432  *    then it must be terminated with a \0.
433  * @maskp: pointer to bitmap array that will contain result.
434  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits.
435  *
436  * Wrapper for __bitmap_parse(), providing it with user buffer.
437  *
438  * We cannot have this as an inline function in bitmap.h because it needs
439  * linux/uaccess.h to get the access_ok() declaration and this causes
440  * cyclic dependencies.
441  */
442 int bitmap_parse_user(const char __user *ubuf,
443                         unsigned int ulen, unsigned long *maskp,
444                         int nmaskbits)
445 {
446         if (!access_ok(ubuf, ulen))
447                 return -EFAULT;
448         return __bitmap_parse((const char __force *)ubuf,
449                                 ulen, 1, maskp, nmaskbits);
450
451 }
452 EXPORT_SYMBOL(bitmap_parse_user);
453
454 /**
455  * bitmap_print_to_pagebuf - convert bitmap to list or hex format ASCII string
456  * @list: indicates whether the bitmap must be list
457  * @buf: page aligned buffer into which string is placed
458  * @maskp: pointer to bitmap to convert
459  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits
460  *
461  * Output format is a comma-separated list of decimal numbers and
462  * ranges if list is specified or hex digits grouped into comma-separated
463  * sets of 8 digits/set. Returns the number of characters written to buf.
464  *
465  * It is assumed that @buf is a pointer into a PAGE_SIZE, page-aligned
466  * area and that sufficient storage remains at @buf to accommodate the
467  * bitmap_print_to_pagebuf() output. Returns the number of characters
468  * actually printed to @buf, excluding terminating '\0'.
469  */
470 int bitmap_print_to_pagebuf(bool list, char *buf, const unsigned long *maskp,
471                             int nmaskbits)
472 {
473         ptrdiff_t len = PAGE_SIZE - offset_in_page(buf);
474
475         return list ? scnprintf(buf, len, "%*pbl\n", nmaskbits, maskp) :
476                       scnprintf(buf, len, "%*pb\n", nmaskbits, maskp);
477 }
478 EXPORT_SYMBOL(bitmap_print_to_pagebuf);
479
480 /**
481  * __bitmap_parselist - convert list format ASCII string to bitmap
482  * @buf: read nul-terminated user string from this buffer
483  * @buflen: buffer size in bytes.  If string is smaller than this
484  *    then it must be terminated with a \0.
485  * @is_user: location of buffer, 0 indicates kernel space
486  * @maskp: write resulting mask here
487  * @nmaskbits: number of bits in mask to be written
488  *
489  * Input format is a comma-separated list of decimal numbers and
490  * ranges.  Consecutively set bits are shown as two hyphen-separated
491  * decimal numbers, the smallest and largest bit numbers set in
492  * the range.
493  * Optionally each range can be postfixed to denote that only parts of it
494  * should be set. The range will divided to groups of specific size.
495  * From each group will be used only defined amount of bits.
496  * Syntax: range:used_size/group_size
497  * Example: 0-1023:2/256 ==> 0,1,256,257,512,513,768,769
498  *
499  * Returns: 0 on success, -errno on invalid input strings. Error values:
500  *
501  *   - ``-EINVAL``: second number in range smaller than first
502  *   - ``-EINVAL``: invalid character in string
503  *   - ``-ERANGE``: bit number specified too large for mask
504  */
505 static int __bitmap_parselist(const char *buf, unsigned int buflen,
506                 int is_user, unsigned long *maskp,
507                 int nmaskbits)
508 {
509         unsigned int a, b, old_a, old_b;
510         unsigned int group_size, used_size, off;
511         int c, old_c, totaldigits, ndigits;
512         const char __user __force *ubuf = (const char __user __force *)buf;
513         int at_start, in_range, in_partial_range;
514
515         totaldigits = c = 0;
516         old_a = old_b = 0;
517         group_size = used_size = 0;
518         bitmap_zero(maskp, nmaskbits);
519         do {
520                 at_start = 1;
521                 in_range = 0;
522                 in_partial_range = 0;
523                 a = b = 0;
524                 ndigits = totaldigits;
525
526                 /* Get the next cpu# or a range of cpu#'s */
527                 while (buflen) {
528                         old_c = c;
529                         if (is_user) {
530                                 if (__get_user(c, ubuf++))
531                                         return -EFAULT;
532                         } else
533                                 c = *buf++;
534                         buflen--;
535                         if (isspace(c))
536                                 continue;
537
538                         /* A '\0' or a ',' signal the end of a cpu# or range */
539                         if (c == '\0' || c == ',')
540                                 break;
541                         /*
542                         * whitespaces between digits are not allowed,
543                         * but it's ok if whitespaces are on head or tail.
544                         * when old_c is whilespace,
545                         * if totaldigits == ndigits, whitespace is on head.
546                         * if whitespace is on tail, it should not run here.
547                         * as c was ',' or '\0',
548                         * the last code line has broken the current loop.
549                         */
550                         if ((totaldigits != ndigits) && isspace(old_c))
551                                 return -EINVAL;
552
553                         if (c == '/') {
554                                 used_size = a;
555                                 at_start = 1;
556                                 in_range = 0;
557                                 a = b = 0;
558                                 continue;
559                         }
560
561                         if (c == ':') {
562                                 old_a = a;
563                                 old_b = b;
564                                 at_start = 1;
565                                 in_range = 0;
566                                 in_partial_range = 1;
567                                 a = b = 0;
568                                 continue;
569                         }
570
571                         if (c == '-') {
572                                 if (at_start || in_range)
573                                         return -EINVAL;
574                                 b = 0;
575                                 in_range = 1;
576                                 at_start = 1;
577                                 continue;
578                         }
579
580                         if (!isdigit(c))
581                                 return -EINVAL;
582
583                         b = b * 10 + (c - '0');
584                         if (!in_range)
585                                 a = b;
586                         at_start = 0;
587                         totaldigits++;
588                 }
589                 if (ndigits == totaldigits)
590                         continue;
591                 if (in_partial_range) {
592                         group_size = a;
593                         a = old_a;
594                         b = old_b;
595                         old_a = old_b = 0;
596                 } else {
597                         used_size = group_size = b - a + 1;
598                 }
599                 /* if no digit is after '-', it's wrong*/
600                 if (at_start && in_range)
601                         return -EINVAL;
602                 if (!(a <= b) || group_size == 0 || !(used_size <= group_size))
603                         return -EINVAL;
604                 if (b >= nmaskbits)
605                         return -ERANGE;
606                 while (a <= b) {
607                         off = min(b - a + 1, used_size);
608                         bitmap_set(maskp, a, off);
609                         a += group_size;
610                 }
611         } while (buflen && c == ',');
612         return 0;
613 }
614
615 int bitmap_parselist(const char *bp, unsigned long *maskp, int nmaskbits)
616 {
617         char *nl  = strchrnul(bp, '\n');
618         int len = nl - bp;
619
620         return __bitmap_parselist(bp, len, 0, maskp, nmaskbits);
621 }
622 EXPORT_SYMBOL(bitmap_parselist);
623
624
625 /**
626  * bitmap_parselist_user()
627  *
628  * @ubuf: pointer to user buffer containing string.
629  * @ulen: buffer size in bytes.  If string is smaller than this
630  *    then it must be terminated with a \0.
631  * @maskp: pointer to bitmap array that will contain result.
632  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits.
633  *
634  * Wrapper for bitmap_parselist(), providing it with user buffer.
635  *
636  * We cannot have this as an inline function in bitmap.h because it needs
637  * linux/uaccess.h to get the access_ok() declaration and this causes
638  * cyclic dependencies.
639  */
640 int bitmap_parselist_user(const char __user *ubuf,
641                         unsigned int ulen, unsigned long *maskp,
642                         int nmaskbits)
643 {
644         if (!access_ok(ubuf, ulen))
645                 return -EFAULT;
646         return __bitmap_parselist((const char __force *)ubuf,
647                                         ulen, 1, maskp, nmaskbits);
648 }
649 EXPORT_SYMBOL(bitmap_parselist_user);
650
651
652 /**
653  * bitmap_pos_to_ord - find ordinal of set bit at given position in bitmap
654  *      @buf: pointer to a bitmap
655  *      @pos: a bit position in @buf (0 <= @pos < @nbits)
656  *      @nbits: number of valid bit positions in @buf
657  *
658  * Map the bit at position @pos in @buf (of length @nbits) to the
659  * ordinal of which set bit it is.  If it is not set or if @pos
660  * is not a valid bit position, map to -1.
661  *
662  * If for example, just bits 4 through 7 are set in @buf, then @pos
663  * values 4 through 7 will get mapped to 0 through 3, respectively,
664  * and other @pos values will get mapped to -1.  When @pos value 7
665  * gets mapped to (returns) @ord value 3 in this example, that means
666  * that bit 7 is the 3rd (starting with 0th) set bit in @buf.
667  *
668  * The bit positions 0 through @bits are valid positions in @buf.
669  */
670 static int bitmap_pos_to_ord(const unsigned long *buf, unsigned int pos, unsigned int nbits)
671 {
672         if (pos >= nbits || !test_bit(pos, buf))
673                 return -1;
674
675         return __bitmap_weight(buf, pos);
676 }
677
678 /**
679  * bitmap_ord_to_pos - find position of n-th set bit in bitmap
680  *      @buf: pointer to bitmap
681  *      @ord: ordinal bit position (n-th set bit, n >= 0)
682  *      @nbits: number of valid bit positions in @buf
683  *
684  * Map the ordinal offset of bit @ord in @buf to its position in @buf.
685  * Value of @ord should be in range 0 <= @ord < weight(buf). If @ord
686  * >= weight(buf), returns @nbits.
687  *
688  * If for example, just bits 4 through 7 are set in @buf, then @ord
689  * values 0 through 3 will get mapped to 4 through 7, respectively,
690  * and all other @ord values returns @nbits.  When @ord value 3
691  * gets mapped to (returns) @pos value 7 in this example, that means
692  * that the 3rd set bit (starting with 0th) is at position 7 in @buf.
693  *
694  * The bit positions 0 through @nbits-1 are valid positions in @buf.
695  */
696 unsigned int bitmap_ord_to_pos(const unsigned long *buf, unsigned int ord, unsigned int nbits)
697 {
698         unsigned int pos;
699
700         for (pos = find_first_bit(buf, nbits);
701              pos < nbits && ord;
702              pos = find_next_bit(buf, nbits, pos + 1))
703                 ord--;
704
705         return pos;
706 }
707
708 /**
709  * bitmap_remap - Apply map defined by a pair of bitmaps to another bitmap
710  *      @dst: remapped result
711  *      @src: subset to be remapped
712  *      @old: defines domain of map
713  *      @new: defines range of map
714  *      @nbits: number of bits in each of these bitmaps
715  *
716  * Let @old and @new define a mapping of bit positions, such that
717  * whatever position is held by the n-th set bit in @old is mapped
718  * to the n-th set bit in @new.  In the more general case, allowing
719  * for the possibility that the weight 'w' of @new is less than the
720  * weight of @old, map the position of the n-th set bit in @old to
721  * the position of the m-th set bit in @new, where m == n % w.
722  *
723  * If either of the @old and @new bitmaps are empty, or if @src and
724  * @dst point to the same location, then this routine copies @src
725  * to @dst.
726  *
727  * The positions of unset bits in @old are mapped to themselves
728  * (the identify map).
729  *
730  * Apply the above specified mapping to @src, placing the result in
731  * @dst, clearing any bits previously set in @dst.
732  *
733  * For example, lets say that @old has bits 4 through 7 set, and
734  * @new has bits 12 through 15 set.  This defines the mapping of bit
735  * position 4 to 12, 5 to 13, 6 to 14 and 7 to 15, and of all other
736  * bit positions unchanged.  So if say @src comes into this routine
737  * with bits 1, 5 and 7 set, then @dst should leave with bits 1,
738  * 13 and 15 set.
739  */
740 void bitmap_remap(unsigned long *dst, const unsigned long *src,
741                 const unsigned long *old, const unsigned long *new,
742                 unsigned int nbits)
743 {
744         unsigned int oldbit, w;
745
746         if (dst == src)         /* following doesn't handle inplace remaps */
747                 return;
748         bitmap_zero(dst, nbits);
749
750         w = bitmap_weight(new, nbits);
751         for_each_set_bit(oldbit, src, nbits) {
752                 int n = bitmap_pos_to_ord(old, oldbit, nbits);
753
754                 if (n < 0 || w == 0)
755                         set_bit(oldbit, dst);   /* identity map */
756                 else
757                         set_bit(bitmap_ord_to_pos(new, n % w, nbits), dst);
758         }
759 }
760
761 /**
762  * bitmap_bitremap - Apply map defined by a pair of bitmaps to a single bit
763  *      @oldbit: bit position to be mapped
764  *      @old: defines domain of map
765  *      @new: defines range of map
766  *      @bits: number of bits in each of these bitmaps
767  *
768  * Let @old and @new define a mapping of bit positions, such that
769  * whatever position is held by the n-th set bit in @old is mapped
770  * to the n-th set bit in @new.  In the more general case, allowing
771  * for the possibility that the weight 'w' of @new is less than the
772  * weight of @old, map the position of the n-th set bit in @old to
773  * the position of the m-th set bit in @new, where m == n % w.
774  *
775  * The positions of unset bits in @old are mapped to themselves
776  * (the identify map).
777  *
778  * Apply the above specified mapping to bit position @oldbit, returning
779  * the new bit position.
780  *
781  * For example, lets say that @old has bits 4 through 7 set, and
782  * @new has bits 12 through 15 set.  This defines the mapping of bit
783  * position 4 to 12, 5 to 13, 6 to 14 and 7 to 15, and of all other
784  * bit positions unchanged.  So if say @oldbit is 5, then this routine
785  * returns 13.
786  */
787 int bitmap_bitremap(int oldbit, const unsigned long *old,
788                                 const unsigned long *new, int bits)
789 {
790         int w = bitmap_weight(new, bits);
791         int n = bitmap_pos_to_ord(old, oldbit, bits);
792         if (n < 0 || w == 0)
793                 return oldbit;
794         else
795                 return bitmap_ord_to_pos(new, n % w, bits);
796 }
797
798 /**
799  * bitmap_onto - translate one bitmap relative to another
800  *      @dst: resulting translated bitmap
801  *      @orig: original untranslated bitmap
802  *      @relmap: bitmap relative to which translated
803  *      @bits: number of bits in each of these bitmaps
804  *
805  * Set the n-th bit of @dst iff there exists some m such that the
806  * n-th bit of @relmap is set, the m-th bit of @orig is set, and
807  * the n-th bit of @relmap is also the m-th _set_ bit of @relmap.
808  * (If you understood the previous sentence the first time your
809  * read it, you're overqualified for your current job.)
810  *
811  * In other words, @orig is mapped onto (surjectively) @dst,
812  * using the map { <n, m> | the n-th bit of @relmap is the
813  * m-th set bit of @relmap }.
814  *
815  * Any set bits in @orig above bit number W, where W is the
816  * weight of (number of set bits in) @relmap are mapped nowhere.
817  * In particular, if for all bits m set in @orig, m >= W, then
818  * @dst will end up empty.  In situations where the possibility
819  * of such an empty result is not desired, one way to avoid it is
820  * to use the bitmap_fold() operator, below, to first fold the
821  * @orig bitmap over itself so that all its set bits x are in the
822  * range 0 <= x < W.  The bitmap_fold() operator does this by
823  * setting the bit (m % W) in @dst, for each bit (m) set in @orig.
824  *
825  * Example [1] for bitmap_onto():
826  *  Let's say @relmap has bits 30-39 set, and @orig has bits
827  *  1, 3, 5, 7, 9 and 11 set.  Then on return from this routine,
828  *  @dst will have bits 31, 33, 35, 37 and 39 set.
829  *
830  *  When bit 0 is set in @orig, it means turn on the bit in
831  *  @dst corresponding to whatever is the first bit (if any)
832  *  that is turned on in @relmap.  Since bit 0 was off in the
833  *  above example, we leave off that bit (bit 30) in @dst.
834  *
835  *  When bit 1 is set in @orig (as in the above example), it
836  *  means turn on the bit in @dst corresponding to whatever
837  *  is the second bit that is turned on in @relmap.  The second
838  *  bit in @relmap that was turned on in the above example was
839  *  bit 31, so we turned on bit 31 in @dst.
840  *
841  *  Similarly, we turned on bits 33, 35, 37 and 39 in @dst,
842  *  because they were the 4th, 6th, 8th and 10th set bits
843  *  set in @relmap, and the 4th, 6th, 8th and 10th bits of
844  *  @orig (i.e. bits 3, 5, 7 and 9) were also set.
845  *
846  *  When bit 11 is set in @orig, it means turn on the bit in
847  *  @dst corresponding to whatever is the twelfth bit that is
848  *  turned on in @relmap.  In the above example, there were
849  *  only ten bits turned on in @relmap (30..39), so that bit
850  *  11 was set in @orig had no affect on @dst.
851  *
852  * Example [2] for bitmap_fold() + bitmap_onto():
853  *  Let's say @relmap has these ten bits set::
854  *
855  *              40 41 42 43 45 48 53 61 74 95
856  *
857  *  (for the curious, that's 40 plus the first ten terms of the
858  *  Fibonacci sequence.)
859  *
860  *  Further lets say we use the following code, invoking
861  *  bitmap_fold() then bitmap_onto, as suggested above to
862  *  avoid the possibility of an empty @dst result::
863  *
864  *      unsigned long *tmp;     // a temporary bitmap's bits
865  *
866  *      bitmap_fold(tmp, orig, bitmap_weight(relmap, bits), bits);
867  *      bitmap_onto(dst, tmp, relmap, bits);
868  *
869  *  Then this table shows what various values of @dst would be, for
870  *  various @orig's.  I list the zero-based positions of each set bit.
871  *  The tmp column shows the intermediate result, as computed by
872  *  using bitmap_fold() to fold the @orig bitmap modulo ten
873  *  (the weight of @relmap):
874  *
875  *      =============== ============== =================
876  *      @orig           tmp            @dst
877  *      0                0             40
878  *      1                1             41
879  *      9                9             95
880  *      10               0             40 [#f1]_
881  *      1 3 5 7          1 3 5 7       41 43 48 61
882  *      0 1 2 3 4        0 1 2 3 4     40 41 42 43 45
883  *      0 9 18 27        0 9 8 7       40 61 74 95
884  *      0 10 20 30       0             40
885  *      0 11 22 33       0 1 2 3       40 41 42 43
886  *      0 12 24 36       0 2 4 6       40 42 45 53
887  *      78 102 211       1 2 8         41 42 74 [#f1]_
888  *      =============== ============== =================
889  *
890  * .. [#f1]
891  *
892  *     For these marked lines, if we hadn't first done bitmap_fold()
893  *     into tmp, then the @dst result would have been empty.
894  *
895  * If either of @orig or @relmap is empty (no set bits), then @dst
896  * will be returned empty.
897  *
898  * If (as explained above) the only set bits in @orig are in positions
899  * m where m >= W, (where W is the weight of @relmap) then @dst will
900  * once again be returned empty.
901  *
902  * All bits in @dst not set by the above rule are cleared.
903  */
904 void bitmap_onto(unsigned long *dst, const unsigned long *orig,
905                         const unsigned long *relmap, unsigned int bits)
906 {
907         unsigned int n, m;      /* same meaning as in above comment */
908
909         if (dst == orig)        /* following doesn't handle inplace mappings */
910                 return;
911         bitmap_zero(dst, bits);
912
913         /*
914          * The following code is a more efficient, but less
915          * obvious, equivalent to the loop:
916          *      for (m = 0; m < bitmap_weight(relmap, bits); m++) {
917          *              n = bitmap_ord_to_pos(orig, m, bits);
918          *              if (test_bit(m, orig))
919          *                      set_bit(n, dst);
920          *      }
921          */
922
923         m = 0;
924         for_each_set_bit(n, relmap, bits) {
925                 /* m == bitmap_pos_to_ord(relmap, n, bits) */
926                 if (test_bit(m, orig))
927                         set_bit(n, dst);
928                 m++;
929         }
930 }
931
932 /**
933  * bitmap_fold - fold larger bitmap into smaller, modulo specified size
934  *      @dst: resulting smaller bitmap
935  *      @orig: original larger bitmap
936  *      @sz: specified size
937  *      @nbits: number of bits in each of these bitmaps
938  *
939  * For each bit oldbit in @orig, set bit oldbit mod @sz in @dst.
940  * Clear all other bits in @dst.  See further the comment and
941  * Example [2] for bitmap_onto() for why and how to use this.
942  */
943 void bitmap_fold(unsigned long *dst, const unsigned long *orig,
944                         unsigned int sz, unsigned int nbits)
945 {
946         unsigned int oldbit;
947
948         if (dst == orig)        /* following doesn't handle inplace mappings */
949                 return;
950         bitmap_zero(dst, nbits);
951
952         for_each_set_bit(oldbit, orig, nbits)
953                 set_bit(oldbit % sz, dst);
954 }
955
956 /*
957  * Common code for bitmap_*_region() routines.
958  *      bitmap: array of unsigned longs corresponding to the bitmap
959  *      pos: the beginning of the region
960  *      order: region size (log base 2 of number of bits)
961  *      reg_op: operation(s) to perform on that region of bitmap
962  *
963  * Can set, verify and/or release a region of bits in a bitmap,
964  * depending on which combination of REG_OP_* flag bits is set.
965  *
966  * A region of a bitmap is a sequence of bits in the bitmap, of
967  * some size '1 << order' (a power of two), aligned to that same
968  * '1 << order' power of two.
969  *
970  * Returns 1 if REG_OP_ISFREE succeeds (region is all zero bits).
971  * Returns 0 in all other cases and reg_ops.
972  */
973
974 enum {
975         REG_OP_ISFREE,          /* true if region is all zero bits */
976         REG_OP_ALLOC,           /* set all bits in region */
977         REG_OP_RELEASE,         /* clear all bits in region */
978 };
979
980 static int __reg_op(unsigned long *bitmap, unsigned int pos, int order, int reg_op)
981 {
982         int nbits_reg;          /* number of bits in region */
983         int index;              /* index first long of region in bitmap */
984         int offset;             /* bit offset region in bitmap[index] */
985         int nlongs_reg;         /* num longs spanned by region in bitmap */
986         int nbitsinlong;        /* num bits of region in each spanned long */
987         unsigned long mask;     /* bitmask for one long of region */
988         int i;                  /* scans bitmap by longs */
989         int ret = 0;            /* return value */
990
991         /*
992          * Either nlongs_reg == 1 (for small orders that fit in one long)
993          * or (offset == 0 && mask == ~0UL) (for larger multiword orders.)
994          */
995         nbits_reg = 1 << order;
996         index = pos / BITS_PER_LONG;
997         offset = pos - (index * BITS_PER_LONG);
998         nlongs_reg = BITS_TO_LONGS(nbits_reg);
999         nbitsinlong = min(nbits_reg,  BITS_PER_LONG);
1000
1001         /*
1002          * Can't do "mask = (1UL << nbitsinlong) - 1", as that
1003          * overflows if nbitsinlong == BITS_PER_LONG.
1004          */
1005         mask = (1UL << (nbitsinlong - 1));
1006         mask += mask - 1;
1007         mask <<= offset;
1008
1009         switch (reg_op) {
1010         case REG_OP_ISFREE:
1011                 for (i = 0; i < nlongs_reg; i++) {
1012                         if (bitmap[index + i] & mask)
1013                                 goto done;
1014                 }
1015                 ret = 1;        /* all bits in region free (zero) */
1016                 break;
1017
1018         case REG_OP_ALLOC:
1019                 for (i = 0; i < nlongs_reg; i++)
1020                         bitmap[index + i] |= mask;
1021                 break;
1022
1023         case REG_OP_RELEASE:
1024                 for (i = 0; i < nlongs_reg; i++)
1025                         bitmap[index + i] &= ~mask;
1026                 break;
1027         }
1028 done:
1029         return ret;
1030 }
1031
1032 /**
1033  * bitmap_find_free_region - find a contiguous aligned mem region
1034  *      @bitmap: array of unsigned longs corresponding to the bitmap
1035  *      @bits: number of bits in the bitmap
1036  *      @order: region size (log base 2 of number of bits) to find
1037  *
1038  * Find a region of free (zero) bits in a @bitmap of @bits bits and
1039  * allocate them (set them to one).  Only consider regions of length
1040  * a power (@order) of two, aligned to that power of two, which
1041  * makes the search algorithm much faster.
1042  *
1043  * Return the bit offset in bitmap of the allocated region,
1044  * or -errno on failure.
1045  */
1046 int bitmap_find_free_region(unsigned long *bitmap, unsigned int bits, int order)
1047 {
1048         unsigned int pos, end;          /* scans bitmap by regions of size order */
1049
1050         for (pos = 0 ; (end = pos + (1U << order)) <= bits; pos = end) {
1051                 if (!__reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_ISFREE))
1052                         continue;
1053                 __reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_ALLOC);
1054                 return pos;
1055         }
1056         return -ENOMEM;
1057 }
1058 EXPORT_SYMBOL(bitmap_find_free_region);
1059
1060 /**
1061  * bitmap_release_region - release allocated bitmap region
1062  *      @bitmap: array of unsigned longs corresponding to the bitmap
1063  *      @pos: beginning of bit region to release
1064  *      @order: region size (log base 2 of number of bits) to release
1065  *
1066  * This is the complement to __bitmap_find_free_region() and releases
1067  * the found region (by clearing it in the bitmap).
1068  *
1069  * No return value.
1070  */
1071 void bitmap_release_region(unsigned long *bitmap, unsigned int pos, int order)
1072 {
1073         __reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_RELEASE);
1074 }
1075 EXPORT_SYMBOL(bitmap_release_region);
1076
1077 /**
1078  * bitmap_allocate_region - allocate bitmap region
1079  *      @bitmap: array of unsigned longs corresponding to the bitmap
1080  *      @pos: beginning of bit region to allocate
1081  *      @order: region size (log base 2 of number of bits) to allocate
1082  *
1083  * Allocate (set bits in) a specified region of a bitmap.
1084  *
1085  * Return 0 on success, or %-EBUSY if specified region wasn't
1086  * free (not all bits were zero).
1087  */
1088 int bitmap_allocate_region(unsigned long *bitmap, unsigned int pos, int order)
1089 {
1090         if (!__reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_ISFREE))
1091                 return -EBUSY;
1092         return __reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_ALLOC);
1093 }
1094 EXPORT_SYMBOL(bitmap_allocate_region);
1095
1096 /**
1097  * bitmap_copy_le - copy a bitmap, putting the bits into little-endian order.
1098  * @dst:   destination buffer
1099  * @src:   bitmap to copy
1100  * @nbits: number of bits in the bitmap
1101  *
1102  * Require nbits % BITS_PER_LONG == 0.
1103  */
1104 #ifdef __BIG_ENDIAN
1105 void bitmap_copy_le(unsigned long *dst, const unsigned long *src, unsigned int nbits)
1106 {
1107         unsigned int i;
1108
1109         for (i = 0; i < nbits/BITS_PER_LONG; i++) {
1110                 if (BITS_PER_LONG == 64)
1111                         dst[i] = cpu_to_le64(src[i]);
1112                 else
1113                         dst[i] = cpu_to_le32(src[i]);
1114         }
1115 }
1116 EXPORT_SYMBOL(bitmap_copy_le);
1117 #endif
1118
1119 unsigned long *bitmap_alloc(unsigned int nbits, gfp_t flags)
1120 {
1121         return kmalloc_array(BITS_TO_LONGS(nbits), sizeof(unsigned long),
1122                              flags);
1123 }
1124 EXPORT_SYMBOL(bitmap_alloc);
1125
1126 unsigned long *bitmap_zalloc(unsigned int nbits, gfp_t flags)
1127 {
1128         return bitmap_alloc(nbits, flags | __GFP_ZERO);
1129 }
1130 EXPORT_SYMBOL(bitmap_zalloc);
1131
1132 void bitmap_free(const unsigned long *bitmap)
1133 {
1134         kfree(bitmap);
1135 }
1136 EXPORT_SYMBOL(bitmap_free);
1137
1138 #if BITS_PER_LONG == 64
1139 /**
1140  * bitmap_from_arr32 - copy the contents of u32 array of bits to bitmap
1141  *      @bitmap: array of unsigned longs, the destination bitmap
1142  *      @buf: array of u32 (in host byte order), the source bitmap
1143  *      @nbits: number of bits in @bitmap
1144  */
1145 void bitmap_from_arr32(unsigned long *bitmap, const u32 *buf, unsigned int nbits)
1146 {
1147         unsigned int i, halfwords;
1148
1149         halfwords = DIV_ROUND_UP(nbits, 32);
1150         for (i = 0; i < halfwords; i++) {
1151                 bitmap[i/2] = (unsigned long) buf[i];
1152                 if (++i < halfwords)
1153                         bitmap[i/2] |= ((unsigned long) buf[i]) << 32;
1154         }
1155
1156         /* Clear tail bits in last word beyond nbits. */
1157         if (nbits % BITS_PER_LONG)
1158                 bitmap[(halfwords - 1) / 2] &= BITMAP_LAST_WORD_MASK(nbits);
1159 }
1160 EXPORT_SYMBOL(bitmap_from_arr32);
1161
1162 /**
1163  * bitmap_to_arr32 - copy the contents of bitmap to a u32 array of bits
1164  *      @buf: array of u32 (in host byte order), the dest bitmap
1165  *      @bitmap: array of unsigned longs, the source bitmap
1166  *      @nbits: number of bits in @bitmap
1167  */
1168 void bitmap_to_arr32(u32 *buf, const unsigned long *bitmap, unsigned int nbits)
1169 {
1170         unsigned int i, halfwords;
1171
1172         halfwords = DIV_ROUND_UP(nbits, 32);
1173         for (i = 0; i < halfwords; i++) {
1174                 buf[i] = (u32) (bitmap[i/2] & UINT_MAX);
1175                 if (++i < halfwords)
1176                         buf[i] = (u32) (bitmap[i/2] >> 32);
1177         }
1178
1179         /* Clear tail bits in last element of array beyond nbits. */
1180         if (nbits % BITS_PER_LONG)
1181                 buf[halfwords - 1] &= (u32) (UINT_MAX >> ((-nbits) & 31));
1182 }
1183 EXPORT_SYMBOL(bitmap_to_arr32);
1184
1185 #endif