lib/idr.c

   1 /*
   2  * 2002-10-18  written by Jim Houston jim.houston@ccur.com
   3  *      Copyright (C) 2002 by Concurrent Computer Corporation
   4  *      Distributed under the GNU GPL license version 2.
   5  *
   6  * Modified by George Anzinger to reuse immediately and to use
   7  * find bit instructions.  Also removed _irq on spinlocks.
   8  *
   9  * Modified by Nadia Derbey to make it RCU safe.
  10  *
  11  * Small id to pointer translation service.
  12  *
  13  * It uses a radix tree like structure as a sparse array indexed
  14  * by the id to obtain the pointer.  The bitmap makes allocating
  15  * a new id quick.
  16  *
  17  * You call it to allocate an id (an int) an associate with that id a
  18  * pointer or what ever, we treat it as a (void *).  You can pass this
  19  * id to a user for him to pass back at a later time.  You then pass
  20  * that id to this code and it returns your pointer.
  21
  22  * You can release ids at any time. When all ids are released, most of
  23  * the memory is returned (we keep IDR_FREE_MAX) in a local pool so we
  24  * don't need to go to the memory "store" during an id allocate, just
  25  * so you don't need to be too concerned about locking and conflicts
  26  * with the slab allocator.
  27  */
  28
  29 #ifndef TEST                        // to test in user space...
  30 #include <linux/slab.h>
  31 #include <linux/init.h>
  32 #include <linux/module.h>
  33 #endif
  34 #include <linux/err.h>
  35 #include <linux/string.h>
  36 #include <linux/idr.h>
  37
  38 static struct kmem_cache *idr_layer_cache;
  39
  40 static struct idr_layer *get_from_free_list(struct idr *idp)
  41 {
  42         struct idr_layer *p;
  43         unsigned long flags;
  44
  45         spin_lock_irqsave(&idp->lock, flags);
  46         if ((p = idp->id_free)) {
  47                 idp->id_free = p->ary[0];
  48                 idp->id_free_cnt--;
  49                 p->ary[0] = NULL;
  50         }
  51         spin_unlock_irqrestore(&idp->lock, flags);
  52         return(p);
  53 }
  54
  55 static void idr_layer_rcu_free(struct rcu_head *head)
  56 {
  57         struct idr_layer *layer;
  58
  59         layer = container_of(head, struct idr_layer, rcu_head);
  60         kmem_cache_free(idr_layer_cache, layer);
  61 }
  62
  63 static inline void free_layer(struct idr_layer *p)
  64 {
  65         call_rcu(&p->rcu_head, idr_layer_rcu_free);
  66 }
  67
  68 /* only called when idp->lock is held */
  69 static void __move_to_free_list(struct idr *idp, struct idr_layer *p)
  70 {
  71         p->ary[0] = idp->id_free;
  72         idp->id_free = p;
  73         idp->id_free_cnt++;
  74 }
  75
  76 static void move_to_free_list(struct idr *idp, struct idr_layer *p)
  77 {
  78         unsigned long flags;
  79
  80         /*
  81          * Depends on the return element being zeroed.
  82          */
  83         spin_lock_irqsave(&idp->lock, flags);
  84         __move_to_free_list(idp, p);
  85         spin_unlock_irqrestore(&idp->lock, flags);
  86 }
  87
  88 static void idr_mark_full(struct idr_layer **pa, int id)
  89 {
  90         struct idr_layer *p = pa[0];
  91         int l = 0;
  92
  93         __set_bit(id & IDR_MASK, &p->bitmap);
  94         /*
  95          * If this layer is full mark the bit in the layer above to
  96          * show that this part of the radix tree is full.  This may
  97          * complete the layer above and require walking up the radix
  98          * tree.
  99          */
 100         while (p->bitmap == IDR_FULL) {
 101                 if (!(p = pa[++l]))
 102                         break;
 103                 id = id >> IDR_BITS;
 104                 __set_bit((id & IDR_MASK), &p->bitmap);
 105         }
 106 }
 107
 108 /**
 109  * idr_pre_get - reserver resources for idr allocation
 110  * @idp:        idr handle
 111  * @gfp_mask:   memory allocation flags
 112  *
 113  * This function should be called prior to locking and calling the
 114  * idr_get_new* functions. It preallocates enough memory to satisfy
 115  * the worst possible allocation.
 116  *
 117  * If the system is REALLY out of memory this function returns 0,
 118  * otherwise 1.
 119  */
 120 int idr_pre_get(struct idr *idp, gfp_t gfp_mask)
 121 {
 122         while (idp->id_free_cnt < IDR_FREE_MAX) {
 123                 struct idr_layer *new;
 124                 new = kmem_cache_zalloc(idr_layer_cache, gfp_mask);
 125                 if (new == NULL)
 126                         return (0);
 127                 move_to_free_list(idp, new);
 128         }
 129         return 1;
 130 }
 131 EXPORT_SYMBOL(idr_pre_get);
 132
 133 static int sub_alloc(struct idr *idp, int *starting_id, struct idr_layer **pa)
 134 {
 135         int n, m, sh;
 136         struct idr_layer *p, *new;
 137         int l, id, oid;
 138         unsigned long bm;
 139
 140         id = *starting_id;
 141  restart:
 142         p = idp->top;
 143         l = idp->layers;
 144         pa[l--] = NULL;
 145         while (1) {
 146                 /*
 147                  * We run around this while until we reach the leaf node...
 148                  */
 149                 n = (id >> (IDR_BITS*l)) & IDR_MASK;
 150                 bm = ~p->bitmap;
 151                 m = find_next_bit(&bm, IDR_SIZE, n);
 152                 if (m == IDR_SIZE) {
 153                         /* no space available go back to previous layer. */
 154                         l++;
 155                         oid = id;
 156                         id = (id | ((1 << (IDR_BITS * l)) - 1)) + 1;
 157
 158                         /* if already at the top layer, we need to grow */
 159                         if (!(p = pa[l])) {
 160                                 *starting_id = id;
 161                                 return IDR_NEED_TO_GROW;
 162                         }
 163
 164                         /* If we need to go up one layer, continue the
 165                          * loop; otherwise, restart from the top.
 166                          */
 167                         sh = IDR_BITS * (l + 1);
 168                         if (oid >> sh == id >> sh)
 169                                 continue;
 170                         else
 171                                 goto restart;
 172                 }
 173                 if (m != n) {
 174                         sh = IDR_BITS*l;
 175                         id = ((id >> sh) ^ n ^ m) << sh;
 176                 }
 177                 if ((id >= MAX_ID_BIT) || (id < 0))
 178                         return IDR_NOMORE_SPACE;
 179                 if (l == 0)
 180                         break;
 181                 /*
 182                  * Create the layer below if it is missing.
 183                  */
 184                 if (!p->ary[m]) {
 185                         new = get_from_free_list(idp);
 186                         if (!new)
 187                                 return -1;
 188                         new->layer = l-1;
 189                         rcu_assign_pointer(p->ary[m], new);
 190                         p->count++;
 191                 }
 192                 pa[l--] = p;
 193                 p = p->ary[m];
 194         }
 195
 196         pa[l] = p;
 197         return id;
 198 }
 199
 200 static int idr_get_empty_slot(struct idr *idp, int starting_id,
 201                               struct idr_layer **pa)
 202 {
 203         struct idr_layer *p, *new;
 204         int layers, v, id;
 205         unsigned long flags;
 206
 207         id = starting_id;
 208 build_up:
 209         p = idp->top;
 210         layers = idp->layers;
 211         if (unlikely(!p)) {
 212                 if (!(p = get_from_free_list(idp)))
 213                         return -1;
 214                 p->layer = 0;
 215                 layers = 1;
 216         }
 217         /*
 218          * Add a new layer to the top of the tree if the requested
 219          * id is larger than the currently allocated space.
 220          */
 221         while ((layers < (MAX_LEVEL - 1)) && (id >= (1 << (layers*IDR_BITS)))) {
 222                 layers++;
 223                 if (!p->count) {
 224                         /* special case: if the tree is currently empty,
 225                          * then we grow the tree by moving the top node
 226                          * upwards.
 227                          */
 228                         p->layer++;
 229                         continue;
 230                 }
 231                 if (!(new = get_from_free_list(idp))) {
 232                         /*
 233                          * The allocation failed.  If we built part of
 234                          * the structure tear it down.
 235                          */
 236                         spin_lock_irqsave(&idp->lock, flags);
 237                         for (new = p; p && p != idp->top; new = p) {
 238                                 p = p->ary[0];
 239                                 new->ary[0] = NULL;
 240                                 new->bitmap = new->count = 0;
 241                                 __move_to_free_list(idp, new);
 242                         }
 243                         spin_unlock_irqrestore(&idp->lock, flags);
 244                         return -1;
 245                 }
 246                 new->ary[0] = p;
 247                 new->count = 1;
 248                 new->layer = layers-1;
 249                 if (p->bitmap == IDR_FULL)
 250                         __set_bit(0, &new->bitmap);
 251                 p = new;
 252         }
 253         rcu_assign_pointer(idp->top, p);
 254         idp->layers = layers;
 255         v = sub_alloc(idp, &id, pa);
 256         if (v == IDR_NEED_TO_GROW)
 257                 goto build_up;
 258         return(v);
 259 }
 260
 261 static int idr_get_new_above_int(struct idr *idp, void *ptr, int starting_id)
 262 {
 263         struct idr_layer *pa[MAX_LEVEL];
 264         int id;
 265
 266         id = idr_get_empty_slot(idp, starting_id, pa);
 267         if (id >= 0) {
 268                 /*
 269                  * Successfully found an empty slot.  Install the user
 270                  * pointer and mark the slot full.
 271                  */
 272                 rcu_assign_pointer(pa[0]->ary[id & IDR_MASK],
 273                                 (struct idr_layer *)ptr);
 274                 pa[0]->count++;
 275                 idr_mark_full(pa, id);
 276         }
 277
 278         return id;
 279 }
 280
 281 /**
 282  * idr_get_new_above - allocate new idr entry above or equal to a start id
 283  * @idp: idr handle
 284  * @ptr: pointer you want associated with the id
 285  * @start_id: id to start search at
 286  * @id: pointer to the allocated handle
 287  *
 288  * This is the allocate id function.  It should be called with any
 289  * required locks.
 290  *
 291  * If memory is required, it will return -EAGAIN, you should unlock
 292  * and go back to the idr_pre_get() call.  If the idr is full, it will
 293  * return -ENOSPC.
 294  *
 295  * @id returns a value in the range @starting_id ... 0x7fffffff
 296  */
 297 int idr_get_new_above(struct idr *idp, void *ptr, int starting_id, int *id)
 298 {
 299         int rv;
 300
 301         rv = idr_get_new_above_int(idp, ptr, starting_id);
 302         /*
 303          * This is a cheap hack until the IDR code can be fixed to
 304          * return proper error values.
 305          */
 306         if (rv < 0)
 307                 return _idr_rc_to_errno(rv);
 308         *id = rv;
 309         return 0;
 310 }
 311 EXPORT_SYMBOL(idr_get_new_above);
 312
 313 /**
 314  * idr_get_new - allocate new idr entry
 315  * @idp: idr handle
 316  * @ptr: pointer you want associated with the id
 317  * @id: pointer to the allocated handle
 318  *
 319  * This is the allocate id function.  It should be called with any
 320  * required locks.
 321  *
 322  * If memory is required, it will return -EAGAIN, you should unlock
 323  * and go back to the idr_pre_get() call.  If the idr is full, it will
 324  * return -ENOSPC.
 325  *
 326  * @id returns a value in the range 0 ... 0x7fffffff
 327  */
 328 int idr_get_new(struct idr *idp, void *ptr, int *id)
 329 {
 330         int rv;
 331
 332         rv = idr_get_new_above_int(idp, ptr, 0);
 333         /*
 334          * This is a cheap hack until the IDR code can be fixed to
 335          * return proper error values.
 336          */
 337         if (rv < 0)
 338                 return _idr_rc_to_errno(rv);
 339         *id = rv;
 340         return 0;
 341 }
 342 EXPORT_SYMBOL(idr_get_new);
 343
 344 static void idr_remove_warning(int id)
 345 {
 346         printk(KERN_WARNING
 347                 "idr_remove called for id=%d which is not allocated.\n", id);
 348         dump_stack();
 349 }
 350
 351 static void sub_remove(struct idr *idp, int shift, int id)
 352 {
 353         struct idr_layer *p = idp->top;
 354         struct idr_layer **pa[MAX_LEVEL];
 355         struct idr_layer ***paa = &pa[0];
 356         struct idr_layer *to_free;
 357         int n;
 358
 359         *paa = NULL;
 360         *++paa = &idp->top;
 361
 362         while ((shift > 0) && p) {
 363                 n = (id >> shift) & IDR_MASK;
 364                 __clear_bit(n, &p->bitmap);
 365                 *++paa = &p->ary[n];
 366                 p = p->ary[n];
 367                 shift -= IDR_BITS;
 368         }
 369         n = id & IDR_MASK;
 370         if (likely(p != NULL && test_bit(n, &p->bitmap))){
 371                 __clear_bit(n, &p->bitmap);
 372                 rcu_assign_pointer(p->ary[n], NULL);
 373                 to_free = NULL;
 374                 while(*paa && ! --((**paa)->count)){
 375                         if (to_free)
 376                                 free_layer(to_free);
 377                         to_free = **paa;
 378                         **paa-- = NULL;
 379                 }
 380                 if (!*paa)
 381                         idp->layers = 0;
 382                 if (to_free)
 383                         free_layer(to_free);
 384         } else
 385                 idr_remove_warning(id);
 386 }
 387
 388 /**
 389  * idr_remove - remove the given id and free it's slot
 390  * @idp: idr handle
 391  * @id: unique key
 392  */
 393 void idr_remove(struct idr *idp, int id)
 394 {
 395         struct idr_layer *p;
 396         struct idr_layer *to_free;
 397
 398         /* Mask off upper bits we don't use for the search. */
 399         id &= MAX_ID_MASK;
 400
 401         sub_remove(idp, (idp->layers - 1) * IDR_BITS, id);
 402         if (idp->top && idp->top->count == 1 && (idp->layers > 1) &&
 403             idp->top->ary[0]) {
 404                 /*
 405                  * Single child at leftmost slot: we can shrink the tree.
 406                  * This level is not needed anymore since when layers are
 407                  * inserted, they are inserted at the top of the existing
 408                  * tree.
 409                  */
 410                 to_free = idp->top;
 411                 p = idp->top->ary[0];
 412                 rcu_assign_pointer(idp->top, p);
 413                 --idp->layers;
 414                 to_free->bitmap = to_free->count = 0;
 415                 free_layer(to_free);
 416         }
 417         while (idp->id_free_cnt >= IDR_FREE_MAX) {
 418                 p = get_from_free_list(idp);
 419                 /*
 420                  * Note: we don't call the rcu callback here, since the only
 421                  * layers that fall into the freelist are those that have been
 422                  * preallocated.
 423                  */
 424                 kmem_cache_free(idr_layer_cache, p);
 425         }
 426         return;
 427 }
 428 EXPORT_SYMBOL(idr_remove);
 429
 430 /**
 431  * idr_remove_all - remove all ids from the given idr tree
 432  * @idp: idr handle
 433  *
 434  * idr_destroy() only frees up unused, cached idp_layers, but this
 435  * function will remove all id mappings and leave all idp_layers
 436  * unused.
 437  *
 438  * A typical clean-up sequence for objects stored in an idr tree, will
 439  * use idr_for_each() to free all objects, if necessay, then
 440  * idr_remove_all() to remove all ids, and idr_destroy() to free
 441  * up the cached idr_layers.
 442  */
 443 void idr_remove_all(struct idr *idp)
 444 {
 445         int n, id, max;
 446         struct idr_layer *p;
 447         struct idr_layer *pa[MAX_LEVEL];
 448         struct idr_layer **paa = &pa[0];
 449
 450         n = idp->layers * IDR_BITS;
 451         p = idp->top;
 452         rcu_assign_pointer(idp->top, NULL);
 453         max = 1 << n;
 454
 455         id = 0;
 456         while (id < max) {
 457                 while (n > IDR_BITS && p) {
 458                         n -= IDR_BITS;
 459                         *paa++ = p;
 460                         p = p->ary[(id >> n) & IDR_MASK];
 461                 }
 462
 463                 id += 1 << n;
 464                 while (n < fls(id)) {
 465                         if (p)
 466                                 free_layer(p);
 467                         n += IDR_BITS;
 468                         p = *--paa;
 469                 }
 470         }
 471         idp->layers = 0;
 472 }
 473 EXPORT_SYMBOL(idr_remove_all);
 474
 475 /**
 476  * idr_destroy - release all cached layers within an idr tree
 477  * idp: idr handle
 478  */
 479 void idr_destroy(struct idr *idp)
 480 {
 481         while (idp->id_free_cnt) {
 482                 struct idr_layer *p = get_from_free_list(idp);
 483                 kmem_cache_free(idr_layer_cache, p);
 484         }
 485 }
 486 EXPORT_SYMBOL(idr_destroy);
 487
 488 /**
 489  * idr_find - return pointer for given id
 490  * @idp: idr handle
 491  * @id: lookup key
 492  *
 493  * Return the pointer given the id it has been registered with.  A %NULL
 494  * return indicates that @id is not valid or you passed %NULL in
 495  * idr_get_new().
 496  *
 497  * This function can be called under rcu_read_lock(), given that the leaf
 498  * pointers lifetimes are correctly managed.
 499  */
 500 void *idr_find(struct idr *idp, int id)
 501 {
 502         int n;
 503         struct idr_layer *p;
 504
 505         p = rcu_dereference(idp->top);
 506         if (!p)
 507                 return NULL;
 508         n = (p->layer+1) * IDR_BITS;
 509
 510         /* Mask off upper bits we don't use for the search. */
 511         id &= MAX_ID_MASK;
 512
 513         if (id >= (1 << n))
 514                 return NULL;
 515         BUG_ON(n == 0);
 516
 517         while (n > 0 && p) {
 518                 n -= IDR_BITS;
 519                 BUG_ON(n != p->layer*IDR_BITS);
 520                 p = rcu_dereference(p->ary[(id >> n) & IDR_MASK]);
 521         }
 522         return((void *)p);
 523 }
 524 EXPORT_SYMBOL(idr_find);
 525
 526 /**
 527  * idr_for_each - iterate through all stored pointers
 528  * @idp: idr handle
 529  * @fn: function to be called for each pointer
 530  * @data: data passed back to callback function
 531  *
 532  * Iterate over the pointers registered with the given idr.  The
 533  * callback function will be called for each pointer currently
 534  * registered, passing the id, the pointer and the data pointer passed
 535  * to this function.  It is not safe to modify the idr tree while in
 536  * the callback, so functions such as idr_get_new and idr_remove are
 537  * not allowed.
 538  *
 539  * We check the return of @fn each time. If it returns anything other
 540  * than 0, we break out and return that value.
 541  *
 542  * The caller must serialize idr_for_each() vs idr_get_new() and idr_remove().
 543  */
 544 int idr_for_each(struct idr *idp,
 545                  int (*fn)(int id, void *p, void *data), void *data)
 546 {
 547         int n, id, max, error = 0;
 548         struct idr_layer *p;
 549         struct idr_layer *pa[MAX_LEVEL];
 550         struct idr_layer **paa = &pa[0];
 551
 552         n = idp->layers * IDR_BITS;
 553         p = rcu_dereference(idp->top);
 554         max = 1 << n;
 555
 556         id = 0;
 557         while (id < max) {
 558                 while (n > 0 && p) {
 559                         n -= IDR_BITS;
 560                         *paa++ = p;
 561                         p = rcu_dereference(p->ary[(id >> n) & IDR_MASK]);
 562                 }
 563
 564                 if (p) {
 565                         error = fn(id, (void *)p, data);
 566                         if (error)
 567                                 break;
 568                 }
 569
 570                 id += 1 << n;
 571                 while (n < fls(id)) {
 572                         n += IDR_BITS;
 573                         p = *--paa;
 574                 }
 575         }
 576
 577         return error;
 578 }
 579 EXPORT_SYMBOL(idr_for_each);
 580
 581 /**
 582  * idr_get_next - lookup next object of id to given id.
 583  * @idp: idr handle
 584  * @id:  pointer to lookup key
 585  *
 586  * Returns pointer to registered object with id, which is next number to
 587  * given id.
 588  */
 589
 590 void *idr_get_next(struct idr *idp, int *nextidp)
 591 {
 592         struct idr_layer *p, *pa[MAX_LEVEL];
 593         struct idr_layer **paa = &pa[0];
 594         int id = *nextidp;
 595         int n, max;
 596
 597         /* find first ent */
 598         n = idp->layers * IDR_BITS;
 599         max = 1 << n;
 600         p = rcu_dereference(idp->top);
 601         if (!p)
 602                 return NULL;
 603
 604         while (id < max) {
 605                 while (n > 0 && p) {
 606                         n -= IDR_BITS;
 607                         *paa++ = p;
 608                         p = rcu_dereference(p->ary[(id >> n) & IDR_MASK]);
 609                 }
 610
 611                 if (p) {
 612                         *nextidp = id;
 613                         return p;
 614                 }
 615
 616                 id += 1 << n;
 617                 while (n < fls(id)) {
 618                         n += IDR_BITS;
 619                         p = *--paa;
 620                 }
 621         }
 622         return NULL;
 623 }
 624
 625
 626
 627 /**
 628  * idr_replace - replace pointer for given id
 629  * @idp: idr handle
 630  * @ptr: pointer you want associated with the id
 631  * @id: lookup key
 632  *
 633  * Replace the pointer registered with an id and return the old value.
 634  * A -ENOENT return indicates that @id was not found.
 635  * A -EINVAL return indicates that @id was not within valid constraints.
 636  *
 637  * The caller must serialize with writers.
 638  */
 639 void *idr_replace(struct idr *idp, void *ptr, int id)
 640 {
 641         int n;
 642         struct idr_layer *p, *old_p;
 643
 644         p = idp->top;
 645         if (!p)
 646                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 647
 648         n = (p->layer+1) * IDR_BITS;
 649
 650         id &= MAX_ID_MASK;
 651
 652         if (id >= (1 << n))
 653                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 654
 655         n -= IDR_BITS;
 656         while ((n > 0) && p) {
 657                 p = p->ary[(id >> n) & IDR_MASK];
 658                 n -= IDR_BITS;
 659         }
 660
 661         n = id & IDR_MASK;
 662         if (unlikely(p == NULL || !test_bit(n, &p->bitmap)))
 663                 return ERR_PTR(-ENOENT);
 664
 665         old_p = p->ary[n];
 666         rcu_assign_pointer(p->ary[n], ptr);
 667
 668         return old_p;
 669 }
 670 EXPORT_SYMBOL(idr_replace);
 671
 672 void __init idr_init_cache(void)
 673 {
 674         idr_layer_cache = kmem_cache_create("idr_layer_cache",
 675                                 sizeof(struct idr_layer), 0, SLAB_PANIC, NULL);
 676 }
 677
 678 /**
 679  * idr_init - initialize idr handle
 680  * @idp:        idr handle
 681  *
 682  * This function is use to set up the handle (@idp) that you will pass
 683  * to the rest of the functions.
 684  */
 685 void idr_init(struct idr *idp)
 686 {
 687         memset(idp, 0, sizeof(struct idr));
 688         spin_lock_init(&idp->lock);
 689 }
 690 EXPORT_SYMBOL(idr_init);
 691
 692
 693 /*
 694  * IDA - IDR based ID allocator
 695  *
 696  * this is id allocator without id -> pointer translation.  Memory
 697  * usage is much lower than full blown idr because each id only
 698  * occupies a bit.  ida uses a custom leaf node which contains
 699  * IDA_BITMAP_BITS slots.
 700  *
 701  * 2007-04-25  written by Tejun Heo <htejun@gmail.com>
 702  */
 703
 704 static void free_bitmap(struct ida *ida, struct ida_bitmap *bitmap)
 705 {
 706         unsigned long flags;
 707
 708         if (!ida->free_bitmap) {
 709                 spin_lock_irqsave(&ida->idr.lock, flags);
 710                 if (!ida->free_bitmap) {
 711                         ida->free_bitmap = bitmap;
 712                         bitmap = NULL;
 713                 }
 714                 spin_unlock_irqrestore(&ida->idr.lock, flags);
 715         }
 716
 717         kfree(bitmap);
 718 }
 719
 720 /**
 721  * ida_pre_get - reserve resources for ida allocation
 722  * @ida:        ida handle
 723  * @gfp_mask:   memory allocation flag
 724  *
 725  * This function should be called prior to locking and calling the
 726  * following function.  It preallocates enough memory to satisfy the
 727  * worst possible allocation.
 728  *
 729  * If the system is REALLY out of memory this function returns 0,
 730  * otherwise 1.
 731  */
 732 int ida_pre_get(struct ida *ida, gfp_t gfp_mask)
 733 {
 734         /* allocate idr_layers */
 735         if (!idr_pre_get(&ida->idr, gfp_mask))
 736                 return 0;
 737
 738         /* allocate free_bitmap */
 739         if (!ida->free_bitmap) {
 740                 struct ida_bitmap *bitmap;
 741
 742                 bitmap = kmalloc(sizeof(struct ida_bitmap), gfp_mask);
 743                 if (!bitmap)
 744                         return 0;
 745
 746                 free_bitmap(ida, bitmap);
 747         }
 748
 749         return 1;
 750 }
 751 EXPORT_SYMBOL(ida_pre_get);
 752
 753 /**
 754  * ida_get_new_above - allocate new ID above or equal to a start id
 755  * @ida:        ida handle
 756  * @staring_id: id to start search at
 757  * @p_id:       pointer to the allocated handle
 758  *
 759  * Allocate new ID above or equal to @ida.  It should be called with
 760  * any required locks.
 761  *
 762  * If memory is required, it will return -EAGAIN, you should unlock
 763  * and go back to the ida_pre_get() call.  If the ida is full, it will
 764  * return -ENOSPC.
 765  *
 766  * @p_id returns a value in the range @starting_id ... 0x7fffffff.
 767  */
 768 int ida_get_new_above(struct ida *ida, int starting_id, int *p_id)
 769 {
 770         struct idr_layer *pa[MAX_LEVEL];
 771         struct ida_bitmap *bitmap;
 772         unsigned long flags;
 773         int idr_id = starting_id / IDA_BITMAP_BITS;
 774         int offset = starting_id % IDA_BITMAP_BITS;
 775         int t, id;
 776
 777  restart:
 778         /* get vacant slot */
 779         t = idr_get_empty_slot(&ida->idr, idr_id, pa);
 780         if (t < 0)
 781                 return _idr_rc_to_errno(t);
 782
 783         if (t * IDA_BITMAP_BITS >= MAX_ID_BIT)
 784                 return -ENOSPC;
 785
 786         if (t != idr_id)
 787                 offset = 0;
 788         idr_id = t;
 789
 790         /* if bitmap isn't there, create a new one */
 791         bitmap = (void *)pa[0]->ary[idr_id & IDR_MASK];
 792         if (!bitmap) {
 793                 spin_lock_irqsave(&ida->idr.lock, flags);
 794                 bitmap = ida->free_bitmap;
 795                 ida->free_bitmap = NULL;
 796                 spin_unlock_irqrestore(&ida->idr.lock, flags);
 797
 798                 if (!bitmap)
 799                         return -EAGAIN;
 800
 801                 memset(bitmap, 0, sizeof(struct ida_bitmap));
 802                 rcu_assign_pointer(pa[0]->ary[idr_id & IDR_MASK],
 803                                 (void *)bitmap);
 804                 pa[0]->count++;
 805         }
 806
 807         /* lookup for empty slot */
 808         t = find_next_zero_bit(bitmap->bitmap, IDA_BITMAP_BITS, offset);
 809         if (t == IDA_BITMAP_BITS) {
 810                 /* no empty slot after offset, continue to the next chunk */
 811                 idr_id++;
 812                 offset = 0;
 813                 goto restart;
 814         }
 815
 816         id = idr_id * IDA_BITMAP_BITS + t;
 817         if (id >= MAX_ID_BIT)
 818                 return -ENOSPC;
 819
 820         __set_bit(t, bitmap->bitmap);
 821         if (++bitmap->nr_busy == IDA_BITMAP_BITS)
 822                 idr_mark_full(pa, idr_id);
 823
 824         *p_id = id;
 825
 826         /* Each leaf node can handle nearly a thousand slots and the
 827          * whole idea of ida is to have small memory foot print.
 828          * Throw away extra resources one by one after each successful
 829          * allocation.
 830          */
 831         if (ida->idr.id_free_cnt || ida->free_bitmap) {
 832                 struct idr_layer *p = get_from_free_list(&ida->idr);
 833                 if (p)
 834                         kmem_cache_free(idr_layer_cache, p);
 835         }
 836
 837         return 0;
 838 }
 839 EXPORT_SYMBOL(ida_get_new_above);
 840
 841 /**
 842  * ida_get_new - allocate new ID
 843  * @ida:        idr handle
 844  * @p_id:       pointer to the allocated handle
 845  *
 846  * Allocate new ID.  It should be called with any required locks.
 847  *
 848  * If memory is required, it will return -EAGAIN, you should unlock
 849  * and go back to the idr_pre_get() call.  If the idr is full, it will
 850  * return -ENOSPC.
 851  *
 852  * @id returns a value in the range 0 ... 0x7fffffff.
 853  */
 854 int ida_get_new(struct ida *ida, int *p_id)
 855 {
 856         return ida_get_new_above(ida, 0, p_id);
 857 }
 858 EXPORT_SYMBOL(ida_get_new);
 859
 860 /**
 861  * ida_remove - remove the given ID
 862  * @ida:        ida handle
 863  * @id:         ID to free
 864  */
 865 void ida_remove(struct ida *ida, int id)
 866 {
 867         struct idr_layer *p = ida->idr.top;
 868         int shift = (ida->idr.layers - 1) * IDR_BITS;
 869         int idr_id = id / IDA_BITMAP_BITS;
 870         int offset = id % IDA_BITMAP_BITS;
 871         int n;
 872         struct ida_bitmap *bitmap;
 873
 874         /* clear full bits while looking up the leaf idr_layer */
 875         while ((shift > 0) && p) {
 876                 n = (idr_id >> shift) & IDR_MASK;
 877                 __clear_bit(n, &p->bitmap);
 878                 p = p->ary[n];
 879                 shift -= IDR_BITS;
 880         }
 881
 882         if (p == NULL)
 883                 goto err;
 884
 885         n = idr_id & IDR_MASK;
 886         __clear_bit(n, &p->bitmap);
 887
 888         bitmap = (void *)p->ary[n];
 889         if (!test_bit(offset, bitmap->bitmap))
 890                 goto err;
 891
 892         /* update bitmap and remove it if empty */
 893         __clear_bit(offset, bitmap->bitmap);
 894         if (--bitmap->nr_busy == 0) {
 895                 __set_bit(n, &p->bitmap);       /* to please idr_remove() */
 896                 idr_remove(&ida->idr, idr_id);
 897                 free_bitmap(ida, bitmap);
 898         }
 899
 900         return;
 901
 902  err:
 903         printk(KERN_WARNING
 904                "ida_remove called for id=%d which is not allocated.\n", id);
 905 }
 906 EXPORT_SYMBOL(ida_remove);
 907
 908 /**
 909  * ida_destroy - release all cached layers within an ida tree
 910  * ida:         ida handle
 911  */
 912 void ida_destroy(struct ida *ida)
 913 {
 914         idr_destroy(&ida->idr);
 915         kfree(ida->free_bitmap);
 916 }
 917 EXPORT_SYMBOL(ida_destroy);
 918
 919 /**
 920  * ida_init - initialize ida handle
 921  * @ida:        ida handle
 922  *
 923  * This function is use to set up the handle (@ida) that you will pass
 924  * to the rest of the functions.
 925  */
 926 void ida_init(struct ida *ida)
 927 {
 928         memset(ida, 0, sizeof(struct ida));
 929         idr_init(&ida->idr);
 930
 931 }
 932 EXPORT_SYMBOL(ida_init);