61b8fb529ceff9f3762c9b92f0d9b742dd1303cf
[sfrench/cifs-2.6.git] / lib / radix-tree.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2001 Momchil Velikov
3  * Portions Copyright (C) 2001 Christoph Hellwig
4  * Copyright (C) 2005 SGI, Christoph Lameter
5  * Copyright (C) 2006 Nick Piggin
6  * Copyright (C) 2012 Konstantin Khlebnikov
7  * Copyright (C) 2016 Intel, Matthew Wilcox
8  * Copyright (C) 2016 Intel, Ross Zwisler
9  *
10  * This program is free software; you can redistribute it and/or
11  * modify it under the terms of the GNU General Public License as
12  * published by the Free Software Foundation; either version 2, or (at
13  * your option) any later version.
14  *
15  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
16  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
17  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
18  * General Public License for more details.
19  *
20  * You should have received a copy of the GNU General Public License
21  * along with this program; if not, write to the Free Software
22  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
23  */
24
25 #include <linux/errno.h>
26 #include <linux/init.h>
27 #include <linux/kernel.h>
28 #include <linux/export.h>
29 #include <linux/radix-tree.h>
30 #include <linux/percpu.h>
31 #include <linux/slab.h>
32 #include <linux/kmemleak.h>
33 #include <linux/notifier.h>
34 #include <linux/cpu.h>
35 #include <linux/string.h>
36 #include <linux/bitops.h>
37 #include <linux/rcupdate.h>
38 #include <linux/preempt.h>              /* in_interrupt() */
39
40
41 /* Number of nodes in fully populated tree of given height */
42 static unsigned long height_to_maxnodes[RADIX_TREE_MAX_PATH + 1] __read_mostly;
43
44 /*
45  * Radix tree node cache.
46  */
47 static struct kmem_cache *radix_tree_node_cachep;
48
49 /*
50  * The radix tree is variable-height, so an insert operation not only has
51  * to build the branch to its corresponding item, it also has to build the
52  * branch to existing items if the size has to be increased (by
53  * radix_tree_extend).
54  *
55  * The worst case is a zero height tree with just a single item at index 0,
56  * and then inserting an item at index ULONG_MAX. This requires 2 new branches
57  * of RADIX_TREE_MAX_PATH size to be created, with only the root node shared.
58  * Hence:
59  */
60 #define RADIX_TREE_PRELOAD_SIZE (RADIX_TREE_MAX_PATH * 2 - 1)
61
62 /*
63  * Per-cpu pool of preloaded nodes
64  */
65 struct radix_tree_preload {
66         unsigned nr;
67         /* nodes->private_data points to next preallocated node */
68         struct radix_tree_node *nodes;
69 };
70 static DEFINE_PER_CPU(struct radix_tree_preload, radix_tree_preloads) = { 0, };
71
72 static inline void *node_to_entry(void *ptr)
73 {
74         return (void *)((unsigned long)ptr | RADIX_TREE_INTERNAL_NODE);
75 }
76
77 #define RADIX_TREE_RETRY        node_to_entry(NULL)
78
79 #ifdef CONFIG_RADIX_TREE_MULTIORDER
80 /* Sibling slots point directly to another slot in the same node */
81 static inline bool is_sibling_entry(struct radix_tree_node *parent, void *node)
82 {
83         void **ptr = node;
84         return (parent->slots <= ptr) &&
85                         (ptr < parent->slots + RADIX_TREE_MAP_SIZE);
86 }
87 #else
88 static inline bool is_sibling_entry(struct radix_tree_node *parent, void *node)
89 {
90         return false;
91 }
92 #endif
93
94 static inline unsigned long get_slot_offset(struct radix_tree_node *parent,
95                                                  void **slot)
96 {
97         return slot - parent->slots;
98 }
99
100 static unsigned int radix_tree_descend(struct radix_tree_node *parent,
101                         struct radix_tree_node **nodep, unsigned long index)
102 {
103         unsigned int offset = (index >> parent->shift) & RADIX_TREE_MAP_MASK;
104         void **entry = rcu_dereference_raw(parent->slots[offset]);
105
106 #ifdef CONFIG_RADIX_TREE_MULTIORDER
107         if (radix_tree_is_internal_node(entry)) {
108                 unsigned long siboff = get_slot_offset(parent, entry);
109                 if (siboff < RADIX_TREE_MAP_SIZE) {
110                         offset = siboff;
111                         entry = rcu_dereference_raw(parent->slots[offset]);
112                 }
113         }
114 #endif
115
116         *nodep = (void *)entry;
117         return offset;
118 }
119
120 static inline gfp_t root_gfp_mask(struct radix_tree_root *root)
121 {
122         return root->gfp_mask & __GFP_BITS_MASK;
123 }
124
125 static inline void tag_set(struct radix_tree_node *node, unsigned int tag,
126                 int offset)
127 {
128         __set_bit(offset, node->tags[tag]);
129 }
130
131 static inline void tag_clear(struct radix_tree_node *node, unsigned int tag,
132                 int offset)
133 {
134         __clear_bit(offset, node->tags[tag]);
135 }
136
137 static inline int tag_get(struct radix_tree_node *node, unsigned int tag,
138                 int offset)
139 {
140         return test_bit(offset, node->tags[tag]);
141 }
142
143 static inline void root_tag_set(struct radix_tree_root *root, unsigned int tag)
144 {
145         root->gfp_mask |= (__force gfp_t)(1 << (tag + __GFP_BITS_SHIFT));
146 }
147
148 static inline void root_tag_clear(struct radix_tree_root *root, unsigned tag)
149 {
150         root->gfp_mask &= (__force gfp_t)~(1 << (tag + __GFP_BITS_SHIFT));
151 }
152
153 static inline void root_tag_clear_all(struct radix_tree_root *root)
154 {
155         root->gfp_mask &= __GFP_BITS_MASK;
156 }
157
158 static inline int root_tag_get(struct radix_tree_root *root, unsigned int tag)
159 {
160         return (__force int)root->gfp_mask & (1 << (tag + __GFP_BITS_SHIFT));
161 }
162
163 static inline unsigned root_tags_get(struct radix_tree_root *root)
164 {
165         return (__force unsigned)root->gfp_mask >> __GFP_BITS_SHIFT;
166 }
167
168 /*
169  * Returns 1 if any slot in the node has this tag set.
170  * Otherwise returns 0.
171  */
172 static inline int any_tag_set(struct radix_tree_node *node, unsigned int tag)
173 {
174         unsigned idx;
175         for (idx = 0; idx < RADIX_TREE_TAG_LONGS; idx++) {
176                 if (node->tags[tag][idx])
177                         return 1;
178         }
179         return 0;
180 }
181
182 /**
183  * radix_tree_find_next_bit - find the next set bit in a memory region
184  *
185  * @addr: The address to base the search on
186  * @size: The bitmap size in bits
187  * @offset: The bitnumber to start searching at
188  *
189  * Unrollable variant of find_next_bit() for constant size arrays.
190  * Tail bits starting from size to roundup(size, BITS_PER_LONG) must be zero.
191  * Returns next bit offset, or size if nothing found.
192  */
193 static __always_inline unsigned long
194 radix_tree_find_next_bit(const unsigned long *addr,
195                          unsigned long size, unsigned long offset)
196 {
197         if (!__builtin_constant_p(size))
198                 return find_next_bit(addr, size, offset);
199
200         if (offset < size) {
201                 unsigned long tmp;
202
203                 addr += offset / BITS_PER_LONG;
204                 tmp = *addr >> (offset % BITS_PER_LONG);
205                 if (tmp)
206                         return __ffs(tmp) + offset;
207                 offset = (offset + BITS_PER_LONG) & ~(BITS_PER_LONG - 1);
208                 while (offset < size) {
209                         tmp = *++addr;
210                         if (tmp)
211                                 return __ffs(tmp) + offset;
212                         offset += BITS_PER_LONG;
213                 }
214         }
215         return size;
216 }
217
218 #ifndef __KERNEL__
219 static void dump_node(struct radix_tree_node *node, unsigned long index)
220 {
221         unsigned long i;
222
223         pr_debug("radix node: %p offset %d tags %lx %lx %lx shift %d count %d parent %p\n",
224                 node, node->offset,
225                 node->tags[0][0], node->tags[1][0], node->tags[2][0],
226                 node->shift, node->count, node->parent);
227
228         for (i = 0; i < RADIX_TREE_MAP_SIZE; i++) {
229                 unsigned long first = index | (i << node->shift);
230                 unsigned long last = first | ((1UL << node->shift) - 1);
231                 void *entry = node->slots[i];
232                 if (!entry)
233                         continue;
234                 if (is_sibling_entry(node, entry)) {
235                         pr_debug("radix sblng %p offset %ld val %p indices %ld-%ld\n",
236                                         entry, i,
237                                         *(void **)entry_to_node(entry),
238                                         first, last);
239                 } else if (!radix_tree_is_internal_node(entry)) {
240                         pr_debug("radix entry %p offset %ld indices %ld-%ld\n",
241                                         entry, i, first, last);
242                 } else {
243                         dump_node(entry_to_node(entry), first);
244                 }
245         }
246 }
247
248 /* For debug */
249 static void radix_tree_dump(struct radix_tree_root *root)
250 {
251         pr_debug("radix root: %p rnode %p tags %x\n",
252                         root, root->rnode,
253                         root->gfp_mask >> __GFP_BITS_SHIFT);
254         if (!radix_tree_is_internal_node(root->rnode))
255                 return;
256         dump_node(entry_to_node(root->rnode), 0);
257 }
258 #endif
259
260 /*
261  * This assumes that the caller has performed appropriate preallocation, and
262  * that the caller has pinned this thread of control to the current CPU.
263  */
264 static struct radix_tree_node *
265 radix_tree_node_alloc(struct radix_tree_root *root)
266 {
267         struct radix_tree_node *ret = NULL;
268         gfp_t gfp_mask = root_gfp_mask(root);
269
270         /*
271          * Preload code isn't irq safe and it doesn't make sense to use
272          * preloading during an interrupt anyway as all the allocations have
273          * to be atomic. So just do normal allocation when in interrupt.
274          */
275         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) && !in_interrupt()) {
276                 struct radix_tree_preload *rtp;
277
278                 /*
279                  * Even if the caller has preloaded, try to allocate from the
280                  * cache first for the new node to get accounted.
281                  */
282                 ret = kmem_cache_alloc(radix_tree_node_cachep,
283                                        gfp_mask | __GFP_ACCOUNT | __GFP_NOWARN);
284                 if (ret)
285                         goto out;
286
287                 /*
288                  * Provided the caller has preloaded here, we will always
289                  * succeed in getting a node here (and never reach
290                  * kmem_cache_alloc)
291                  */
292                 rtp = this_cpu_ptr(&radix_tree_preloads);
293                 if (rtp->nr) {
294                         ret = rtp->nodes;
295                         rtp->nodes = ret->private_data;
296                         ret->private_data = NULL;
297                         rtp->nr--;
298                 }
299                 /*
300                  * Update the allocation stack trace as this is more useful
301                  * for debugging.
302                  */
303                 kmemleak_update_trace(ret);
304                 goto out;
305         }
306         ret = kmem_cache_alloc(radix_tree_node_cachep,
307                                gfp_mask | __GFP_ACCOUNT);
308 out:
309         BUG_ON(radix_tree_is_internal_node(ret));
310         return ret;
311 }
312
313 static void radix_tree_node_rcu_free(struct rcu_head *head)
314 {
315         struct radix_tree_node *node =
316                         container_of(head, struct radix_tree_node, rcu_head);
317         int i;
318
319         /*
320          * must only free zeroed nodes into the slab. radix_tree_shrink
321          * can leave us with a non-NULL entry in the first slot, so clear
322          * that here to make sure.
323          */
324         for (i = 0; i < RADIX_TREE_MAX_TAGS; i++)
325                 tag_clear(node, i, 0);
326
327         node->slots[0] = NULL;
328         node->count = 0;
329
330         kmem_cache_free(radix_tree_node_cachep, node);
331 }
332
333 static inline void
334 radix_tree_node_free(struct radix_tree_node *node)
335 {
336         call_rcu(&node->rcu_head, radix_tree_node_rcu_free);
337 }
338
339 /*
340  * Load up this CPU's radix_tree_node buffer with sufficient objects to
341  * ensure that the addition of a single element in the tree cannot fail.  On
342  * success, return zero, with preemption disabled.  On error, return -ENOMEM
343  * with preemption not disabled.
344  *
345  * To make use of this facility, the radix tree must be initialised without
346  * __GFP_DIRECT_RECLAIM being passed to INIT_RADIX_TREE().
347  */
348 static int __radix_tree_preload(gfp_t gfp_mask, int nr)
349 {
350         struct radix_tree_preload *rtp;
351         struct radix_tree_node *node;
352         int ret = -ENOMEM;
353
354         preempt_disable();
355         rtp = this_cpu_ptr(&radix_tree_preloads);
356         while (rtp->nr < nr) {
357                 preempt_enable();
358                 node = kmem_cache_alloc(radix_tree_node_cachep, gfp_mask);
359                 if (node == NULL)
360                         goto out;
361                 preempt_disable();
362                 rtp = this_cpu_ptr(&radix_tree_preloads);
363                 if (rtp->nr < nr) {
364                         node->private_data = rtp->nodes;
365                         rtp->nodes = node;
366                         rtp->nr++;
367                 } else {
368                         kmem_cache_free(radix_tree_node_cachep, node);
369                 }
370         }
371         ret = 0;
372 out:
373         return ret;
374 }
375
376 /*
377  * Load up this CPU's radix_tree_node buffer with sufficient objects to
378  * ensure that the addition of a single element in the tree cannot fail.  On
379  * success, return zero, with preemption disabled.  On error, return -ENOMEM
380  * with preemption not disabled.
381  *
382  * To make use of this facility, the radix tree must be initialised without
383  * __GFP_DIRECT_RECLAIM being passed to INIT_RADIX_TREE().
384  */
385 int radix_tree_preload(gfp_t gfp_mask)
386 {
387         /* Warn on non-sensical use... */
388         WARN_ON_ONCE(!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask));
389         return __radix_tree_preload(gfp_mask, RADIX_TREE_PRELOAD_SIZE);
390 }
391 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_preload);
392
393 /*
394  * The same as above function, except we don't guarantee preloading happens.
395  * We do it, if we decide it helps. On success, return zero with preemption
396  * disabled. On error, return -ENOMEM with preemption not disabled.
397  */
398 int radix_tree_maybe_preload(gfp_t gfp_mask)
399 {
400         if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
401                 return __radix_tree_preload(gfp_mask, RADIX_TREE_PRELOAD_SIZE);
402         /* Preloading doesn't help anything with this gfp mask, skip it */
403         preempt_disable();
404         return 0;
405 }
406 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_maybe_preload);
407
408 /*
409  * The same as function above, but preload number of nodes required to insert
410  * (1 << order) continuous naturally-aligned elements.
411  */
412 int radix_tree_maybe_preload_order(gfp_t gfp_mask, int order)
413 {
414         unsigned long nr_subtrees;
415         int nr_nodes, subtree_height;
416
417         /* Preloading doesn't help anything with this gfp mask, skip it */
418         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask)) {
419                 preempt_disable();
420                 return 0;
421         }
422
423         /*
424          * Calculate number and height of fully populated subtrees it takes to
425          * store (1 << order) elements.
426          */
427         nr_subtrees = 1 << order;
428         for (subtree_height = 0; nr_subtrees > RADIX_TREE_MAP_SIZE;
429                         subtree_height++)
430                 nr_subtrees >>= RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
431
432         /*
433          * The worst case is zero height tree with a single item at index 0 and
434          * then inserting items starting at ULONG_MAX - (1 << order).
435          *
436          * This requires RADIX_TREE_MAX_PATH nodes to build branch from root to
437          * 0-index item.
438          */
439         nr_nodes = RADIX_TREE_MAX_PATH;
440
441         /* Plus branch to fully populated subtrees. */
442         nr_nodes += RADIX_TREE_MAX_PATH - subtree_height;
443
444         /* Root node is shared. */
445         nr_nodes--;
446
447         /* Plus nodes required to build subtrees. */
448         nr_nodes += nr_subtrees * height_to_maxnodes[subtree_height];
449
450         return __radix_tree_preload(gfp_mask, nr_nodes);
451 }
452
453 /*
454  * The maximum index which can be stored in a radix tree
455  */
456 static inline unsigned long shift_maxindex(unsigned int shift)
457 {
458         return (RADIX_TREE_MAP_SIZE << shift) - 1;
459 }
460
461 static inline unsigned long node_maxindex(struct radix_tree_node *node)
462 {
463         return shift_maxindex(node->shift);
464 }
465
466 static unsigned radix_tree_load_root(struct radix_tree_root *root,
467                 struct radix_tree_node **nodep, unsigned long *maxindex)
468 {
469         struct radix_tree_node *node = rcu_dereference_raw(root->rnode);
470
471         *nodep = node;
472
473         if (likely(radix_tree_is_internal_node(node))) {
474                 node = entry_to_node(node);
475                 *maxindex = node_maxindex(node);
476                 return node->shift + RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
477         }
478
479         *maxindex = 0;
480         return 0;
481 }
482
483 /*
484  *      Extend a radix tree so it can store key @index.
485  */
486 static int radix_tree_extend(struct radix_tree_root *root,
487                                 unsigned long index, unsigned int shift)
488 {
489         struct radix_tree_node *slot;
490         unsigned int maxshift;
491         int tag;
492
493         /* Figure out what the shift should be.  */
494         maxshift = shift;
495         while (index > shift_maxindex(maxshift))
496                 maxshift += RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
497
498         slot = root->rnode;
499         if (!slot)
500                 goto out;
501
502         do {
503                 struct radix_tree_node *node = radix_tree_node_alloc(root);
504
505                 if (!node)
506                         return -ENOMEM;
507
508                 /* Propagate the aggregated tag info into the new root */
509                 for (tag = 0; tag < RADIX_TREE_MAX_TAGS; tag++) {
510                         if (root_tag_get(root, tag))
511                                 tag_set(node, tag, 0);
512                 }
513
514                 BUG_ON(shift > BITS_PER_LONG);
515                 node->shift = shift;
516                 node->offset = 0;
517                 node->count = 1;
518                 node->parent = NULL;
519                 if (radix_tree_is_internal_node(slot))
520                         entry_to_node(slot)->parent = node;
521                 node->slots[0] = slot;
522                 slot = node_to_entry(node);
523                 rcu_assign_pointer(root->rnode, slot);
524                 shift += RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
525         } while (shift <= maxshift);
526 out:
527         return maxshift + RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
528 }
529
530 /**
531  *      __radix_tree_create     -       create a slot in a radix tree
532  *      @root:          radix tree root
533  *      @index:         index key
534  *      @order:         index occupies 2^order aligned slots
535  *      @nodep:         returns node
536  *      @slotp:         returns slot
537  *
538  *      Create, if necessary, and return the node and slot for an item
539  *      at position @index in the radix tree @root.
540  *
541  *      Until there is more than one item in the tree, no nodes are
542  *      allocated and @root->rnode is used as a direct slot instead of
543  *      pointing to a node, in which case *@nodep will be NULL.
544  *
545  *      Returns -ENOMEM, or 0 for success.
546  */
547 int __radix_tree_create(struct radix_tree_root *root, unsigned long index,
548                         unsigned order, struct radix_tree_node **nodep,
549                         void ***slotp)
550 {
551         struct radix_tree_node *node = NULL, *child;
552         void **slot = (void **)&root->rnode;
553         unsigned long maxindex;
554         unsigned int shift, offset = 0;
555         unsigned long max = index | ((1UL << order) - 1);
556
557         shift = radix_tree_load_root(root, &child, &maxindex);
558
559         /* Make sure the tree is high enough.  */
560         if (max > maxindex) {
561                 int error = radix_tree_extend(root, max, shift);
562                 if (error < 0)
563                         return error;
564                 shift = error;
565                 child = root->rnode;
566                 if (order == shift)
567                         shift += RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
568         }
569
570         while (shift > order) {
571                 shift -= RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
572                 if (child == NULL) {
573                         /* Have to add a child node.  */
574                         child = radix_tree_node_alloc(root);
575                         if (!child)
576                                 return -ENOMEM;
577                         child->shift = shift;
578                         child->offset = offset;
579                         child->parent = node;
580                         rcu_assign_pointer(*slot, node_to_entry(child));
581                         if (node)
582                                 node->count++;
583                 } else if (!radix_tree_is_internal_node(child))
584                         break;
585
586                 /* Go a level down */
587                 node = entry_to_node(child);
588                 offset = radix_tree_descend(node, &child, index);
589                 slot = &node->slots[offset];
590         }
591
592 #ifdef CONFIG_RADIX_TREE_MULTIORDER
593         /* Insert pointers to the canonical entry */
594         if (order > shift) {
595                 unsigned i, n = 1 << (order - shift);
596                 offset = offset & ~(n - 1);
597                 slot = &node->slots[offset];
598                 child = node_to_entry(slot);
599                 for (i = 0; i < n; i++) {
600                         if (slot[i])
601                                 return -EEXIST;
602                 }
603
604                 for (i = 1; i < n; i++) {
605                         rcu_assign_pointer(slot[i], child);
606                         node->count++;
607                 }
608         }
609 #endif
610
611         if (nodep)
612                 *nodep = node;
613         if (slotp)
614                 *slotp = slot;
615         return 0;
616 }
617
618 /**
619  *      __radix_tree_insert    -    insert into a radix tree
620  *      @root:          radix tree root
621  *      @index:         index key
622  *      @order:         key covers the 2^order indices around index
623  *      @item:          item to insert
624  *
625  *      Insert an item into the radix tree at position @index.
626  */
627 int __radix_tree_insert(struct radix_tree_root *root, unsigned long index,
628                         unsigned order, void *item)
629 {
630         struct radix_tree_node *node;
631         void **slot;
632         int error;
633
634         BUG_ON(radix_tree_is_internal_node(item));
635
636         error = __radix_tree_create(root, index, order, &node, &slot);
637         if (error)
638                 return error;
639         if (*slot != NULL)
640                 return -EEXIST;
641         rcu_assign_pointer(*slot, item);
642
643         if (node) {
644                 unsigned offset = get_slot_offset(node, slot);
645                 node->count++;
646                 BUG_ON(tag_get(node, 0, offset));
647                 BUG_ON(tag_get(node, 1, offset));
648                 BUG_ON(tag_get(node, 2, offset));
649         } else {
650                 BUG_ON(root_tags_get(root));
651         }
652
653         return 0;
654 }
655 EXPORT_SYMBOL(__radix_tree_insert);
656
657 /**
658  *      __radix_tree_lookup     -       lookup an item in a radix tree
659  *      @root:          radix tree root
660  *      @index:         index key
661  *      @nodep:         returns node
662  *      @slotp:         returns slot
663  *
664  *      Lookup and return the item at position @index in the radix
665  *      tree @root.
666  *
667  *      Until there is more than one item in the tree, no nodes are
668  *      allocated and @root->rnode is used as a direct slot instead of
669  *      pointing to a node, in which case *@nodep will be NULL.
670  */
671 void *__radix_tree_lookup(struct radix_tree_root *root, unsigned long index,
672                           struct radix_tree_node **nodep, void ***slotp)
673 {
674         struct radix_tree_node *node, *parent;
675         unsigned long maxindex;
676         void **slot;
677
678  restart:
679         parent = NULL;
680         slot = (void **)&root->rnode;
681         radix_tree_load_root(root, &node, &maxindex);
682         if (index > maxindex)
683                 return NULL;
684
685         while (radix_tree_is_internal_node(node)) {
686                 unsigned offset;
687
688                 if (node == RADIX_TREE_RETRY)
689                         goto restart;
690                 parent = entry_to_node(node);
691                 offset = radix_tree_descend(parent, &node, index);
692                 slot = parent->slots + offset;
693         }
694
695         if (nodep)
696                 *nodep = parent;
697         if (slotp)
698                 *slotp = slot;
699         return node;
700 }
701
702 /**
703  *      radix_tree_lookup_slot    -    lookup a slot in a radix tree
704  *      @root:          radix tree root
705  *      @index:         index key
706  *
707  *      Returns:  the slot corresponding to the position @index in the
708  *      radix tree @root. This is useful for update-if-exists operations.
709  *
710  *      This function can be called under rcu_read_lock iff the slot is not
711  *      modified by radix_tree_replace_slot, otherwise it must be called
712  *      exclusive from other writers. Any dereference of the slot must be done
713  *      using radix_tree_deref_slot.
714  */
715 void **radix_tree_lookup_slot(struct radix_tree_root *root, unsigned long index)
716 {
717         void **slot;
718
719         if (!__radix_tree_lookup(root, index, NULL, &slot))
720                 return NULL;
721         return slot;
722 }
723 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_lookup_slot);
724
725 /**
726  *      radix_tree_lookup    -    perform lookup operation on a radix tree
727  *      @root:          radix tree root
728  *      @index:         index key
729  *
730  *      Lookup the item at the position @index in the radix tree @root.
731  *
732  *      This function can be called under rcu_read_lock, however the caller
733  *      must manage lifetimes of leaf nodes (eg. RCU may also be used to free
734  *      them safely). No RCU barriers are required to access or modify the
735  *      returned item, however.
736  */
737 void *radix_tree_lookup(struct radix_tree_root *root, unsigned long index)
738 {
739         return __radix_tree_lookup(root, index, NULL, NULL);
740 }
741 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_lookup);
742
743 /**
744  *      radix_tree_tag_set - set a tag on a radix tree node
745  *      @root:          radix tree root
746  *      @index:         index key
747  *      @tag:           tag index
748  *
749  *      Set the search tag (which must be < RADIX_TREE_MAX_TAGS)
750  *      corresponding to @index in the radix tree.  From
751  *      the root all the way down to the leaf node.
752  *
753  *      Returns the address of the tagged item.  Setting a tag on a not-present
754  *      item is a bug.
755  */
756 void *radix_tree_tag_set(struct radix_tree_root *root,
757                         unsigned long index, unsigned int tag)
758 {
759         struct radix_tree_node *node, *parent;
760         unsigned long maxindex;
761
762         radix_tree_load_root(root, &node, &maxindex);
763         BUG_ON(index > maxindex);
764
765         while (radix_tree_is_internal_node(node)) {
766                 unsigned offset;
767
768                 parent = entry_to_node(node);
769                 offset = radix_tree_descend(parent, &node, index);
770                 BUG_ON(!node);
771
772                 if (!tag_get(parent, tag, offset))
773                         tag_set(parent, tag, offset);
774         }
775
776         /* set the root's tag bit */
777         if (!root_tag_get(root, tag))
778                 root_tag_set(root, tag);
779
780         return node;
781 }
782 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_tag_set);
783
784 static void node_tag_clear(struct radix_tree_root *root,
785                                 struct radix_tree_node *node,
786                                 unsigned int tag, unsigned int offset)
787 {
788         while (node) {
789                 if (!tag_get(node, tag, offset))
790                         return;
791                 tag_clear(node, tag, offset);
792                 if (any_tag_set(node, tag))
793                         return;
794
795                 offset = node->offset;
796                 node = node->parent;
797         }
798
799         /* clear the root's tag bit */
800         if (root_tag_get(root, tag))
801                 root_tag_clear(root, tag);
802 }
803
804 /**
805  *      radix_tree_tag_clear - clear a tag on a radix tree node
806  *      @root:          radix tree root
807  *      @index:         index key
808  *      @tag:           tag index
809  *
810  *      Clear the search tag (which must be < RADIX_TREE_MAX_TAGS)
811  *      corresponding to @index in the radix tree.  If this causes
812  *      the leaf node to have no tags set then clear the tag in the
813  *      next-to-leaf node, etc.
814  *
815  *      Returns the address of the tagged item on success, else NULL.  ie:
816  *      has the same return value and semantics as radix_tree_lookup().
817  */
818 void *radix_tree_tag_clear(struct radix_tree_root *root,
819                         unsigned long index, unsigned int tag)
820 {
821         struct radix_tree_node *node, *parent;
822         unsigned long maxindex;
823         int uninitialized_var(offset);
824
825         radix_tree_load_root(root, &node, &maxindex);
826         if (index > maxindex)
827                 return NULL;
828
829         parent = NULL;
830
831         while (radix_tree_is_internal_node(node)) {
832                 parent = entry_to_node(node);
833                 offset = radix_tree_descend(parent, &node, index);
834         }
835
836         if (node)
837                 node_tag_clear(root, parent, tag, offset);
838
839         return node;
840 }
841 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_tag_clear);
842
843 /**
844  * radix_tree_tag_get - get a tag on a radix tree node
845  * @root:               radix tree root
846  * @index:              index key
847  * @tag:                tag index (< RADIX_TREE_MAX_TAGS)
848  *
849  * Return values:
850  *
851  *  0: tag not present or not set
852  *  1: tag set
853  *
854  * Note that the return value of this function may not be relied on, even if
855  * the RCU lock is held, unless tag modification and node deletion are excluded
856  * from concurrency.
857  */
858 int radix_tree_tag_get(struct radix_tree_root *root,
859                         unsigned long index, unsigned int tag)
860 {
861         struct radix_tree_node *node, *parent;
862         unsigned long maxindex;
863
864         if (!root_tag_get(root, tag))
865                 return 0;
866
867         radix_tree_load_root(root, &node, &maxindex);
868         if (index > maxindex)
869                 return 0;
870         if (node == NULL)
871                 return 0;
872
873         while (radix_tree_is_internal_node(node)) {
874                 unsigned offset;
875
876                 parent = entry_to_node(node);
877                 offset = radix_tree_descend(parent, &node, index);
878
879                 if (!node)
880                         return 0;
881                 if (!tag_get(parent, tag, offset))
882                         return 0;
883                 if (node == RADIX_TREE_RETRY)
884                         break;
885         }
886
887         return 1;
888 }
889 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_tag_get);
890
891 static inline void __set_iter_shift(struct radix_tree_iter *iter,
892                                         unsigned int shift)
893 {
894 #ifdef CONFIG_RADIX_TREE_MULTIORDER
895         iter->shift = shift;
896 #endif
897 }
898
899 /**
900  * radix_tree_next_chunk - find next chunk of slots for iteration
901  *
902  * @root:       radix tree root
903  * @iter:       iterator state
904  * @flags:      RADIX_TREE_ITER_* flags and tag index
905  * Returns:     pointer to chunk first slot, or NULL if iteration is over
906  */
907 void **radix_tree_next_chunk(struct radix_tree_root *root,
908                              struct radix_tree_iter *iter, unsigned flags)
909 {
910         unsigned tag = flags & RADIX_TREE_ITER_TAG_MASK;
911         struct radix_tree_node *node, *child;
912         unsigned long index, offset, maxindex;
913
914         if ((flags & RADIX_TREE_ITER_TAGGED) && !root_tag_get(root, tag))
915                 return NULL;
916
917         /*
918          * Catch next_index overflow after ~0UL. iter->index never overflows
919          * during iterating; it can be zero only at the beginning.
920          * And we cannot overflow iter->next_index in a single step,
921          * because RADIX_TREE_MAP_SHIFT < BITS_PER_LONG.
922          *
923          * This condition also used by radix_tree_next_slot() to stop
924          * contiguous iterating, and forbid swithing to the next chunk.
925          */
926         index = iter->next_index;
927         if (!index && iter->index)
928                 return NULL;
929
930  restart:
931         radix_tree_load_root(root, &child, &maxindex);
932         if (index > maxindex)
933                 return NULL;
934         if (!child)
935                 return NULL;
936
937         if (!radix_tree_is_internal_node(child)) {
938                 /* Single-slot tree */
939                 iter->index = index;
940                 iter->next_index = maxindex + 1;
941                 iter->tags = 1;
942                 __set_iter_shift(iter, 0);
943                 return (void **)&root->rnode;
944         }
945
946         do {
947                 node = entry_to_node(child);
948                 offset = radix_tree_descend(node, &child, index);
949
950                 if ((flags & RADIX_TREE_ITER_TAGGED) ?
951                                 !tag_get(node, tag, offset) : !child) {
952                         /* Hole detected */
953                         if (flags & RADIX_TREE_ITER_CONTIG)
954                                 return NULL;
955
956                         if (flags & RADIX_TREE_ITER_TAGGED)
957                                 offset = radix_tree_find_next_bit(
958                                                 node->tags[tag],
959                                                 RADIX_TREE_MAP_SIZE,
960                                                 offset + 1);
961                         else
962                                 while (++offset < RADIX_TREE_MAP_SIZE) {
963                                         void *slot = node->slots[offset];
964                                         if (is_sibling_entry(node, slot))
965                                                 continue;
966                                         if (slot)
967                                                 break;
968                                 }
969                         index &= ~node_maxindex(node);
970                         index += offset << node->shift;
971                         /* Overflow after ~0UL */
972                         if (!index)
973                                 return NULL;
974                         if (offset == RADIX_TREE_MAP_SIZE)
975                                 goto restart;
976                         child = rcu_dereference_raw(node->slots[offset]);
977                 }
978
979                 if ((child == NULL) || (child == RADIX_TREE_RETRY))
980                         goto restart;
981         } while (radix_tree_is_internal_node(child));
982
983         /* Update the iterator state */
984         iter->index = (index &~ node_maxindex(node)) | (offset << node->shift);
985         iter->next_index = (index | node_maxindex(node)) + 1;
986         __set_iter_shift(iter, node->shift);
987
988         /* Construct iter->tags bit-mask from node->tags[tag] array */
989         if (flags & RADIX_TREE_ITER_TAGGED) {
990                 unsigned tag_long, tag_bit;
991
992                 tag_long = offset / BITS_PER_LONG;
993                 tag_bit  = offset % BITS_PER_LONG;
994                 iter->tags = node->tags[tag][tag_long] >> tag_bit;
995                 /* This never happens if RADIX_TREE_TAG_LONGS == 1 */
996                 if (tag_long < RADIX_TREE_TAG_LONGS - 1) {
997                         /* Pick tags from next element */
998                         if (tag_bit)
999                                 iter->tags |= node->tags[tag][tag_long + 1] <<
1000                                                 (BITS_PER_LONG - tag_bit);
1001                         /* Clip chunk size, here only BITS_PER_LONG tags */
1002                         iter->next_index = index + BITS_PER_LONG;
1003                 }
1004         }
1005
1006         return node->slots + offset;
1007 }
1008 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_next_chunk);
1009
1010 /**
1011  * radix_tree_range_tag_if_tagged - for each item in given range set given
1012  *                                 tag if item has another tag set
1013  * @root:               radix tree root
1014  * @first_indexp:       pointer to a starting index of a range to scan
1015  * @last_index:         last index of a range to scan
1016  * @nr_to_tag:          maximum number items to tag
1017  * @iftag:              tag index to test
1018  * @settag:             tag index to set if tested tag is set
1019  *
1020  * This function scans range of radix tree from first_index to last_index
1021  * (inclusive).  For each item in the range if iftag is set, the function sets
1022  * also settag. The function stops either after tagging nr_to_tag items or
1023  * after reaching last_index.
1024  *
1025  * The tags must be set from the leaf level only and propagated back up the
1026  * path to the root. We must do this so that we resolve the full path before
1027  * setting any tags on intermediate nodes. If we set tags as we descend, then
1028  * we can get to the leaf node and find that the index that has the iftag
1029  * set is outside the range we are scanning. This reults in dangling tags and
1030  * can lead to problems with later tag operations (e.g. livelocks on lookups).
1031  *
1032  * The function returns the number of leaves where the tag was set and sets
1033  * *first_indexp to the first unscanned index.
1034  * WARNING! *first_indexp can wrap if last_index is ULONG_MAX. Caller must
1035  * be prepared to handle that.
1036  */
1037 unsigned long radix_tree_range_tag_if_tagged(struct radix_tree_root *root,
1038                 unsigned long *first_indexp, unsigned long last_index,
1039                 unsigned long nr_to_tag,
1040                 unsigned int iftag, unsigned int settag)
1041 {
1042         struct radix_tree_node *parent, *node, *child;
1043         unsigned long maxindex;
1044         unsigned long tagged = 0;
1045         unsigned long index = *first_indexp;
1046
1047         radix_tree_load_root(root, &child, &maxindex);
1048         last_index = min(last_index, maxindex);
1049         if (index > last_index)
1050                 return 0;
1051         if (!nr_to_tag)
1052                 return 0;
1053         if (!root_tag_get(root, iftag)) {
1054                 *first_indexp = last_index + 1;
1055                 return 0;
1056         }
1057         if (!radix_tree_is_internal_node(child)) {
1058                 *first_indexp = last_index + 1;
1059                 root_tag_set(root, settag);
1060                 return 1;
1061         }
1062
1063         node = entry_to_node(child);
1064
1065         for (;;) {
1066                 unsigned offset = radix_tree_descend(node, &child, index);
1067                 if (!child)
1068                         goto next;
1069                 if (!tag_get(node, iftag, offset))
1070                         goto next;
1071                 /* Sibling slots never have tags set on them */
1072                 if (radix_tree_is_internal_node(child)) {
1073                         node = entry_to_node(child);
1074                         continue;
1075                 }
1076
1077                 /* tag the leaf */
1078                 tagged++;
1079                 tag_set(node, settag, offset);
1080
1081                 /* walk back up the path tagging interior nodes */
1082                 parent = node;
1083                 for (;;) {
1084                         offset = parent->offset;
1085                         parent = parent->parent;
1086                         if (!parent)
1087                                 break;
1088                         /* stop if we find a node with the tag already set */
1089                         if (tag_get(parent, settag, offset))
1090                                 break;
1091                         tag_set(parent, settag, offset);
1092                 }
1093  next:
1094                 /* Go to next entry in node */
1095                 index = ((index >> node->shift) + 1) << node->shift;
1096                 /* Overflow can happen when last_index is ~0UL... */
1097                 if (index > last_index || !index)
1098                         break;
1099                 offset = (index >> node->shift) & RADIX_TREE_MAP_MASK;
1100                 while (offset == 0) {
1101                         /*
1102                          * We've fully scanned this node. Go up. Because
1103                          * last_index is guaranteed to be in the tree, what
1104                          * we do below cannot wander astray.
1105                          */
1106                         node = node->parent;
1107                         offset = (index >> node->shift) & RADIX_TREE_MAP_MASK;
1108                 }
1109                 if (is_sibling_entry(node, node->slots[offset]))
1110                         goto next;
1111                 if (tagged >= nr_to_tag)
1112                         break;
1113         }
1114         /*
1115          * We need not to tag the root tag if there is no tag which is set with
1116          * settag within the range from *first_indexp to last_index.
1117          */
1118         if (tagged > 0)
1119                 root_tag_set(root, settag);
1120         *first_indexp = index;
1121
1122         return tagged;
1123 }
1124 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_range_tag_if_tagged);
1125
1126 /**
1127  *      radix_tree_gang_lookup - perform multiple lookup on a radix tree
1128  *      @root:          radix tree root
1129  *      @results:       where the results of the lookup are placed
1130  *      @first_index:   start the lookup from this key
1131  *      @max_items:     place up to this many items at *results
1132  *
1133  *      Performs an index-ascending scan of the tree for present items.  Places
1134  *      them at *@results and returns the number of items which were placed at
1135  *      *@results.
1136  *
1137  *      The implementation is naive.
1138  *
1139  *      Like radix_tree_lookup, radix_tree_gang_lookup may be called under
1140  *      rcu_read_lock. In this case, rather than the returned results being
1141  *      an atomic snapshot of the tree at a single point in time, the
1142  *      semantics of an RCU protected gang lookup are as though multiple
1143  *      radix_tree_lookups have been issued in individual locks, and results
1144  *      stored in 'results'.
1145  */
1146 unsigned int
1147 radix_tree_gang_lookup(struct radix_tree_root *root, void **results,
1148                         unsigned long first_index, unsigned int max_items)
1149 {
1150         struct radix_tree_iter iter;
1151         void **slot;
1152         unsigned int ret = 0;
1153
1154         if (unlikely(!max_items))
1155                 return 0;
1156
1157         radix_tree_for_each_slot(slot, root, &iter, first_index) {
1158                 results[ret] = rcu_dereference_raw(*slot);
1159                 if (!results[ret])
1160                         continue;
1161                 if (radix_tree_is_internal_node(results[ret])) {
1162                         slot = radix_tree_iter_retry(&iter);
1163                         continue;
1164                 }
1165                 if (++ret == max_items)
1166                         break;
1167         }
1168
1169         return ret;
1170 }
1171 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_gang_lookup);
1172
1173 /**
1174  *      radix_tree_gang_lookup_slot - perform multiple slot lookup on radix tree
1175  *      @root:          radix tree root
1176  *      @results:       where the results of the lookup are placed
1177  *      @indices:       where their indices should be placed (but usually NULL)
1178  *      @first_index:   start the lookup from this key
1179  *      @max_items:     place up to this many items at *results
1180  *
1181  *      Performs an index-ascending scan of the tree for present items.  Places
1182  *      their slots at *@results and returns the number of items which were
1183  *      placed at *@results.
1184  *
1185  *      The implementation is naive.
1186  *
1187  *      Like radix_tree_gang_lookup as far as RCU and locking goes. Slots must
1188  *      be dereferenced with radix_tree_deref_slot, and if using only RCU
1189  *      protection, radix_tree_deref_slot may fail requiring a retry.
1190  */
1191 unsigned int
1192 radix_tree_gang_lookup_slot(struct radix_tree_root *root,
1193                         void ***results, unsigned long *indices,
1194                         unsigned long first_index, unsigned int max_items)
1195 {
1196         struct radix_tree_iter iter;
1197         void **slot;
1198         unsigned int ret = 0;
1199
1200         if (unlikely(!max_items))
1201                 return 0;
1202
1203         radix_tree_for_each_slot(slot, root, &iter, first_index) {
1204                 results[ret] = slot;
1205                 if (indices)
1206                         indices[ret] = iter.index;
1207                 if (++ret == max_items)
1208                         break;
1209         }
1210
1211         return ret;
1212 }
1213 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_gang_lookup_slot);
1214
1215 /**
1216  *      radix_tree_gang_lookup_tag - perform multiple lookup on a radix tree
1217  *                                   based on a tag
1218  *      @root:          radix tree root
1219  *      @results:       where the results of the lookup are placed
1220  *      @first_index:   start the lookup from this key
1221  *      @max_items:     place up to this many items at *results
1222  *      @tag:           the tag index (< RADIX_TREE_MAX_TAGS)
1223  *
1224  *      Performs an index-ascending scan of the tree for present items which
1225  *      have the tag indexed by @tag set.  Places the items at *@results and
1226  *      returns the number of items which were placed at *@results.
1227  */
1228 unsigned int
1229 radix_tree_gang_lookup_tag(struct radix_tree_root *root, void **results,
1230                 unsigned long first_index, unsigned int max_items,
1231                 unsigned int tag)
1232 {
1233         struct radix_tree_iter iter;
1234         void **slot;
1235         unsigned int ret = 0;
1236
1237         if (unlikely(!max_items))
1238                 return 0;
1239
1240         radix_tree_for_each_tagged(slot, root, &iter, first_index, tag) {
1241                 results[ret] = rcu_dereference_raw(*slot);
1242                 if (!results[ret])
1243                         continue;
1244                 if (radix_tree_is_internal_node(results[ret])) {
1245                         slot = radix_tree_iter_retry(&iter);
1246                         continue;
1247                 }
1248                 if (++ret == max_items)
1249                         break;
1250         }
1251
1252         return ret;
1253 }
1254 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_gang_lookup_tag);
1255
1256 /**
1257  *      radix_tree_gang_lookup_tag_slot - perform multiple slot lookup on a
1258  *                                        radix tree based on a tag
1259  *      @root:          radix tree root
1260  *      @results:       where the results of the lookup are placed
1261  *      @first_index:   start the lookup from this key
1262  *      @max_items:     place up to this many items at *results
1263  *      @tag:           the tag index (< RADIX_TREE_MAX_TAGS)
1264  *
1265  *      Performs an index-ascending scan of the tree for present items which
1266  *      have the tag indexed by @tag set.  Places the slots at *@results and
1267  *      returns the number of slots which were placed at *@results.
1268  */
1269 unsigned int
1270 radix_tree_gang_lookup_tag_slot(struct radix_tree_root *root, void ***results,
1271                 unsigned long first_index, unsigned int max_items,
1272                 unsigned int tag)
1273 {
1274         struct radix_tree_iter iter;
1275         void **slot;
1276         unsigned int ret = 0;
1277
1278         if (unlikely(!max_items))
1279                 return 0;
1280
1281         radix_tree_for_each_tagged(slot, root, &iter, first_index, tag) {
1282                 results[ret] = slot;
1283                 if (++ret == max_items)
1284                         break;
1285         }
1286
1287         return ret;
1288 }
1289 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_gang_lookup_tag_slot);
1290
1291 #if defined(CONFIG_SHMEM) && defined(CONFIG_SWAP)
1292 #include <linux/sched.h> /* for cond_resched() */
1293
1294 struct locate_info {
1295         unsigned long found_index;
1296         bool stop;
1297 };
1298
1299 /*
1300  * This linear search is at present only useful to shmem_unuse_inode().
1301  */
1302 static unsigned long __locate(struct radix_tree_node *slot, void *item,
1303                               unsigned long index, struct locate_info *info)
1304 {
1305         unsigned long i;
1306
1307         do {
1308                 unsigned int shift = slot->shift;
1309
1310                 for (i = (index >> shift) & RADIX_TREE_MAP_MASK;
1311                      i < RADIX_TREE_MAP_SIZE;
1312                      i++, index += (1UL << shift)) {
1313                         struct radix_tree_node *node =
1314                                         rcu_dereference_raw(slot->slots[i]);
1315                         if (node == RADIX_TREE_RETRY)
1316                                 goto out;
1317                         if (!radix_tree_is_internal_node(node)) {
1318                                 if (node == item) {
1319                                         info->found_index = index;
1320                                         info->stop = true;
1321                                         goto out;
1322                                 }
1323                                 continue;
1324                         }
1325                         node = entry_to_node(node);
1326                         if (is_sibling_entry(slot, node))
1327                                 continue;
1328                         slot = node;
1329                         break;
1330                 }
1331         } while (i < RADIX_TREE_MAP_SIZE);
1332
1333 out:
1334         if ((index == 0) && (i == RADIX_TREE_MAP_SIZE))
1335                 info->stop = true;
1336         return index;
1337 }
1338
1339 /**
1340  *      radix_tree_locate_item - search through radix tree for item
1341  *      @root:          radix tree root
1342  *      @item:          item to be found
1343  *
1344  *      Returns index where item was found, or -1 if not found.
1345  *      Caller must hold no lock (since this time-consuming function needs
1346  *      to be preemptible), and must check afterwards if item is still there.
1347  */
1348 unsigned long radix_tree_locate_item(struct radix_tree_root *root, void *item)
1349 {
1350         struct radix_tree_node *node;
1351         unsigned long max_index;
1352         unsigned long cur_index = 0;
1353         struct locate_info info = {
1354                 .found_index = -1,
1355                 .stop = false,
1356         };
1357
1358         do {
1359                 rcu_read_lock();
1360                 node = rcu_dereference_raw(root->rnode);
1361                 if (!radix_tree_is_internal_node(node)) {
1362                         rcu_read_unlock();
1363                         if (node == item)
1364                                 info.found_index = 0;
1365                         break;
1366                 }
1367
1368                 node = entry_to_node(node);
1369
1370                 max_index = node_maxindex(node);
1371                 if (cur_index > max_index) {
1372                         rcu_read_unlock();
1373                         break;
1374                 }
1375
1376                 cur_index = __locate(node, item, cur_index, &info);
1377                 rcu_read_unlock();
1378                 cond_resched();
1379         } while (!info.stop && cur_index <= max_index);
1380
1381         return info.found_index;
1382 }
1383 #else
1384 unsigned long radix_tree_locate_item(struct radix_tree_root *root, void *item)
1385 {
1386         return -1;
1387 }
1388 #endif /* CONFIG_SHMEM && CONFIG_SWAP */
1389
1390 /**
1391  *      radix_tree_shrink    -    shrink radix tree to minimum height
1392  *      @root           radix tree root
1393  */
1394 static inline bool radix_tree_shrink(struct radix_tree_root *root)
1395 {
1396         bool shrunk = false;
1397
1398         for (;;) {
1399                 struct radix_tree_node *node = root->rnode;
1400                 struct radix_tree_node *child;
1401
1402                 if (!radix_tree_is_internal_node(node))
1403                         break;
1404                 node = entry_to_node(node);
1405
1406                 /*
1407                  * The candidate node has more than one child, or its child
1408                  * is not at the leftmost slot, or the child is a multiorder
1409                  * entry, we cannot shrink.
1410                  */
1411                 if (node->count != 1)
1412                         break;
1413                 child = node->slots[0];
1414                 if (!child)
1415                         break;
1416                 if (!radix_tree_is_internal_node(child) && node->shift)
1417                         break;
1418
1419                 if (radix_tree_is_internal_node(child))
1420                         entry_to_node(child)->parent = NULL;
1421
1422                 /*
1423                  * We don't need rcu_assign_pointer(), since we are simply
1424                  * moving the node from one part of the tree to another: if it
1425                  * was safe to dereference the old pointer to it
1426                  * (node->slots[0]), it will be safe to dereference the new
1427                  * one (root->rnode) as far as dependent read barriers go.
1428                  */
1429                 root->rnode = child;
1430
1431                 /*
1432                  * We have a dilemma here. The node's slot[0] must not be
1433                  * NULLed in case there are concurrent lookups expecting to
1434                  * find the item. However if this was a bottom-level node,
1435                  * then it may be subject to the slot pointer being visible
1436                  * to callers dereferencing it. If item corresponding to
1437                  * slot[0] is subsequently deleted, these callers would expect
1438                  * their slot to become empty sooner or later.
1439                  *
1440                  * For example, lockless pagecache will look up a slot, deref
1441                  * the page pointer, and if the page has 0 refcount it means it
1442                  * was concurrently deleted from pagecache so try the deref
1443                  * again. Fortunately there is already a requirement for logic
1444                  * to retry the entire slot lookup -- the indirect pointer
1445                  * problem (replacing direct root node with an indirect pointer
1446                  * also results in a stale slot). So tag the slot as indirect
1447                  * to force callers to retry.
1448                  */
1449                 if (!radix_tree_is_internal_node(child))
1450                         node->slots[0] = RADIX_TREE_RETRY;
1451
1452                 radix_tree_node_free(node);
1453                 shrunk = true;
1454         }
1455
1456         return shrunk;
1457 }
1458
1459 /**
1460  *      __radix_tree_delete_node    -    try to free node after clearing a slot
1461  *      @root:          radix tree root
1462  *      @node:          node containing @index
1463  *
1464  *      After clearing the slot at @index in @node from radix tree
1465  *      rooted at @root, call this function to attempt freeing the
1466  *      node and shrinking the tree.
1467  *
1468  *      Returns %true if @node was freed, %false otherwise.
1469  */
1470 bool __radix_tree_delete_node(struct radix_tree_root *root,
1471                               struct radix_tree_node *node)
1472 {
1473         bool deleted = false;
1474
1475         do {
1476                 struct radix_tree_node *parent;
1477
1478                 if (node->count) {
1479                         if (node == entry_to_node(root->rnode))
1480                                 deleted |= radix_tree_shrink(root);
1481                         return deleted;
1482                 }
1483
1484                 parent = node->parent;
1485                 if (parent) {
1486                         parent->slots[node->offset] = NULL;
1487                         parent->count--;
1488                 } else {
1489                         root_tag_clear_all(root);
1490                         root->rnode = NULL;
1491                 }
1492
1493                 radix_tree_node_free(node);
1494                 deleted = true;
1495
1496                 node = parent;
1497         } while (node);
1498
1499         return deleted;
1500 }
1501
1502 static inline void delete_sibling_entries(struct radix_tree_node *node,
1503                                         void *ptr, unsigned offset)
1504 {
1505 #ifdef CONFIG_RADIX_TREE_MULTIORDER
1506         int i;
1507         for (i = 1; offset + i < RADIX_TREE_MAP_SIZE; i++) {
1508                 if (node->slots[offset + i] != ptr)
1509                         break;
1510                 node->slots[offset + i] = NULL;
1511                 node->count--;
1512         }
1513 #endif
1514 }
1515
1516 /**
1517  *      radix_tree_delete_item    -    delete an item from a radix tree
1518  *      @root:          radix tree root
1519  *      @index:         index key
1520  *      @item:          expected item
1521  *
1522  *      Remove @item at @index from the radix tree rooted at @root.
1523  *
1524  *      Returns the address of the deleted item, or NULL if it was not present
1525  *      or the entry at the given @index was not @item.
1526  */
1527 void *radix_tree_delete_item(struct radix_tree_root *root,
1528                              unsigned long index, void *item)
1529 {
1530         struct radix_tree_node *node;
1531         unsigned int offset;
1532         void **slot;
1533         void *entry;
1534         int tag;
1535
1536         entry = __radix_tree_lookup(root, index, &node, &slot);
1537         if (!entry)
1538                 return NULL;
1539
1540         if (item && entry != item)
1541                 return NULL;
1542
1543         if (!node) {
1544                 root_tag_clear_all(root);
1545                 root->rnode = NULL;
1546                 return entry;
1547         }
1548
1549         offset = get_slot_offset(node, slot);
1550
1551         /* Clear all tags associated with the item to be deleted.  */
1552         for (tag = 0; tag < RADIX_TREE_MAX_TAGS; tag++)
1553                 node_tag_clear(root, node, tag, offset);
1554
1555         delete_sibling_entries(node, node_to_entry(slot), offset);
1556         node->slots[offset] = NULL;
1557         node->count--;
1558
1559         __radix_tree_delete_node(root, node);
1560
1561         return entry;
1562 }
1563 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_delete_item);
1564
1565 /**
1566  *      radix_tree_delete    -    delete an item from a radix tree
1567  *      @root:          radix tree root
1568  *      @index:         index key
1569  *
1570  *      Remove the item at @index from the radix tree rooted at @root.
1571  *
1572  *      Returns the address of the deleted item, or NULL if it was not present.
1573  */
1574 void *radix_tree_delete(struct radix_tree_root *root, unsigned long index)
1575 {
1576         return radix_tree_delete_item(root, index, NULL);
1577 }
1578 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_delete);
1579
1580 struct radix_tree_node *radix_tree_replace_clear_tags(
1581                         struct radix_tree_root *root,
1582                         unsigned long index, void *entry)
1583 {
1584         struct radix_tree_node *node;
1585         void **slot;
1586
1587         __radix_tree_lookup(root, index, &node, &slot);
1588
1589         if (node) {
1590                 unsigned int tag, offset = get_slot_offset(node, slot);
1591                 for (tag = 0; tag < RADIX_TREE_MAX_TAGS; tag++)
1592                         node_tag_clear(root, node, tag, offset);
1593         } else {
1594                 /* Clear root node tags */
1595                 root->gfp_mask &= __GFP_BITS_MASK;
1596         }
1597
1598         radix_tree_replace_slot(slot, entry);
1599         return node;
1600 }
1601
1602 /**
1603  *      radix_tree_tagged - test whether any items in the tree are tagged
1604  *      @root:          radix tree root
1605  *      @tag:           tag to test
1606  */
1607 int radix_tree_tagged(struct radix_tree_root *root, unsigned int tag)
1608 {
1609         return root_tag_get(root, tag);
1610 }
1611 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_tagged);
1612
1613 static void
1614 radix_tree_node_ctor(void *arg)
1615 {
1616         struct radix_tree_node *node = arg;
1617
1618         memset(node, 0, sizeof(*node));
1619         INIT_LIST_HEAD(&node->private_list);
1620 }
1621
1622 static __init unsigned long __maxindex(unsigned int height)
1623 {
1624         unsigned int width = height * RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
1625         int shift = RADIX_TREE_INDEX_BITS - width;
1626
1627         if (shift < 0)
1628                 return ~0UL;
1629         if (shift >= BITS_PER_LONG)
1630                 return 0UL;
1631         return ~0UL >> shift;
1632 }
1633
1634 static __init void radix_tree_init_maxnodes(void)
1635 {
1636         unsigned long height_to_maxindex[RADIX_TREE_MAX_PATH + 1];
1637         unsigned int i, j;
1638
1639         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(height_to_maxindex); i++)
1640                 height_to_maxindex[i] = __maxindex(i);
1641         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(height_to_maxnodes); i++) {
1642                 for (j = i; j > 0; j--)
1643                         height_to_maxnodes[i] += height_to_maxindex[j - 1] + 1;
1644         }
1645 }
1646
1647 static int radix_tree_callback(struct notifier_block *nfb,
1648                                 unsigned long action, void *hcpu)
1649 {
1650         int cpu = (long)hcpu;
1651         struct radix_tree_preload *rtp;
1652         struct radix_tree_node *node;
1653
1654         /* Free per-cpu pool of preloaded nodes */
1655         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
1656                 rtp = &per_cpu(radix_tree_preloads, cpu);
1657                 while (rtp->nr) {
1658                         node = rtp->nodes;
1659                         rtp->nodes = node->private_data;
1660                         kmem_cache_free(radix_tree_node_cachep, node);
1661                         rtp->nr--;
1662                 }
1663         }
1664         return NOTIFY_OK;
1665 }
1666
1667 void __init radix_tree_init(void)
1668 {
1669         radix_tree_node_cachep = kmem_cache_create("radix_tree_node",
1670                         sizeof(struct radix_tree_node), 0,
1671                         SLAB_PANIC | SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
1672                         radix_tree_node_ctor);
1673         radix_tree_init_maxnodes();
1674         hotcpu_notifier(radix_tree_callback, 0);
1675 }