radix tree test suite: Add config option for map shift
[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/bitmap.h>
26 #include <linux/bitops.h>
27 #include <linux/cpu.h>
28 #include <linux/errno.h>
29 #include <linux/export.h>
30 #include <linux/idr.h>
31 #include <linux/init.h>
32 #include <linux/kernel.h>
33 #include <linux/kmemleak.h>
34 #include <linux/percpu.h>
35 #include <linux/preempt.h>              /* in_interrupt() */
36 #include <linux/radix-tree.h>
37 #include <linux/rcupdate.h>
38 #include <linux/slab.h>
39 #include <linux/string.h>
40
41
42 /* Number of nodes in fully populated tree of given height */
43 static unsigned long height_to_maxnodes[RADIX_TREE_MAX_PATH + 1] __read_mostly;
44
45 /*
46  * Radix tree node cache.
47  */
48 static struct kmem_cache *radix_tree_node_cachep;
49
50 /*
51  * The radix tree is variable-height, so an insert operation not only has
52  * to build the branch to its corresponding item, it also has to build the
53  * branch to existing items if the size has to be increased (by
54  * radix_tree_extend).
55  *
56  * The worst case is a zero height tree with just a single item at index 0,
57  * and then inserting an item at index ULONG_MAX. This requires 2 new branches
58  * of RADIX_TREE_MAX_PATH size to be created, with only the root node shared.
59  * Hence:
60  */
61 #define RADIX_TREE_PRELOAD_SIZE (RADIX_TREE_MAX_PATH * 2 - 1)
62
63 /*
64  * The IDR does not have to be as high as the radix tree since it uses
65  * signed integers, not unsigned longs.
66  */
67 #define IDR_INDEX_BITS          (8 /* CHAR_BIT */ * sizeof(int) - 1)
68 #define IDR_MAX_PATH            (DIV_ROUND_UP(IDR_INDEX_BITS, \
69                                                 RADIX_TREE_MAP_SHIFT))
70 #define IDR_PRELOAD_SIZE        (IDR_MAX_PATH * 2 - 1)
71
72 /*
73  * The IDA is even shorter since it uses a bitmap at the last level.
74  */
75 #define IDA_INDEX_BITS          (8 * sizeof(int) - 1 - ilog2(IDA_BITMAP_BITS))
76 #define IDA_MAX_PATH            (DIV_ROUND_UP(IDA_INDEX_BITS, \
77                                                 RADIX_TREE_MAP_SHIFT))
78 #define IDA_PRELOAD_SIZE        (IDA_MAX_PATH * 2 - 1)
79
80 /*
81  * Per-cpu pool of preloaded nodes
82  */
83 struct radix_tree_preload {
84         unsigned nr;
85         /* nodes->parent points to next preallocated node */
86         struct radix_tree_node *nodes;
87 };
88 static DEFINE_PER_CPU(struct radix_tree_preload, radix_tree_preloads) = { 0, };
89
90 static inline struct radix_tree_node *entry_to_node(void *ptr)
91 {
92         return (void *)((unsigned long)ptr & ~RADIX_TREE_INTERNAL_NODE);
93 }
94
95 static inline void *node_to_entry(void *ptr)
96 {
97         return (void *)((unsigned long)ptr | RADIX_TREE_INTERNAL_NODE);
98 }
99
100 #define RADIX_TREE_RETRY        node_to_entry(NULL)
101
102 #ifdef CONFIG_RADIX_TREE_MULTIORDER
103 /* Sibling slots point directly to another slot in the same node */
104 static inline
105 bool is_sibling_entry(const struct radix_tree_node *parent, void *node)
106 {
107         void __rcu **ptr = node;
108         return (parent->slots <= ptr) &&
109                         (ptr < parent->slots + RADIX_TREE_MAP_SIZE);
110 }
111 #else
112 static inline
113 bool is_sibling_entry(const struct radix_tree_node *parent, void *node)
114 {
115         return false;
116 }
117 #endif
118
119 static inline unsigned long
120 get_slot_offset(const struct radix_tree_node *parent, void __rcu **slot)
121 {
122         return slot - parent->slots;
123 }
124
125 static unsigned int radix_tree_descend(const struct radix_tree_node *parent,
126                         struct radix_tree_node **nodep, unsigned long index)
127 {
128         unsigned int offset = (index >> parent->shift) & RADIX_TREE_MAP_MASK;
129         void __rcu **entry = rcu_dereference_raw(parent->slots[offset]);
130
131 #ifdef CONFIG_RADIX_TREE_MULTIORDER
132         if (radix_tree_is_internal_node(entry)) {
133                 if (is_sibling_entry(parent, entry)) {
134                         void __rcu **sibentry;
135                         sibentry = (void __rcu **) entry_to_node(entry);
136                         offset = get_slot_offset(parent, sibentry);
137                         entry = rcu_dereference_raw(*sibentry);
138                 }
139         }
140 #endif
141
142         *nodep = (void *)entry;
143         return offset;
144 }
145
146 static inline gfp_t root_gfp_mask(const struct radix_tree_root *root)
147 {
148         return root->gfp_mask & __GFP_BITS_MASK;
149 }
150
151 static inline void tag_set(struct radix_tree_node *node, unsigned int tag,
152                 int offset)
153 {
154         __set_bit(offset, node->tags[tag]);
155 }
156
157 static inline void tag_clear(struct radix_tree_node *node, unsigned int tag,
158                 int offset)
159 {
160         __clear_bit(offset, node->tags[tag]);
161 }
162
163 static inline int tag_get(const struct radix_tree_node *node, unsigned int tag,
164                 int offset)
165 {
166         return test_bit(offset, node->tags[tag]);
167 }
168
169 static inline void root_tag_set(struct radix_tree_root *root, unsigned tag)
170 {
171         root->gfp_mask |= (__force gfp_t)(1 << (tag + ROOT_TAG_SHIFT));
172 }
173
174 static inline void root_tag_clear(struct radix_tree_root *root, unsigned tag)
175 {
176         root->gfp_mask &= (__force gfp_t)~(1 << (tag + ROOT_TAG_SHIFT));
177 }
178
179 static inline void root_tag_clear_all(struct radix_tree_root *root)
180 {
181         root->gfp_mask &= (1 << ROOT_TAG_SHIFT) - 1;
182 }
183
184 static inline int root_tag_get(const struct radix_tree_root *root, unsigned tag)
185 {
186         return (__force int)root->gfp_mask & (1 << (tag + ROOT_TAG_SHIFT));
187 }
188
189 static inline unsigned root_tags_get(const struct radix_tree_root *root)
190 {
191         return (__force unsigned)root->gfp_mask >> ROOT_TAG_SHIFT;
192 }
193
194 static inline bool is_idr(const struct radix_tree_root *root)
195 {
196         return !!(root->gfp_mask & ROOT_IS_IDR);
197 }
198
199 /*
200  * Returns 1 if any slot in the node has this tag set.
201  * Otherwise returns 0.
202  */
203 static inline int any_tag_set(const struct radix_tree_node *node,
204                                                         unsigned int tag)
205 {
206         unsigned idx;
207         for (idx = 0; idx < RADIX_TREE_TAG_LONGS; idx++) {
208                 if (node->tags[tag][idx])
209                         return 1;
210         }
211         return 0;
212 }
213
214 static inline void all_tag_set(struct radix_tree_node *node, unsigned int tag)
215 {
216         bitmap_fill(node->tags[tag], RADIX_TREE_MAP_SIZE);
217 }
218
219 /**
220  * radix_tree_find_next_bit - find the next set bit in a memory region
221  *
222  * @addr: The address to base the search on
223  * @size: The bitmap size in bits
224  * @offset: The bitnumber to start searching at
225  *
226  * Unrollable variant of find_next_bit() for constant size arrays.
227  * Tail bits starting from size to roundup(size, BITS_PER_LONG) must be zero.
228  * Returns next bit offset, or size if nothing found.
229  */
230 static __always_inline unsigned long
231 radix_tree_find_next_bit(struct radix_tree_node *node, unsigned int tag,
232                          unsigned long offset)
233 {
234         const unsigned long *addr = node->tags[tag];
235
236         if (offset < RADIX_TREE_MAP_SIZE) {
237                 unsigned long tmp;
238
239                 addr += offset / BITS_PER_LONG;
240                 tmp = *addr >> (offset % BITS_PER_LONG);
241                 if (tmp)
242                         return __ffs(tmp) + offset;
243                 offset = (offset + BITS_PER_LONG) & ~(BITS_PER_LONG - 1);
244                 while (offset < RADIX_TREE_MAP_SIZE) {
245                         tmp = *++addr;
246                         if (tmp)
247                                 return __ffs(tmp) + offset;
248                         offset += BITS_PER_LONG;
249                 }
250         }
251         return RADIX_TREE_MAP_SIZE;
252 }
253
254 static unsigned int iter_offset(const struct radix_tree_iter *iter)
255 {
256         return (iter->index >> iter_shift(iter)) & RADIX_TREE_MAP_MASK;
257 }
258
259 /*
260  * The maximum index which can be stored in a radix tree
261  */
262 static inline unsigned long shift_maxindex(unsigned int shift)
263 {
264         return (RADIX_TREE_MAP_SIZE << shift) - 1;
265 }
266
267 static inline unsigned long node_maxindex(const struct radix_tree_node *node)
268 {
269         return shift_maxindex(node->shift);
270 }
271
272 static unsigned long next_index(unsigned long index,
273                                 const struct radix_tree_node *node,
274                                 unsigned long offset)
275 {
276         return (index & ~node_maxindex(node)) + (offset << node->shift);
277 }
278
279 #ifndef __KERNEL__
280 static void dump_node(struct radix_tree_node *node, unsigned long index)
281 {
282         unsigned long i;
283
284         pr_debug("radix node: %p offset %d indices %lu-%lu parent %p tags %lx %lx %lx shift %d count %d exceptional %d\n",
285                 node, node->offset, index, index | node_maxindex(node),
286                 node->parent,
287                 node->tags[0][0], node->tags[1][0], node->tags[2][0],
288                 node->shift, node->count, node->exceptional);
289
290         for (i = 0; i < RADIX_TREE_MAP_SIZE; i++) {
291                 unsigned long first = index | (i << node->shift);
292                 unsigned long last = first | ((1UL << node->shift) - 1);
293                 void *entry = node->slots[i];
294                 if (!entry)
295                         continue;
296                 if (entry == RADIX_TREE_RETRY) {
297                         pr_debug("radix retry offset %ld indices %lu-%lu parent %p\n",
298                                         i, first, last, node);
299                 } else if (!radix_tree_is_internal_node(entry)) {
300                         pr_debug("radix entry %p offset %ld indices %lu-%lu parent %p\n",
301                                         entry, i, first, last, node);
302                 } else if (is_sibling_entry(node, entry)) {
303                         pr_debug("radix sblng %p offset %ld indices %lu-%lu parent %p val %p\n",
304                                         entry, i, first, last, node,
305                                         *(void **)entry_to_node(entry));
306                 } else {
307                         dump_node(entry_to_node(entry), first);
308                 }
309         }
310 }
311
312 /* For debug */
313 static void radix_tree_dump(struct radix_tree_root *root)
314 {
315         pr_debug("radix root: %p rnode %p tags %x\n",
316                         root, root->rnode,
317                         root->gfp_mask >> ROOT_TAG_SHIFT);
318         if (!radix_tree_is_internal_node(root->rnode))
319                 return;
320         dump_node(entry_to_node(root->rnode), 0);
321 }
322
323 static void dump_ida_node(void *entry, unsigned long index)
324 {
325         unsigned long i;
326
327         if (!entry)
328                 return;
329
330         if (radix_tree_is_internal_node(entry)) {
331                 struct radix_tree_node *node = entry_to_node(entry);
332
333                 pr_debug("ida node: %p offset %d indices %lu-%lu parent %p free %lx shift %d count %d\n",
334                         node, node->offset, index * IDA_BITMAP_BITS,
335                         ((index | node_maxindex(node)) + 1) *
336                                 IDA_BITMAP_BITS - 1,
337                         node->parent, node->tags[0][0], node->shift,
338                         node->count);
339                 for (i = 0; i < RADIX_TREE_MAP_SIZE; i++)
340                         dump_ida_node(node->slots[i],
341                                         index | (i << node->shift));
342         } else if (radix_tree_exceptional_entry(entry)) {
343                 pr_debug("ida excp: %p offset %d indices %lu-%lu data %lx\n",
344                                 entry, (int)(index & RADIX_TREE_MAP_MASK),
345                                 index * IDA_BITMAP_BITS,
346                                 index * IDA_BITMAP_BITS + BITS_PER_LONG -
347                                         RADIX_TREE_EXCEPTIONAL_SHIFT,
348                                 (unsigned long)entry >>
349                                         RADIX_TREE_EXCEPTIONAL_SHIFT);
350         } else {
351                 struct ida_bitmap *bitmap = entry;
352
353                 pr_debug("ida btmp: %p offset %d indices %lu-%lu data", bitmap,
354                                 (int)(index & RADIX_TREE_MAP_MASK),
355                                 index * IDA_BITMAP_BITS,
356                                 (index + 1) * IDA_BITMAP_BITS - 1);
357                 for (i = 0; i < IDA_BITMAP_LONGS; i++)
358                         pr_cont(" %lx", bitmap->bitmap[i]);
359                 pr_cont("\n");
360         }
361 }
362
363 static void ida_dump(struct ida *ida)
364 {
365         struct radix_tree_root *root = &ida->ida_rt;
366         pr_debug("ida: %p node %p free %d\n", ida, root->rnode,
367                                 root->gfp_mask >> ROOT_TAG_SHIFT);
368         dump_ida_node(root->rnode, 0);
369 }
370 #endif
371
372 /*
373  * This assumes that the caller has performed appropriate preallocation, and
374  * that the caller has pinned this thread of control to the current CPU.
375  */
376 static struct radix_tree_node *
377 radix_tree_node_alloc(gfp_t gfp_mask, struct radix_tree_node *parent,
378                         struct radix_tree_root *root,
379                         unsigned int shift, unsigned int offset,
380                         unsigned int count, unsigned int exceptional)
381 {
382         struct radix_tree_node *ret = NULL;
383
384         /*
385          * Preload code isn't irq safe and it doesn't make sense to use
386          * preloading during an interrupt anyway as all the allocations have
387          * to be atomic. So just do normal allocation when in interrupt.
388          */
389         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) && !in_interrupt()) {
390                 struct radix_tree_preload *rtp;
391
392                 /*
393                  * Even if the caller has preloaded, try to allocate from the
394                  * cache first for the new node to get accounted to the memory
395                  * cgroup.
396                  */
397                 ret = kmem_cache_alloc(radix_tree_node_cachep,
398                                        gfp_mask | __GFP_NOWARN);
399                 if (ret)
400                         goto out;
401
402                 /*
403                  * Provided the caller has preloaded here, we will always
404                  * succeed in getting a node here (and never reach
405                  * kmem_cache_alloc)
406                  */
407                 rtp = this_cpu_ptr(&radix_tree_preloads);
408                 if (rtp->nr) {
409                         ret = rtp->nodes;
410                         rtp->nodes = ret->parent;
411                         rtp->nr--;
412                 }
413                 /*
414                  * Update the allocation stack trace as this is more useful
415                  * for debugging.
416                  */
417                 kmemleak_update_trace(ret);
418                 goto out;
419         }
420         ret = kmem_cache_alloc(radix_tree_node_cachep, gfp_mask);
421 out:
422         BUG_ON(radix_tree_is_internal_node(ret));
423         if (ret) {
424                 ret->shift = shift;
425                 ret->offset = offset;
426                 ret->count = count;
427                 ret->exceptional = exceptional;
428                 ret->parent = parent;
429                 ret->root = root;
430         }
431         return ret;
432 }
433
434 static void radix_tree_node_rcu_free(struct rcu_head *head)
435 {
436         struct radix_tree_node *node =
437                         container_of(head, struct radix_tree_node, rcu_head);
438
439         /*
440          * Must only free zeroed nodes into the slab.  We can be left with
441          * non-NULL entries by radix_tree_free_nodes, so clear the entries
442          * and tags here.
443          */
444         memset(node->slots, 0, sizeof(node->slots));
445         memset(node->tags, 0, sizeof(node->tags));
446         INIT_LIST_HEAD(&node->private_list);
447
448         kmem_cache_free(radix_tree_node_cachep, node);
449 }
450
451 static inline void
452 radix_tree_node_free(struct radix_tree_node *node)
453 {
454         call_rcu(&node->rcu_head, radix_tree_node_rcu_free);
455 }
456
457 /*
458  * Load up this CPU's radix_tree_node buffer with sufficient objects to
459  * ensure that the addition of a single element in the tree cannot fail.  On
460  * success, return zero, with preemption disabled.  On error, return -ENOMEM
461  * with preemption not disabled.
462  *
463  * To make use of this facility, the radix tree must be initialised without
464  * __GFP_DIRECT_RECLAIM being passed to INIT_RADIX_TREE().
465  */
466 static int __radix_tree_preload(gfp_t gfp_mask, unsigned nr)
467 {
468         struct radix_tree_preload *rtp;
469         struct radix_tree_node *node;
470         int ret = -ENOMEM;
471
472         /*
473          * Nodes preloaded by one cgroup can be be used by another cgroup, so
474          * they should never be accounted to any particular memory cgroup.
475          */
476         gfp_mask &= ~__GFP_ACCOUNT;
477
478         preempt_disable();
479         rtp = this_cpu_ptr(&radix_tree_preloads);
480         while (rtp->nr < nr) {
481                 preempt_enable();
482                 node = kmem_cache_alloc(radix_tree_node_cachep, gfp_mask);
483                 if (node == NULL)
484                         goto out;
485                 preempt_disable();
486                 rtp = this_cpu_ptr(&radix_tree_preloads);
487                 if (rtp->nr < nr) {
488                         node->parent = rtp->nodes;
489                         rtp->nodes = node;
490                         rtp->nr++;
491                 } else {
492                         kmem_cache_free(radix_tree_node_cachep, node);
493                 }
494         }
495         ret = 0;
496 out:
497         return ret;
498 }
499
500 /*
501  * Load up this CPU's radix_tree_node buffer with sufficient objects to
502  * ensure that the addition of a single element in the tree cannot fail.  On
503  * success, return zero, with preemption disabled.  On error, return -ENOMEM
504  * with preemption not disabled.
505  *
506  * To make use of this facility, the radix tree must be initialised without
507  * __GFP_DIRECT_RECLAIM being passed to INIT_RADIX_TREE().
508  */
509 int radix_tree_preload(gfp_t gfp_mask)
510 {
511         /* Warn on non-sensical use... */
512         WARN_ON_ONCE(!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask));
513         return __radix_tree_preload(gfp_mask, RADIX_TREE_PRELOAD_SIZE);
514 }
515 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_preload);
516
517 /*
518  * The same as above function, except we don't guarantee preloading happens.
519  * We do it, if we decide it helps. On success, return zero with preemption
520  * disabled. On error, return -ENOMEM with preemption not disabled.
521  */
522 int radix_tree_maybe_preload(gfp_t gfp_mask)
523 {
524         if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
525                 return __radix_tree_preload(gfp_mask, RADIX_TREE_PRELOAD_SIZE);
526         /* Preloading doesn't help anything with this gfp mask, skip it */
527         preempt_disable();
528         return 0;
529 }
530 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_maybe_preload);
531
532 #ifdef CONFIG_RADIX_TREE_MULTIORDER
533 /*
534  * Preload with enough objects to ensure that we can split a single entry
535  * of order @old_order into many entries of size @new_order
536  */
537 int radix_tree_split_preload(unsigned int old_order, unsigned int new_order,
538                                                         gfp_t gfp_mask)
539 {
540         unsigned top = 1 << (old_order % RADIX_TREE_MAP_SHIFT);
541         unsigned layers = (old_order / RADIX_TREE_MAP_SHIFT) -
542                                 (new_order / RADIX_TREE_MAP_SHIFT);
543         unsigned nr = 0;
544
545         WARN_ON_ONCE(!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask));
546         BUG_ON(new_order >= old_order);
547
548         while (layers--)
549                 nr = nr * RADIX_TREE_MAP_SIZE + 1;
550         return __radix_tree_preload(gfp_mask, top * nr);
551 }
552 #endif
553
554 /*
555  * The same as function above, but preload number of nodes required to insert
556  * (1 << order) continuous naturally-aligned elements.
557  */
558 int radix_tree_maybe_preload_order(gfp_t gfp_mask, int order)
559 {
560         unsigned long nr_subtrees;
561         int nr_nodes, subtree_height;
562
563         /* Preloading doesn't help anything with this gfp mask, skip it */
564         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask)) {
565                 preempt_disable();
566                 return 0;
567         }
568
569         /*
570          * Calculate number and height of fully populated subtrees it takes to
571          * store (1 << order) elements.
572          */
573         nr_subtrees = 1 << order;
574         for (subtree_height = 0; nr_subtrees > RADIX_TREE_MAP_SIZE;
575                         subtree_height++)
576                 nr_subtrees >>= RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
577
578         /*
579          * The worst case is zero height tree with a single item at index 0 and
580          * then inserting items starting at ULONG_MAX - (1 << order).
581          *
582          * This requires RADIX_TREE_MAX_PATH nodes to build branch from root to
583          * 0-index item.
584          */
585         nr_nodes = RADIX_TREE_MAX_PATH;
586
587         /* Plus branch to fully populated subtrees. */
588         nr_nodes += RADIX_TREE_MAX_PATH - subtree_height;
589
590         /* Root node is shared. */
591         nr_nodes--;
592
593         /* Plus nodes required to build subtrees. */
594         nr_nodes += nr_subtrees * height_to_maxnodes[subtree_height];
595
596         return __radix_tree_preload(gfp_mask, nr_nodes);
597 }
598
599 static unsigned radix_tree_load_root(const struct radix_tree_root *root,
600                 struct radix_tree_node **nodep, unsigned long *maxindex)
601 {
602         struct radix_tree_node *node = rcu_dereference_raw(root->rnode);
603
604         *nodep = node;
605
606         if (likely(radix_tree_is_internal_node(node))) {
607                 node = entry_to_node(node);
608                 *maxindex = node_maxindex(node);
609                 return node->shift + RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
610         }
611
612         *maxindex = 0;
613         return 0;
614 }
615
616 /*
617  *      Extend a radix tree so it can store key @index.
618  */
619 static int radix_tree_extend(struct radix_tree_root *root, gfp_t gfp,
620                                 unsigned long index, unsigned int shift)
621 {
622         void *entry;
623         unsigned int maxshift;
624         int tag;
625
626         /* Figure out what the shift should be.  */
627         maxshift = shift;
628         while (index > shift_maxindex(maxshift))
629                 maxshift += RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
630
631         entry = rcu_dereference_raw(root->rnode);
632         if (!entry && (!is_idr(root) || root_tag_get(root, IDR_FREE)))
633                 goto out;
634
635         do {
636                 struct radix_tree_node *node = radix_tree_node_alloc(gfp, NULL,
637                                                         root, shift, 0, 1, 0);
638                 if (!node)
639                         return -ENOMEM;
640
641                 if (is_idr(root)) {
642                         all_tag_set(node, IDR_FREE);
643                         if (!root_tag_get(root, IDR_FREE)) {
644                                 tag_clear(node, IDR_FREE, 0);
645                                 root_tag_set(root, IDR_FREE);
646                         }
647                 } else {
648                         /* Propagate the aggregated tag info to the new child */
649                         for (tag = 0; tag < RADIX_TREE_MAX_TAGS; tag++) {
650                                 if (root_tag_get(root, tag))
651                                         tag_set(node, tag, 0);
652                         }
653                 }
654
655                 BUG_ON(shift > BITS_PER_LONG);
656                 if (radix_tree_is_internal_node(entry)) {
657                         entry_to_node(entry)->parent = node;
658                 } else if (radix_tree_exceptional_entry(entry)) {
659                         /* Moving an exceptional root->rnode to a node */
660                         node->exceptional = 1;
661                 }
662                 /*
663                  * entry was already in the radix tree, so we do not need
664                  * rcu_assign_pointer here
665                  */
666                 node->slots[0] = (void __rcu *)entry;
667                 entry = node_to_entry(node);
668                 rcu_assign_pointer(root->rnode, entry);
669                 shift += RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
670         } while (shift <= maxshift);
671 out:
672         return maxshift + RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
673 }
674
675 /**
676  *      radix_tree_shrink    -    shrink radix tree to minimum height
677  *      @root           radix tree root
678  */
679 static inline bool radix_tree_shrink(struct radix_tree_root *root,
680                                      radix_tree_update_node_t update_node,
681                                      void *private)
682 {
683         bool shrunk = false;
684
685         for (;;) {
686                 struct radix_tree_node *node = rcu_dereference_raw(root->rnode);
687                 struct radix_tree_node *child;
688
689                 if (!radix_tree_is_internal_node(node))
690                         break;
691                 node = entry_to_node(node);
692
693                 /*
694                  * The candidate node has more than one child, or its child
695                  * is not at the leftmost slot, or the child is a multiorder
696                  * entry, we cannot shrink.
697                  */
698                 if (node->count != 1)
699                         break;
700                 child = rcu_dereference_raw(node->slots[0]);
701                 if (!child)
702                         break;
703                 if (!radix_tree_is_internal_node(child) && node->shift)
704                         break;
705
706                 if (radix_tree_is_internal_node(child))
707                         entry_to_node(child)->parent = NULL;
708
709                 /*
710                  * We don't need rcu_assign_pointer(), since we are simply
711                  * moving the node from one part of the tree to another: if it
712                  * was safe to dereference the old pointer to it
713                  * (node->slots[0]), it will be safe to dereference the new
714                  * one (root->rnode) as far as dependent read barriers go.
715                  */
716                 root->rnode = (void __rcu *)child;
717                 if (is_idr(root) && !tag_get(node, IDR_FREE, 0))
718                         root_tag_clear(root, IDR_FREE);
719
720                 /*
721                  * We have a dilemma here. The node's slot[0] must not be
722                  * NULLed in case there are concurrent lookups expecting to
723                  * find the item. However if this was a bottom-level node,
724                  * then it may be subject to the slot pointer being visible
725                  * to callers dereferencing it. If item corresponding to
726                  * slot[0] is subsequently deleted, these callers would expect
727                  * their slot to become empty sooner or later.
728                  *
729                  * For example, lockless pagecache will look up a slot, deref
730                  * the page pointer, and if the page has 0 refcount it means it
731                  * was concurrently deleted from pagecache so try the deref
732                  * again. Fortunately there is already a requirement for logic
733                  * to retry the entire slot lookup -- the indirect pointer
734                  * problem (replacing direct root node with an indirect pointer
735                  * also results in a stale slot). So tag the slot as indirect
736                  * to force callers to retry.
737                  */
738                 node->count = 0;
739                 if (!radix_tree_is_internal_node(child)) {
740                         node->slots[0] = (void __rcu *)RADIX_TREE_RETRY;
741                         if (update_node)
742                                 update_node(node, private);
743                 }
744
745                 WARN_ON_ONCE(!list_empty(&node->private_list));
746                 radix_tree_node_free(node);
747                 shrunk = true;
748         }
749
750         return shrunk;
751 }
752
753 static bool delete_node(struct radix_tree_root *root,
754                         struct radix_tree_node *node,
755                         radix_tree_update_node_t update_node, void *private)
756 {
757         bool deleted = false;
758
759         do {
760                 struct radix_tree_node *parent;
761
762                 if (node->count) {
763                         if (node_to_entry(node) ==
764                                         rcu_dereference_raw(root->rnode))
765                                 deleted |= radix_tree_shrink(root, update_node,
766                                                                 private);
767                         return deleted;
768                 }
769
770                 parent = node->parent;
771                 if (parent) {
772                         parent->slots[node->offset] = NULL;
773                         parent->count--;
774                 } else {
775                         /*
776                          * Shouldn't the tags already have all been cleared
777                          * by the caller?
778                          */
779                         if (!is_idr(root))
780                                 root_tag_clear_all(root);
781                         root->rnode = NULL;
782                 }
783
784                 WARN_ON_ONCE(!list_empty(&node->private_list));
785                 radix_tree_node_free(node);
786                 deleted = true;
787
788                 node = parent;
789         } while (node);
790
791         return deleted;
792 }
793
794 /**
795  *      __radix_tree_create     -       create a slot in a radix tree
796  *      @root:          radix tree root
797  *      @index:         index key
798  *      @order:         index occupies 2^order aligned slots
799  *      @nodep:         returns node
800  *      @slotp:         returns slot
801  *
802  *      Create, if necessary, and return the node and slot for an item
803  *      at position @index in the radix tree @root.
804  *
805  *      Until there is more than one item in the tree, no nodes are
806  *      allocated and @root->rnode is used as a direct slot instead of
807  *      pointing to a node, in which case *@nodep will be NULL.
808  *
809  *      Returns -ENOMEM, or 0 for success.
810  */
811 int __radix_tree_create(struct radix_tree_root *root, unsigned long index,
812                         unsigned order, struct radix_tree_node **nodep,
813                         void __rcu ***slotp)
814 {
815         struct radix_tree_node *node = NULL, *child;
816         void __rcu **slot = (void __rcu **)&root->rnode;
817         unsigned long maxindex;
818         unsigned int shift, offset = 0;
819         unsigned long max = index | ((1UL << order) - 1);
820         gfp_t gfp = root_gfp_mask(root);
821
822         shift = radix_tree_load_root(root, &child, &maxindex);
823
824         /* Make sure the tree is high enough.  */
825         if (order > 0 && max == ((1UL << order) - 1))
826                 max++;
827         if (max > maxindex) {
828                 int error = radix_tree_extend(root, gfp, max, shift);
829                 if (error < 0)
830                         return error;
831                 shift = error;
832                 child = rcu_dereference_raw(root->rnode);
833         }
834
835         while (shift > order) {
836                 shift -= RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
837                 if (child == NULL) {
838                         /* Have to add a child node.  */
839                         child = radix_tree_node_alloc(gfp, node, root, shift,
840                                                         offset, 0, 0);
841                         if (!child)
842                                 return -ENOMEM;
843                         rcu_assign_pointer(*slot, node_to_entry(child));
844                         if (node)
845                                 node->count++;
846                 } else if (!radix_tree_is_internal_node(child))
847                         break;
848
849                 /* Go a level down */
850                 node = entry_to_node(child);
851                 offset = radix_tree_descend(node, &child, index);
852                 slot = &node->slots[offset];
853         }
854
855         if (nodep)
856                 *nodep = node;
857         if (slotp)
858                 *slotp = slot;
859         return 0;
860 }
861
862 /*
863  * Free any nodes below this node.  The tree is presumed to not need
864  * shrinking, and any user data in the tree is presumed to not need a
865  * destructor called on it.  If we need to add a destructor, we can
866  * add that functionality later.  Note that we may not clear tags or
867  * slots from the tree as an RCU walker may still have a pointer into
868  * this subtree.  We could replace the entries with RADIX_TREE_RETRY,
869  * but we'll still have to clear those in rcu_free.
870  */
871 static void radix_tree_free_nodes(struct radix_tree_node *node)
872 {
873         unsigned offset = 0;
874         struct radix_tree_node *child = entry_to_node(node);
875
876         for (;;) {
877                 void *entry = rcu_dereference_raw(child->slots[offset]);
878                 if (radix_tree_is_internal_node(entry) &&
879                                         !is_sibling_entry(child, entry)) {
880                         child = entry_to_node(entry);
881                         offset = 0;
882                         continue;
883                 }
884                 offset++;
885                 while (offset == RADIX_TREE_MAP_SIZE) {
886                         struct radix_tree_node *old = child;
887                         offset = child->offset + 1;
888                         child = child->parent;
889                         WARN_ON_ONCE(!list_empty(&old->private_list));
890                         radix_tree_node_free(old);
891                         if (old == entry_to_node(node))
892                                 return;
893                 }
894         }
895 }
896
897 #ifdef CONFIG_RADIX_TREE_MULTIORDER
898 static inline int insert_entries(struct radix_tree_node *node,
899                 void __rcu **slot, void *item, unsigned order, bool replace)
900 {
901         struct radix_tree_node *child;
902         unsigned i, n, tag, offset, tags = 0;
903
904         if (node) {
905                 if (order > node->shift)
906                         n = 1 << (order - node->shift);
907                 else
908                         n = 1;
909                 offset = get_slot_offset(node, slot);
910         } else {
911                 n = 1;
912                 offset = 0;
913         }
914
915         if (n > 1) {
916                 offset = offset & ~(n - 1);
917                 slot = &node->slots[offset];
918         }
919         child = node_to_entry(slot);
920
921         for (i = 0; i < n; i++) {
922                 if (slot[i]) {
923                         if (replace) {
924                                 node->count--;
925                                 for (tag = 0; tag < RADIX_TREE_MAX_TAGS; tag++)
926                                         if (tag_get(node, tag, offset + i))
927                                                 tags |= 1 << tag;
928                         } else
929                                 return -EEXIST;
930                 }
931         }
932
933         for (i = 0; i < n; i++) {
934                 struct radix_tree_node *old = rcu_dereference_raw(slot[i]);
935                 if (i) {
936                         rcu_assign_pointer(slot[i], child);
937                         for (tag = 0; tag < RADIX_TREE_MAX_TAGS; tag++)
938                                 if (tags & (1 << tag))
939                                         tag_clear(node, tag, offset + i);
940                 } else {
941                         rcu_assign_pointer(slot[i], item);
942                         for (tag = 0; tag < RADIX_TREE_MAX_TAGS; tag++)
943                                 if (tags & (1 << tag))
944                                         tag_set(node, tag, offset);
945                 }
946                 if (radix_tree_is_internal_node(old) &&
947                                         !is_sibling_entry(node, old) &&
948                                         (old != RADIX_TREE_RETRY))
949                         radix_tree_free_nodes(old);
950                 if (radix_tree_exceptional_entry(old))
951                         node->exceptional--;
952         }
953         if (node) {
954                 node->count += n;
955                 if (radix_tree_exceptional_entry(item))
956                         node->exceptional += n;
957         }
958         return n;
959 }
960 #else
961 static inline int insert_entries(struct radix_tree_node *node,
962                 void __rcu **slot, void *item, unsigned order, bool replace)
963 {
964         if (*slot)
965                 return -EEXIST;
966         rcu_assign_pointer(*slot, item);
967         if (node) {
968                 node->count++;
969                 if (radix_tree_exceptional_entry(item))
970                         node->exceptional++;
971         }
972         return 1;
973 }
974 #endif
975
976 /**
977  *      __radix_tree_insert    -    insert into a radix tree
978  *      @root:          radix tree root
979  *      @index:         index key
980  *      @order:         key covers the 2^order indices around index
981  *      @item:          item to insert
982  *
983  *      Insert an item into the radix tree at position @index.
984  */
985 int __radix_tree_insert(struct radix_tree_root *root, unsigned long index,
986                         unsigned order, void *item)
987 {
988         struct radix_tree_node *node;
989         void __rcu **slot;
990         int error;
991
992         BUG_ON(radix_tree_is_internal_node(item));
993
994         error = __radix_tree_create(root, index, order, &node, &slot);
995         if (error)
996                 return error;
997
998         error = insert_entries(node, slot, item, order, false);
999         if (error < 0)
1000                 return error;
1001
1002         if (node) {
1003                 unsigned offset = get_slot_offset(node, slot);
1004                 BUG_ON(tag_get(node, 0, offset));
1005                 BUG_ON(tag_get(node, 1, offset));
1006                 BUG_ON(tag_get(node, 2, offset));
1007         } else {
1008                 BUG_ON(root_tags_get(root));
1009         }
1010
1011         return 0;
1012 }
1013 EXPORT_SYMBOL(__radix_tree_insert);
1014
1015 /**
1016  *      __radix_tree_lookup     -       lookup an item in a radix tree
1017  *      @root:          radix tree root
1018  *      @index:         index key
1019  *      @nodep:         returns node
1020  *      @slotp:         returns slot
1021  *
1022  *      Lookup and return the item at position @index in the radix
1023  *      tree @root.
1024  *
1025  *      Until there is more than one item in the tree, no nodes are
1026  *      allocated and @root->rnode is used as a direct slot instead of
1027  *      pointing to a node, in which case *@nodep will be NULL.
1028  */
1029 void *__radix_tree_lookup(const struct radix_tree_root *root,
1030                           unsigned long index, struct radix_tree_node **nodep,
1031                           void __rcu ***slotp)
1032 {
1033         struct radix_tree_node *node, *parent;
1034         unsigned long maxindex;
1035         void __rcu **slot;
1036
1037  restart:
1038         parent = NULL;
1039         slot = (void __rcu **)&root->rnode;
1040         radix_tree_load_root(root, &node, &maxindex);
1041         if (index > maxindex)
1042                 return NULL;
1043
1044         while (radix_tree_is_internal_node(node)) {
1045                 unsigned offset;
1046
1047                 if (node == RADIX_TREE_RETRY)
1048                         goto restart;
1049                 parent = entry_to_node(node);
1050                 offset = radix_tree_descend(parent, &node, index);
1051                 slot = parent->slots + offset;
1052         }
1053
1054         if (nodep)
1055                 *nodep = parent;
1056         if (slotp)
1057                 *slotp = slot;
1058         return node;
1059 }
1060
1061 /**
1062  *      radix_tree_lookup_slot    -    lookup a slot in a radix tree
1063  *      @root:          radix tree root
1064  *      @index:         index key
1065  *
1066  *      Returns:  the slot corresponding to the position @index in the
1067  *      radix tree @root. This is useful for update-if-exists operations.
1068  *
1069  *      This function can be called under rcu_read_lock iff the slot is not
1070  *      modified by radix_tree_replace_slot, otherwise it must be called
1071  *      exclusive from other writers. Any dereference of the slot must be done
1072  *      using radix_tree_deref_slot.
1073  */
1074 void __rcu **radix_tree_lookup_slot(const struct radix_tree_root *root,
1075                                 unsigned long index)
1076 {
1077         void __rcu **slot;
1078
1079         if (!__radix_tree_lookup(root, index, NULL, &slot))
1080                 return NULL;
1081         return slot;
1082 }
1083 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_lookup_slot);
1084
1085 /**
1086  *      radix_tree_lookup    -    perform lookup operation on a radix tree
1087  *      @root:          radix tree root
1088  *      @index:         index key
1089  *
1090  *      Lookup the item at the position @index in the radix tree @root.
1091  *
1092  *      This function can be called under rcu_read_lock, however the caller
1093  *      must manage lifetimes of leaf nodes (eg. RCU may also be used to free
1094  *      them safely). No RCU barriers are required to access or modify the
1095  *      returned item, however.
1096  */
1097 void *radix_tree_lookup(const struct radix_tree_root *root, unsigned long index)
1098 {
1099         return __radix_tree_lookup(root, index, NULL, NULL);
1100 }
1101 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_lookup);
1102
1103 static inline void replace_sibling_entries(struct radix_tree_node *node,
1104                                 void __rcu **slot, int count, int exceptional)
1105 {
1106 #ifdef CONFIG_RADIX_TREE_MULTIORDER
1107         void *ptr = node_to_entry(slot);
1108         unsigned offset = get_slot_offset(node, slot) + 1;
1109
1110         while (offset < RADIX_TREE_MAP_SIZE) {
1111                 if (rcu_dereference_raw(node->slots[offset]) != ptr)
1112                         break;
1113                 if (count < 0) {
1114                         node->slots[offset] = NULL;
1115                         node->count--;
1116                 }
1117                 node->exceptional += exceptional;
1118                 offset++;
1119         }
1120 #endif
1121 }
1122
1123 static void replace_slot(void __rcu **slot, void *item,
1124                 struct radix_tree_node *node, int count, int exceptional)
1125 {
1126         if (WARN_ON_ONCE(radix_tree_is_internal_node(item)))
1127                 return;
1128
1129         if (node && (count || exceptional)) {
1130                 node->count += count;
1131                 node->exceptional += exceptional;
1132                 replace_sibling_entries(node, slot, count, exceptional);
1133         }
1134
1135         rcu_assign_pointer(*slot, item);
1136 }
1137
1138 static bool node_tag_get(const struct radix_tree_root *root,
1139                                 const struct radix_tree_node *node,
1140                                 unsigned int tag, unsigned int offset)
1141 {
1142         if (node)
1143                 return tag_get(node, tag, offset);
1144         return root_tag_get(root, tag);
1145 }
1146
1147 /*
1148  * IDR users want to be able to store NULL in the tree, so if the slot isn't
1149  * free, don't adjust the count, even if it's transitioning between NULL and
1150  * non-NULL.  For the IDA, we mark slots as being IDR_FREE while they still
1151  * have empty bits, but it only stores NULL in slots when they're being
1152  * deleted.
1153  */
1154 static int calculate_count(struct radix_tree_root *root,
1155                                 struct radix_tree_node *node, void __rcu **slot,
1156                                 void *item, void *old)
1157 {
1158         if (is_idr(root)) {
1159                 unsigned offset = get_slot_offset(node, slot);
1160                 bool free = node_tag_get(root, node, IDR_FREE, offset);
1161                 if (!free)
1162                         return 0;
1163                 if (!old)
1164                         return 1;
1165         }
1166         return !!item - !!old;
1167 }
1168
1169 /**
1170  * __radix_tree_replace         - replace item in a slot
1171  * @root:               radix tree root
1172  * @node:               pointer to tree node
1173  * @slot:               pointer to slot in @node
1174  * @item:               new item to store in the slot.
1175  * @update_node:        callback for changing leaf nodes
1176  * @private:            private data to pass to @update_node
1177  *
1178  * For use with __radix_tree_lookup().  Caller must hold tree write locked
1179  * across slot lookup and replacement.
1180  */
1181 void __radix_tree_replace(struct radix_tree_root *root,
1182                           struct radix_tree_node *node,
1183                           void __rcu **slot, void *item,
1184                           radix_tree_update_node_t update_node, void *private)
1185 {
1186         void *old = rcu_dereference_raw(*slot);
1187         int exceptional = !!radix_tree_exceptional_entry(item) -
1188                                 !!radix_tree_exceptional_entry(old);
1189         int count = calculate_count(root, node, slot, item, old);
1190
1191         /*
1192          * This function supports replacing exceptional entries and
1193          * deleting entries, but that needs accounting against the
1194          * node unless the slot is root->rnode.
1195          */
1196         WARN_ON_ONCE(!node && (slot != (void __rcu **)&root->rnode) &&
1197                         (count || exceptional));
1198         replace_slot(slot, item, node, count, exceptional);
1199
1200         if (!node)
1201                 return;
1202
1203         if (update_node)
1204                 update_node(node, private);
1205
1206         delete_node(root, node, update_node, private);
1207 }
1208
1209 /**
1210  * radix_tree_replace_slot      - replace item in a slot
1211  * @root:       radix tree root
1212  * @slot:       pointer to slot
1213  * @item:       new item to store in the slot.
1214  *
1215  * For use with radix_tree_lookup_slot(), radix_tree_gang_lookup_slot(),
1216  * radix_tree_gang_lookup_tag_slot().  Caller must hold tree write locked
1217  * across slot lookup and replacement.
1218  *
1219  * NOTE: This cannot be used to switch between non-entries (empty slots),
1220  * regular entries, and exceptional entries, as that requires accounting
1221  * inside the radix tree node. When switching from one type of entry or
1222  * deleting, use __radix_tree_lookup() and __radix_tree_replace() or
1223  * radix_tree_iter_replace().
1224  */
1225 void radix_tree_replace_slot(struct radix_tree_root *root,
1226                              void __rcu **slot, void *item)
1227 {
1228         __radix_tree_replace(root, NULL, slot, item, NULL, NULL);
1229 }
1230
1231 /**
1232  * radix_tree_iter_replace - replace item in a slot
1233  * @root:       radix tree root
1234  * @slot:       pointer to slot
1235  * @item:       new item to store in the slot.
1236  *
1237  * For use with radix_tree_split() and radix_tree_for_each_slot().
1238  * Caller must hold tree write locked across split and replacement.
1239  */
1240 void radix_tree_iter_replace(struct radix_tree_root *root,
1241                                 const struct radix_tree_iter *iter,
1242                                 void __rcu **slot, void *item)
1243 {
1244         __radix_tree_replace(root, iter->node, slot, item, NULL, NULL);
1245 }
1246
1247 #ifdef CONFIG_RADIX_TREE_MULTIORDER
1248 /**
1249  * radix_tree_join - replace multiple entries with one multiorder entry
1250  * @root: radix tree root
1251  * @index: an index inside the new entry
1252  * @order: order of the new entry
1253  * @item: new entry
1254  *
1255  * Call this function to replace several entries with one larger entry.
1256  * The existing entries are presumed to not need freeing as a result of
1257  * this call.
1258  *
1259  * The replacement entry will have all the tags set on it that were set
1260  * on any of the entries it is replacing.
1261  */
1262 int radix_tree_join(struct radix_tree_root *root, unsigned long index,
1263                         unsigned order, void *item)
1264 {
1265         struct radix_tree_node *node;
1266         void __rcu **slot;
1267         int error;
1268
1269         BUG_ON(radix_tree_is_internal_node(item));
1270
1271         error = __radix_tree_create(root, index, order, &node, &slot);
1272         if (!error)
1273                 error = insert_entries(node, slot, item, order, true);
1274         if (error > 0)
1275                 error = 0;
1276
1277         return error;
1278 }
1279
1280 /**
1281  * radix_tree_split - Split an entry into smaller entries
1282  * @root: radix tree root
1283  * @index: An index within the large entry
1284  * @order: Order of new entries
1285  *
1286  * Call this function as the first step in replacing a multiorder entry
1287  * with several entries of lower order.  After this function returns,
1288  * loop over the relevant portion of the tree using radix_tree_for_each_slot()
1289  * and call radix_tree_iter_replace() to set up each new entry.
1290  *
1291  * The tags from this entry are replicated to all the new entries.
1292  *
1293  * The radix tree should be locked against modification during the entire
1294  * replacement operation.  Lock-free lookups will see RADIX_TREE_RETRY which
1295  * should prompt RCU walkers to restart the lookup from the root.
1296  */
1297 int radix_tree_split(struct radix_tree_root *root, unsigned long index,
1298                                 unsigned order)
1299 {
1300         struct radix_tree_node *parent, *node, *child;
1301         void __rcu **slot;
1302         unsigned int offset, end;
1303         unsigned n, tag, tags = 0;
1304         gfp_t gfp = root_gfp_mask(root);
1305
1306         if (!__radix_tree_lookup(root, index, &parent, &slot))
1307                 return -ENOENT;
1308         if (!parent)
1309                 return -ENOENT;
1310
1311         offset = get_slot_offset(parent, slot);
1312
1313         for (tag = 0; tag < RADIX_TREE_MAX_TAGS; tag++)
1314                 if (tag_get(parent, tag, offset))
1315                         tags |= 1 << tag;
1316
1317         for (end = offset + 1; end < RADIX_TREE_MAP_SIZE; end++) {
1318                 if (!is_sibling_entry(parent,
1319                                 rcu_dereference_raw(parent->slots[end])))
1320                         break;
1321                 for (tag = 0; tag < RADIX_TREE_MAX_TAGS; tag++)
1322                         if (tags & (1 << tag))
1323                                 tag_set(parent, tag, end);
1324                 /* rcu_assign_pointer ensures tags are set before RETRY */
1325                 rcu_assign_pointer(parent->slots[end], RADIX_TREE_RETRY);
1326         }
1327         rcu_assign_pointer(parent->slots[offset], RADIX_TREE_RETRY);
1328         parent->exceptional -= (end - offset);
1329
1330         if (order == parent->shift)
1331                 return 0;
1332         if (order > parent->shift) {
1333                 while (offset < end)
1334                         offset += insert_entries(parent, &parent->slots[offset],
1335                                         RADIX_TREE_RETRY, order, true);
1336                 return 0;
1337         }
1338
1339         node = parent;
1340
1341         for (;;) {
1342                 if (node->shift > order) {
1343                         child = radix_tree_node_alloc(gfp, node, root,
1344                                         node->shift - RADIX_TREE_MAP_SHIFT,
1345                                         offset, 0, 0);
1346                         if (!child)
1347                                 goto nomem;
1348                         if (node != parent) {
1349                                 node->count++;
1350                                 rcu_assign_pointer(node->slots[offset],
1351                                                         node_to_entry(child));
1352                                 for (tag = 0; tag < RADIX_TREE_MAX_TAGS; tag++)
1353                                         if (tags & (1 << tag))
1354                                                 tag_set(node, tag, offset);
1355                         }
1356
1357                         node = child;
1358                         offset = 0;
1359                         continue;
1360                 }
1361
1362                 n = insert_entries(node, &node->slots[offset],
1363                                         RADIX_TREE_RETRY, order, false);
1364                 BUG_ON(n > RADIX_TREE_MAP_SIZE);
1365
1366                 for (tag = 0; tag < RADIX_TREE_MAX_TAGS; tag++)
1367                         if (tags & (1 << tag))
1368                                 tag_set(node, tag, offset);
1369                 offset += n;
1370
1371                 while (offset == RADIX_TREE_MAP_SIZE) {
1372                         if (node == parent)
1373                                 break;
1374                         offset = node->offset;
1375                         child = node;
1376                         node = node->parent;
1377                         rcu_assign_pointer(node->slots[offset],
1378                                                 node_to_entry(child));
1379                         offset++;
1380                 }
1381                 if ((node == parent) && (offset == end))
1382                         return 0;
1383         }
1384
1385  nomem:
1386         /* Shouldn't happen; did user forget to preload? */
1387         /* TODO: free all the allocated nodes */
1388         WARN_ON(1);
1389         return -ENOMEM;
1390 }
1391 #endif
1392
1393 static void node_tag_set(struct radix_tree_root *root,
1394                                 struct radix_tree_node *node,
1395                                 unsigned int tag, unsigned int offset)
1396 {
1397         while (node) {
1398                 if (tag_get(node, tag, offset))
1399                         return;
1400                 tag_set(node, tag, offset);
1401                 offset = node->offset;
1402                 node = node->parent;
1403         }
1404
1405         if (!root_tag_get(root, tag))
1406                 root_tag_set(root, tag);
1407 }
1408
1409 /**
1410  *      radix_tree_tag_set - set a tag on a radix tree node
1411  *      @root:          radix tree root
1412  *      @index:         index key
1413  *      @tag:           tag index
1414  *
1415  *      Set the search tag (which must be < RADIX_TREE_MAX_TAGS)
1416  *      corresponding to @index in the radix tree.  From
1417  *      the root all the way down to the leaf node.
1418  *
1419  *      Returns the address of the tagged item.  Setting a tag on a not-present
1420  *      item is a bug.
1421  */
1422 void *radix_tree_tag_set(struct radix_tree_root *root,
1423                         unsigned long index, unsigned int tag)
1424 {
1425         struct radix_tree_node *node, *parent;
1426         unsigned long maxindex;
1427
1428         radix_tree_load_root(root, &node, &maxindex);
1429         BUG_ON(index > maxindex);
1430
1431         while (radix_tree_is_internal_node(node)) {
1432                 unsigned offset;
1433
1434                 parent = entry_to_node(node);
1435                 offset = radix_tree_descend(parent, &node, index);
1436                 BUG_ON(!node);
1437
1438                 if (!tag_get(parent, tag, offset))
1439                         tag_set(parent, tag, offset);
1440         }
1441
1442         /* set the root's tag bit */
1443         if (!root_tag_get(root, tag))
1444                 root_tag_set(root, tag);
1445
1446         return node;
1447 }
1448 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_tag_set);
1449
1450 /**
1451  * radix_tree_iter_tag_set - set a tag on the current iterator entry
1452  * @root:       radix tree root
1453  * @iter:       iterator state
1454  * @tag:        tag to set
1455  */
1456 void radix_tree_iter_tag_set(struct radix_tree_root *root,
1457                         const struct radix_tree_iter *iter, unsigned int tag)
1458 {
1459         node_tag_set(root, iter->node, tag, iter_offset(iter));
1460 }
1461
1462 static void node_tag_clear(struct radix_tree_root *root,
1463                                 struct radix_tree_node *node,
1464                                 unsigned int tag, unsigned int offset)
1465 {
1466         while (node) {
1467                 if (!tag_get(node, tag, offset))
1468                         return;
1469                 tag_clear(node, tag, offset);
1470                 if (any_tag_set(node, tag))
1471                         return;
1472
1473                 offset = node->offset;
1474                 node = node->parent;
1475         }
1476
1477         /* clear the root's tag bit */
1478         if (root_tag_get(root, tag))
1479                 root_tag_clear(root, tag);
1480 }
1481
1482 /**
1483  *      radix_tree_tag_clear - clear a tag on a radix tree node
1484  *      @root:          radix tree root
1485  *      @index:         index key
1486  *      @tag:           tag index
1487  *
1488  *      Clear the search tag (which must be < RADIX_TREE_MAX_TAGS)
1489  *      corresponding to @index in the radix tree.  If this causes
1490  *      the leaf node to have no tags set then clear the tag in the
1491  *      next-to-leaf node, etc.
1492  *
1493  *      Returns the address of the tagged item on success, else NULL.  ie:
1494  *      has the same return value and semantics as radix_tree_lookup().
1495  */
1496 void *radix_tree_tag_clear(struct radix_tree_root *root,
1497                         unsigned long index, unsigned int tag)
1498 {
1499         struct radix_tree_node *node, *parent;
1500         unsigned long maxindex;
1501         int uninitialized_var(offset);
1502
1503         radix_tree_load_root(root, &node, &maxindex);
1504         if (index > maxindex)
1505                 return NULL;
1506
1507         parent = NULL;
1508
1509         while (radix_tree_is_internal_node(node)) {
1510                 parent = entry_to_node(node);
1511                 offset = radix_tree_descend(parent, &node, index);
1512         }
1513
1514         if (node)
1515                 node_tag_clear(root, parent, tag, offset);
1516
1517         return node;
1518 }
1519 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_tag_clear);
1520
1521 /**
1522   * radix_tree_iter_tag_clear - clear a tag on the current iterator entry
1523   * @root: radix tree root
1524   * @iter: iterator state
1525   * @tag: tag to clear
1526   */
1527 void radix_tree_iter_tag_clear(struct radix_tree_root *root,
1528                         const struct radix_tree_iter *iter, unsigned int tag)
1529 {
1530         node_tag_clear(root, iter->node, tag, iter_offset(iter));
1531 }
1532
1533 /**
1534  * radix_tree_tag_get - get a tag on a radix tree node
1535  * @root:               radix tree root
1536  * @index:              index key
1537  * @tag:                tag index (< RADIX_TREE_MAX_TAGS)
1538  *
1539  * Return values:
1540  *
1541  *  0: tag not present or not set
1542  *  1: tag set
1543  *
1544  * Note that the return value of this function may not be relied on, even if
1545  * the RCU lock is held, unless tag modification and node deletion are excluded
1546  * from concurrency.
1547  */
1548 int radix_tree_tag_get(const struct radix_tree_root *root,
1549                         unsigned long index, unsigned int tag)
1550 {
1551         struct radix_tree_node *node, *parent;
1552         unsigned long maxindex;
1553
1554         if (!root_tag_get(root, tag))
1555                 return 0;
1556
1557         radix_tree_load_root(root, &node, &maxindex);
1558         if (index > maxindex)
1559                 return 0;
1560
1561         while (radix_tree_is_internal_node(node)) {
1562                 unsigned offset;
1563
1564                 parent = entry_to_node(node);
1565                 offset = radix_tree_descend(parent, &node, index);
1566
1567                 if (!tag_get(parent, tag, offset))
1568                         return 0;
1569                 if (node == RADIX_TREE_RETRY)
1570                         break;
1571         }
1572
1573         return 1;
1574 }
1575 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_tag_get);
1576
1577 static inline void __set_iter_shift(struct radix_tree_iter *iter,
1578                                         unsigned int shift)
1579 {
1580 #ifdef CONFIG_RADIX_TREE_MULTIORDER
1581         iter->shift = shift;
1582 #endif
1583 }
1584
1585 /* Construct iter->tags bit-mask from node->tags[tag] array */
1586 static void set_iter_tags(struct radix_tree_iter *iter,
1587                                 struct radix_tree_node *node, unsigned offset,
1588                                 unsigned tag)
1589 {
1590         unsigned tag_long = offset / BITS_PER_LONG;
1591         unsigned tag_bit  = offset % BITS_PER_LONG;
1592
1593         if (!node) {
1594                 iter->tags = 1;
1595                 return;
1596         }
1597
1598         iter->tags = node->tags[tag][tag_long] >> tag_bit;
1599
1600         /* This never happens if RADIX_TREE_TAG_LONGS == 1 */
1601         if (tag_long < RADIX_TREE_TAG_LONGS - 1) {
1602                 /* Pick tags from next element */
1603                 if (tag_bit)
1604                         iter->tags |= node->tags[tag][tag_long + 1] <<
1605                                                 (BITS_PER_LONG - tag_bit);
1606                 /* Clip chunk size, here only BITS_PER_LONG tags */
1607                 iter->next_index = __radix_tree_iter_add(iter, BITS_PER_LONG);
1608         }
1609 }
1610
1611 #ifdef CONFIG_RADIX_TREE_MULTIORDER
1612 static void __rcu **skip_siblings(struct radix_tree_node **nodep,
1613                         void __rcu **slot, struct radix_tree_iter *iter)
1614 {
1615         void *sib = node_to_entry(slot - 1);
1616
1617         while (iter->index < iter->next_index) {
1618                 *nodep = rcu_dereference_raw(*slot);
1619                 if (*nodep && *nodep != sib)
1620                         return slot;
1621                 slot++;
1622                 iter->index = __radix_tree_iter_add(iter, 1);
1623                 iter->tags >>= 1;
1624         }
1625
1626         *nodep = NULL;
1627         return NULL;
1628 }
1629
1630 void __rcu **__radix_tree_next_slot(void __rcu **slot,
1631                                 struct radix_tree_iter *iter, unsigned flags)
1632 {
1633         unsigned tag = flags & RADIX_TREE_ITER_TAG_MASK;
1634         struct radix_tree_node *node = rcu_dereference_raw(*slot);
1635
1636         slot = skip_siblings(&node, slot, iter);
1637
1638         while (radix_tree_is_internal_node(node)) {
1639                 unsigned offset;
1640                 unsigned long next_index;
1641
1642                 if (node == RADIX_TREE_RETRY)
1643                         return slot;
1644                 node = entry_to_node(node);
1645                 iter->node = node;
1646                 iter->shift = node->shift;
1647
1648                 if (flags & RADIX_TREE_ITER_TAGGED) {
1649                         offset = radix_tree_find_next_bit(node, tag, 0);
1650                         if (offset == RADIX_TREE_MAP_SIZE)
1651                                 return NULL;
1652                         slot = &node->slots[offset];
1653                         iter->index = __radix_tree_iter_add(iter, offset);
1654                         set_iter_tags(iter, node, offset, tag);
1655                         node = rcu_dereference_raw(*slot);
1656                 } else {
1657                         offset = 0;
1658                         slot = &node->slots[0];
1659                         for (;;) {
1660                                 node = rcu_dereference_raw(*slot);
1661                                 if (node)
1662                                         break;
1663                                 slot++;
1664                                 offset++;
1665                                 if (offset == RADIX_TREE_MAP_SIZE)
1666                                         return NULL;
1667                         }
1668                         iter->index = __radix_tree_iter_add(iter, offset);
1669                 }
1670                 if ((flags & RADIX_TREE_ITER_CONTIG) && (offset > 0))
1671                         goto none;
1672                 next_index = (iter->index | shift_maxindex(iter->shift)) + 1;
1673                 if (next_index < iter->next_index)
1674                         iter->next_index = next_index;
1675         }
1676
1677         return slot;
1678  none:
1679         iter->next_index = 0;
1680         return NULL;
1681 }
1682 EXPORT_SYMBOL(__radix_tree_next_slot);
1683 #else
1684 static void __rcu **skip_siblings(struct radix_tree_node **nodep,
1685                         void __rcu **slot, struct radix_tree_iter *iter)
1686 {
1687         return slot;
1688 }
1689 #endif
1690
1691 void __rcu **radix_tree_iter_resume(void __rcu **slot,
1692                                         struct radix_tree_iter *iter)
1693 {
1694         struct radix_tree_node *node;
1695
1696         slot++;
1697         iter->index = __radix_tree_iter_add(iter, 1);
1698         skip_siblings(&node, slot, iter);
1699         iter->next_index = iter->index;
1700         iter->tags = 0;
1701         return NULL;
1702 }
1703 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_iter_resume);
1704
1705 /**
1706  * radix_tree_next_chunk - find next chunk of slots for iteration
1707  *
1708  * @root:       radix tree root
1709  * @iter:       iterator state
1710  * @flags:      RADIX_TREE_ITER_* flags and tag index
1711  * Returns:     pointer to chunk first slot, or NULL if iteration is over
1712  */
1713 void __rcu **radix_tree_next_chunk(const struct radix_tree_root *root,
1714                              struct radix_tree_iter *iter, unsigned flags)
1715 {
1716         unsigned tag = flags & RADIX_TREE_ITER_TAG_MASK;
1717         struct radix_tree_node *node, *child;
1718         unsigned long index, offset, maxindex;
1719
1720         if ((flags & RADIX_TREE_ITER_TAGGED) && !root_tag_get(root, tag))
1721                 return NULL;
1722
1723         /*
1724          * Catch next_index overflow after ~0UL. iter->index never overflows
1725          * during iterating; it can be zero only at the beginning.
1726          * And we cannot overflow iter->next_index in a single step,
1727          * because RADIX_TREE_MAP_SHIFT < BITS_PER_LONG.
1728          *
1729          * This condition also used by radix_tree_next_slot() to stop
1730          * contiguous iterating, and forbid switching to the next chunk.
1731          */
1732         index = iter->next_index;
1733         if (!index && iter->index)
1734                 return NULL;
1735
1736  restart:
1737         radix_tree_load_root(root, &child, &maxindex);
1738         if (index > maxindex)
1739                 return NULL;
1740         if (!child)
1741                 return NULL;
1742
1743         if (!radix_tree_is_internal_node(child)) {
1744                 /* Single-slot tree */
1745                 iter->index = index;
1746                 iter->next_index = maxindex + 1;
1747                 iter->tags = 1;
1748                 iter->node = NULL;
1749                 __set_iter_shift(iter, 0);
1750                 return (void __rcu **)&root->rnode;
1751         }
1752
1753         do {
1754                 node = entry_to_node(child);
1755                 offset = radix_tree_descend(node, &child, index);
1756
1757                 if ((flags & RADIX_TREE_ITER_TAGGED) ?
1758                                 !tag_get(node, tag, offset) : !child) {
1759                         /* Hole detected */
1760                         if (flags & RADIX_TREE_ITER_CONTIG)
1761                                 return NULL;
1762
1763                         if (flags & RADIX_TREE_ITER_TAGGED)
1764                                 offset = radix_tree_find_next_bit(node, tag,
1765                                                 offset + 1);
1766                         else
1767                                 while (++offset < RADIX_TREE_MAP_SIZE) {
1768                                         void *slot = rcu_dereference_raw(
1769                                                         node->slots[offset]);
1770                                         if (is_sibling_entry(node, slot))
1771                                                 continue;
1772                                         if (slot)
1773                                                 break;
1774                                 }
1775                         index &= ~node_maxindex(node);
1776                         index += offset << node->shift;
1777                         /* Overflow after ~0UL */
1778                         if (!index)
1779                                 return NULL;
1780                         if (offset == RADIX_TREE_MAP_SIZE)
1781                                 goto restart;
1782                         child = rcu_dereference_raw(node->slots[offset]);
1783                 }
1784
1785                 if (!child)
1786                         goto restart;
1787                 if (child == RADIX_TREE_RETRY)
1788                         break;
1789         } while (radix_tree_is_internal_node(child));
1790
1791         /* Update the iterator state */
1792         iter->index = (index &~ node_maxindex(node)) | (offset << node->shift);
1793         iter->next_index = (index | node_maxindex(node)) + 1;
1794         iter->node = node;
1795         __set_iter_shift(iter, node->shift);
1796
1797         if (flags & RADIX_TREE_ITER_TAGGED)
1798                 set_iter_tags(iter, node, offset, tag);
1799
1800         return node->slots + offset;
1801 }
1802 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_next_chunk);
1803
1804 /**
1805  *      radix_tree_gang_lookup - perform multiple lookup on a radix tree
1806  *      @root:          radix tree root
1807  *      @results:       where the results of the lookup are placed
1808  *      @first_index:   start the lookup from this key
1809  *      @max_items:     place up to this many items at *results
1810  *
1811  *      Performs an index-ascending scan of the tree for present items.  Places
1812  *      them at *@results and returns the number of items which were placed at
1813  *      *@results.
1814  *
1815  *      The implementation is naive.
1816  *
1817  *      Like radix_tree_lookup, radix_tree_gang_lookup may be called under
1818  *      rcu_read_lock. In this case, rather than the returned results being
1819  *      an atomic snapshot of the tree at a single point in time, the
1820  *      semantics of an RCU protected gang lookup are as though multiple
1821  *      radix_tree_lookups have been issued in individual locks, and results
1822  *      stored in 'results'.
1823  */
1824 unsigned int
1825 radix_tree_gang_lookup(const struct radix_tree_root *root, void **results,
1826                         unsigned long first_index, unsigned int max_items)
1827 {
1828         struct radix_tree_iter iter;
1829         void __rcu **slot;
1830         unsigned int ret = 0;
1831
1832         if (unlikely(!max_items))
1833                 return 0;
1834
1835         radix_tree_for_each_slot(slot, root, &iter, first_index) {
1836                 results[ret] = rcu_dereference_raw(*slot);
1837                 if (!results[ret])
1838                         continue;
1839                 if (radix_tree_is_internal_node(results[ret])) {
1840                         slot = radix_tree_iter_retry(&iter);
1841                         continue;
1842                 }
1843                 if (++ret == max_items)
1844                         break;
1845         }
1846
1847         return ret;
1848 }
1849 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_gang_lookup);
1850
1851 /**
1852  *      radix_tree_gang_lookup_slot - perform multiple slot lookup on radix tree
1853  *      @root:          radix tree root
1854  *      @results:       where the results of the lookup are placed
1855  *      @indices:       where their indices should be placed (but usually NULL)
1856  *      @first_index:   start the lookup from this key
1857  *      @max_items:     place up to this many items at *results
1858  *
1859  *      Performs an index-ascending scan of the tree for present items.  Places
1860  *      their slots at *@results and returns the number of items which were
1861  *      placed at *@results.
1862  *
1863  *      The implementation is naive.
1864  *
1865  *      Like radix_tree_gang_lookup as far as RCU and locking goes. Slots must
1866  *      be dereferenced with radix_tree_deref_slot, and if using only RCU
1867  *      protection, radix_tree_deref_slot may fail requiring a retry.
1868  */
1869 unsigned int
1870 radix_tree_gang_lookup_slot(const struct radix_tree_root *root,
1871                         void __rcu ***results, unsigned long *indices,
1872                         unsigned long first_index, unsigned int max_items)
1873 {
1874         struct radix_tree_iter iter;
1875         void __rcu **slot;
1876         unsigned int ret = 0;
1877
1878         if (unlikely(!max_items))
1879                 return 0;
1880
1881         radix_tree_for_each_slot(slot, root, &iter, first_index) {
1882                 results[ret] = slot;
1883                 if (indices)
1884                         indices[ret] = iter.index;
1885                 if (++ret == max_items)
1886                         break;
1887         }
1888
1889         return ret;
1890 }
1891 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_gang_lookup_slot);
1892
1893 /**
1894  *      radix_tree_gang_lookup_tag - perform multiple lookup on a radix tree
1895  *                                   based on a tag
1896  *      @root:          radix tree root
1897  *      @results:       where the results of the lookup are placed
1898  *      @first_index:   start the lookup from this key
1899  *      @max_items:     place up to this many items at *results
1900  *      @tag:           the tag index (< RADIX_TREE_MAX_TAGS)
1901  *
1902  *      Performs an index-ascending scan of the tree for present items which
1903  *      have the tag indexed by @tag set.  Places the items at *@results and
1904  *      returns the number of items which were placed at *@results.
1905  */
1906 unsigned int
1907 radix_tree_gang_lookup_tag(const struct radix_tree_root *root, void **results,
1908                 unsigned long first_index, unsigned int max_items,
1909                 unsigned int tag)
1910 {
1911         struct radix_tree_iter iter;
1912         void __rcu **slot;
1913         unsigned int ret = 0;
1914
1915         if (unlikely(!max_items))
1916                 return 0;
1917
1918         radix_tree_for_each_tagged(slot, root, &iter, first_index, tag) {
1919                 results[ret] = rcu_dereference_raw(*slot);
1920                 if (!results[ret])
1921                         continue;
1922                 if (radix_tree_is_internal_node(results[ret])) {
1923                         slot = radix_tree_iter_retry(&iter);
1924                         continue;
1925                 }
1926                 if (++ret == max_items)
1927                         break;
1928         }
1929
1930         return ret;
1931 }
1932 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_gang_lookup_tag);
1933
1934 /**
1935  *      radix_tree_gang_lookup_tag_slot - perform multiple slot lookup on a
1936  *                                        radix tree based on a tag
1937  *      @root:          radix tree root
1938  *      @results:       where the results of the lookup are placed
1939  *      @first_index:   start the lookup from this key
1940  *      @max_items:     place up to this many items at *results
1941  *      @tag:           the tag index (< RADIX_TREE_MAX_TAGS)
1942  *
1943  *      Performs an index-ascending scan of the tree for present items which
1944  *      have the tag indexed by @tag set.  Places the slots at *@results and
1945  *      returns the number of slots which were placed at *@results.
1946  */
1947 unsigned int
1948 radix_tree_gang_lookup_tag_slot(const struct radix_tree_root *root,
1949                 void __rcu ***results, unsigned long first_index,
1950                 unsigned int max_items, unsigned int tag)
1951 {
1952         struct radix_tree_iter iter;
1953         void __rcu **slot;
1954         unsigned int ret = 0;
1955
1956         if (unlikely(!max_items))
1957                 return 0;
1958
1959         radix_tree_for_each_tagged(slot, root, &iter, first_index, tag) {
1960                 results[ret] = slot;
1961                 if (++ret == max_items)
1962                         break;
1963         }
1964
1965         return ret;
1966 }
1967 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_gang_lookup_tag_slot);
1968
1969 /**
1970  *      __radix_tree_delete_node    -    try to free node after clearing a slot
1971  *      @root:          radix tree root
1972  *      @node:          node containing @index
1973  *      @update_node:   callback for changing leaf nodes
1974  *      @private:       private data to pass to @update_node
1975  *
1976  *      After clearing the slot at @index in @node from radix tree
1977  *      rooted at @root, call this function to attempt freeing the
1978  *      node and shrinking the tree.
1979  */
1980 void __radix_tree_delete_node(struct radix_tree_root *root,
1981                               struct radix_tree_node *node,
1982                               radix_tree_update_node_t update_node,
1983                               void *private)
1984 {
1985         delete_node(root, node, update_node, private);
1986 }
1987
1988 static bool __radix_tree_delete(struct radix_tree_root *root,
1989                                 struct radix_tree_node *node, void __rcu **slot)
1990 {
1991         void *old = rcu_dereference_raw(*slot);
1992         int exceptional = radix_tree_exceptional_entry(old) ? -1 : 0;
1993         unsigned offset = get_slot_offset(node, slot);
1994         int tag;
1995
1996         if (is_idr(root))
1997                 node_tag_set(root, node, IDR_FREE, offset);
1998         else
1999                 for (tag = 0; tag < RADIX_TREE_MAX_TAGS; tag++)
2000                         node_tag_clear(root, node, tag, offset);
2001
2002         replace_slot(slot, NULL, node, -1, exceptional);
2003         return node && delete_node(root, node, NULL, NULL);
2004 }
2005
2006 /**
2007  * radix_tree_iter_delete - delete the entry at this iterator position
2008  * @root: radix tree root
2009  * @iter: iterator state
2010  * @slot: pointer to slot
2011  *
2012  * Delete the entry at the position currently pointed to by the iterator.
2013  * This may result in the current node being freed; if it is, the iterator
2014  * is advanced so that it will not reference the freed memory.  This
2015  * function may be called without any locking if there are no other threads
2016  * which can access this tree.
2017  */
2018 void radix_tree_iter_delete(struct radix_tree_root *root,
2019                                 struct radix_tree_iter *iter, void __rcu **slot)
2020 {
2021         if (__radix_tree_delete(root, iter->node, slot))
2022                 iter->index = iter->next_index;
2023 }
2024
2025 /**
2026  * radix_tree_delete_item - delete an item from a radix tree
2027  * @root: radix tree root
2028  * @index: index key
2029  * @item: expected item
2030  *
2031  * Remove @item at @index from the radix tree rooted at @root.
2032  *
2033  * Return: the deleted entry, or %NULL if it was not present
2034  * or the entry at the given @index was not @item.
2035  */
2036 void *radix_tree_delete_item(struct radix_tree_root *root,
2037                              unsigned long index, void *item)
2038 {
2039         struct radix_tree_node *node = NULL;
2040         void __rcu **slot;
2041         void *entry;
2042
2043         entry = __radix_tree_lookup(root, index, &node, &slot);
2044         if (!entry && (!is_idr(root) || node_tag_get(root, node, IDR_FREE,
2045                                                 get_slot_offset(node, slot))))
2046                 return NULL;
2047
2048         if (item && entry != item)
2049                 return NULL;
2050
2051         __radix_tree_delete(root, node, slot);
2052
2053         return entry;
2054 }
2055 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_delete_item);
2056
2057 /**
2058  * radix_tree_delete - delete an entry from a radix tree
2059  * @root: radix tree root
2060  * @index: index key
2061  *
2062  * Remove the entry at @index from the radix tree rooted at @root.
2063  *
2064  * Return: The deleted entry, or %NULL if it was not present.
2065  */
2066 void *radix_tree_delete(struct radix_tree_root *root, unsigned long index)
2067 {
2068         return radix_tree_delete_item(root, index, NULL);
2069 }
2070 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_delete);
2071
2072 void radix_tree_clear_tags(struct radix_tree_root *root,
2073                            struct radix_tree_node *node,
2074                            void __rcu **slot)
2075 {
2076         if (node) {
2077                 unsigned int tag, offset = get_slot_offset(node, slot);
2078                 for (tag = 0; tag < RADIX_TREE_MAX_TAGS; tag++)
2079                         node_tag_clear(root, node, tag, offset);
2080         } else {
2081                 root_tag_clear_all(root);
2082         }
2083 }
2084
2085 /**
2086  *      radix_tree_tagged - test whether any items in the tree are tagged
2087  *      @root:          radix tree root
2088  *      @tag:           tag to test
2089  */
2090 int radix_tree_tagged(const struct radix_tree_root *root, unsigned int tag)
2091 {
2092         return root_tag_get(root, tag);
2093 }
2094 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_tagged);
2095
2096 /**
2097  * idr_preload - preload for idr_alloc()
2098  * @gfp_mask: allocation mask to use for preloading
2099  *
2100  * Preallocate memory to use for the next call to idr_alloc().  This function
2101  * returns with preemption disabled.  It will be enabled by idr_preload_end().
2102  */
2103 void idr_preload(gfp_t gfp_mask)
2104 {
2105         __radix_tree_preload(gfp_mask, IDR_PRELOAD_SIZE);
2106 }
2107 EXPORT_SYMBOL(idr_preload);
2108
2109 /**
2110  * ida_pre_get - reserve resources for ida allocation
2111  * @ida: ida handle
2112  * @gfp: memory allocation flags
2113  *
2114  * This function should be called before calling ida_get_new_above().  If it
2115  * is unable to allocate memory, it will return %0.  On success, it returns %1.
2116  */
2117 int ida_pre_get(struct ida *ida, gfp_t gfp)
2118 {
2119         __radix_tree_preload(gfp, IDA_PRELOAD_SIZE);
2120         /*
2121          * The IDA API has no preload_end() equivalent.  Instead,
2122          * ida_get_new() can return -EAGAIN, prompting the caller
2123          * to return to the ida_pre_get() step.
2124          */
2125         preempt_enable();
2126
2127         if (!this_cpu_read(ida_bitmap)) {
2128                 struct ida_bitmap *bitmap = kmalloc(sizeof(*bitmap), gfp);
2129                 if (!bitmap)
2130                         return 0;
2131                 bitmap = this_cpu_cmpxchg(ida_bitmap, NULL, bitmap);
2132                 kfree(bitmap);
2133         }
2134
2135         return 1;
2136 }
2137 EXPORT_SYMBOL(ida_pre_get);
2138
2139 void __rcu **idr_get_free(struct radix_tree_root *root,
2140                         struct radix_tree_iter *iter, gfp_t gfp, int end)
2141 {
2142         struct radix_tree_node *node = NULL, *child;
2143         void __rcu **slot = (void __rcu **)&root->rnode;
2144         unsigned long maxindex, start = iter->next_index;
2145         unsigned long max = end > 0 ? end - 1 : INT_MAX;
2146         unsigned int shift, offset = 0;
2147
2148  grow:
2149         shift = radix_tree_load_root(root, &child, &maxindex);
2150         if (!radix_tree_tagged(root, IDR_FREE))
2151                 start = max(start, maxindex + 1);
2152         if (start > max)
2153                 return ERR_PTR(-ENOSPC);
2154
2155         if (start > maxindex) {
2156                 int error = radix_tree_extend(root, gfp, start, shift);
2157                 if (error < 0)
2158                         return ERR_PTR(error);
2159                 shift = error;
2160                 child = rcu_dereference_raw(root->rnode);
2161         }
2162
2163         while (shift) {
2164                 shift -= RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
2165                 if (child == NULL) {
2166                         /* Have to add a child node.  */
2167                         child = radix_tree_node_alloc(gfp, node, root, shift,
2168                                                         offset, 0, 0);
2169                         if (!child)
2170                                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2171                         all_tag_set(child, IDR_FREE);
2172                         rcu_assign_pointer(*slot, node_to_entry(child));
2173                         if (node)
2174                                 node->count++;
2175                 } else if (!radix_tree_is_internal_node(child))
2176                         break;
2177
2178                 node = entry_to_node(child);
2179                 offset = radix_tree_descend(node, &child, start);
2180                 if (!tag_get(node, IDR_FREE, offset)) {
2181                         offset = radix_tree_find_next_bit(node, IDR_FREE,
2182                                                         offset + 1);
2183                         start = next_index(start, node, offset);
2184                         if (start > max)
2185                                 return ERR_PTR(-ENOSPC);
2186                         while (offset == RADIX_TREE_MAP_SIZE) {
2187                                 offset = node->offset + 1;
2188                                 node = node->parent;
2189                                 if (!node)
2190                                         goto grow;
2191                                 shift = node->shift;
2192                         }
2193                         child = rcu_dereference_raw(node->slots[offset]);
2194                 }
2195                 slot = &node->slots[offset];
2196         }
2197
2198         iter->index = start;
2199         if (node)
2200                 iter->next_index = 1 + min(max, (start | node_maxindex(node)));
2201         else
2202                 iter->next_index = 1;
2203         iter->node = node;
2204         __set_iter_shift(iter, shift);
2205         set_iter_tags(iter, node, offset, IDR_FREE);
2206
2207         return slot;
2208 }
2209
2210 /**
2211  * idr_destroy - release all internal memory from an IDR
2212  * @idr: idr handle
2213  *
2214  * After this function is called, the IDR is empty, and may be reused or
2215  * the data structure containing it may be freed.
2216  *
2217  * A typical clean-up sequence for objects stored in an idr tree will use
2218  * idr_for_each() to free all objects, if necessary, then idr_destroy() to
2219  * free the memory used to keep track of those objects.
2220  */
2221 void idr_destroy(struct idr *idr)
2222 {
2223         struct radix_tree_node *node = rcu_dereference_raw(idr->idr_rt.rnode);
2224         if (radix_tree_is_internal_node(node))
2225                 radix_tree_free_nodes(node);
2226         idr->idr_rt.rnode = NULL;
2227         root_tag_set(&idr->idr_rt, IDR_FREE);
2228 }
2229 EXPORT_SYMBOL(idr_destroy);
2230
2231 static void
2232 radix_tree_node_ctor(void *arg)
2233 {
2234         struct radix_tree_node *node = arg;
2235
2236         memset(node, 0, sizeof(*node));
2237         INIT_LIST_HEAD(&node->private_list);
2238 }
2239
2240 static __init unsigned long __maxindex(unsigned int height)
2241 {
2242         unsigned int width = height * RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
2243         int shift = RADIX_TREE_INDEX_BITS - width;
2244
2245         if (shift < 0)
2246                 return ~0UL;
2247         if (shift >= BITS_PER_LONG)
2248                 return 0UL;
2249         return ~0UL >> shift;
2250 }
2251
2252 static __init void radix_tree_init_maxnodes(void)
2253 {
2254         unsigned long height_to_maxindex[RADIX_TREE_MAX_PATH + 1];
2255         unsigned int i, j;
2256
2257         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(height_to_maxindex); i++)
2258                 height_to_maxindex[i] = __maxindex(i);
2259         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(height_to_maxnodes); i++) {
2260                 for (j = i; j > 0; j--)
2261                         height_to_maxnodes[i] += height_to_maxindex[j - 1] + 1;
2262         }
2263 }
2264
2265 static int radix_tree_cpu_dead(unsigned int cpu)
2266 {
2267         struct radix_tree_preload *rtp;
2268         struct radix_tree_node *node;
2269
2270         /* Free per-cpu pool of preloaded nodes */
2271         rtp = &per_cpu(radix_tree_preloads, cpu);
2272         while (rtp->nr) {
2273                 node = rtp->nodes;
2274                 rtp->nodes = node->parent;
2275                 kmem_cache_free(radix_tree_node_cachep, node);
2276                 rtp->nr--;
2277         }
2278         kfree(per_cpu(ida_bitmap, cpu));
2279         per_cpu(ida_bitmap, cpu) = NULL;
2280         return 0;
2281 }
2282
2283 void __init radix_tree_init(void)
2284 {
2285         int ret;
2286         radix_tree_node_cachep = kmem_cache_create("radix_tree_node",
2287                         sizeof(struct radix_tree_node), 0,
2288                         SLAB_PANIC | SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2289                         radix_tree_node_ctor);
2290         radix_tree_init_maxnodes();
2291         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_RADIX_DEAD, "lib/radix:dead",
2292                                         NULL, radix_tree_cpu_dead);
2293         WARN_ON(ret < 0);
2294 }