lib/test_xarray.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
   2 /*
   3  * test_xarray.c: Test the XArray API
   4  * Copyright (c) 2017-2018 Microsoft Corporation
   5  * Author: Matthew Wilcox <willy@infradead.org>
   6  */
   7
   8 #include <linux/xarray.h>
   9 #include <linux/module.h>
  10
  11 static unsigned int tests_run;
  12 static unsigned int tests_passed;
  13
  14 #ifndef XA_DEBUG
  15 # ifdef __KERNEL__
  16 void xa_dump(const struct xarray *xa) { }
  17 # endif
  18 #undef XA_BUG_ON
  19 #define XA_BUG_ON(xa, x) do {                                   \
  20         tests_run++;                                            \
  21         if (x) {                                                \
  22                 printk("BUG at %s:%d\n", __func__, __LINE__);   \
  23                 xa_dump(xa);                                    \
  24                 dump_stack();                                   \
  25         } else {                                                \
  26                 tests_passed++;                                 \
  27         }                                                       \
  28 } while (0)
  29 #endif
  30
  31 static void *xa_mk_index(unsigned long index)
  32 {
  33         return xa_mk_value(index & LONG_MAX);
  34 }
  35
  36 static void *xa_store_index(struct xarray *xa, unsigned long index, gfp_t gfp)
  37 {
  38         return xa_store(xa, index, xa_mk_index(index), gfp);
  39 }
  40
  41 static void xa_alloc_index(struct xarray *xa, unsigned long index, gfp_t gfp)
  42 {
  43         u32 id = 0;
  44
  45         XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, UINT_MAX, xa_mk_index(index),
  46                                 gfp) != 0);
  47         XA_BUG_ON(xa, id != index);
  48 }
  49
  50 static void xa_erase_index(struct xarray *xa, unsigned long index)
  51 {
  52         XA_BUG_ON(xa, xa_erase(xa, index) != xa_mk_index(index));
  53         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, index) != NULL);
  54 }
  55
  56 /*
  57  * If anyone needs this, please move it to xarray.c.  We have no current
  58  * users outside the test suite because all current multislot users want
  59  * to use the advanced API.
  60  */
  61 static void *xa_store_order(struct xarray *xa, unsigned long index,
  62                 unsigned order, void *entry, gfp_t gfp)
  63 {
  64         XA_STATE_ORDER(xas, xa, index, order);
  65         void *curr;
  66
  67         do {
  68                 xas_lock(&xas);
  69                 curr = xas_store(&xas, entry);
  70                 xas_unlock(&xas);
  71         } while (xas_nomem(&xas, gfp));
  72
  73         return curr;
  74 }
  75
  76 static noinline void check_xa_err(struct xarray *xa)
  77 {
  78         XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store_index(xa, 0, GFP_NOWAIT)) != 0);
  79         XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_erase(xa, 0)) != 0);
  80 #ifndef __KERNEL__
  81         /* The kernel does not fail GFP_NOWAIT allocations */
  82         XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store_index(xa, 1, GFP_NOWAIT)) != -ENOMEM);
  83         XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store_index(xa, 1, GFP_NOWAIT)) != -ENOMEM);
  84 #endif
  85         XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store_index(xa, 1, GFP_KERNEL)) != 0);
  86         XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store(xa, 1, xa_mk_value(0), GFP_KERNEL)) != 0);
  87         XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_erase(xa, 1)) != 0);
  88 // kills the test-suite :-(
  89 //      XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store(xa, 0, xa_mk_internal(0), 0)) != -EINVAL);
  90 }
  91
  92 static noinline void check_xas_retry(struct xarray *xa)
  93 {
  94         XA_STATE(xas, xa, 0);
  95         void *entry;
  96
  97         xa_store_index(xa, 0, GFP_KERNEL);
  98         xa_store_index(xa, 1, GFP_KERNEL);
  99
 100         rcu_read_lock();
 101         XA_BUG_ON(xa, xas_find(&xas, ULONG_MAX) != xa_mk_value(0));
 102         xa_erase_index(xa, 1);
 103         XA_BUG_ON(xa, !xa_is_retry(xas_reload(&xas)));
 104         XA_BUG_ON(xa, xas_retry(&xas, NULL));
 105         XA_BUG_ON(xa, xas_retry(&xas, xa_mk_value(0)));
 106         xas_reset(&xas);
 107         XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node != XAS_RESTART);
 108         XA_BUG_ON(xa, xas_next_entry(&xas, ULONG_MAX) != xa_mk_value(0));
 109         XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node != NULL);
 110
 111         XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 1, GFP_KERNEL) != NULL);
 112         XA_BUG_ON(xa, !xa_is_internal(xas_reload(&xas)));
 113         xas.xa_node = XAS_RESTART;
 114         XA_BUG_ON(xa, xas_next_entry(&xas, ULONG_MAX) != xa_mk_value(0));
 115         rcu_read_unlock();
 116
 117         /* Make sure we can iterate through retry entries */
 118         xas_lock(&xas);
 119         xas_set(&xas, 0);
 120         xas_store(&xas, XA_RETRY_ENTRY);
 121         xas_set(&xas, 1);
 122         xas_store(&xas, XA_RETRY_ENTRY);
 123
 124         xas_set(&xas, 0);
 125         xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
 126                 xas_store(&xas, xa_mk_index(xas.xa_index));
 127         }
 128         xas_unlock(&xas);
 129
 130         xa_erase_index(xa, 0);
 131         xa_erase_index(xa, 1);
 132 }
 133
 134 static noinline void check_xa_load(struct xarray *xa)
 135 {
 136         unsigned long i, j;
 137
 138         for (i = 0; i < 1024; i++) {
 139                 for (j = 0; j < 1024; j++) {
 140                         void *entry = xa_load(xa, j);
 141                         if (j < i)
 142                                 XA_BUG_ON(xa, xa_to_value(entry) != j);
 143                         else
 144                                 XA_BUG_ON(xa, entry);
 145                 }
 146                 XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, i, GFP_KERNEL) != NULL);
 147         }
 148
 149         for (i = 0; i < 1024; i++) {
 150                 for (j = 0; j < 1024; j++) {
 151                         void *entry = xa_load(xa, j);
 152                         if (j >= i)
 153                                 XA_BUG_ON(xa, xa_to_value(entry) != j);
 154                         else
 155                                 XA_BUG_ON(xa, entry);
 156                 }
 157                 xa_erase_index(xa, i);
 158         }
 159         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 160 }
 161
 162 static noinline void check_xa_mark_1(struct xarray *xa, unsigned long index)
 163 {
 164         unsigned int order;
 165         unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 8 : 1;
 166
 167         /* NULL elements have no marks set */
 168         XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
 169         xa_set_mark(xa, index, XA_MARK_0);
 170         XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
 171
 172         /* Storing a pointer will not make a mark appear */
 173         XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, index, GFP_KERNEL) != NULL);
 174         XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
 175         xa_set_mark(xa, index, XA_MARK_0);
 176         XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
 177
 178         /* Setting one mark will not set another mark */
 179         XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index + 1, XA_MARK_0));
 180         XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_1));
 181
 182         /* Storing NULL clears marks, and they can't be set again */
 183         xa_erase_index(xa, index);
 184         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 185         XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
 186         xa_set_mark(xa, index, XA_MARK_0);
 187         XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
 188
 189         /*
 190          * Storing a multi-index entry over entries with marks gives the
 191          * entire entry the union of the marks
 192          */
 193         BUG_ON((index % 4) != 0);
 194         for (order = 2; order < max_order; order++) {
 195                 unsigned long base = round_down(index, 1UL << order);
 196                 unsigned long next = base + (1UL << order);
 197                 unsigned long i;
 198
 199                 XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, index + 1, GFP_KERNEL));
 200                 xa_set_mark(xa, index + 1, XA_MARK_0);
 201                 XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, index + 2, GFP_KERNEL));
 202                 xa_set_mark(xa, index + 2, XA_MARK_1);
 203                 XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, next, GFP_KERNEL));
 204                 xa_store_order(xa, index, order, xa_mk_index(index),
 205                                 GFP_KERNEL);
 206                 for (i = base; i < next; i++) {
 207                         XA_STATE(xas, xa, i);
 208                         unsigned int seen = 0;
 209                         void *entry;
 210
 211                         XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, i, XA_MARK_0));
 212                         XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, i, XA_MARK_1));
 213                         XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, i, XA_MARK_2));
 214
 215                         /* We should see two elements in the array */
 216                         rcu_read_lock();
 217                         xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX)
 218                                 seen++;
 219                         rcu_read_unlock();
 220                         XA_BUG_ON(xa, seen != 2);
 221
 222                         /* One of which is marked */
 223                         xas_set(&xas, 0);
 224                         seen = 0;
 225                         rcu_read_lock();
 226                         xas_for_each_marked(&xas, entry, ULONG_MAX, XA_MARK_0)
 227                                 seen++;
 228                         rcu_read_unlock();
 229                         XA_BUG_ON(xa, seen != 1);
 230                 }
 231                 XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, next, XA_MARK_0));
 232                 XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, next, XA_MARK_1));
 233                 XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, next, XA_MARK_2));
 234                 xa_erase_index(xa, index);
 235                 xa_erase_index(xa, next);
 236                 XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 237         }
 238         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 239 }
 240
 241 static noinline void check_xa_mark_2(struct xarray *xa)
 242 {
 243         XA_STATE(xas, xa, 0);
 244         unsigned long index;
 245         unsigned int count = 0;
 246         void *entry;
 247
 248         xa_store_index(xa, 0, GFP_KERNEL);
 249         xa_set_mark(xa, 0, XA_MARK_0);
 250         xas_lock(&xas);
 251         xas_load(&xas);
 252         xas_init_marks(&xas);
 253         xas_unlock(&xas);
 254         XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, 0, XA_MARK_0) == 0);
 255
 256         for (index = 3500; index < 4500; index++) {
 257                 xa_store_index(xa, index, GFP_KERNEL);
 258                 xa_set_mark(xa, index, XA_MARK_0);
 259         }
 260
 261         xas_reset(&xas);
 262         rcu_read_lock();
 263         xas_for_each_marked(&xas, entry, ULONG_MAX, XA_MARK_0)
 264                 count++;
 265         rcu_read_unlock();
 266         XA_BUG_ON(xa, count != 1000);
 267
 268         xas_lock(&xas);
 269         xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
 270                 xas_init_marks(&xas);
 271                 XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, xas.xa_index, XA_MARK_0));
 272                 XA_BUG_ON(xa, !xas_get_mark(&xas, XA_MARK_0));
 273         }
 274         xas_unlock(&xas);
 275
 276         xa_destroy(xa);
 277 }
 278
 279 static noinline void check_xa_mark(struct xarray *xa)
 280 {
 281         unsigned long index;
 282
 283         for (index = 0; index < 16384; index += 4)
 284                 check_xa_mark_1(xa, index);
 285
 286         check_xa_mark_2(xa);
 287 }
 288
 289 static noinline void check_xa_shrink(struct xarray *xa)
 290 {
 291         XA_STATE(xas, xa, 1);
 292         struct xa_node *node;
 293         unsigned int order;
 294         unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 15 : 1;
 295
 296         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 297         XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 0, GFP_KERNEL) != NULL);
 298         XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 1, GFP_KERNEL) != NULL);
 299
 300         /*
 301          * Check that erasing the entry at 1 shrinks the tree and properly
 302          * marks the node as being deleted.
 303          */
 304         xas_lock(&xas);
 305         XA_BUG_ON(xa, xas_load(&xas) != xa_mk_value(1));
 306         node = xas.xa_node;
 307         XA_BUG_ON(xa, xa_entry_locked(xa, node, 0) != xa_mk_value(0));
 308         XA_BUG_ON(xa, xas_store(&xas, NULL) != xa_mk_value(1));
 309         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 1) != NULL);
 310         XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node != XAS_BOUNDS);
 311         XA_BUG_ON(xa, xa_entry_locked(xa, node, 0) != XA_RETRY_ENTRY);
 312         XA_BUG_ON(xa, xas_load(&xas) != NULL);
 313         xas_unlock(&xas);
 314         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 0) != xa_mk_value(0));
 315         xa_erase_index(xa, 0);
 316         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 317
 318         for (order = 0; order < max_order; order++) {
 319                 unsigned long max = (1UL << order) - 1;
 320                 xa_store_order(xa, 0, order, xa_mk_value(0), GFP_KERNEL);
 321                 XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max) != xa_mk_value(0));
 322                 XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max + 1) != NULL);
 323                 rcu_read_lock();
 324                 node = xa_head(xa);
 325                 rcu_read_unlock();
 326                 XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, ULONG_MAX, GFP_KERNEL) !=
 327                                 NULL);
 328                 rcu_read_lock();
 329                 XA_BUG_ON(xa, xa_head(xa) == node);
 330                 rcu_read_unlock();
 331                 XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max + 1) != NULL);
 332                 xa_erase_index(xa, ULONG_MAX);
 333                 XA_BUG_ON(xa, xa->xa_head != node);
 334                 xa_erase_index(xa, 0);
 335         }
 336 }
 337
 338 static noinline void check_cmpxchg(struct xarray *xa)
 339 {
 340         void *FIVE = xa_mk_value(5);
 341         void *SIX = xa_mk_value(6);
 342         void *LOTS = xa_mk_value(12345678);
 343
 344         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 345         XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 12345678, GFP_KERNEL) != NULL);
 346         XA_BUG_ON(xa, xa_insert(xa, 12345678, xa, GFP_KERNEL) != -EEXIST);
 347         XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 12345678, SIX, FIVE, GFP_KERNEL) != LOTS);
 348         XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 12345678, LOTS, FIVE, GFP_KERNEL) != LOTS);
 349         XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 12345678, FIVE, LOTS, GFP_KERNEL) != FIVE);
 350         XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 5, FIVE, NULL, GFP_KERNEL) != NULL);
 351         XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 5, NULL, FIVE, GFP_KERNEL) != NULL);
 352         xa_erase_index(xa, 12345678);
 353         xa_erase_index(xa, 5);
 354         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 355 }
 356
 357 static noinline void check_reserve(struct xarray *xa)
 358 {
 359         void *entry;
 360         unsigned long index = 0;
 361
 362         /* An array with a reserved entry is not empty */
 363         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 364         xa_reserve(xa, 12345678, GFP_KERNEL);
 365         XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
 366         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 12345678));
 367         xa_release(xa, 12345678);
 368         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 369
 370         /* Releasing a used entry does nothing */
 371         xa_reserve(xa, 12345678, GFP_KERNEL);
 372         XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 12345678, GFP_NOWAIT) != NULL);
 373         xa_release(xa, 12345678);
 374         xa_erase_index(xa, 12345678);
 375         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 376
 377         /* cmpxchg sees a reserved entry as NULL */
 378         xa_reserve(xa, 12345678, GFP_KERNEL);
 379         XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 12345678, NULL, xa_mk_value(12345678),
 380                                 GFP_NOWAIT) != NULL);
 381         xa_release(xa, 12345678);
 382         xa_erase_index(xa, 12345678);
 383         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 384
 385         /* And so does xa_insert */
 386         xa_reserve(xa, 12345678, GFP_KERNEL);
 387         XA_BUG_ON(xa, xa_insert(xa, 12345678, xa_mk_value(12345678), 0) != 0);
 388         xa_erase_index(xa, 12345678);
 389         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 390
 391         /* Can iterate through a reserved entry */
 392         xa_store_index(xa, 5, GFP_KERNEL);
 393         xa_reserve(xa, 6, GFP_KERNEL);
 394         xa_store_index(xa, 7, GFP_KERNEL);
 395
 396         xa_for_each(xa, entry, index, ULONG_MAX, XA_PRESENT) {
 397                 XA_BUG_ON(xa, index != 5 && index != 7);
 398         }
 399         xa_destroy(xa);
 400 }
 401
 402 static noinline void check_xas_erase(struct xarray *xa)
 403 {
 404         XA_STATE(xas, xa, 0);
 405         void *entry;
 406         unsigned long i, j;
 407
 408         for (i = 0; i < 200; i++) {
 409                 for (j = i; j < 2 * i + 17; j++) {
 410                         xas_set(&xas, j);
 411                         do {
 412                                 xas_lock(&xas);
 413                                 xas_store(&xas, xa_mk_index(j));
 414                                 xas_unlock(&xas);
 415                         } while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
 416                 }
 417
 418                 xas_set(&xas, ULONG_MAX);
 419                 do {
 420                         xas_lock(&xas);
 421                         xas_store(&xas, xa_mk_value(0));
 422                         xas_unlock(&xas);
 423                 } while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
 424
 425                 xas_lock(&xas);
 426                 xas_store(&xas, NULL);
 427
 428                 xas_set(&xas, 0);
 429                 j = i;
 430                 xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
 431                         XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(j));
 432                         xas_store(&xas, NULL);
 433                         j++;
 434                 }
 435                 xas_unlock(&xas);
 436                 XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 437         }
 438 }
 439
 440 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
 441 static noinline void check_multi_store_1(struct xarray *xa, unsigned long index,
 442                 unsigned int order)
 443 {
 444         XA_STATE(xas, xa, index);
 445         unsigned long min = index & ~((1UL << order) - 1);
 446         unsigned long max = min + (1UL << order);
 447
 448         xa_store_order(xa, index, order, xa_mk_index(index), GFP_KERNEL);
 449         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, min) != xa_mk_index(index));
 450         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max - 1) != xa_mk_index(index));
 451         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max) != NULL);
 452         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, min - 1) != NULL);
 453
 454         xas_lock(&xas);
 455         XA_BUG_ON(xa, xas_store(&xas, xa_mk_index(min)) != xa_mk_index(index));
 456         xas_unlock(&xas);
 457         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, min) != xa_mk_index(min));
 458         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max - 1) != xa_mk_index(min));
 459         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max) != NULL);
 460         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, min - 1) != NULL);
 461
 462         xa_erase_index(xa, min);
 463         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 464 }
 465
 466 static noinline void check_multi_store_2(struct xarray *xa, unsigned long index,
 467                 unsigned int order)
 468 {
 469         XA_STATE(xas, xa, index);
 470         xa_store_order(xa, index, order, xa_mk_value(0), GFP_KERNEL);
 471
 472         xas_lock(&xas);
 473         XA_BUG_ON(xa, xas_store(&xas, xa_mk_value(1)) != xa_mk_value(0));
 474         XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != index);
 475         XA_BUG_ON(xa, xas_store(&xas, NULL) != xa_mk_value(1));
 476         xas_unlock(&xas);
 477         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 478 }
 479
 480 static noinline void check_multi_store_3(struct xarray *xa, unsigned long index,
 481                 unsigned int order)
 482 {
 483         XA_STATE(xas, xa, 0);
 484         void *entry;
 485         int n = 0;
 486
 487         xa_store_order(xa, index, order, xa_mk_index(index), GFP_KERNEL);
 488
 489         xas_lock(&xas);
 490         xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
 491                 XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(index));
 492                 n++;
 493         }
 494         XA_BUG_ON(xa, n != 1);
 495         xas_set(&xas, index + 1);
 496         xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
 497                 XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(index));
 498                 n++;
 499         }
 500         XA_BUG_ON(xa, n != 2);
 501         xas_unlock(&xas);
 502
 503         xa_destroy(xa);
 504 }
 505 #endif
 506
 507 static noinline void check_multi_store(struct xarray *xa)
 508 {
 509 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
 510         unsigned long i, j, k;
 511         unsigned int max_order = (sizeof(long) == 4) ? 30 : 60;
 512
 513         /* Loading from any position returns the same value */
 514         xa_store_order(xa, 0, 1, xa_mk_value(0), GFP_KERNEL);
 515         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 0) != xa_mk_value(0));
 516         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 1) != xa_mk_value(0));
 517         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 2) != NULL);
 518         rcu_read_lock();
 519         XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->count != 2);
 520         XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->nr_values != 2);
 521         rcu_read_unlock();
 522
 523         /* Storing adjacent to the value does not alter the value */
 524         xa_store(xa, 3, xa, GFP_KERNEL);
 525         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 0) != xa_mk_value(0));
 526         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 1) != xa_mk_value(0));
 527         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 2) != NULL);
 528         rcu_read_lock();
 529         XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->count != 3);
 530         XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->nr_values != 2);
 531         rcu_read_unlock();
 532
 533         /* Overwriting multiple indexes works */
 534         xa_store_order(xa, 0, 2, xa_mk_value(1), GFP_KERNEL);
 535         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 0) != xa_mk_value(1));
 536         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 1) != xa_mk_value(1));
 537         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 2) != xa_mk_value(1));
 538         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 3) != xa_mk_value(1));
 539         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 4) != NULL);
 540         rcu_read_lock();
 541         XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->count != 4);
 542         XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->nr_values != 4);
 543         rcu_read_unlock();
 544
 545         /* We can erase multiple values with a single store */
 546         xa_store_order(xa, 0, BITS_PER_LONG - 1, NULL, GFP_KERNEL);
 547         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 548
 549         /* Even when the first slot is empty but the others aren't */
 550         xa_store_index(xa, 1, GFP_KERNEL);
 551         xa_store_index(xa, 2, GFP_KERNEL);
 552         xa_store_order(xa, 0, 2, NULL, GFP_KERNEL);
 553         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 554
 555         for (i = 0; i < max_order; i++) {
 556                 for (j = 0; j < max_order; j++) {
 557                         xa_store_order(xa, 0, i, xa_mk_index(i), GFP_KERNEL);
 558                         xa_store_order(xa, 0, j, xa_mk_index(j), GFP_KERNEL);
 559
 560                         for (k = 0; k < max_order; k++) {
 561                                 void *entry = xa_load(xa, (1UL << k) - 1);
 562                                 if ((i < k) && (j < k))
 563                                         XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
 564                                 else
 565                                         XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(j));
 566                         }
 567
 568                         xa_erase(xa, 0);
 569                         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 570                 }
 571         }
 572
 573         for (i = 0; i < 20; i++) {
 574                 check_multi_store_1(xa, 200, i);
 575                 check_multi_store_1(xa, 0, i);
 576                 check_multi_store_1(xa, (1UL << i) + 1, i);
 577         }
 578         check_multi_store_2(xa, 4095, 9);
 579
 580         for (i = 1; i < 20; i++) {
 581                 check_multi_store_3(xa, 0, i);
 582                 check_multi_store_3(xa, 1UL << i, i);
 583         }
 584 #endif
 585 }
 586
 587 static DEFINE_XARRAY_ALLOC(xa0);
 588
 589 static noinline void check_xa_alloc(void)
 590 {
 591         int i;
 592         u32 id;
 593
 594         /* An empty array should assign 0 to the first alloc */
 595         xa_alloc_index(&xa0, 0, GFP_KERNEL);
 596
 597         /* Erasing it should make the array empty again */
 598         xa_erase_index(&xa0, 0);
 599         XA_BUG_ON(&xa0, !xa_empty(&xa0));
 600
 601         /* And it should assign 0 again */
 602         xa_alloc_index(&xa0, 0, GFP_KERNEL);
 603
 604         /* The next assigned ID should be 1 */
 605         xa_alloc_index(&xa0, 1, GFP_KERNEL);
 606         xa_erase_index(&xa0, 1);
 607
 608         /* Storing a value should mark it used */
 609         xa_store_index(&xa0, 1, GFP_KERNEL);
 610         xa_alloc_index(&xa0, 2, GFP_KERNEL);
 611
 612         /* If we then erase 0, it should be free */
 613         xa_erase_index(&xa0, 0);
 614         xa_alloc_index(&xa0, 0, GFP_KERNEL);
 615
 616         xa_erase_index(&xa0, 1);
 617         xa_erase_index(&xa0, 2);
 618
 619         for (i = 1; i < 5000; i++) {
 620                 xa_alloc_index(&xa0, i, GFP_KERNEL);
 621         }
 622
 623         xa_destroy(&xa0);
 624
 625         id = 0xfffffffeU;
 626         XA_BUG_ON(&xa0, xa_alloc(&xa0, &id, UINT_MAX, xa_mk_index(id),
 627                                 GFP_KERNEL) != 0);
 628         XA_BUG_ON(&xa0, id != 0xfffffffeU);
 629         XA_BUG_ON(&xa0, xa_alloc(&xa0, &id, UINT_MAX, xa_mk_index(id),
 630                                 GFP_KERNEL) != 0);
 631         XA_BUG_ON(&xa0, id != 0xffffffffU);
 632         XA_BUG_ON(&xa0, xa_alloc(&xa0, &id, UINT_MAX, xa_mk_index(id),
 633                                 GFP_KERNEL) != -ENOSPC);
 634         XA_BUG_ON(&xa0, id != 0xffffffffU);
 635         xa_destroy(&xa0);
 636
 637         id = 10;
 638         XA_BUG_ON(&xa0, xa_alloc(&xa0, &id, 5, xa_mk_index(id),
 639                                 GFP_KERNEL) != -ENOSPC);
 640         XA_BUG_ON(&xa0, xa_store_index(&xa0, 3, GFP_KERNEL) != 0);
 641         XA_BUG_ON(&xa0, xa_alloc(&xa0, &id, 5, xa_mk_index(id),
 642                                 GFP_KERNEL) != -ENOSPC);
 643         xa_erase_index(&xa0, 3);
 644         XA_BUG_ON(&xa0, !xa_empty(&xa0));
 645 }
 646
 647 static noinline void __check_store_iter(struct xarray *xa, unsigned long start,
 648                         unsigned int order, unsigned int present)
 649 {
 650         XA_STATE_ORDER(xas, xa, start, order);
 651         void *entry;
 652         unsigned int count = 0;
 653
 654 retry:
 655         xas_lock(&xas);
 656         xas_for_each_conflict(&xas, entry) {
 657                 XA_BUG_ON(xa, !xa_is_value(entry));
 658                 XA_BUG_ON(xa, entry < xa_mk_index(start));
 659                 XA_BUG_ON(xa, entry > xa_mk_index(start + (1UL << order) - 1));
 660                 count++;
 661         }
 662         xas_store(&xas, xa_mk_index(start));
 663         xas_unlock(&xas);
 664         if (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL)) {
 665                 count = 0;
 666                 goto retry;
 667         }
 668         XA_BUG_ON(xa, xas_error(&xas));
 669         XA_BUG_ON(xa, count != present);
 670         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, start) != xa_mk_index(start));
 671         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, start + (1UL << order) - 1) !=
 672                         xa_mk_index(start));
 673         xa_erase_index(xa, start);
 674 }
 675
 676 static noinline void check_store_iter(struct xarray *xa)
 677 {
 678         unsigned int i, j;
 679         unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 20 : 1;
 680
 681         for (i = 0; i < max_order; i++) {
 682                 unsigned int min = 1 << i;
 683                 unsigned int max = (2 << i) - 1;
 684                 __check_store_iter(xa, 0, i, 0);
 685                 XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 686                 __check_store_iter(xa, min, i, 0);
 687                 XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 688
 689                 xa_store_index(xa, min, GFP_KERNEL);
 690                 __check_store_iter(xa, min, i, 1);
 691                 XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 692                 xa_store_index(xa, max, GFP_KERNEL);
 693                 __check_store_iter(xa, min, i, 1);
 694                 XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 695
 696                 for (j = 0; j < min; j++)
 697                         xa_store_index(xa, j, GFP_KERNEL);
 698                 __check_store_iter(xa, 0, i, min);
 699                 XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 700                 for (j = 0; j < min; j++)
 701                         xa_store_index(xa, min + j, GFP_KERNEL);
 702                 __check_store_iter(xa, min, i, min);
 703                 XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 704         }
 705 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
 706         xa_store_index(xa, 63, GFP_KERNEL);
 707         xa_store_index(xa, 65, GFP_KERNEL);
 708         __check_store_iter(xa, 64, 2, 1);
 709         xa_erase_index(xa, 63);
 710 #endif
 711         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 712 }
 713
 714 static noinline void check_multi_find(struct xarray *xa)
 715 {
 716 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
 717         unsigned long index;
 718
 719         xa_store_order(xa, 12, 2, xa_mk_value(12), GFP_KERNEL);
 720         XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 16, GFP_KERNEL) != NULL);
 721
 722         index = 0;
 723         XA_BUG_ON(xa, xa_find(xa, &index, ULONG_MAX, XA_PRESENT) !=
 724                         xa_mk_value(12));
 725         XA_BUG_ON(xa, index != 12);
 726         index = 13;
 727         XA_BUG_ON(xa, xa_find(xa, &index, ULONG_MAX, XA_PRESENT) !=
 728                         xa_mk_value(12));
 729         XA_BUG_ON(xa, (index < 12) || (index >= 16));
 730         XA_BUG_ON(xa, xa_find_after(xa, &index, ULONG_MAX, XA_PRESENT) !=
 731                         xa_mk_value(16));
 732         XA_BUG_ON(xa, index != 16);
 733
 734         xa_erase_index(xa, 12);
 735         xa_erase_index(xa, 16);
 736         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 737 #endif
 738 }
 739
 740 static noinline void check_multi_find_2(struct xarray *xa)
 741 {
 742         unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 10 : 1;
 743         unsigned int i, j;
 744         void *entry;
 745
 746         for (i = 0; i < max_order; i++) {
 747                 unsigned long index = 1UL << i;
 748                 for (j = 0; j < index; j++) {
 749                         XA_STATE(xas, xa, j + index);
 750                         xa_store_index(xa, index - 1, GFP_KERNEL);
 751                         xa_store_order(xa, index, i, xa_mk_index(index),
 752                                         GFP_KERNEL);
 753                         rcu_read_lock();
 754                         xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
 755                                 xa_erase_index(xa, index);
 756                         }
 757                         rcu_read_unlock();
 758                         xa_erase_index(xa, index - 1);
 759                         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 760                 }
 761         }
 762 }
 763
 764 static noinline void check_find_1(struct xarray *xa)
 765 {
 766         unsigned long i, j, k;
 767
 768         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 769
 770         /*
 771          * Check xa_find with all pairs between 0 and 99 inclusive,
 772          * starting at every index between 0 and 99
 773          */
 774         for (i = 0; i < 100; i++) {
 775                 XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, i, GFP_KERNEL) != NULL);
 776                 xa_set_mark(xa, i, XA_MARK_0);
 777                 for (j = 0; j < i; j++) {
 778                         XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, j, GFP_KERNEL) !=
 779                                         NULL);
 780                         xa_set_mark(xa, j, XA_MARK_0);
 781                         for (k = 0; k < 100; k++) {
 782                                 unsigned long index = k;
 783                                 void *entry = xa_find(xa, &index, ULONG_MAX,
 784                                                                 XA_PRESENT);
 785                                 if (k <= j)
 786                                         XA_BUG_ON(xa, index != j);
 787                                 else if (k <= i)
 788                                         XA_BUG_ON(xa, index != i);
 789                                 else
 790                                         XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
 791
 792                                 index = k;
 793                                 entry = xa_find(xa, &index, ULONG_MAX,
 794                                                                 XA_MARK_0);
 795                                 if (k <= j)
 796                                         XA_BUG_ON(xa, index != j);
 797                                 else if (k <= i)
 798                                         XA_BUG_ON(xa, index != i);
 799                                 else
 800                                         XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
 801                         }
 802                         xa_erase_index(xa, j);
 803                         XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, j, XA_MARK_0));
 804                         XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, i, XA_MARK_0));
 805                 }
 806                 xa_erase_index(xa, i);
 807                 XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, i, XA_MARK_0));
 808         }
 809         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 810 }
 811
 812 static noinline void check_find_2(struct xarray *xa)
 813 {
 814         void *entry;
 815         unsigned long i, j, index = 0;
 816
 817         xa_for_each(xa, entry, index, ULONG_MAX, XA_PRESENT) {
 818                 XA_BUG_ON(xa, true);
 819         }
 820
 821         for (i = 0; i < 1024; i++) {
 822                 xa_store_index(xa, index, GFP_KERNEL);
 823                 j = 0;
 824                 index = 0;
 825                 xa_for_each(xa, entry, index, ULONG_MAX, XA_PRESENT) {
 826                         XA_BUG_ON(xa, xa_mk_index(index) != entry);
 827                         XA_BUG_ON(xa, index != j++);
 828                 }
 829         }
 830
 831         xa_destroy(xa);
 832 }
 833
 834 static noinline void check_find_3(struct xarray *xa)
 835 {
 836         XA_STATE(xas, xa, 0);
 837         unsigned long i, j, k;
 838         void *entry;
 839
 840         for (i = 0; i < 100; i++) {
 841                 for (j = 0; j < 100; j++) {
 842                         for (k = 0; k < 100; k++) {
 843                                 xas_set(&xas, j);
 844                                 xas_for_each_marked(&xas, entry, k, XA_MARK_0)
 845                                         ;
 846                                 if (j > k)
 847                                         XA_BUG_ON(xa,
 848                                                 xas.xa_node != XAS_RESTART);
 849                         }
 850                 }
 851                 xa_store_index(xa, i, GFP_KERNEL);
 852                 xa_set_mark(xa, i, XA_MARK_0);
 853         }
 854         xa_destroy(xa);
 855 }
 856
 857 static noinline void check_find(struct xarray *xa)
 858 {
 859         check_find_1(xa);
 860         check_find_2(xa);
 861         check_find_3(xa);
 862         check_multi_find(xa);
 863         check_multi_find_2(xa);
 864 }
 865
 866 /* See find_swap_entry() in mm/shmem.c */
 867 static noinline unsigned long xa_find_entry(struct xarray *xa, void *item)
 868 {
 869         XA_STATE(xas, xa, 0);
 870         unsigned int checked = 0;
 871         void *entry;
 872
 873         rcu_read_lock();
 874         xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
 875                 if (xas_retry(&xas, entry))
 876                         continue;
 877                 if (entry == item)
 878                         break;
 879                 checked++;
 880                 if ((checked % 4) != 0)
 881                         continue;
 882                 xas_pause(&xas);
 883         }
 884         rcu_read_unlock();
 885
 886         return entry ? xas.xa_index : -1;
 887 }
 888
 889 static noinline void check_find_entry(struct xarray *xa)
 890 {
 891 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
 892         unsigned int order;
 893         unsigned long offset, index;
 894
 895         for (order = 0; order < 20; order++) {
 896                 for (offset = 0; offset < (1UL << (order + 3));
 897                      offset += (1UL << order)) {
 898                         for (index = 0; index < (1UL << (order + 5));
 899                              index += (1UL << order)) {
 900                                 xa_store_order(xa, index, order,
 901                                                 xa_mk_index(index), GFP_KERNEL);
 902                                 XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, index) !=
 903                                                 xa_mk_index(index));
 904                                 XA_BUG_ON(xa, xa_find_entry(xa,
 905                                                 xa_mk_index(index)) != index);
 906                         }
 907                         XA_BUG_ON(xa, xa_find_entry(xa, xa) != -1);
 908                         xa_destroy(xa);
 909                 }
 910         }
 911 #endif
 912
 913         XA_BUG_ON(xa, xa_find_entry(xa, xa) != -1);
 914         xa_store_index(xa, ULONG_MAX, GFP_KERNEL);
 915         XA_BUG_ON(xa, xa_find_entry(xa, xa) != -1);
 916         XA_BUG_ON(xa, xa_find_entry(xa, xa_mk_index(ULONG_MAX)) != -1);
 917         xa_erase_index(xa, ULONG_MAX);
 918         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 919 }
 920
 921 static noinline void check_move_small(struct xarray *xa, unsigned long idx)
 922 {
 923         XA_STATE(xas, xa, 0);
 924         unsigned long i;
 925
 926         xa_store_index(xa, 0, GFP_KERNEL);
 927         xa_store_index(xa, idx, GFP_KERNEL);
 928
 929         rcu_read_lock();
 930         for (i = 0; i < idx * 4; i++) {
 931                 void *entry = xas_next(&xas);
 932                 if (i <= idx)
 933                         XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node == XAS_RESTART);
 934                 XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != i);
 935                 if (i == 0 || i == idx)
 936                         XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
 937                 else
 938                         XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
 939         }
 940         xas_next(&xas);
 941         XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != i);
 942
 943         do {
 944                 void *entry = xas_prev(&xas);
 945                 i--;
 946                 if (i <= idx)
 947                         XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node == XAS_RESTART);
 948                 XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != i);
 949                 if (i == 0 || i == idx)
 950                         XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
 951                 else
 952                         XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
 953         } while (i > 0);
 954
 955         xas_set(&xas, ULONG_MAX);
 956         XA_BUG_ON(xa, xas_next(&xas) != NULL);
 957         XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != ULONG_MAX);
 958         XA_BUG_ON(xa, xas_next(&xas) != xa_mk_value(0));
 959         XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != 0);
 960         XA_BUG_ON(xa, xas_prev(&xas) != NULL);
 961         XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != ULONG_MAX);
 962         rcu_read_unlock();
 963
 964         xa_erase_index(xa, 0);
 965         xa_erase_index(xa, idx);
 966         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 967 }
 968
 969 static noinline void check_move(struct xarray *xa)
 970 {
 971         XA_STATE(xas, xa, (1 << 16) - 1);
 972         unsigned long i;
 973
 974         for (i = 0; i < (1 << 16); i++)
 975                 XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, i, GFP_KERNEL) != NULL);
 976
 977         rcu_read_lock();
 978         do {
 979                 void *entry = xas_prev(&xas);
 980                 i--;
 981                 XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
 982                 XA_BUG_ON(xa, i != xas.xa_index);
 983         } while (i != 0);
 984
 985         XA_BUG_ON(xa, xas_prev(&xas) != NULL);
 986         XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != ULONG_MAX);
 987
 988         do {
 989                 void *entry = xas_next(&xas);
 990                 XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
 991                 XA_BUG_ON(xa, i != xas.xa_index);
 992                 i++;
 993         } while (i < (1 << 16));
 994         rcu_read_unlock();
 995
 996         for (i = (1 << 8); i < (1 << 15); i++)
 997                 xa_erase_index(xa, i);
 998
 999         i = xas.xa_index;
1000
1001         rcu_read_lock();
1002         do {
1003                 void *entry = xas_prev(&xas);
1004                 i--;
1005                 if ((i < (1 << 8)) || (i >= (1 << 15)))
1006                         XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
1007                 else
1008                         XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
1009                 XA_BUG_ON(xa, i != xas.xa_index);
1010         } while (i != 0);
1011
1012         XA_BUG_ON(xa, xas_prev(&xas) != NULL);
1013         XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != ULONG_MAX);
1014
1015         do {
1016                 void *entry = xas_next(&xas);
1017                 if ((i < (1 << 8)) || (i >= (1 << 15)))
1018                         XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
1019                 else
1020                         XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
1021                 XA_BUG_ON(xa, i != xas.xa_index);
1022                 i++;
1023         } while (i < (1 << 16));
1024         rcu_read_unlock();
1025
1026         xa_destroy(xa);
1027
1028         for (i = 0; i < 16; i++)
1029                 check_move_small(xa, 1UL << i);
1030
1031         for (i = 2; i < 16; i++)
1032                 check_move_small(xa, (1UL << i) - 1);
1033 }
1034
1035 static noinline void xa_store_many_order(struct xarray *xa,
1036                 unsigned long index, unsigned order)
1037 {
1038         XA_STATE_ORDER(xas, xa, index, order);
1039         unsigned int i = 0;
1040
1041         do {
1042                 xas_lock(&xas);
1043                 XA_BUG_ON(xa, xas_find_conflict(&xas));
1044                 xas_create_range(&xas);
1045                 if (xas_error(&xas))
1046                         goto unlock;
1047                 for (i = 0; i < (1U << order); i++) {
1048                         XA_BUG_ON(xa, xas_store(&xas, xa_mk_index(index + i)));
1049                         xas_next(&xas);
1050                 }
1051 unlock:
1052                 xas_unlock(&xas);
1053         } while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
1054
1055         XA_BUG_ON(xa, xas_error(&xas));
1056 }
1057
1058 static noinline void check_create_range_1(struct xarray *xa,
1059                 unsigned long index, unsigned order)
1060 {
1061         unsigned long i;
1062
1063         xa_store_many_order(xa, index, order);
1064         for (i = index; i < index + (1UL << order); i++)
1065                 xa_erase_index(xa, i);
1066         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1067 }
1068
1069 static noinline void check_create_range_2(struct xarray *xa, unsigned order)
1070 {
1071         unsigned long i;
1072         unsigned long nr = 1UL << order;
1073
1074         for (i = 0; i < nr * nr; i += nr)
1075                 xa_store_many_order(xa, i, order);
1076         for (i = 0; i < nr * nr; i++)
1077                 xa_erase_index(xa, i);
1078         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1079 }
1080
1081 static noinline void check_create_range_3(void)
1082 {
1083         XA_STATE(xas, NULL, 0);
1084         xas_set_err(&xas, -EEXIST);
1085         xas_create_range(&xas);
1086         XA_BUG_ON(NULL, xas_error(&xas) != -EEXIST);
1087 }
1088
1089 static noinline void check_create_range_4(struct xarray *xa,
1090                 unsigned long index, unsigned order)
1091 {
1092         XA_STATE_ORDER(xas, xa, index, order);
1093         unsigned long base = xas.xa_index;
1094         unsigned long i = 0;
1095
1096         xa_store_index(xa, index, GFP_KERNEL);
1097         do {
1098                 xas_lock(&xas);
1099                 xas_create_range(&xas);
1100                 if (xas_error(&xas))
1101                         goto unlock;
1102                 for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
1103                         void *old = xas_store(&xas, xa_mk_index(base + i));
1104                         if (xas.xa_index == index)
1105                                 XA_BUG_ON(xa, old != xa_mk_index(base + i));
1106                         else
1107                                 XA_BUG_ON(xa, old != NULL);
1108                         xas_next(&xas);
1109                 }
1110 unlock:
1111                 xas_unlock(&xas);
1112         } while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
1113
1114         XA_BUG_ON(xa, xas_error(&xas));
1115
1116         for (i = base; i < base + (1UL << order); i++)
1117                 xa_erase_index(xa, i);
1118         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1119 }
1120
1121 static noinline void check_create_range(struct xarray *xa)
1122 {
1123         unsigned int order;
1124         unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 12 : 1;
1125
1126         for (order = 0; order < max_order; order++) {
1127                 check_create_range_1(xa, 0, order);
1128                 check_create_range_1(xa, 1U << order, order);
1129                 check_create_range_1(xa, 2U << order, order);
1130                 check_create_range_1(xa, 3U << order, order);
1131                 check_create_range_1(xa, 1U << 24, order);
1132                 if (order < 10)
1133                         check_create_range_2(xa, order);
1134
1135                 check_create_range_4(xa, 0, order);
1136                 check_create_range_4(xa, 1U << order, order);
1137                 check_create_range_4(xa, 2U << order, order);
1138                 check_create_range_4(xa, 3U << order, order);
1139                 check_create_range_4(xa, 1U << 24, order);
1140
1141                 check_create_range_4(xa, 1, order);
1142                 check_create_range_4(xa, (1U << order) + 1, order);
1143                 check_create_range_4(xa, (2U << order) + 1, order);
1144                 check_create_range_4(xa, (2U << order) - 1, order);
1145                 check_create_range_4(xa, (3U << order) + 1, order);
1146                 check_create_range_4(xa, (3U << order) - 1, order);
1147                 check_create_range_4(xa, (1U << 24) + 1, order);
1148         }
1149
1150         check_create_range_3();
1151 }
1152
1153 static noinline void __check_store_range(struct xarray *xa, unsigned long first,
1154                 unsigned long last)
1155 {
1156 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
1157         xa_store_range(xa, first, last, xa_mk_index(first), GFP_KERNEL);
1158
1159         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, first) != xa_mk_index(first));
1160         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, last) != xa_mk_index(first));
1161         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, first - 1) != NULL);
1162         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, last + 1) != NULL);
1163
1164         xa_store_range(xa, first, last, NULL, GFP_KERNEL);
1165 #endif
1166
1167         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1168 }
1169
1170 static noinline void check_store_range(struct xarray *xa)
1171 {
1172         unsigned long i, j;
1173
1174         for (i = 0; i < 128; i++) {
1175                 for (j = i; j < 128; j++) {
1176                         __check_store_range(xa, i, j);
1177                         __check_store_range(xa, 128 + i, 128 + j);
1178                         __check_store_range(xa, 4095 + i, 4095 + j);
1179                         __check_store_range(xa, 4096 + i, 4096 + j);
1180                         __check_store_range(xa, 123456 + i, 123456 + j);
1181                         __check_store_range(xa, (1 << 24) + i, (1 << 24) + j);
1182                 }
1183         }
1184 }
1185
1186 static LIST_HEAD(shadow_nodes);
1187
1188 static void test_update_node(struct xa_node *node)
1189 {
1190         if (node->count && node->count == node->nr_values) {
1191                 if (list_empty(&node->private_list))
1192                         list_add(&shadow_nodes, &node->private_list);
1193         } else {
1194                 if (!list_empty(&node->private_list))
1195                         list_del_init(&node->private_list);
1196         }
1197 }
1198
1199 static noinline void shadow_remove(struct xarray *xa)
1200 {
1201         struct xa_node *node;
1202
1203         xa_lock(xa);
1204         while ((node = list_first_entry_or_null(&shadow_nodes,
1205                                         struct xa_node, private_list))) {
1206                 XA_STATE(xas, node->array, 0);
1207                 XA_BUG_ON(xa, node->array != xa);
1208                 list_del_init(&node->private_list);
1209                 xas.xa_node = xa_parent_locked(node->array, node);
1210                 xas.xa_offset = node->offset;
1211                 xas.xa_shift = node->shift + XA_CHUNK_SHIFT;
1212                 xas_set_update(&xas, test_update_node);
1213                 xas_store(&xas, NULL);
1214         }
1215         xa_unlock(xa);
1216 }
1217
1218 static noinline void check_workingset(struct xarray *xa, unsigned long index)
1219 {
1220         XA_STATE(xas, xa, index);
1221         xas_set_update(&xas, test_update_node);
1222
1223         do {
1224                 xas_lock(&xas);
1225                 xas_store(&xas, xa_mk_value(0));
1226                 xas_next(&xas);
1227                 xas_store(&xas, xa_mk_value(1));
1228                 xas_unlock(&xas);
1229         } while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
1230
1231         XA_BUG_ON(xa, list_empty(&shadow_nodes));
1232
1233         xas_lock(&xas);
1234         xas_next(&xas);
1235         xas_store(&xas, &xas);
1236         XA_BUG_ON(xa, !list_empty(&shadow_nodes));
1237
1238         xas_store(&xas, xa_mk_value(2));
1239         xas_unlock(&xas);
1240         XA_BUG_ON(xa, list_empty(&shadow_nodes));
1241
1242         shadow_remove(xa);
1243         XA_BUG_ON(xa, !list_empty(&shadow_nodes));
1244         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1245 }
1246
1247 /*
1248  * Check that the pointer / value / sibling entries are accounted the
1249  * way we expect them to be.
1250  */
1251 static noinline void check_account(struct xarray *xa)
1252 {
1253 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
1254         unsigned int order;
1255
1256         for (order = 1; order < 12; order++) {
1257                 XA_STATE(xas, xa, 1 << order);
1258
1259                 xa_store_order(xa, 0, order, xa, GFP_KERNEL);
1260                 rcu_read_lock();
1261                 xas_load(&xas);
1262                 XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node->count == 0);
1263                 XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node->count > (1 << order));
1264                 XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node->nr_values != 0);
1265                 rcu_read_unlock();
1266
1267                 xa_store_order(xa, 1 << order, order, xa_mk_index(1UL << order),
1268                                 GFP_KERNEL);
1269                 XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node->count != xas.xa_node->nr_values * 2);
1270
1271                 xa_erase(xa, 1 << order);
1272                 XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node->nr_values != 0);
1273
1274                 xa_erase(xa, 0);
1275                 XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1276         }
1277 #endif
1278 }
1279
1280 static noinline void check_destroy(struct xarray *xa)
1281 {
1282         unsigned long index;
1283
1284         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1285
1286         /* Destroying an empty array is a no-op */
1287         xa_destroy(xa);
1288         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1289
1290         /* Destroying an array with a single entry */
1291         for (index = 0; index < 1000; index++) {
1292                 xa_store_index(xa, index, GFP_KERNEL);
1293                 XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
1294                 xa_destroy(xa);
1295                 XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1296         }
1297
1298         /* Destroying an array with a single entry at ULONG_MAX */
1299         xa_store(xa, ULONG_MAX, xa, GFP_KERNEL);
1300         XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
1301         xa_destroy(xa);
1302         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1303
1304 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
1305         /* Destroying an array with a multi-index entry */
1306         xa_store_order(xa, 1 << 11, 11, xa, GFP_KERNEL);
1307         XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
1308         xa_destroy(xa);
1309         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1310 #endif
1311 }
1312
1313 static DEFINE_XARRAY(array);
1314
1315 static int xarray_checks(void)
1316 {
1317         check_xa_err(&array);
1318         check_xas_retry(&array);
1319         check_xa_load(&array);
1320         check_xa_mark(&array);
1321         check_xa_shrink(&array);
1322         check_xas_erase(&array);
1323         check_cmpxchg(&array);
1324         check_reserve(&array);
1325         check_multi_store(&array);
1326         check_xa_alloc();
1327         check_find(&array);
1328         check_find_entry(&array);
1329         check_account(&array);
1330         check_destroy(&array);
1331         check_move(&array);
1332         check_create_range(&array);
1333         check_store_range(&array);
1334         check_store_iter(&array);
1335
1336         check_workingset(&array, 0);
1337         check_workingset(&array, 64);
1338         check_workingset(&array, 4096);
1339
1340         printk("XArray: %u of %u tests passed\n", tests_passed, tests_run);
1341         return (tests_run == tests_passed) ? 0 : -EINVAL;
1342 }
1343
1344 static void xarray_exit(void)
1345 {
1346 }
1347
1348 module_init(xarray_checks);
1349 module_exit(xarray_exit);
1350 MODULE_AUTHOR("Matthew Wilcox <willy@infradead.org>");
1351 MODULE_LICENSE("GPL");