radix-tree: add radix_tree_join
[linux] / lib / radix-tree.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2001 Momchil Velikov
3  * Portions Copyright (C) 2001 Christoph Hellwig
4  * Copyright (C) 2005 SGI, Christoph Lameter
5  * Copyright (C) 2006 Nick Piggin
6  * Copyright (C) 2012 Konstantin Khlebnikov
7  * Copyright (C) 2016 Intel, Matthew Wilcox
8  * Copyright (C) 2016 Intel, Ross Zwisler
9  *
10  * This program is free software; you can redistribute it and/or
11  * modify it under the terms of the GNU General Public License as
12  * published by the Free Software Foundation; either version 2, or (at
13  * your option) any later version.
14  *
15  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
16  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
17  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
18  * General Public License for more details.
19  *
20  * You should have received a copy of the GNU General Public License
21  * along with this program; if not, write to the Free Software
22  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
23  */
24
25 #include <linux/errno.h>
26 #include <linux/init.h>
27 #include <linux/kernel.h>
28 #include <linux/export.h>
29 #include <linux/radix-tree.h>
30 #include <linux/percpu.h>
31 #include <linux/slab.h>
32 #include <linux/kmemleak.h>
33 #include <linux/notifier.h>
34 #include <linux/cpu.h>
35 #include <linux/string.h>
36 #include <linux/bitops.h>
37 #include <linux/rcupdate.h>
38 #include <linux/preempt.h>              /* in_interrupt() */
39
40
41 /* Number of nodes in fully populated tree of given height */
42 static unsigned long height_to_maxnodes[RADIX_TREE_MAX_PATH + 1] __read_mostly;
43
44 /*
45  * Radix tree node cache.
46  */
47 static struct kmem_cache *radix_tree_node_cachep;
48
49 /*
50  * The radix tree is variable-height, so an insert operation not only has
51  * to build the branch to its corresponding item, it also has to build the
52  * branch to existing items if the size has to be increased (by
53  * radix_tree_extend).
54  *
55  * The worst case is a zero height tree with just a single item at index 0,
56  * and then inserting an item at index ULONG_MAX. This requires 2 new branches
57  * of RADIX_TREE_MAX_PATH size to be created, with only the root node shared.
58  * Hence:
59  */
60 #define RADIX_TREE_PRELOAD_SIZE (RADIX_TREE_MAX_PATH * 2 - 1)
61
62 /*
63  * Per-cpu pool of preloaded nodes
64  */
65 struct radix_tree_preload {
66         unsigned nr;
67         /* nodes->private_data points to next preallocated node */
68         struct radix_tree_node *nodes;
69 };
70 static DEFINE_PER_CPU(struct radix_tree_preload, radix_tree_preloads) = { 0, };
71
72 static inline struct radix_tree_node *entry_to_node(void *ptr)
73 {
74         return (void *)((unsigned long)ptr & ~RADIX_TREE_INTERNAL_NODE);
75 }
76
77 static inline void *node_to_entry(void *ptr)
78 {
79         return (void *)((unsigned long)ptr | RADIX_TREE_INTERNAL_NODE);
80 }
81
82 #define RADIX_TREE_RETRY        node_to_entry(NULL)
83
84 #ifdef CONFIG_RADIX_TREE_MULTIORDER
85 /* Sibling slots point directly to another slot in the same node */
86 static inline bool is_sibling_entry(struct radix_tree_node *parent, void *node)
87 {
88         void **ptr = node;
89         return (parent->slots <= ptr) &&
90                         (ptr < parent->slots + RADIX_TREE_MAP_SIZE);
91 }
92 #else
93 static inline bool is_sibling_entry(struct radix_tree_node *parent, void *node)
94 {
95         return false;
96 }
97 #endif
98
99 static inline unsigned long get_slot_offset(struct radix_tree_node *parent,
100                                                  void **slot)
101 {
102         return slot - parent->slots;
103 }
104
105 static unsigned int radix_tree_descend(struct radix_tree_node *parent,
106                         struct radix_tree_node **nodep, unsigned long index)
107 {
108         unsigned int offset = (index >> parent->shift) & RADIX_TREE_MAP_MASK;
109         void **entry = rcu_dereference_raw(parent->slots[offset]);
110
111 #ifdef CONFIG_RADIX_TREE_MULTIORDER
112         if (radix_tree_is_internal_node(entry)) {
113                 if (is_sibling_entry(parent, entry)) {
114                         void **sibentry = (void **) entry_to_node(entry);
115                         offset = get_slot_offset(parent, sibentry);
116                         entry = rcu_dereference_raw(*sibentry);
117                 }
118         }
119 #endif
120
121         *nodep = (void *)entry;
122         return offset;
123 }
124
125 static inline gfp_t root_gfp_mask(struct radix_tree_root *root)
126 {
127         return root->gfp_mask & __GFP_BITS_MASK;
128 }
129
130 static inline void tag_set(struct radix_tree_node *node, unsigned int tag,
131                 int offset)
132 {
133         __set_bit(offset, node->tags[tag]);
134 }
135
136 static inline void tag_clear(struct radix_tree_node *node, unsigned int tag,
137                 int offset)
138 {
139         __clear_bit(offset, node->tags[tag]);
140 }
141
142 static inline int tag_get(struct radix_tree_node *node, unsigned int tag,
143                 int offset)
144 {
145         return test_bit(offset, node->tags[tag]);
146 }
147
148 static inline void root_tag_set(struct radix_tree_root *root, unsigned int tag)
149 {
150         root->gfp_mask |= (__force gfp_t)(1 << (tag + __GFP_BITS_SHIFT));
151 }
152
153 static inline void root_tag_clear(struct radix_tree_root *root, unsigned tag)
154 {
155         root->gfp_mask &= (__force gfp_t)~(1 << (tag + __GFP_BITS_SHIFT));
156 }
157
158 static inline void root_tag_clear_all(struct radix_tree_root *root)
159 {
160         root->gfp_mask &= __GFP_BITS_MASK;
161 }
162
163 static inline int root_tag_get(struct radix_tree_root *root, unsigned int tag)
164 {
165         return (__force int)root->gfp_mask & (1 << (tag + __GFP_BITS_SHIFT));
166 }
167
168 static inline unsigned root_tags_get(struct radix_tree_root *root)
169 {
170         return (__force unsigned)root->gfp_mask >> __GFP_BITS_SHIFT;
171 }
172
173 /*
174  * Returns 1 if any slot in the node has this tag set.
175  * Otherwise returns 0.
176  */
177 static inline int any_tag_set(struct radix_tree_node *node, unsigned int tag)
178 {
179         unsigned idx;
180         for (idx = 0; idx < RADIX_TREE_TAG_LONGS; idx++) {
181                 if (node->tags[tag][idx])
182                         return 1;
183         }
184         return 0;
185 }
186
187 /**
188  * radix_tree_find_next_bit - find the next set bit in a memory region
189  *
190  * @addr: The address to base the search on
191  * @size: The bitmap size in bits
192  * @offset: The bitnumber to start searching at
193  *
194  * Unrollable variant of find_next_bit() for constant size arrays.
195  * Tail bits starting from size to roundup(size, BITS_PER_LONG) must be zero.
196  * Returns next bit offset, or size if nothing found.
197  */
198 static __always_inline unsigned long
199 radix_tree_find_next_bit(struct radix_tree_node *node, unsigned int tag,
200                          unsigned long offset)
201 {
202         const unsigned long *addr = node->tags[tag];
203
204         if (offset < RADIX_TREE_MAP_SIZE) {
205                 unsigned long tmp;
206
207                 addr += offset / BITS_PER_LONG;
208                 tmp = *addr >> (offset % BITS_PER_LONG);
209                 if (tmp)
210                         return __ffs(tmp) + offset;
211                 offset = (offset + BITS_PER_LONG) & ~(BITS_PER_LONG - 1);
212                 while (offset < RADIX_TREE_MAP_SIZE) {
213                         tmp = *++addr;
214                         if (tmp)
215                                 return __ffs(tmp) + offset;
216                         offset += BITS_PER_LONG;
217                 }
218         }
219         return RADIX_TREE_MAP_SIZE;
220 }
221
222 static unsigned int iter_offset(const struct radix_tree_iter *iter)
223 {
224         return (iter->index >> iter_shift(iter)) & RADIX_TREE_MAP_MASK;
225 }
226
227 /*
228  * The maximum index which can be stored in a radix tree
229  */
230 static inline unsigned long shift_maxindex(unsigned int shift)
231 {
232         return (RADIX_TREE_MAP_SIZE << shift) - 1;
233 }
234
235 static inline unsigned long node_maxindex(struct radix_tree_node *node)
236 {
237         return shift_maxindex(node->shift);
238 }
239
240 #ifndef __KERNEL__
241 static void dump_node(struct radix_tree_node *node, unsigned long index)
242 {
243         unsigned long i;
244
245         pr_debug("radix node: %p offset %d indices %lu-%lu parent %p tags %lx %lx %lx shift %d count %d exceptional %d\n",
246                 node, node->offset, index, index | node_maxindex(node),
247                 node->parent,
248                 node->tags[0][0], node->tags[1][0], node->tags[2][0],
249                 node->shift, node->count, node->exceptional);
250
251         for (i = 0; i < RADIX_TREE_MAP_SIZE; i++) {
252                 unsigned long first = index | (i << node->shift);
253                 unsigned long last = first | ((1UL << node->shift) - 1);
254                 void *entry = node->slots[i];
255                 if (!entry)
256                         continue;
257                 if (entry == RADIX_TREE_RETRY) {
258                         pr_debug("radix retry offset %ld indices %lu-%lu parent %p\n",
259                                         i, first, last, node);
260                 } else if (!radix_tree_is_internal_node(entry)) {
261                         pr_debug("radix entry %p offset %ld indices %lu-%lu parent %p\n",
262                                         entry, i, first, last, node);
263                 } else if (is_sibling_entry(node, entry)) {
264                         pr_debug("radix sblng %p offset %ld indices %lu-%lu parent %p val %p\n",
265                                         entry, i, first, last, node,
266                                         *(void **)entry_to_node(entry));
267                 } else {
268                         dump_node(entry_to_node(entry), first);
269                 }
270         }
271 }
272
273 /* For debug */
274 static void radix_tree_dump(struct radix_tree_root *root)
275 {
276         pr_debug("radix root: %p rnode %p tags %x\n",
277                         root, root->rnode,
278                         root->gfp_mask >> __GFP_BITS_SHIFT);
279         if (!radix_tree_is_internal_node(root->rnode))
280                 return;
281         dump_node(entry_to_node(root->rnode), 0);
282 }
283 #endif
284
285 /*
286  * This assumes that the caller has performed appropriate preallocation, and
287  * that the caller has pinned this thread of control to the current CPU.
288  */
289 static struct radix_tree_node *
290 radix_tree_node_alloc(struct radix_tree_root *root)
291 {
292         struct radix_tree_node *ret = NULL;
293         gfp_t gfp_mask = root_gfp_mask(root);
294
295         /*
296          * Preload code isn't irq safe and it doesn't make sense to use
297          * preloading during an interrupt anyway as all the allocations have
298          * to be atomic. So just do normal allocation when in interrupt.
299          */
300         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) && !in_interrupt()) {
301                 struct radix_tree_preload *rtp;
302
303                 /*
304                  * Even if the caller has preloaded, try to allocate from the
305                  * cache first for the new node to get accounted to the memory
306                  * cgroup.
307                  */
308                 ret = kmem_cache_alloc(radix_tree_node_cachep,
309                                        gfp_mask | __GFP_NOWARN);
310                 if (ret)
311                         goto out;
312
313                 /*
314                  * Provided the caller has preloaded here, we will always
315                  * succeed in getting a node here (and never reach
316                  * kmem_cache_alloc)
317                  */
318                 rtp = this_cpu_ptr(&radix_tree_preloads);
319                 if (rtp->nr) {
320                         ret = rtp->nodes;
321                         rtp->nodes = ret->private_data;
322                         ret->private_data = NULL;
323                         rtp->nr--;
324                 }
325                 /*
326                  * Update the allocation stack trace as this is more useful
327                  * for debugging.
328                  */
329                 kmemleak_update_trace(ret);
330                 goto out;
331         }
332         ret = kmem_cache_alloc(radix_tree_node_cachep, gfp_mask);
333 out:
334         BUG_ON(radix_tree_is_internal_node(ret));
335         return ret;
336 }
337
338 static void radix_tree_node_rcu_free(struct rcu_head *head)
339 {
340         struct radix_tree_node *node =
341                         container_of(head, struct radix_tree_node, rcu_head);
342
343         /*
344          * Must only free zeroed nodes into the slab.  We can be left with
345          * non-NULL entries by radix_tree_free_nodes, so clear the entries
346          * and tags here.
347          */
348         memset(node->slots, 0, sizeof(node->slots));
349         memset(node->tags, 0, sizeof(node->tags));
350         INIT_LIST_HEAD(&node->private_list);
351
352         kmem_cache_free(radix_tree_node_cachep, node);
353 }
354
355 static inline void
356 radix_tree_node_free(struct radix_tree_node *node)
357 {
358         call_rcu(&node->rcu_head, radix_tree_node_rcu_free);
359 }
360
361 /*
362  * Load up this CPU's radix_tree_node buffer with sufficient objects to
363  * ensure that the addition of a single element in the tree cannot fail.  On
364  * success, return zero, with preemption disabled.  On error, return -ENOMEM
365  * with preemption not disabled.
366  *
367  * To make use of this facility, the radix tree must be initialised without
368  * __GFP_DIRECT_RECLAIM being passed to INIT_RADIX_TREE().
369  */
370 static int __radix_tree_preload(gfp_t gfp_mask, int nr)
371 {
372         struct radix_tree_preload *rtp;
373         struct radix_tree_node *node;
374         int ret = -ENOMEM;
375
376         /*
377          * Nodes preloaded by one cgroup can be be used by another cgroup, so
378          * they should never be accounted to any particular memory cgroup.
379          */
380         gfp_mask &= ~__GFP_ACCOUNT;
381
382         preempt_disable();
383         rtp = this_cpu_ptr(&radix_tree_preloads);
384         while (rtp->nr < nr) {
385                 preempt_enable();
386                 node = kmem_cache_alloc(radix_tree_node_cachep, gfp_mask);
387                 if (node == NULL)
388                         goto out;
389                 preempt_disable();
390                 rtp = this_cpu_ptr(&radix_tree_preloads);
391                 if (rtp->nr < nr) {
392                         node->private_data = rtp->nodes;
393                         rtp->nodes = node;
394                         rtp->nr++;
395                 } else {
396                         kmem_cache_free(radix_tree_node_cachep, node);
397                 }
398         }
399         ret = 0;
400 out:
401         return ret;
402 }
403
404 /*
405  * Load up this CPU's radix_tree_node buffer with sufficient objects to
406  * ensure that the addition of a single element in the tree cannot fail.  On
407  * success, return zero, with preemption disabled.  On error, return -ENOMEM
408  * with preemption not disabled.
409  *
410  * To make use of this facility, the radix tree must be initialised without
411  * __GFP_DIRECT_RECLAIM being passed to INIT_RADIX_TREE().
412  */
413 int radix_tree_preload(gfp_t gfp_mask)
414 {
415         /* Warn on non-sensical use... */
416         WARN_ON_ONCE(!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask));
417         return __radix_tree_preload(gfp_mask, RADIX_TREE_PRELOAD_SIZE);
418 }
419 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_preload);
420
421 /*
422  * The same as above function, except we don't guarantee preloading happens.
423  * We do it, if we decide it helps. On success, return zero with preemption
424  * disabled. On error, return -ENOMEM with preemption not disabled.
425  */
426 int radix_tree_maybe_preload(gfp_t gfp_mask)
427 {
428         if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
429                 return __radix_tree_preload(gfp_mask, RADIX_TREE_PRELOAD_SIZE);
430         /* Preloading doesn't help anything with this gfp mask, skip it */
431         preempt_disable();
432         return 0;
433 }
434 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_maybe_preload);
435
436 /*
437  * The same as function above, but preload number of nodes required to insert
438  * (1 << order) continuous naturally-aligned elements.
439  */
440 int radix_tree_maybe_preload_order(gfp_t gfp_mask, int order)
441 {
442         unsigned long nr_subtrees;
443         int nr_nodes, subtree_height;
444
445         /* Preloading doesn't help anything with this gfp mask, skip it */
446         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask)) {
447                 preempt_disable();
448                 return 0;
449         }
450
451         /*
452          * Calculate number and height of fully populated subtrees it takes to
453          * store (1 << order) elements.
454          */
455         nr_subtrees = 1 << order;
456         for (subtree_height = 0; nr_subtrees > RADIX_TREE_MAP_SIZE;
457                         subtree_height++)
458                 nr_subtrees >>= RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
459
460         /*
461          * The worst case is zero height tree with a single item at index 0 and
462          * then inserting items starting at ULONG_MAX - (1 << order).
463          *
464          * This requires RADIX_TREE_MAX_PATH nodes to build branch from root to
465          * 0-index item.
466          */
467         nr_nodes = RADIX_TREE_MAX_PATH;
468
469         /* Plus branch to fully populated subtrees. */
470         nr_nodes += RADIX_TREE_MAX_PATH - subtree_height;
471
472         /* Root node is shared. */
473         nr_nodes--;
474
475         /* Plus nodes required to build subtrees. */
476         nr_nodes += nr_subtrees * height_to_maxnodes[subtree_height];
477
478         return __radix_tree_preload(gfp_mask, nr_nodes);
479 }
480
481 static unsigned radix_tree_load_root(struct radix_tree_root *root,
482                 struct radix_tree_node **nodep, unsigned long *maxindex)
483 {
484         struct radix_tree_node *node = rcu_dereference_raw(root->rnode);
485
486         *nodep = node;
487
488         if (likely(radix_tree_is_internal_node(node))) {
489                 node = entry_to_node(node);
490                 *maxindex = node_maxindex(node);
491                 return node->shift + RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
492         }
493
494         *maxindex = 0;
495         return 0;
496 }
497
498 /*
499  *      Extend a radix tree so it can store key @index.
500  */
501 static int radix_tree_extend(struct radix_tree_root *root,
502                                 unsigned long index, unsigned int shift)
503 {
504         struct radix_tree_node *slot;
505         unsigned int maxshift;
506         int tag;
507
508         /* Figure out what the shift should be.  */
509         maxshift = shift;
510         while (index > shift_maxindex(maxshift))
511                 maxshift += RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
512
513         slot = root->rnode;
514         if (!slot)
515                 goto out;
516
517         do {
518                 struct radix_tree_node *node = radix_tree_node_alloc(root);
519
520                 if (!node)
521                         return -ENOMEM;
522
523                 /* Propagate the aggregated tag info into the new root */
524                 for (tag = 0; tag < RADIX_TREE_MAX_TAGS; tag++) {
525                         if (root_tag_get(root, tag))
526                                 tag_set(node, tag, 0);
527                 }
528
529                 BUG_ON(shift > BITS_PER_LONG);
530                 node->shift = shift;
531                 node->offset = 0;
532                 node->count = 1;
533                 node->parent = NULL;
534                 if (radix_tree_is_internal_node(slot)) {
535                         entry_to_node(slot)->parent = node;
536                 } else {
537                         /* Moving an exceptional root->rnode to a node */
538                         if (radix_tree_exceptional_entry(slot))
539                                 node->exceptional = 1;
540                 }
541                 node->slots[0] = slot;
542                 slot = node_to_entry(node);
543                 rcu_assign_pointer(root->rnode, slot);
544                 shift += RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
545         } while (shift <= maxshift);
546 out:
547         return maxshift + RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
548 }
549
550 /**
551  *      radix_tree_shrink    -    shrink radix tree to minimum height
552  *      @root           radix tree root
553  */
554 static inline void radix_tree_shrink(struct radix_tree_root *root,
555                                      radix_tree_update_node_t update_node,
556                                      void *private)
557 {
558         for (;;) {
559                 struct radix_tree_node *node = root->rnode;
560                 struct radix_tree_node *child;
561
562                 if (!radix_tree_is_internal_node(node))
563                         break;
564                 node = entry_to_node(node);
565
566                 /*
567                  * The candidate node has more than one child, or its child
568                  * is not at the leftmost slot, or the child is a multiorder
569                  * entry, we cannot shrink.
570                  */
571                 if (node->count != 1)
572                         break;
573                 child = node->slots[0];
574                 if (!child)
575                         break;
576                 if (!radix_tree_is_internal_node(child) && node->shift)
577                         break;
578
579                 if (radix_tree_is_internal_node(child))
580                         entry_to_node(child)->parent = NULL;
581
582                 /*
583                  * We don't need rcu_assign_pointer(), since we are simply
584                  * moving the node from one part of the tree to another: if it
585                  * was safe to dereference the old pointer to it
586                  * (node->slots[0]), it will be safe to dereference the new
587                  * one (root->rnode) as far as dependent read barriers go.
588                  */
589                 root->rnode = child;
590
591                 /*
592                  * We have a dilemma here. The node's slot[0] must not be
593                  * NULLed in case there are concurrent lookups expecting to
594                  * find the item. However if this was a bottom-level node,
595                  * then it may be subject to the slot pointer being visible
596                  * to callers dereferencing it. If item corresponding to
597                  * slot[0] is subsequently deleted, these callers would expect
598                  * their slot to become empty sooner or later.
599                  *
600                  * For example, lockless pagecache will look up a slot, deref
601                  * the page pointer, and if the page has 0 refcount it means it
602                  * was concurrently deleted from pagecache so try the deref
603                  * again. Fortunately there is already a requirement for logic
604                  * to retry the entire slot lookup -- the indirect pointer
605                  * problem (replacing direct root node with an indirect pointer
606                  * also results in a stale slot). So tag the slot as indirect
607                  * to force callers to retry.
608                  */
609                 node->count = 0;
610                 if (!radix_tree_is_internal_node(child)) {
611                         node->slots[0] = RADIX_TREE_RETRY;
612                         if (update_node)
613                                 update_node(node, private);
614                 }
615
616                 radix_tree_node_free(node);
617         }
618 }
619
620 static void delete_node(struct radix_tree_root *root,
621                         struct radix_tree_node *node,
622                         radix_tree_update_node_t update_node, void *private)
623 {
624         do {
625                 struct radix_tree_node *parent;
626
627                 if (node->count) {
628                         if (node == entry_to_node(root->rnode))
629                                 radix_tree_shrink(root, update_node, private);
630                         return;
631                 }
632
633                 parent = node->parent;
634                 if (parent) {
635                         parent->slots[node->offset] = NULL;
636                         parent->count--;
637                 } else {
638                         root_tag_clear_all(root);
639                         root->rnode = NULL;
640                 }
641
642                 radix_tree_node_free(node);
643
644                 node = parent;
645         } while (node);
646 }
647
648 /**
649  *      __radix_tree_create     -       create a slot in a radix tree
650  *      @root:          radix tree root
651  *      @index:         index key
652  *      @order:         index occupies 2^order aligned slots
653  *      @nodep:         returns node
654  *      @slotp:         returns slot
655  *
656  *      Create, if necessary, and return the node and slot for an item
657  *      at position @index in the radix tree @root.
658  *
659  *      Until there is more than one item in the tree, no nodes are
660  *      allocated and @root->rnode is used as a direct slot instead of
661  *      pointing to a node, in which case *@nodep will be NULL.
662  *
663  *      Returns -ENOMEM, or 0 for success.
664  */
665 int __radix_tree_create(struct radix_tree_root *root, unsigned long index,
666                         unsigned order, struct radix_tree_node **nodep,
667                         void ***slotp)
668 {
669         struct radix_tree_node *node = NULL, *child;
670         void **slot = (void **)&root->rnode;
671         unsigned long maxindex;
672         unsigned int shift, offset = 0;
673         unsigned long max = index | ((1UL << order) - 1);
674
675         shift = radix_tree_load_root(root, &child, &maxindex);
676
677         /* Make sure the tree is high enough.  */
678         if (order > 0 && max == ((1UL << order) - 1))
679                 max++;
680         if (max > maxindex) {
681                 int error = radix_tree_extend(root, max, shift);
682                 if (error < 0)
683                         return error;
684                 shift = error;
685                 child = root->rnode;
686         }
687
688         while (shift > order) {
689                 shift -= RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
690                 if (child == NULL) {
691                         /* Have to add a child node.  */
692                         child = radix_tree_node_alloc(root);
693                         if (!child)
694                                 return -ENOMEM;
695                         child->shift = shift;
696                         child->offset = offset;
697                         child->count = 0;
698                         child->exceptional = 0;
699                         child->parent = node;
700                         rcu_assign_pointer(*slot, node_to_entry(child));
701                         if (node)
702                                 node->count++;
703                 } else if (!radix_tree_is_internal_node(child))
704                         break;
705
706                 /* Go a level down */
707                 node = entry_to_node(child);
708                 offset = radix_tree_descend(node, &child, index);
709                 slot = &node->slots[offset];
710         }
711
712         if (nodep)
713                 *nodep = node;
714         if (slotp)
715                 *slotp = slot;
716         return 0;
717 }
718
719 #ifdef CONFIG_RADIX_TREE_MULTIORDER
720 /*
721  * Free any nodes below this node.  The tree is presumed to not need
722  * shrinking, and any user data in the tree is presumed to not need a
723  * destructor called on it.  If we need to add a destructor, we can
724  * add that functionality later.  Note that we may not clear tags or
725  * slots from the tree as an RCU walker may still have a pointer into
726  * this subtree.  We could replace the entries with RADIX_TREE_RETRY,
727  * but we'll still have to clear those in rcu_free.
728  */
729 static void radix_tree_free_nodes(struct radix_tree_node *node)
730 {
731         unsigned offset = 0;
732         struct radix_tree_node *child = entry_to_node(node);
733
734         for (;;) {
735                 void *entry = child->slots[offset];
736                 if (radix_tree_is_internal_node(entry) &&
737                                         !is_sibling_entry(child, entry)) {
738                         child = entry_to_node(entry);
739                         offset = 0;
740                         continue;
741                 }
742                 offset++;
743                 while (offset == RADIX_TREE_MAP_SIZE) {
744                         struct radix_tree_node *old = child;
745                         offset = child->offset + 1;
746                         child = child->parent;
747                         radix_tree_node_free(old);
748                         if (old == entry_to_node(node))
749                                 return;
750                 }
751         }
752 }
753
754 static inline int insert_entries(struct radix_tree_node *node, void **slot,
755                                 void *item, unsigned order, bool replace)
756 {
757         struct radix_tree_node *child;
758         unsigned i, n, tag, offset, tags = 0;
759
760         if (node) {
761                 n = 1 << (order - node->shift);
762                 offset = get_slot_offset(node, slot);
763         } else {
764                 n = 1;
765                 offset = 0;
766         }
767
768         if (n > 1) {
769                 offset = offset & ~(n - 1);
770                 slot = &node->slots[offset];
771         }
772         child = node_to_entry(slot);
773
774         for (i = 0; i < n; i++) {
775                 if (slot[i]) {
776                         if (replace) {
777                                 node->count--;
778                                 for (tag = 0; tag < RADIX_TREE_MAX_TAGS; tag++)
779                                         if (tag_get(node, tag, offset + i))
780                                                 tags |= 1 << tag;
781                         } else
782                                 return -EEXIST;
783                 }
784         }
785
786         for (i = 0; i < n; i++) {
787                 struct radix_tree_node *old = slot[i];
788                 if (i) {
789                         rcu_assign_pointer(slot[i], child);
790                         for (tag = 0; tag < RADIX_TREE_MAX_TAGS; tag++)
791                                 if (tags & (1 << tag))
792                                         tag_clear(node, tag, offset + i);
793                 } else {
794                         rcu_assign_pointer(slot[i], item);
795                         for (tag = 0; tag < RADIX_TREE_MAX_TAGS; tag++)
796                                 if (tags & (1 << tag))
797                                         tag_set(node, tag, offset);
798                 }
799                 if (radix_tree_is_internal_node(old) &&
800                                         !is_sibling_entry(node, old))
801                         radix_tree_free_nodes(old);
802                 if (radix_tree_exceptional_entry(old))
803                         node->exceptional--;
804         }
805         if (node) {
806                 node->count += n;
807                 if (radix_tree_exceptional_entry(item))
808                         node->exceptional += n;
809         }
810         return n;
811 }
812 #else
813 static inline int insert_entries(struct radix_tree_node *node, void **slot,
814                                 void *item, unsigned order, bool replace)
815 {
816         if (*slot)
817                 return -EEXIST;
818         rcu_assign_pointer(*slot, item);
819         if (node) {
820                 node->count++;
821                 if (radix_tree_exceptional_entry(item))
822                         node->exceptional++;
823         }
824         return 1;
825 }
826 #endif
827
828 /**
829  *      __radix_tree_insert    -    insert into a radix tree
830  *      @root:          radix tree root
831  *      @index:         index key
832  *      @order:         key covers the 2^order indices around index
833  *      @item:          item to insert
834  *
835  *      Insert an item into the radix tree at position @index.
836  */
837 int __radix_tree_insert(struct radix_tree_root *root, unsigned long index,
838                         unsigned order, void *item)
839 {
840         struct radix_tree_node *node;
841         void **slot;
842         int error;
843
844         BUG_ON(radix_tree_is_internal_node(item));
845
846         error = __radix_tree_create(root, index, order, &node, &slot);
847         if (error)
848                 return error;
849
850         error = insert_entries(node, slot, item, order, false);
851         if (error < 0)
852                 return error;
853
854         if (node) {
855                 unsigned offset = get_slot_offset(node, slot);
856                 BUG_ON(tag_get(node, 0, offset));
857                 BUG_ON(tag_get(node, 1, offset));
858                 BUG_ON(tag_get(node, 2, offset));
859         } else {
860                 BUG_ON(root_tags_get(root));
861         }
862
863         return 0;
864 }
865 EXPORT_SYMBOL(__radix_tree_insert);
866
867 /**
868  *      __radix_tree_lookup     -       lookup an item in a radix tree
869  *      @root:          radix tree root
870  *      @index:         index key
871  *      @nodep:         returns node
872  *      @slotp:         returns slot
873  *
874  *      Lookup and return the item at position @index in the radix
875  *      tree @root.
876  *
877  *      Until there is more than one item in the tree, no nodes are
878  *      allocated and @root->rnode is used as a direct slot instead of
879  *      pointing to a node, in which case *@nodep will be NULL.
880  */
881 void *__radix_tree_lookup(struct radix_tree_root *root, unsigned long index,
882                           struct radix_tree_node **nodep, void ***slotp)
883 {
884         struct radix_tree_node *node, *parent;
885         unsigned long maxindex;
886         void **slot;
887
888  restart:
889         parent = NULL;
890         slot = (void **)&root->rnode;
891         radix_tree_load_root(root, &node, &maxindex);
892         if (index > maxindex)
893                 return NULL;
894
895         while (radix_tree_is_internal_node(node)) {
896                 unsigned offset;
897
898                 if (node == RADIX_TREE_RETRY)
899                         goto restart;
900                 parent = entry_to_node(node);
901                 offset = radix_tree_descend(parent, &node, index);
902                 slot = parent->slots + offset;
903         }
904
905         if (nodep)
906                 *nodep = parent;
907         if (slotp)
908                 *slotp = slot;
909         return node;
910 }
911
912 /**
913  *      radix_tree_lookup_slot    -    lookup a slot in a radix tree
914  *      @root:          radix tree root
915  *      @index:         index key
916  *
917  *      Returns:  the slot corresponding to the position @index in the
918  *      radix tree @root. This is useful for update-if-exists operations.
919  *
920  *      This function can be called under rcu_read_lock iff the slot is not
921  *      modified by radix_tree_replace_slot, otherwise it must be called
922  *      exclusive from other writers. Any dereference of the slot must be done
923  *      using radix_tree_deref_slot.
924  */
925 void **radix_tree_lookup_slot(struct radix_tree_root *root, unsigned long index)
926 {
927         void **slot;
928
929         if (!__radix_tree_lookup(root, index, NULL, &slot))
930                 return NULL;
931         return slot;
932 }
933 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_lookup_slot);
934
935 /**
936  *      radix_tree_lookup    -    perform lookup operation on a radix tree
937  *      @root:          radix tree root
938  *      @index:         index key
939  *
940  *      Lookup the item at the position @index in the radix tree @root.
941  *
942  *      This function can be called under rcu_read_lock, however the caller
943  *      must manage lifetimes of leaf nodes (eg. RCU may also be used to free
944  *      them safely). No RCU barriers are required to access or modify the
945  *      returned item, however.
946  */
947 void *radix_tree_lookup(struct radix_tree_root *root, unsigned long index)
948 {
949         return __radix_tree_lookup(root, index, NULL, NULL);
950 }
951 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_lookup);
952
953 static void replace_slot(struct radix_tree_root *root,
954                          struct radix_tree_node *node,
955                          void **slot, void *item,
956                          bool warn_typeswitch)
957 {
958         void *old = rcu_dereference_raw(*slot);
959         int count, exceptional;
960
961         WARN_ON_ONCE(radix_tree_is_internal_node(item));
962
963         count = !!item - !!old;
964         exceptional = !!radix_tree_exceptional_entry(item) -
965                       !!radix_tree_exceptional_entry(old);
966
967         WARN_ON_ONCE(warn_typeswitch && (count || exceptional));
968
969         if (node) {
970                 node->count += count;
971                 node->exceptional += exceptional;
972         }
973
974         rcu_assign_pointer(*slot, item);
975 }
976
977 /**
978  * __radix_tree_replace         - replace item in a slot
979  * @root:               radix tree root
980  * @node:               pointer to tree node
981  * @slot:               pointer to slot in @node
982  * @item:               new item to store in the slot.
983  * @update_node:        callback for changing leaf nodes
984  * @private:            private data to pass to @update_node
985  *
986  * For use with __radix_tree_lookup().  Caller must hold tree write locked
987  * across slot lookup and replacement.
988  */
989 void __radix_tree_replace(struct radix_tree_root *root,
990                           struct radix_tree_node *node,
991                           void **slot, void *item,
992                           radix_tree_update_node_t update_node, void *private)
993 {
994         /*
995          * This function supports replacing exceptional entries and
996          * deleting entries, but that needs accounting against the
997          * node unless the slot is root->rnode.
998          */
999         replace_slot(root, node, slot, item,
1000                      !node && slot != (void **)&root->rnode);
1001
1002         if (!node)
1003                 return;
1004
1005         if (update_node)
1006                 update_node(node, private);
1007
1008         delete_node(root, node, update_node, private);
1009 }
1010
1011 /**
1012  * radix_tree_replace_slot      - replace item in a slot
1013  * @root:       radix tree root
1014  * @slot:       pointer to slot
1015  * @item:       new item to store in the slot.
1016  *
1017  * For use with radix_tree_lookup_slot(), radix_tree_gang_lookup_slot(),
1018  * radix_tree_gang_lookup_tag_slot().  Caller must hold tree write locked
1019  * across slot lookup and replacement.
1020  *
1021  * NOTE: This cannot be used to switch between non-entries (empty slots),
1022  * regular entries, and exceptional entries, as that requires accounting
1023  * inside the radix tree node. When switching from one type of entry or
1024  * deleting, use __radix_tree_lookup() and __radix_tree_replace().
1025  */
1026 void radix_tree_replace_slot(struct radix_tree_root *root,
1027                              void **slot, void *item)
1028 {
1029         replace_slot(root, NULL, slot, item, true);
1030 }
1031
1032 #ifdef CONFIG_RADIX_TREE_MULTIORDER
1033 /**
1034  * radix_tree_join - replace multiple entries with one multiorder entry
1035  * @root: radix tree root
1036  * @index: an index inside the new entry
1037  * @order: order of the new entry
1038  * @item: new entry
1039  *
1040  * Call this function to replace several entries with one larger entry.
1041  * The existing entries are presumed to not need freeing as a result of
1042  * this call.
1043  *
1044  * The replacement entry will have all the tags set on it that were set
1045  * on any of the entries it is replacing.
1046  */
1047 int radix_tree_join(struct radix_tree_root *root, unsigned long index,
1048                         unsigned order, void *item)
1049 {
1050         struct radix_tree_node *node;
1051         void **slot;
1052         int error;
1053
1054         BUG_ON(radix_tree_is_internal_node(item));
1055
1056         error = __radix_tree_create(root, index, order, &node, &slot);
1057         if (!error)
1058                 error = insert_entries(node, slot, item, order, true);
1059         if (error > 0)
1060                 error = 0;
1061
1062         return error;
1063 }
1064 #endif
1065
1066 /**
1067  *      radix_tree_tag_set - set a tag on a radix tree node
1068  *      @root:          radix tree root
1069  *      @index:         index key
1070  *      @tag:           tag index
1071  *
1072  *      Set the search tag (which must be < RADIX_TREE_MAX_TAGS)
1073  *      corresponding to @index in the radix tree.  From
1074  *      the root all the way down to the leaf node.
1075  *
1076  *      Returns the address of the tagged item.  Setting a tag on a not-present
1077  *      item is a bug.
1078  */
1079 void *radix_tree_tag_set(struct radix_tree_root *root,
1080                         unsigned long index, unsigned int tag)
1081 {
1082         struct radix_tree_node *node, *parent;
1083         unsigned long maxindex;
1084
1085         radix_tree_load_root(root, &node, &maxindex);
1086         BUG_ON(index > maxindex);
1087
1088         while (radix_tree_is_internal_node(node)) {
1089                 unsigned offset;
1090
1091                 parent = entry_to_node(node);
1092                 offset = radix_tree_descend(parent, &node, index);
1093                 BUG_ON(!node);
1094
1095                 if (!tag_get(parent, tag, offset))
1096                         tag_set(parent, tag, offset);
1097         }
1098
1099         /* set the root's tag bit */
1100         if (!root_tag_get(root, tag))
1101                 root_tag_set(root, tag);
1102
1103         return node;
1104 }
1105 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_tag_set);
1106
1107 static void node_tag_clear(struct radix_tree_root *root,
1108                                 struct radix_tree_node *node,
1109                                 unsigned int tag, unsigned int offset)
1110 {
1111         while (node) {
1112                 if (!tag_get(node, tag, offset))
1113                         return;
1114                 tag_clear(node, tag, offset);
1115                 if (any_tag_set(node, tag))
1116                         return;
1117
1118                 offset = node->offset;
1119                 node = node->parent;
1120         }
1121
1122         /* clear the root's tag bit */
1123         if (root_tag_get(root, tag))
1124                 root_tag_clear(root, tag);
1125 }
1126
1127 static void node_tag_set(struct radix_tree_root *root,
1128                                 struct radix_tree_node *node,
1129                                 unsigned int tag, unsigned int offset)
1130 {
1131         while (node) {
1132                 if (tag_get(node, tag, offset))
1133                         return;
1134                 tag_set(node, tag, offset);
1135                 offset = node->offset;
1136                 node = node->parent;
1137         }
1138
1139         if (!root_tag_get(root, tag))
1140                 root_tag_set(root, tag);
1141 }
1142
1143 /**
1144  * radix_tree_iter_tag_set - set a tag on the current iterator entry
1145  * @root:       radix tree root
1146  * @iter:       iterator state
1147  * @tag:        tag to set
1148  */
1149 void radix_tree_iter_tag_set(struct radix_tree_root *root,
1150                         const struct radix_tree_iter *iter, unsigned int tag)
1151 {
1152         node_tag_set(root, iter->node, tag, iter_offset(iter));
1153 }
1154
1155 /**
1156  *      radix_tree_tag_clear - clear a tag on a radix tree node
1157  *      @root:          radix tree root
1158  *      @index:         index key
1159  *      @tag:           tag index
1160  *
1161  *      Clear the search tag (which must be < RADIX_TREE_MAX_TAGS)
1162  *      corresponding to @index in the radix tree.  If this causes
1163  *      the leaf node to have no tags set then clear the tag in the
1164  *      next-to-leaf node, etc.
1165  *
1166  *      Returns the address of the tagged item on success, else NULL.  ie:
1167  *      has the same return value and semantics as radix_tree_lookup().
1168  */
1169 void *radix_tree_tag_clear(struct radix_tree_root *root,
1170                         unsigned long index, unsigned int tag)
1171 {
1172         struct radix_tree_node *node, *parent;
1173         unsigned long maxindex;
1174         int uninitialized_var(offset);
1175
1176         radix_tree_load_root(root, &node, &maxindex);
1177         if (index > maxindex)
1178                 return NULL;
1179
1180         parent = NULL;
1181
1182         while (radix_tree_is_internal_node(node)) {
1183                 parent = entry_to_node(node);
1184                 offset = radix_tree_descend(parent, &node, index);
1185         }
1186
1187         if (node)
1188                 node_tag_clear(root, parent, tag, offset);
1189
1190         return node;
1191 }
1192 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_tag_clear);
1193
1194 /**
1195  * radix_tree_tag_get - get a tag on a radix tree node
1196  * @root:               radix tree root
1197  * @index:              index key
1198  * @tag:                tag index (< RADIX_TREE_MAX_TAGS)
1199  *
1200  * Return values:
1201  *
1202  *  0: tag not present or not set
1203  *  1: tag set
1204  *
1205  * Note that the return value of this function may not be relied on, even if
1206  * the RCU lock is held, unless tag modification and node deletion are excluded
1207  * from concurrency.
1208  */
1209 int radix_tree_tag_get(struct radix_tree_root *root,
1210                         unsigned long index, unsigned int tag)
1211 {
1212         struct radix_tree_node *node, *parent;
1213         unsigned long maxindex;
1214
1215         if (!root_tag_get(root, tag))
1216                 return 0;
1217
1218         radix_tree_load_root(root, &node, &maxindex);
1219         if (index > maxindex)
1220                 return 0;
1221         if (node == NULL)
1222                 return 0;
1223
1224         while (radix_tree_is_internal_node(node)) {
1225                 unsigned offset;
1226
1227                 parent = entry_to_node(node);
1228                 offset = radix_tree_descend(parent, &node, index);
1229
1230                 if (!node)
1231                         return 0;
1232                 if (!tag_get(parent, tag, offset))
1233                         return 0;
1234                 if (node == RADIX_TREE_RETRY)
1235                         break;
1236         }
1237
1238         return 1;
1239 }
1240 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_tag_get);
1241
1242 static inline void __set_iter_shift(struct radix_tree_iter *iter,
1243                                         unsigned int shift)
1244 {
1245 #ifdef CONFIG_RADIX_TREE_MULTIORDER
1246         iter->shift = shift;
1247 #endif
1248 }
1249
1250 /* Construct iter->tags bit-mask from node->tags[tag] array */
1251 static void set_iter_tags(struct radix_tree_iter *iter,
1252                                 struct radix_tree_node *node, unsigned offset,
1253                                 unsigned tag)
1254 {
1255         unsigned tag_long = offset / BITS_PER_LONG;
1256         unsigned tag_bit  = offset % BITS_PER_LONG;
1257
1258         iter->tags = node->tags[tag][tag_long] >> tag_bit;
1259
1260         /* This never happens if RADIX_TREE_TAG_LONGS == 1 */
1261         if (tag_long < RADIX_TREE_TAG_LONGS - 1) {
1262                 /* Pick tags from next element */
1263                 if (tag_bit)
1264                         iter->tags |= node->tags[tag][tag_long + 1] <<
1265                                                 (BITS_PER_LONG - tag_bit);
1266                 /* Clip chunk size, here only BITS_PER_LONG tags */
1267                 iter->next_index = __radix_tree_iter_add(iter, BITS_PER_LONG);
1268         }
1269 }
1270
1271 #ifdef CONFIG_RADIX_TREE_MULTIORDER
1272 static void **skip_siblings(struct radix_tree_node **nodep,
1273                         void **slot, struct radix_tree_iter *iter)
1274 {
1275         void *sib = node_to_entry(slot - 1);
1276
1277         while (iter->index < iter->next_index) {
1278                 *nodep = rcu_dereference_raw(*slot);
1279                 if (*nodep && *nodep != sib)
1280                         return slot;
1281                 slot++;
1282                 iter->index = __radix_tree_iter_add(iter, 1);
1283                 iter->tags >>= 1;
1284         }
1285
1286         *nodep = NULL;
1287         return NULL;
1288 }
1289
1290 void ** __radix_tree_next_slot(void **slot, struct radix_tree_iter *iter,
1291                                         unsigned flags)
1292 {
1293         unsigned tag = flags & RADIX_TREE_ITER_TAG_MASK;
1294         struct radix_tree_node *node = rcu_dereference_raw(*slot);
1295
1296         slot = skip_siblings(&node, slot, iter);
1297
1298         while (radix_tree_is_internal_node(node)) {
1299                 unsigned offset;
1300                 unsigned long next_index;
1301
1302                 if (node == RADIX_TREE_RETRY)
1303                         return slot;
1304                 node = entry_to_node(node);
1305                 iter->node = node;
1306                 iter->shift = node->shift;
1307
1308                 if (flags & RADIX_TREE_ITER_TAGGED) {
1309                         offset = radix_tree_find_next_bit(node, tag, 0);
1310                         if (offset == RADIX_TREE_MAP_SIZE)
1311                                 return NULL;
1312                         slot = &node->slots[offset];
1313                         iter->index = __radix_tree_iter_add(iter, offset);
1314                         set_iter_tags(iter, node, offset, tag);
1315                         node = rcu_dereference_raw(*slot);
1316                 } else {
1317                         offset = 0;
1318                         slot = &node->slots[0];
1319                         for (;;) {
1320                                 node = rcu_dereference_raw(*slot);
1321                                 if (node)
1322                                         break;
1323                                 slot++;
1324                                 offset++;
1325                                 if (offset == RADIX_TREE_MAP_SIZE)
1326                                         return NULL;
1327                         }
1328                         iter->index = __radix_tree_iter_add(iter, offset);
1329                 }
1330                 if ((flags & RADIX_TREE_ITER_CONTIG) && (offset > 0))
1331                         goto none;
1332                 next_index = (iter->index | shift_maxindex(iter->shift)) + 1;
1333                 if (next_index < iter->next_index)
1334                         iter->next_index = next_index;
1335         }
1336
1337         return slot;
1338  none:
1339         iter->next_index = 0;
1340         return NULL;
1341 }
1342 EXPORT_SYMBOL(__radix_tree_next_slot);
1343 #else
1344 static void **skip_siblings(struct radix_tree_node **nodep,
1345                         void **slot, struct radix_tree_iter *iter)
1346 {
1347         return slot;
1348 }
1349 #endif
1350
1351 void **radix_tree_iter_resume(void **slot, struct radix_tree_iter *iter)
1352 {
1353         struct radix_tree_node *node;
1354
1355         slot++;
1356         iter->index = __radix_tree_iter_add(iter, 1);
1357         node = rcu_dereference_raw(*slot);
1358         skip_siblings(&node, slot, iter);
1359         iter->next_index = iter->index;
1360         iter->tags = 0;
1361         return NULL;
1362 }
1363 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_iter_resume);
1364
1365 /**
1366  * radix_tree_next_chunk - find next chunk of slots for iteration
1367  *
1368  * @root:       radix tree root
1369  * @iter:       iterator state
1370  * @flags:      RADIX_TREE_ITER_* flags and tag index
1371  * Returns:     pointer to chunk first slot, or NULL if iteration is over
1372  */
1373 void **radix_tree_next_chunk(struct radix_tree_root *root,
1374                              struct radix_tree_iter *iter, unsigned flags)
1375 {
1376         unsigned tag = flags & RADIX_TREE_ITER_TAG_MASK;
1377         struct radix_tree_node *node, *child;
1378         unsigned long index, offset, maxindex;
1379
1380         if ((flags & RADIX_TREE_ITER_TAGGED) && !root_tag_get(root, tag))
1381                 return NULL;
1382
1383         /*
1384          * Catch next_index overflow after ~0UL. iter->index never overflows
1385          * during iterating; it can be zero only at the beginning.
1386          * And we cannot overflow iter->next_index in a single step,
1387          * because RADIX_TREE_MAP_SHIFT < BITS_PER_LONG.
1388          *
1389          * This condition also used by radix_tree_next_slot() to stop
1390          * contiguous iterating, and forbid switching to the next chunk.
1391          */
1392         index = iter->next_index;
1393         if (!index && iter->index)
1394                 return NULL;
1395
1396  restart:
1397         radix_tree_load_root(root, &child, &maxindex);
1398         if (index > maxindex)
1399                 return NULL;
1400         if (!child)
1401                 return NULL;
1402
1403         if (!radix_tree_is_internal_node(child)) {
1404                 /* Single-slot tree */
1405                 iter->index = index;
1406                 iter->next_index = maxindex + 1;
1407                 iter->tags = 1;
1408                 iter->node = NULL;
1409                 __set_iter_shift(iter, 0);
1410                 return (void **)&root->rnode;
1411         }
1412
1413         do {
1414                 node = entry_to_node(child);
1415                 offset = radix_tree_descend(node, &child, index);
1416
1417                 if ((flags & RADIX_TREE_ITER_TAGGED) ?
1418                                 !tag_get(node, tag, offset) : !child) {
1419                         /* Hole detected */
1420                         if (flags & RADIX_TREE_ITER_CONTIG)
1421                                 return NULL;
1422
1423                         if (flags & RADIX_TREE_ITER_TAGGED)
1424                                 offset = radix_tree_find_next_bit(node, tag,
1425                                                 offset + 1);
1426                         else
1427                                 while (++offset < RADIX_TREE_MAP_SIZE) {
1428                                         void *slot = node->slots[offset];
1429                                         if (is_sibling_entry(node, slot))
1430                                                 continue;
1431                                         if (slot)
1432                                                 break;
1433                                 }
1434                         index &= ~node_maxindex(node);
1435                         index += offset << node->shift;
1436                         /* Overflow after ~0UL */
1437                         if (!index)
1438                                 return NULL;
1439                         if (offset == RADIX_TREE_MAP_SIZE)
1440                                 goto restart;
1441                         child = rcu_dereference_raw(node->slots[offset]);
1442                 }
1443
1444                 if ((child == NULL) || (child == RADIX_TREE_RETRY))
1445                         goto restart;
1446         } while (radix_tree_is_internal_node(child));
1447
1448         /* Update the iterator state */
1449         iter->index = (index &~ node_maxindex(node)) | (offset << node->shift);
1450         iter->next_index = (index | node_maxindex(node)) + 1;
1451         iter->node = node;
1452         __set_iter_shift(iter, node->shift);
1453
1454         if (flags & RADIX_TREE_ITER_TAGGED)
1455                 set_iter_tags(iter, node, offset, tag);
1456
1457         return node->slots + offset;
1458 }
1459 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_next_chunk);
1460
1461 /**
1462  *      radix_tree_gang_lookup - perform multiple lookup on a radix tree
1463  *      @root:          radix tree root
1464  *      @results:       where the results of the lookup are placed
1465  *      @first_index:   start the lookup from this key
1466  *      @max_items:     place up to this many items at *results
1467  *
1468  *      Performs an index-ascending scan of the tree for present items.  Places
1469  *      them at *@results and returns the number of items which were placed at
1470  *      *@results.
1471  *
1472  *      The implementation is naive.
1473  *
1474  *      Like radix_tree_lookup, radix_tree_gang_lookup may be called under
1475  *      rcu_read_lock. In this case, rather than the returned results being
1476  *      an atomic snapshot of the tree at a single point in time, the
1477  *      semantics of an RCU protected gang lookup are as though multiple
1478  *      radix_tree_lookups have been issued in individual locks, and results
1479  *      stored in 'results'.
1480  */
1481 unsigned int
1482 radix_tree_gang_lookup(struct radix_tree_root *root, void **results,
1483                         unsigned long first_index, unsigned int max_items)
1484 {
1485         struct radix_tree_iter iter;
1486         void **slot;
1487         unsigned int ret = 0;
1488
1489         if (unlikely(!max_items))
1490                 return 0;
1491
1492         radix_tree_for_each_slot(slot, root, &iter, first_index) {
1493                 results[ret] = rcu_dereference_raw(*slot);
1494                 if (!results[ret])
1495                         continue;
1496                 if (radix_tree_is_internal_node(results[ret])) {
1497                         slot = radix_tree_iter_retry(&iter);
1498                         continue;
1499                 }
1500                 if (++ret == max_items)
1501                         break;
1502         }
1503
1504         return ret;
1505 }
1506 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_gang_lookup);
1507
1508 /**
1509  *      radix_tree_gang_lookup_slot - perform multiple slot lookup on radix tree
1510  *      @root:          radix tree root
1511  *      @results:       where the results of the lookup are placed
1512  *      @indices:       where their indices should be placed (but usually NULL)
1513  *      @first_index:   start the lookup from this key
1514  *      @max_items:     place up to this many items at *results
1515  *
1516  *      Performs an index-ascending scan of the tree for present items.  Places
1517  *      their slots at *@results and returns the number of items which were
1518  *      placed at *@results.
1519  *
1520  *      The implementation is naive.
1521  *
1522  *      Like radix_tree_gang_lookup as far as RCU and locking goes. Slots must
1523  *      be dereferenced with radix_tree_deref_slot, and if using only RCU
1524  *      protection, radix_tree_deref_slot may fail requiring a retry.
1525  */
1526 unsigned int
1527 radix_tree_gang_lookup_slot(struct radix_tree_root *root,
1528                         void ***results, unsigned long *indices,
1529                         unsigned long first_index, unsigned int max_items)
1530 {
1531         struct radix_tree_iter iter;
1532         void **slot;
1533         unsigned int ret = 0;
1534
1535         if (unlikely(!max_items))
1536                 return 0;
1537
1538         radix_tree_for_each_slot(slot, root, &iter, first_index) {
1539                 results[ret] = slot;
1540                 if (indices)
1541                         indices[ret] = iter.index;
1542                 if (++ret == max_items)
1543                         break;
1544         }
1545
1546         return ret;
1547 }
1548 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_gang_lookup_slot);
1549
1550 /**
1551  *      radix_tree_gang_lookup_tag - perform multiple lookup on a radix tree
1552  *                                   based on a tag
1553  *      @root:          radix tree root
1554  *      @results:       where the results of the lookup are placed
1555  *      @first_index:   start the lookup from this key
1556  *      @max_items:     place up to this many items at *results
1557  *      @tag:           the tag index (< RADIX_TREE_MAX_TAGS)
1558  *
1559  *      Performs an index-ascending scan of the tree for present items which
1560  *      have the tag indexed by @tag set.  Places the items at *@results and
1561  *      returns the number of items which were placed at *@results.
1562  */
1563 unsigned int
1564 radix_tree_gang_lookup_tag(struct radix_tree_root *root, void **results,
1565                 unsigned long first_index, unsigned int max_items,
1566                 unsigned int tag)
1567 {
1568         struct radix_tree_iter iter;
1569         void **slot;
1570         unsigned int ret = 0;
1571
1572         if (unlikely(!max_items))
1573                 return 0;
1574
1575         radix_tree_for_each_tagged(slot, root, &iter, first_index, tag) {
1576                 results[ret] = rcu_dereference_raw(*slot);
1577                 if (!results[ret])
1578                         continue;
1579                 if (radix_tree_is_internal_node(results[ret])) {
1580                         slot = radix_tree_iter_retry(&iter);
1581                         continue;
1582                 }
1583                 if (++ret == max_items)
1584                         break;
1585         }
1586
1587         return ret;
1588 }
1589 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_gang_lookup_tag);
1590
1591 /**
1592  *      radix_tree_gang_lookup_tag_slot - perform multiple slot lookup on a
1593  *                                        radix tree based on a tag
1594  *      @root:          radix tree root
1595  *      @results:       where the results of the lookup are placed
1596  *      @first_index:   start the lookup from this key
1597  *      @max_items:     place up to this many items at *results
1598  *      @tag:           the tag index (< RADIX_TREE_MAX_TAGS)
1599  *
1600  *      Performs an index-ascending scan of the tree for present items which
1601  *      have the tag indexed by @tag set.  Places the slots at *@results and
1602  *      returns the number of slots which were placed at *@results.
1603  */
1604 unsigned int
1605 radix_tree_gang_lookup_tag_slot(struct radix_tree_root *root, void ***results,
1606                 unsigned long first_index, unsigned int max_items,
1607                 unsigned int tag)
1608 {
1609         struct radix_tree_iter iter;
1610         void **slot;
1611         unsigned int ret = 0;
1612
1613         if (unlikely(!max_items))
1614                 return 0;
1615
1616         radix_tree_for_each_tagged(slot, root, &iter, first_index, tag) {
1617                 results[ret] = slot;
1618                 if (++ret == max_items)
1619                         break;
1620         }
1621
1622         return ret;
1623 }
1624 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_gang_lookup_tag_slot);
1625
1626 /**
1627  *      __radix_tree_delete_node    -    try to free node after clearing a slot
1628  *      @root:          radix tree root
1629  *      @node:          node containing @index
1630  *
1631  *      After clearing the slot at @index in @node from radix tree
1632  *      rooted at @root, call this function to attempt freeing the
1633  *      node and shrinking the tree.
1634  */
1635 void __radix_tree_delete_node(struct radix_tree_root *root,
1636                               struct radix_tree_node *node)
1637 {
1638         delete_node(root, node, NULL, NULL);
1639 }
1640
1641 static inline void delete_sibling_entries(struct radix_tree_node *node,
1642                                         void *ptr, unsigned offset)
1643 {
1644 #ifdef CONFIG_RADIX_TREE_MULTIORDER
1645         int i;
1646         for (i = 1; offset + i < RADIX_TREE_MAP_SIZE; i++) {
1647                 if (node->slots[offset + i] != ptr)
1648                         break;
1649                 node->slots[offset + i] = NULL;
1650                 node->count--;
1651         }
1652 #endif
1653 }
1654
1655 /**
1656  *      radix_tree_delete_item    -    delete an item from a radix tree
1657  *      @root:          radix tree root
1658  *      @index:         index key
1659  *      @item:          expected item
1660  *
1661  *      Remove @item at @index from the radix tree rooted at @root.
1662  *
1663  *      Returns the address of the deleted item, or NULL if it was not present
1664  *      or the entry at the given @index was not @item.
1665  */
1666 void *radix_tree_delete_item(struct radix_tree_root *root,
1667                              unsigned long index, void *item)
1668 {
1669         struct radix_tree_node *node;
1670         unsigned int offset;
1671         void **slot;
1672         void *entry;
1673         int tag;
1674
1675         entry = __radix_tree_lookup(root, index, &node, &slot);
1676         if (!entry)
1677                 return NULL;
1678
1679         if (item && entry != item)
1680                 return NULL;
1681
1682         if (!node) {
1683                 root_tag_clear_all(root);
1684                 root->rnode = NULL;
1685                 return entry;
1686         }
1687
1688         offset = get_slot_offset(node, slot);
1689
1690         /* Clear all tags associated with the item to be deleted.  */
1691         for (tag = 0; tag < RADIX_TREE_MAX_TAGS; tag++)
1692                 node_tag_clear(root, node, tag, offset);
1693
1694         delete_sibling_entries(node, node_to_entry(slot), offset);
1695         __radix_tree_replace(root, node, slot, NULL, NULL, NULL);
1696
1697         return entry;
1698 }
1699 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_delete_item);
1700
1701 /**
1702  *      radix_tree_delete    -    delete an item from a radix tree
1703  *      @root:          radix tree root
1704  *      @index:         index key
1705  *
1706  *      Remove the item at @index from the radix tree rooted at @root.
1707  *
1708  *      Returns the address of the deleted item, or NULL if it was not present.
1709  */
1710 void *radix_tree_delete(struct radix_tree_root *root, unsigned long index)
1711 {
1712         return radix_tree_delete_item(root, index, NULL);
1713 }
1714 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_delete);
1715
1716 void radix_tree_clear_tags(struct radix_tree_root *root,
1717                            struct radix_tree_node *node,
1718                            void **slot)
1719 {
1720         if (node) {
1721                 unsigned int tag, offset = get_slot_offset(node, slot);
1722                 for (tag = 0; tag < RADIX_TREE_MAX_TAGS; tag++)
1723                         node_tag_clear(root, node, tag, offset);
1724         } else {
1725                 /* Clear root node tags */
1726                 root->gfp_mask &= __GFP_BITS_MASK;
1727         }
1728 }
1729
1730 /**
1731  *      radix_tree_tagged - test whether any items in the tree are tagged
1732  *      @root:          radix tree root
1733  *      @tag:           tag to test
1734  */
1735 int radix_tree_tagged(struct radix_tree_root *root, unsigned int tag)
1736 {
1737         return root_tag_get(root, tag);
1738 }
1739 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_tagged);
1740
1741 static void
1742 radix_tree_node_ctor(void *arg)
1743 {
1744         struct radix_tree_node *node = arg;
1745
1746         memset(node, 0, sizeof(*node));
1747         INIT_LIST_HEAD(&node->private_list);
1748 }
1749
1750 static __init unsigned long __maxindex(unsigned int height)
1751 {
1752         unsigned int width = height * RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
1753         int shift = RADIX_TREE_INDEX_BITS - width;
1754
1755         if (shift < 0)
1756                 return ~0UL;
1757         if (shift >= BITS_PER_LONG)
1758                 return 0UL;
1759         return ~0UL >> shift;
1760 }
1761
1762 static __init void radix_tree_init_maxnodes(void)
1763 {
1764         unsigned long height_to_maxindex[RADIX_TREE_MAX_PATH + 1];
1765         unsigned int i, j;
1766
1767         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(height_to_maxindex); i++)
1768                 height_to_maxindex[i] = __maxindex(i);
1769         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(height_to_maxnodes); i++) {
1770                 for (j = i; j > 0; j--)
1771                         height_to_maxnodes[i] += height_to_maxindex[j - 1] + 1;
1772         }
1773 }
1774
1775 static int radix_tree_cpu_dead(unsigned int cpu)
1776 {
1777         struct radix_tree_preload *rtp;
1778         struct radix_tree_node *node;
1779
1780         /* Free per-cpu pool of preloaded nodes */
1781         rtp = &per_cpu(radix_tree_preloads, cpu);
1782         while (rtp->nr) {
1783                 node = rtp->nodes;
1784                 rtp->nodes = node->private_data;
1785                 kmem_cache_free(radix_tree_node_cachep, node);
1786                 rtp->nr--;
1787         }
1788         return 0;
1789 }
1790
1791 void __init radix_tree_init(void)
1792 {
1793         int ret;
1794         radix_tree_node_cachep = kmem_cache_create("radix_tree_node",
1795                         sizeof(struct radix_tree_node), 0,
1796                         SLAB_PANIC | SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
1797                         radix_tree_node_ctor);
1798         radix_tree_init_maxnodes();
1799         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_RADIX_DEAD, "lib/radix:dead",
1800                                         NULL, radix_tree_cpu_dead);
1801         WARN_ON(ret < 0);
1802 }