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       1             : 
       2             : #include <linux/export.h>
       3             : #include <linux/generic-radix-tree.h>
       4             : #include <linux/gfp.h>
       5             : #include <linux/kmemleak.h>
       6             : 
       7             : #define GENRADIX_ARY            (PAGE_SIZE / sizeof(struct genradix_node *))
       8             : #define GENRADIX_ARY_SHIFT      ilog2(GENRADIX_ARY)
       9             : 
      10             : struct genradix_node {
      11             :         union {
      12             :                 /* Interior node: */
      13             :                 struct genradix_node    *children[GENRADIX_ARY];
      14             : 
      15             :                 /* Leaf: */
      16             :                 u8                      data[PAGE_SIZE];
      17             :         };
      18             : };
      19             : 
      20             : static inline int genradix_depth_shift(unsigned depth)
      21             : {
      22           0 :         return PAGE_SHIFT + GENRADIX_ARY_SHIFT * depth;
      23             : }
      24             : 
      25             : /*
      26             :  * Returns size (of data, in bytes) that a tree of a given depth holds:
      27             :  */
      28             : static inline size_t genradix_depth_size(unsigned depth)
      29             : {
      30           0 :         return 1UL << genradix_depth_shift(depth);
      31             : }
      32             : 
      33             : /* depth that's needed for a genradix that can address up to ULONG_MAX: */
      34             : #define GENRADIX_MAX_DEPTH      \
      35             :         DIV_ROUND_UP(BITS_PER_LONG - PAGE_SHIFT, GENRADIX_ARY_SHIFT)
      36             : 
      37             : #define GENRADIX_DEPTH_MASK                             \
      38             :         ((unsigned long) (roundup_pow_of_two(GENRADIX_MAX_DEPTH + 1) - 1))
      39             : 
      40             : static inline unsigned genradix_root_to_depth(struct genradix_root *r)
      41             : {
      42           0 :         return (unsigned long) r & GENRADIX_DEPTH_MASK;
      43             : }
      44             : 
      45             : static inline struct genradix_node *genradix_root_to_node(struct genradix_root *r)
      46             : {
      47           0 :         return (void *) ((unsigned long) r & ~GENRADIX_DEPTH_MASK);
      48             : }
      49             : 
      50             : /*
      51             :  * Returns pointer to the specified byte @offset within @radix, or NULL if not
      52             :  * allocated
      53             :  */
      54           0 : void *__genradix_ptr(struct __genradix *radix, size_t offset)
      55             : {
      56           0 :         struct genradix_root *r = READ_ONCE(radix->root);
      57           0 :         struct genradix_node *n = genradix_root_to_node(r);
      58           0 :         unsigned level          = genradix_root_to_depth(r);
      59             : 
      60           0 :         if (ilog2(offset) >= genradix_depth_shift(level))
      61             :                 return NULL;
      62             : 
      63             :         while (1) {
      64           0 :                 if (!n)
      65             :                         return NULL;
      66           0 :                 if (!level)
      67             :                         break;
      68             : 
      69           0 :                 level--;
      70             : 
      71           0 :                 n = n->children[offset >> genradix_depth_shift(level)];
      72           0 :                 offset &= genradix_depth_size(level) - 1;
      73             :         }
      74             : 
      75           0 :         return &n->data[offset];
      76             : }
      77             : EXPORT_SYMBOL(__genradix_ptr);
      78             : 
      79             : static inline struct genradix_node *genradix_alloc_node(gfp_t gfp_mask)
      80             : {
      81             :         struct genradix_node *node;
      82             : 
      83           0 :         node = (struct genradix_node *)__get_free_page(gfp_mask|__GFP_ZERO);
      84             : 
      85             :         /*
      86             :          * We're using pages (not slab allocations) directly for kernel data
      87             :          * structures, so we need to explicitly inform kmemleak of them in order
      88             :          * to avoid false positive memory leak reports.
      89             :          */
      90           0 :         kmemleak_alloc(node, PAGE_SIZE, 1, gfp_mask);
      91             :         return node;
      92             : }
      93             : 
      94             : static inline void genradix_free_node(struct genradix_node *node)
      95             : {
      96           0 :         kmemleak_free(node);
      97           0 :         free_page((unsigned long)node);
      98             : }
      99             : 
     100             : /*
     101             :  * Returns pointer to the specified byte @offset within @radix, allocating it if
     102             :  * necessary - newly allocated slots are always zeroed out:
     103             :  */
     104           0 : void *__genradix_ptr_alloc(struct __genradix *radix, size_t offset,
     105             :                            gfp_t gfp_mask)
     106             : {
     107           0 :         struct genradix_root *v = READ_ONCE(radix->root);
     108           0 :         struct genradix_node *n, *new_node = NULL;
     109             :         unsigned level;
     110             : 
     111             :         /* Increase tree depth if necessary: */
     112             :         while (1) {
     113           0 :                 struct genradix_root *r = v, *new_root;
     114             : 
     115           0 :                 n       = genradix_root_to_node(r);
     116           0 :                 level   = genradix_root_to_depth(r);
     117             : 
     118           0 :                 if (n && ilog2(offset) < genradix_depth_shift(level))
     119             :                         break;
     120             : 
     121           0 :                 if (!new_node) {
     122           0 :                         new_node = genradix_alloc_node(gfp_mask);
     123           0 :                         if (!new_node)
     124             :                                 return NULL;
     125             :                 }
     126             : 
     127           0 :                 new_node->children[0] = n;
     128           0 :                 new_root = ((struct genradix_root *)
     129           0 :                             ((unsigned long) new_node | (n ? level + 1 : 0)));
     130             : 
     131           0 :                 if ((v = cmpxchg_release(&radix->root, r, new_root)) == r) {
     132           0 :                         v = new_root;
     133           0 :                         new_node = NULL;
     134             :                 }
     135             :         }
     136             : 
     137           0 :         while (level--) {
     138           0 :                 struct genradix_node **p =
     139           0 :                         &n->children[offset >> genradix_depth_shift(level)];
     140           0 :                 offset &= genradix_depth_size(level) - 1;
     141             : 
     142           0 :                 n = READ_ONCE(*p);
     143           0 :                 if (!n) {
     144           0 :                         if (!new_node) {
     145           0 :                                 new_node = genradix_alloc_node(gfp_mask);
     146           0 :                                 if (!new_node)
     147             :                                         return NULL;
     148             :                         }
     149             : 
     150           0 :                         if (!(n = cmpxchg_release(p, NULL, new_node)))
     151           0 :                                 swap(n, new_node);
     152             :                 }
     153             :         }
     154             : 
     155           0 :         if (new_node)
     156             :                 genradix_free_node(new_node);
     157             : 
     158           0 :         return &n->data[offset];
     159             : }
     160             : EXPORT_SYMBOL(__genradix_ptr_alloc);
     161             : 
     162           0 : void *__genradix_iter_peek(struct genradix_iter *iter,
     163             :                            struct __genradix *radix,
     164             :                            size_t objs_per_page)
     165             : {
     166             :         struct genradix_root *r;
     167             :         struct genradix_node *n;
     168             :         unsigned level, i;
     169             : restart:
     170           0 :         r = READ_ONCE(radix->root);
     171           0 :         if (!r)
     172             :                 return NULL;
     173             : 
     174           0 :         n       = genradix_root_to_node(r);
     175           0 :         level   = genradix_root_to_depth(r);
     176             : 
     177           0 :         if (ilog2(iter->offset) >= genradix_depth_shift(level))
     178             :                 return NULL;
     179             : 
     180           0 :         while (level) {
     181           0 :                 level--;
     182             : 
     183           0 :                 i = (iter->offset >> genradix_depth_shift(level)) &
     184             :                         (GENRADIX_ARY - 1);
     185             : 
     186           0 :                 while (!n->children[i]) {
     187           0 :                         i++;
     188           0 :                         iter->offset = round_down(iter->offset +
     189             :                                            genradix_depth_size(level),
     190             :                                            genradix_depth_size(level));
     191           0 :                         iter->pos = (iter->offset >> PAGE_SHIFT) *
     192             :                                 objs_per_page;
     193           0 :                         if (i == GENRADIX_ARY)
     194             :                                 goto restart;
     195             :                 }
     196             : 
     197             :                 n = n->children[i];
     198             :         }
     199             : 
     200           0 :         return &n->data[iter->offset & (PAGE_SIZE - 1)];
     201             : }
     202             : EXPORT_SYMBOL(__genradix_iter_peek);
     203             : 
     204           0 : static void genradix_free_recurse(struct genradix_node *n, unsigned level)
     205             : {
     206           0 :         if (level) {
     207             :                 unsigned i;
     208             : 
     209           0 :                 for (i = 0; i < GENRADIX_ARY; i++)
     210           0 :                         if (n->children[i])
     211           0 :                                 genradix_free_recurse(n->children[i], level - 1);
     212             :         }
     213             : 
     214           0 :         genradix_free_node(n);
     215           0 : }
     216             : 
     217           0 : int __genradix_prealloc(struct __genradix *radix, size_t size,
     218             :                         gfp_t gfp_mask)
     219             : {
     220             :         size_t offset;
     221             : 
     222           0 :         for (offset = 0; offset < size; offset += PAGE_SIZE)
     223           0 :                 if (!__genradix_ptr_alloc(radix, offset, gfp_mask))
     224             :                         return -ENOMEM;
     225             : 
     226             :         return 0;
     227             : }
     228             : EXPORT_SYMBOL(__genradix_prealloc);
     229             : 
     230           0 : void __genradix_free(struct __genradix *radix)
     231             : {
     232           0 :         struct genradix_root *r = xchg(&radix->root, NULL);
     233             : 
     234           0 :         genradix_free_recurse(genradix_root_to_node(r),
     235             :                               genradix_root_to_depth(r));
     236           0 : }
     237             : EXPORT_SYMBOL(__genradix_free);