]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - lib/idr.c
Merge tag 'firewire-fix' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/ieee1394...
[karo-tx-linux.git] / lib / idr.c
1 /*
2  * 2002-10-18  written by Jim Houston jim.houston@ccur.com
3  *      Copyright (C) 2002 by Concurrent Computer Corporation
4  *      Distributed under the GNU GPL license version 2.
5  *
6  * Modified by George Anzinger to reuse immediately and to use
7  * find bit instructions.  Also removed _irq on spinlocks.
8  *
9  * Modified by Nadia Derbey to make it RCU safe.
10  *
11  * Small id to pointer translation service.
12  *
13  * It uses a radix tree like structure as a sparse array indexed
14  * by the id to obtain the pointer.  The bitmap makes allocating
15  * a new id quick.
16  *
17  * You call it to allocate an id (an int) an associate with that id a
18  * pointer or what ever, we treat it as a (void *).  You can pass this
19  * id to a user for him to pass back at a later time.  You then pass
20  * that id to this code and it returns your pointer.
21  */
22
23 #ifndef TEST                        // to test in user space...
24 #include <linux/slab.h>
25 #include <linux/init.h>
26 #include <linux/export.h>
27 #endif
28 #include <linux/err.h>
29 #include <linux/string.h>
30 #include <linux/idr.h>
31 #include <linux/spinlock.h>
32 #include <linux/percpu.h>
33 #include <linux/hardirq.h>
34
35 #define MAX_IDR_SHIFT           (sizeof(int) * 8 - 1)
36 #define MAX_IDR_BIT             (1U << MAX_IDR_SHIFT)
37
38 /* Leave the possibility of an incomplete final layer */
39 #define MAX_IDR_LEVEL ((MAX_IDR_SHIFT + IDR_BITS - 1) / IDR_BITS)
40
41 /* Number of id_layer structs to leave in free list */
42 #define MAX_IDR_FREE (MAX_IDR_LEVEL * 2)
43
44 static struct kmem_cache *idr_layer_cache;
45 static DEFINE_PER_CPU(struct idr_layer *, idr_preload_head);
46 static DEFINE_PER_CPU(int, idr_preload_cnt);
47 static DEFINE_SPINLOCK(simple_ida_lock);
48
49 /* the maximum ID which can be allocated given idr->layers */
50 static int idr_max(int layers)
51 {
52         int bits = min_t(int, layers * IDR_BITS, MAX_IDR_SHIFT);
53
54         return (1 << bits) - 1;
55 }
56
57 /*
58  * Prefix mask for an idr_layer at @layer.  For layer 0, the prefix mask is
59  * all bits except for the lower IDR_BITS.  For layer 1, 2 * IDR_BITS, and
60  * so on.
61  */
62 static int idr_layer_prefix_mask(int layer)
63 {
64         return ~idr_max(layer + 1);
65 }
66
67 static struct idr_layer *get_from_free_list(struct idr *idp)
68 {
69         struct idr_layer *p;
70         unsigned long flags;
71
72         spin_lock_irqsave(&idp->lock, flags);
73         if ((p = idp->id_free)) {
74                 idp->id_free = p->ary[0];
75                 idp->id_free_cnt--;
76                 p->ary[0] = NULL;
77         }
78         spin_unlock_irqrestore(&idp->lock, flags);
79         return(p);
80 }
81
82 /**
83  * idr_layer_alloc - allocate a new idr_layer
84  * @gfp_mask: allocation mask
85  * @layer_idr: optional idr to allocate from
86  *
87  * If @layer_idr is %NULL, directly allocate one using @gfp_mask or fetch
88  * one from the per-cpu preload buffer.  If @layer_idr is not %NULL, fetch
89  * an idr_layer from @idr->id_free.
90  *
91  * @layer_idr is to maintain backward compatibility with the old alloc
92  * interface - idr_pre_get() and idr_get_new*() - and will be removed
93  * together with per-pool preload buffer.
94  */
95 static struct idr_layer *idr_layer_alloc(gfp_t gfp_mask, struct idr *layer_idr)
96 {
97         struct idr_layer *new;
98
99         /* this is the old path, bypass to get_from_free_list() */
100         if (layer_idr)
101                 return get_from_free_list(layer_idr);
102
103         /*
104          * Try to allocate directly from kmem_cache.  We want to try this
105          * before preload buffer; otherwise, non-preloading idr_alloc()
106          * users will end up taking advantage of preloading ones.  As the
107          * following is allowed to fail for preloaded cases, suppress
108          * warning this time.
109          */
110         new = kmem_cache_zalloc(idr_layer_cache, gfp_mask | __GFP_NOWARN);
111         if (new)
112                 return new;
113
114         /*
115          * Try to fetch one from the per-cpu preload buffer if in process
116          * context.  See idr_preload() for details.
117          */
118         if (!in_interrupt()) {
119                 preempt_disable();
120                 new = __this_cpu_read(idr_preload_head);
121                 if (new) {
122                         __this_cpu_write(idr_preload_head, new->ary[0]);
123                         __this_cpu_dec(idr_preload_cnt);
124                         new->ary[0] = NULL;
125                 }
126                 preempt_enable();
127                 if (new)
128                         return new;
129         }
130
131         /*
132          * Both failed.  Try kmem_cache again w/o adding __GFP_NOWARN so
133          * that memory allocation failure warning is printed as intended.
134          */
135         return kmem_cache_zalloc(idr_layer_cache, gfp_mask);
136 }
137
138 static void idr_layer_rcu_free(struct rcu_head *head)
139 {
140         struct idr_layer *layer;
141
142         layer = container_of(head, struct idr_layer, rcu_head);
143         kmem_cache_free(idr_layer_cache, layer);
144 }
145
146 static inline void free_layer(struct idr *idr, struct idr_layer *p)
147 {
148         if (idr->hint == p)
149                 RCU_INIT_POINTER(idr->hint, NULL);
150         call_rcu(&p->rcu_head, idr_layer_rcu_free);
151 }
152
153 /* only called when idp->lock is held */
154 static void __move_to_free_list(struct idr *idp, struct idr_layer *p)
155 {
156         p->ary[0] = idp->id_free;
157         idp->id_free = p;
158         idp->id_free_cnt++;
159 }
160
161 static void move_to_free_list(struct idr *idp, struct idr_layer *p)
162 {
163         unsigned long flags;
164
165         /*
166          * Depends on the return element being zeroed.
167          */
168         spin_lock_irqsave(&idp->lock, flags);
169         __move_to_free_list(idp, p);
170         spin_unlock_irqrestore(&idp->lock, flags);
171 }
172
173 static void idr_mark_full(struct idr_layer **pa, int id)
174 {
175         struct idr_layer *p = pa[0];
176         int l = 0;
177
178         __set_bit(id & IDR_MASK, p->bitmap);
179         /*
180          * If this layer is full mark the bit in the layer above to
181          * show that this part of the radix tree is full.  This may
182          * complete the layer above and require walking up the radix
183          * tree.
184          */
185         while (bitmap_full(p->bitmap, IDR_SIZE)) {
186                 if (!(p = pa[++l]))
187                         break;
188                 id = id >> IDR_BITS;
189                 __set_bit((id & IDR_MASK), p->bitmap);
190         }
191 }
192
193 static int __idr_pre_get(struct idr *idp, gfp_t gfp_mask)
194 {
195         while (idp->id_free_cnt < MAX_IDR_FREE) {
196                 struct idr_layer *new;
197                 new = kmem_cache_zalloc(idr_layer_cache, gfp_mask);
198                 if (new == NULL)
199                         return (0);
200                 move_to_free_list(idp, new);
201         }
202         return 1;
203 }
204
205 /**
206  * sub_alloc - try to allocate an id without growing the tree depth
207  * @idp: idr handle
208  * @starting_id: id to start search at
209  * @pa: idr_layer[MAX_IDR_LEVEL] used as backtrack buffer
210  * @gfp_mask: allocation mask for idr_layer_alloc()
211  * @layer_idr: optional idr passed to idr_layer_alloc()
212  *
213  * Allocate an id in range [@starting_id, INT_MAX] from @idp without
214  * growing its depth.  Returns
215  *
216  *  the allocated id >= 0 if successful,
217  *  -EAGAIN if the tree needs to grow for allocation to succeed,
218  *  -ENOSPC if the id space is exhausted,
219  *  -ENOMEM if more idr_layers need to be allocated.
220  */
221 static int sub_alloc(struct idr *idp, int *starting_id, struct idr_layer **pa,
222                      gfp_t gfp_mask, struct idr *layer_idr)
223 {
224         int n, m, sh;
225         struct idr_layer *p, *new;
226         int l, id, oid;
227
228         id = *starting_id;
229  restart:
230         p = idp->top;
231         l = idp->layers;
232         pa[l--] = NULL;
233         while (1) {
234                 /*
235                  * We run around this while until we reach the leaf node...
236                  */
237                 n = (id >> (IDR_BITS*l)) & IDR_MASK;
238                 m = find_next_zero_bit(p->bitmap, IDR_SIZE, n);
239                 if (m == IDR_SIZE) {
240                         /* no space available go back to previous layer. */
241                         l++;
242                         oid = id;
243                         id = (id | ((1 << (IDR_BITS * l)) - 1)) + 1;
244
245                         /* if already at the top layer, we need to grow */
246                         if (id > idr_max(idp->layers)) {
247                                 *starting_id = id;
248                                 return -EAGAIN;
249                         }
250                         p = pa[l];
251                         BUG_ON(!p);
252
253                         /* If we need to go up one layer, continue the
254                          * loop; otherwise, restart from the top.
255                          */
256                         sh = IDR_BITS * (l + 1);
257                         if (oid >> sh == id >> sh)
258                                 continue;
259                         else
260                                 goto restart;
261                 }
262                 if (m != n) {
263                         sh = IDR_BITS*l;
264                         id = ((id >> sh) ^ n ^ m) << sh;
265                 }
266                 if ((id >= MAX_IDR_BIT) || (id < 0))
267                         return -ENOSPC;
268                 if (l == 0)
269                         break;
270                 /*
271                  * Create the layer below if it is missing.
272                  */
273                 if (!p->ary[m]) {
274                         new = idr_layer_alloc(gfp_mask, layer_idr);
275                         if (!new)
276                                 return -ENOMEM;
277                         new->layer = l-1;
278                         new->prefix = id & idr_layer_prefix_mask(new->layer);
279                         rcu_assign_pointer(p->ary[m], new);
280                         p->count++;
281                 }
282                 pa[l--] = p;
283                 p = p->ary[m];
284         }
285
286         pa[l] = p;
287         return id;
288 }
289
290 static int idr_get_empty_slot(struct idr *idp, int starting_id,
291                               struct idr_layer **pa, gfp_t gfp_mask,
292                               struct idr *layer_idr)
293 {
294         struct idr_layer *p, *new;
295         int layers, v, id;
296         unsigned long flags;
297
298         id = starting_id;
299 build_up:
300         p = idp->top;
301         layers = idp->layers;
302         if (unlikely(!p)) {
303                 if (!(p = idr_layer_alloc(gfp_mask, layer_idr)))
304                         return -ENOMEM;
305                 p->layer = 0;
306                 layers = 1;
307         }
308         /*
309          * Add a new layer to the top of the tree if the requested
310          * id is larger than the currently allocated space.
311          */
312         while (id > idr_max(layers)) {
313                 layers++;
314                 if (!p->count) {
315                         /* special case: if the tree is currently empty,
316                          * then we grow the tree by moving the top node
317                          * upwards.
318                          */
319                         p->layer++;
320                         WARN_ON_ONCE(p->prefix);
321                         continue;
322                 }
323                 if (!(new = idr_layer_alloc(gfp_mask, layer_idr))) {
324                         /*
325                          * The allocation failed.  If we built part of
326                          * the structure tear it down.
327                          */
328                         spin_lock_irqsave(&idp->lock, flags);
329                         for (new = p; p && p != idp->top; new = p) {
330                                 p = p->ary[0];
331                                 new->ary[0] = NULL;
332                                 new->count = 0;
333                                 bitmap_clear(new->bitmap, 0, IDR_SIZE);
334                                 __move_to_free_list(idp, new);
335                         }
336                         spin_unlock_irqrestore(&idp->lock, flags);
337                         return -ENOMEM;
338                 }
339                 new->ary[0] = p;
340                 new->count = 1;
341                 new->layer = layers-1;
342                 new->prefix = id & idr_layer_prefix_mask(new->layer);
343                 if (bitmap_full(p->bitmap, IDR_SIZE))
344                         __set_bit(0, new->bitmap);
345                 p = new;
346         }
347         rcu_assign_pointer(idp->top, p);
348         idp->layers = layers;
349         v = sub_alloc(idp, &id, pa, gfp_mask, layer_idr);
350         if (v == -EAGAIN)
351                 goto build_up;
352         return(v);
353 }
354
355 /*
356  * @id and @pa are from a successful allocation from idr_get_empty_slot().
357  * Install the user pointer @ptr and mark the slot full.
358  */
359 static void idr_fill_slot(struct idr *idr, void *ptr, int id,
360                           struct idr_layer **pa)
361 {
362         /* update hint used for lookup, cleared from free_layer() */
363         rcu_assign_pointer(idr->hint, pa[0]);
364
365         rcu_assign_pointer(pa[0]->ary[id & IDR_MASK], (struct idr_layer *)ptr);
366         pa[0]->count++;
367         idr_mark_full(pa, id);
368 }
369
370
371 /**
372  * idr_preload - preload for idr_alloc()
373  * @gfp_mask: allocation mask to use for preloading
374  *
375  * Preload per-cpu layer buffer for idr_alloc().  Can only be used from
376  * process context and each idr_preload() invocation should be matched with
377  * idr_preload_end().  Note that preemption is disabled while preloaded.
378  *
379  * The first idr_alloc() in the preloaded section can be treated as if it
380  * were invoked with @gfp_mask used for preloading.  This allows using more
381  * permissive allocation masks for idrs protected by spinlocks.
382  *
383  * For example, if idr_alloc() below fails, the failure can be treated as
384  * if idr_alloc() were called with GFP_KERNEL rather than GFP_NOWAIT.
385  *
386  *      idr_preload(GFP_KERNEL);
387  *      spin_lock(lock);
388  *
389  *      id = idr_alloc(idr, ptr, start, end, GFP_NOWAIT);
390  *
391  *      spin_unlock(lock);
392  *      idr_preload_end();
393  *      if (id < 0)
394  *              error;
395  */
396 void idr_preload(gfp_t gfp_mask)
397 {
398         /*
399          * Consuming preload buffer from non-process context breaks preload
400          * allocation guarantee.  Disallow usage from those contexts.
401          */
402         WARN_ON_ONCE(in_interrupt());
403         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
404
405         preempt_disable();
406
407         /*
408          * idr_alloc() is likely to succeed w/o full idr_layer buffer and
409          * return value from idr_alloc() needs to be checked for failure
410          * anyway.  Silently give up if allocation fails.  The caller can
411          * treat failures from idr_alloc() as if idr_alloc() were called
412          * with @gfp_mask which should be enough.
413          */
414         while (__this_cpu_read(idr_preload_cnt) < MAX_IDR_FREE) {
415                 struct idr_layer *new;
416
417                 preempt_enable();
418                 new = kmem_cache_zalloc(idr_layer_cache, gfp_mask);
419                 preempt_disable();
420                 if (!new)
421                         break;
422
423                 /* link the new one to per-cpu preload list */
424                 new->ary[0] = __this_cpu_read(idr_preload_head);
425                 __this_cpu_write(idr_preload_head, new);
426                 __this_cpu_inc(idr_preload_cnt);
427         }
428 }
429 EXPORT_SYMBOL(idr_preload);
430
431 /**
432  * idr_alloc - allocate new idr entry
433  * @idr: the (initialized) idr
434  * @ptr: pointer to be associated with the new id
435  * @start: the minimum id (inclusive)
436  * @end: the maximum id (exclusive, <= 0 for max)
437  * @gfp_mask: memory allocation flags
438  *
439  * Allocate an id in [start, end) and associate it with @ptr.  If no ID is
440  * available in the specified range, returns -ENOSPC.  On memory allocation
441  * failure, returns -ENOMEM.
442  *
443  * Note that @end is treated as max when <= 0.  This is to always allow
444  * using @start + N as @end as long as N is inside integer range.
445  *
446  * The user is responsible for exclusively synchronizing all operations
447  * which may modify @idr.  However, read-only accesses such as idr_find()
448  * or iteration can be performed under RCU read lock provided the user
449  * destroys @ptr in RCU-safe way after removal from idr.
450  */
451 int idr_alloc(struct idr *idr, void *ptr, int start, int end, gfp_t gfp_mask)
452 {
453         int max = end > 0 ? end - 1 : INT_MAX;  /* inclusive upper limit */
454         struct idr_layer *pa[MAX_IDR_LEVEL + 1];
455         int id;
456
457         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
458
459         /* sanity checks */
460         if (WARN_ON_ONCE(start < 0))
461                 return -EINVAL;
462         if (unlikely(max < start))
463                 return -ENOSPC;
464
465         /* allocate id */
466         id = idr_get_empty_slot(idr, start, pa, gfp_mask, NULL);
467         if (unlikely(id < 0))
468                 return id;
469         if (unlikely(id > max))
470                 return -ENOSPC;
471
472         idr_fill_slot(idr, ptr, id, pa);
473         return id;
474 }
475 EXPORT_SYMBOL_GPL(idr_alloc);
476
477 /**
478  * idr_alloc_cyclic - allocate new idr entry in a cyclical fashion
479  * @idr: the (initialized) idr
480  * @ptr: pointer to be associated with the new id
481  * @start: the minimum id (inclusive)
482  * @end: the maximum id (exclusive, <= 0 for max)
483  * @gfp_mask: memory allocation flags
484  *
485  * Essentially the same as idr_alloc, but prefers to allocate progressively
486  * higher ids if it can. If the "cur" counter wraps, then it will start again
487  * at the "start" end of the range and allocate one that has already been used.
488  */
489 int idr_alloc_cyclic(struct idr *idr, void *ptr, int start, int end,
490                         gfp_t gfp_mask)
491 {
492         int id;
493
494         id = idr_alloc(idr, ptr, max(start, idr->cur), end, gfp_mask);
495         if (id == -ENOSPC)
496                 id = idr_alloc(idr, ptr, start, end, gfp_mask);
497
498         if (likely(id >= 0))
499                 idr->cur = id + 1;
500         return id;
501 }
502 EXPORT_SYMBOL(idr_alloc_cyclic);
503
504 static void idr_remove_warning(int id)
505 {
506         WARN(1, "idr_remove called for id=%d which is not allocated.\n", id);
507 }
508
509 static void sub_remove(struct idr *idp, int shift, int id)
510 {
511         struct idr_layer *p = idp->top;
512         struct idr_layer **pa[MAX_IDR_LEVEL + 1];
513         struct idr_layer ***paa = &pa[0];
514         struct idr_layer *to_free;
515         int n;
516
517         *paa = NULL;
518         *++paa = &idp->top;
519
520         while ((shift > 0) && p) {
521                 n = (id >> shift) & IDR_MASK;
522                 __clear_bit(n, p->bitmap);
523                 *++paa = &p->ary[n];
524                 p = p->ary[n];
525                 shift -= IDR_BITS;
526         }
527         n = id & IDR_MASK;
528         if (likely(p != NULL && test_bit(n, p->bitmap))) {
529                 __clear_bit(n, p->bitmap);
530                 RCU_INIT_POINTER(p->ary[n], NULL);
531                 to_free = NULL;
532                 while(*paa && ! --((**paa)->count)){
533                         if (to_free)
534                                 free_layer(idp, to_free);
535                         to_free = **paa;
536                         **paa-- = NULL;
537                 }
538                 if (!*paa)
539                         idp->layers = 0;
540                 if (to_free)
541                         free_layer(idp, to_free);
542         } else
543                 idr_remove_warning(id);
544 }
545
546 /**
547  * idr_remove - remove the given id and free its slot
548  * @idp: idr handle
549  * @id: unique key
550  */
551 void idr_remove(struct idr *idp, int id)
552 {
553         struct idr_layer *p;
554         struct idr_layer *to_free;
555
556         if (id < 0)
557                 return;
558
559         if (id > idr_max(idp->layers)) {
560                 idr_remove_warning(id);
561                 return;
562         }
563
564         sub_remove(idp, (idp->layers - 1) * IDR_BITS, id);
565         if (idp->top && idp->top->count == 1 && (idp->layers > 1) &&
566             idp->top->ary[0]) {
567                 /*
568                  * Single child at leftmost slot: we can shrink the tree.
569                  * This level is not needed anymore since when layers are
570                  * inserted, they are inserted at the top of the existing
571                  * tree.
572                  */
573                 to_free = idp->top;
574                 p = idp->top->ary[0];
575                 rcu_assign_pointer(idp->top, p);
576                 --idp->layers;
577                 to_free->count = 0;
578                 bitmap_clear(to_free->bitmap, 0, IDR_SIZE);
579                 free_layer(idp, to_free);
580         }
581 }
582 EXPORT_SYMBOL(idr_remove);
583
584 static void __idr_remove_all(struct idr *idp)
585 {
586         int n, id, max;
587         int bt_mask;
588         struct idr_layer *p;
589         struct idr_layer *pa[MAX_IDR_LEVEL + 1];
590         struct idr_layer **paa = &pa[0];
591
592         n = idp->layers * IDR_BITS;
593         p = idp->top;
594         RCU_INIT_POINTER(idp->top, NULL);
595         max = idr_max(idp->layers);
596
597         id = 0;
598         while (id >= 0 && id <= max) {
599                 while (n > IDR_BITS && p) {
600                         n -= IDR_BITS;
601                         *paa++ = p;
602                         p = p->ary[(id >> n) & IDR_MASK];
603                 }
604
605                 bt_mask = id;
606                 id += 1 << n;
607                 /* Get the highest bit that the above add changed from 0->1. */
608                 while (n < fls(id ^ bt_mask)) {
609                         if (p)
610                                 free_layer(idp, p);
611                         n += IDR_BITS;
612                         p = *--paa;
613                 }
614         }
615         idp->layers = 0;
616 }
617
618 /**
619  * idr_destroy - release all cached layers within an idr tree
620  * @idp: idr handle
621  *
622  * Free all id mappings and all idp_layers.  After this function, @idp is
623  * completely unused and can be freed / recycled.  The caller is
624  * responsible for ensuring that no one else accesses @idp during or after
625  * idr_destroy().
626  *
627  * A typical clean-up sequence for objects stored in an idr tree will use
628  * idr_for_each() to free all objects, if necessay, then idr_destroy() to
629  * free up the id mappings and cached idr_layers.
630  */
631 void idr_destroy(struct idr *idp)
632 {
633         __idr_remove_all(idp);
634
635         while (idp->id_free_cnt) {
636                 struct idr_layer *p = get_from_free_list(idp);
637                 kmem_cache_free(idr_layer_cache, p);
638         }
639 }
640 EXPORT_SYMBOL(idr_destroy);
641
642 void *idr_find_slowpath(struct idr *idp, int id)
643 {
644         int n;
645         struct idr_layer *p;
646
647         if (id < 0)
648                 return NULL;
649
650         p = rcu_dereference_raw(idp->top);
651         if (!p)
652                 return NULL;
653         n = (p->layer+1) * IDR_BITS;
654
655         if (id > idr_max(p->layer + 1))
656                 return NULL;
657         BUG_ON(n == 0);
658
659         while (n > 0 && p) {
660                 n -= IDR_BITS;
661                 BUG_ON(n != p->layer*IDR_BITS);
662                 p = rcu_dereference_raw(p->ary[(id >> n) & IDR_MASK]);
663         }
664         return((void *)p);
665 }
666 EXPORT_SYMBOL(idr_find_slowpath);
667
668 /**
669  * idr_for_each - iterate through all stored pointers
670  * @idp: idr handle
671  * @fn: function to be called for each pointer
672  * @data: data passed back to callback function
673  *
674  * Iterate over the pointers registered with the given idr.  The
675  * callback function will be called for each pointer currently
676  * registered, passing the id, the pointer and the data pointer passed
677  * to this function.  It is not safe to modify the idr tree while in
678  * the callback, so functions such as idr_get_new and idr_remove are
679  * not allowed.
680  *
681  * We check the return of @fn each time. If it returns anything other
682  * than %0, we break out and return that value.
683  *
684  * The caller must serialize idr_for_each() vs idr_get_new() and idr_remove().
685  */
686 int idr_for_each(struct idr *idp,
687                  int (*fn)(int id, void *p, void *data), void *data)
688 {
689         int n, id, max, error = 0;
690         struct idr_layer *p;
691         struct idr_layer *pa[MAX_IDR_LEVEL + 1];
692         struct idr_layer **paa = &pa[0];
693
694         n = idp->layers * IDR_BITS;
695         p = rcu_dereference_raw(idp->top);
696         max = idr_max(idp->layers);
697
698         id = 0;
699         while (id >= 0 && id <= max) {
700                 while (n > 0 && p) {
701                         n -= IDR_BITS;
702                         *paa++ = p;
703                         p = rcu_dereference_raw(p->ary[(id >> n) & IDR_MASK]);
704                 }
705
706                 if (p) {
707                         error = fn(id, (void *)p, data);
708                         if (error)
709                                 break;
710                 }
711
712                 id += 1 << n;
713                 while (n < fls(id)) {
714                         n += IDR_BITS;
715                         p = *--paa;
716                 }
717         }
718
719         return error;
720 }
721 EXPORT_SYMBOL(idr_for_each);
722
723 /**
724  * idr_get_next - lookup next object of id to given id.
725  * @idp: idr handle
726  * @nextidp:  pointer to lookup key
727  *
728  * Returns pointer to registered object with id, which is next number to
729  * given id. After being looked up, *@nextidp will be updated for the next
730  * iteration.
731  *
732  * This function can be called under rcu_read_lock(), given that the leaf
733  * pointers lifetimes are correctly managed.
734  */
735 void *idr_get_next(struct idr *idp, int *nextidp)
736 {
737         struct idr_layer *p, *pa[MAX_IDR_LEVEL + 1];
738         struct idr_layer **paa = &pa[0];
739         int id = *nextidp;
740         int n, max;
741
742         /* find first ent */
743         p = rcu_dereference_raw(idp->top);
744         if (!p)
745                 return NULL;
746         n = (p->layer + 1) * IDR_BITS;
747         max = idr_max(p->layer + 1);
748
749         while (id >= 0 && id <= max) {
750                 while (n > 0 && p) {
751                         n -= IDR_BITS;
752                         *paa++ = p;
753                         p = rcu_dereference_raw(p->ary[(id >> n) & IDR_MASK]);
754                 }
755
756                 if (p) {
757                         *nextidp = id;
758                         return p;
759                 }
760
761                 /*
762                  * Proceed to the next layer at the current level.  Unlike
763                  * idr_for_each(), @id isn't guaranteed to be aligned to
764                  * layer boundary at this point and adding 1 << n may
765                  * incorrectly skip IDs.  Make sure we jump to the
766                  * beginning of the next layer using round_up().
767                  */
768                 id = round_up(id + 1, 1 << n);
769                 while (n < fls(id)) {
770                         n += IDR_BITS;
771                         p = *--paa;
772                 }
773         }
774         return NULL;
775 }
776 EXPORT_SYMBOL(idr_get_next);
777
778
779 /**
780  * idr_replace - replace pointer for given id
781  * @idp: idr handle
782  * @ptr: pointer you want associated with the id
783  * @id: lookup key
784  *
785  * Replace the pointer registered with an id and return the old value.
786  * A %-ENOENT return indicates that @id was not found.
787  * A %-EINVAL return indicates that @id was not within valid constraints.
788  *
789  * The caller must serialize with writers.
790  */
791 void *idr_replace(struct idr *idp, void *ptr, int id)
792 {
793         int n;
794         struct idr_layer *p, *old_p;
795
796         if (id < 0)
797                 return ERR_PTR(-EINVAL);
798
799         p = idp->top;
800         if (!p)
801                 return ERR_PTR(-ENOENT);
802
803         if (id > idr_max(p->layer + 1))
804                 return ERR_PTR(-ENOENT);
805
806         n = p->layer * IDR_BITS;
807         while ((n > 0) && p) {
808                 p = p->ary[(id >> n) & IDR_MASK];
809                 n -= IDR_BITS;
810         }
811
812         n = id & IDR_MASK;
813         if (unlikely(p == NULL || !test_bit(n, p->bitmap)))
814                 return ERR_PTR(-ENOENT);
815
816         old_p = p->ary[n];
817         rcu_assign_pointer(p->ary[n], ptr);
818
819         return old_p;
820 }
821 EXPORT_SYMBOL(idr_replace);
822
823 void __init idr_init_cache(void)
824 {
825         idr_layer_cache = kmem_cache_create("idr_layer_cache",
826                                 sizeof(struct idr_layer), 0, SLAB_PANIC, NULL);
827 }
828
829 /**
830  * idr_init - initialize idr handle
831  * @idp:        idr handle
832  *
833  * This function is use to set up the handle (@idp) that you will pass
834  * to the rest of the functions.
835  */
836 void idr_init(struct idr *idp)
837 {
838         memset(idp, 0, sizeof(struct idr));
839         spin_lock_init(&idp->lock);
840 }
841 EXPORT_SYMBOL(idr_init);
842
843 static int idr_has_entry(int id, void *p, void *data)
844 {
845         return 1;
846 }
847
848 bool idr_is_empty(struct idr *idp)
849 {
850         return !idr_for_each(idp, idr_has_entry, NULL);
851 }
852 EXPORT_SYMBOL(idr_is_empty);
853
854 /**
855  * DOC: IDA description
856  * IDA - IDR based ID allocator
857  *
858  * This is id allocator without id -> pointer translation.  Memory
859  * usage is much lower than full blown idr because each id only
860  * occupies a bit.  ida uses a custom leaf node which contains
861  * IDA_BITMAP_BITS slots.
862  *
863  * 2007-04-25  written by Tejun Heo <htejun@gmail.com>
864  */
865
866 static void free_bitmap(struct ida *ida, struct ida_bitmap *bitmap)
867 {
868         unsigned long flags;
869
870         if (!ida->free_bitmap) {
871                 spin_lock_irqsave(&ida->idr.lock, flags);
872                 if (!ida->free_bitmap) {
873                         ida->free_bitmap = bitmap;
874                         bitmap = NULL;
875                 }
876                 spin_unlock_irqrestore(&ida->idr.lock, flags);
877         }
878
879         kfree(bitmap);
880 }
881
882 /**
883  * ida_pre_get - reserve resources for ida allocation
884  * @ida:        ida handle
885  * @gfp_mask:   memory allocation flag
886  *
887  * This function should be called prior to locking and calling the
888  * following function.  It preallocates enough memory to satisfy the
889  * worst possible allocation.
890  *
891  * If the system is REALLY out of memory this function returns %0,
892  * otherwise %1.
893  */
894 int ida_pre_get(struct ida *ida, gfp_t gfp_mask)
895 {
896         /* allocate idr_layers */
897         if (!__idr_pre_get(&ida->idr, gfp_mask))
898                 return 0;
899
900         /* allocate free_bitmap */
901         if (!ida->free_bitmap) {
902                 struct ida_bitmap *bitmap;
903
904                 bitmap = kmalloc(sizeof(struct ida_bitmap), gfp_mask);
905                 if (!bitmap)
906                         return 0;
907
908                 free_bitmap(ida, bitmap);
909         }
910
911         return 1;
912 }
913 EXPORT_SYMBOL(ida_pre_get);
914
915 /**
916  * ida_get_new_above - allocate new ID above or equal to a start id
917  * @ida:        ida handle
918  * @starting_id: id to start search at
919  * @p_id:       pointer to the allocated handle
920  *
921  * Allocate new ID above or equal to @starting_id.  It should be called
922  * with any required locks.
923  *
924  * If memory is required, it will return %-EAGAIN, you should unlock
925  * and go back to the ida_pre_get() call.  If the ida is full, it will
926  * return %-ENOSPC.
927  *
928  * @p_id returns a value in the range @starting_id ... %0x7fffffff.
929  */
930 int ida_get_new_above(struct ida *ida, int starting_id, int *p_id)
931 {
932         struct idr_layer *pa[MAX_IDR_LEVEL + 1];
933         struct ida_bitmap *bitmap;
934         unsigned long flags;
935         int idr_id = starting_id / IDA_BITMAP_BITS;
936         int offset = starting_id % IDA_BITMAP_BITS;
937         int t, id;
938
939  restart:
940         /* get vacant slot */
941         t = idr_get_empty_slot(&ida->idr, idr_id, pa, 0, &ida->idr);
942         if (t < 0)
943                 return t == -ENOMEM ? -EAGAIN : t;
944
945         if (t * IDA_BITMAP_BITS >= MAX_IDR_BIT)
946                 return -ENOSPC;
947
948         if (t != idr_id)
949                 offset = 0;
950         idr_id = t;
951
952         /* if bitmap isn't there, create a new one */
953         bitmap = (void *)pa[0]->ary[idr_id & IDR_MASK];
954         if (!bitmap) {
955                 spin_lock_irqsave(&ida->idr.lock, flags);
956                 bitmap = ida->free_bitmap;
957                 ida->free_bitmap = NULL;
958                 spin_unlock_irqrestore(&ida->idr.lock, flags);
959
960                 if (!bitmap)
961                         return -EAGAIN;
962
963                 memset(bitmap, 0, sizeof(struct ida_bitmap));
964                 rcu_assign_pointer(pa[0]->ary[idr_id & IDR_MASK],
965                                 (void *)bitmap);
966                 pa[0]->count++;
967         }
968
969         /* lookup for empty slot */
970         t = find_next_zero_bit(bitmap->bitmap, IDA_BITMAP_BITS, offset);
971         if (t == IDA_BITMAP_BITS) {
972                 /* no empty slot after offset, continue to the next chunk */
973                 idr_id++;
974                 offset = 0;
975                 goto restart;
976         }
977
978         id = idr_id * IDA_BITMAP_BITS + t;
979         if (id >= MAX_IDR_BIT)
980                 return -ENOSPC;
981
982         __set_bit(t, bitmap->bitmap);
983         if (++bitmap->nr_busy == IDA_BITMAP_BITS)
984                 idr_mark_full(pa, idr_id);
985
986         *p_id = id;
987
988         /* Each leaf node can handle nearly a thousand slots and the
989          * whole idea of ida is to have small memory foot print.
990          * Throw away extra resources one by one after each successful
991          * allocation.
992          */
993         if (ida->idr.id_free_cnt || ida->free_bitmap) {
994                 struct idr_layer *p = get_from_free_list(&ida->idr);
995                 if (p)
996                         kmem_cache_free(idr_layer_cache, p);
997         }
998
999         return 0;
1000 }
1001 EXPORT_SYMBOL(ida_get_new_above);
1002
1003 /**
1004  * ida_remove - remove the given ID
1005  * @ida:        ida handle
1006  * @id:         ID to free
1007  */
1008 void ida_remove(struct ida *ida, int id)
1009 {
1010         struct idr_layer *p = ida->idr.top;
1011         int shift = (ida->idr.layers - 1) * IDR_BITS;
1012         int idr_id = id / IDA_BITMAP_BITS;
1013         int offset = id % IDA_BITMAP_BITS;
1014         int n;
1015         struct ida_bitmap *bitmap;
1016
1017         if (idr_id > idr_max(ida->idr.layers))
1018                 goto err;
1019
1020         /* clear full bits while looking up the leaf idr_layer */
1021         while ((shift > 0) && p) {
1022                 n = (idr_id >> shift) & IDR_MASK;
1023                 __clear_bit(n, p->bitmap);
1024                 p = p->ary[n];
1025                 shift -= IDR_BITS;
1026         }
1027
1028         if (p == NULL)
1029                 goto err;
1030
1031         n = idr_id & IDR_MASK;
1032         __clear_bit(n, p->bitmap);
1033
1034         bitmap = (void *)p->ary[n];
1035         if (!bitmap || !test_bit(offset, bitmap->bitmap))
1036                 goto err;
1037
1038         /* update bitmap and remove it if empty */
1039         __clear_bit(offset, bitmap->bitmap);
1040         if (--bitmap->nr_busy == 0) {
1041                 __set_bit(n, p->bitmap);        /* to please idr_remove() */
1042                 idr_remove(&ida->idr, idr_id);
1043                 free_bitmap(ida, bitmap);
1044         }
1045
1046         return;
1047
1048  err:
1049         WARN(1, "ida_remove called for id=%d which is not allocated.\n", id);
1050 }
1051 EXPORT_SYMBOL(ida_remove);
1052
1053 /**
1054  * ida_destroy - release all cached layers within an ida tree
1055  * @ida:                ida handle
1056  */
1057 void ida_destroy(struct ida *ida)
1058 {
1059         idr_destroy(&ida->idr);
1060         kfree(ida->free_bitmap);
1061 }
1062 EXPORT_SYMBOL(ida_destroy);
1063
1064 /**
1065  * ida_simple_get - get a new id.
1066  * @ida: the (initialized) ida.
1067  * @start: the minimum id (inclusive, < 0x8000000)
1068  * @end: the maximum id (exclusive, < 0x8000000 or 0)
1069  * @gfp_mask: memory allocation flags
1070  *
1071  * Allocates an id in the range start <= id < end, or returns -ENOSPC.
1072  * On memory allocation failure, returns -ENOMEM.
1073  *
1074  * Use ida_simple_remove() to get rid of an id.
1075  */
1076 int ida_simple_get(struct ida *ida, unsigned int start, unsigned int end,
1077                    gfp_t gfp_mask)
1078 {
1079         int ret, id;
1080         unsigned int max;
1081         unsigned long flags;
1082
1083         BUG_ON((int)start < 0);
1084         BUG_ON((int)end < 0);
1085
1086         if (end == 0)
1087                 max = 0x80000000;
1088         else {
1089                 BUG_ON(end < start);
1090                 max = end - 1;
1091         }
1092
1093 again:
1094         if (!ida_pre_get(ida, gfp_mask))
1095                 return -ENOMEM;
1096
1097         spin_lock_irqsave(&simple_ida_lock, flags);
1098         ret = ida_get_new_above(ida, start, &id);
1099         if (!ret) {
1100                 if (id > max) {
1101                         ida_remove(ida, id);
1102                         ret = -ENOSPC;
1103                 } else {
1104                         ret = id;
1105                 }
1106         }
1107         spin_unlock_irqrestore(&simple_ida_lock, flags);
1108
1109         if (unlikely(ret == -EAGAIN))
1110                 goto again;
1111
1112         return ret;
1113 }
1114 EXPORT_SYMBOL(ida_simple_get);
1115
1116 /**
1117  * ida_simple_remove - remove an allocated id.
1118  * @ida: the (initialized) ida.
1119  * @id: the id returned by ida_simple_get.
1120  */
1121 void ida_simple_remove(struct ida *ida, unsigned int id)
1122 {
1123         unsigned long flags;
1124
1125         BUG_ON((int)id < 0);
1126         spin_lock_irqsave(&simple_ida_lock, flags);
1127         ida_remove(ida, id);
1128         spin_unlock_irqrestore(&simple_ida_lock, flags);
1129 }
1130 EXPORT_SYMBOL(ida_simple_remove);
1131
1132 /**
1133  * ida_init - initialize ida handle
1134  * @ida:        ida handle
1135  *
1136  * This function is use to set up the handle (@ida) that you will pass
1137  * to the rest of the functions.
1138  */
1139 void ida_init(struct ida *ida)
1140 {
1141         memset(ida, 0, sizeof(struct ida));
1142         idr_init(&ida->idr);
1143
1144 }
1145 EXPORT_SYMBOL(ida_init);