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