]> Pileus Git - ~andy/linux/blob - lib/idr.c
idr: fix new kernel-doc warnings
[~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 #define MAX_IDR_SHIFT           (sizeof(int) * 8 - 1)
42 #define MAX_IDR_BIT             (1U << MAX_IDR_SHIFT)
43
44 /* Leave the possibility of an incomplete final layer */
45 #define MAX_IDR_LEVEL ((MAX_IDR_SHIFT + IDR_BITS - 1) / IDR_BITS)
46
47 /* Number of id_layer structs to leave in free list */
48 #define MAX_IDR_FREE (MAX_IDR_LEVEL * 2)
49
50 static struct kmem_cache *idr_layer_cache;
51 static DEFINE_PER_CPU(struct idr_layer *, idr_preload_head);
52 static DEFINE_PER_CPU(int, idr_preload_cnt);
53 static DEFINE_SPINLOCK(simple_ida_lock);
54
55 /* the maximum ID which can be allocated given idr->layers */
56 static int idr_max(int layers)
57 {
58         int bits = min_t(int, layers * IDR_BITS, MAX_IDR_SHIFT);
59
60         return (1 << bits) - 1;
61 }
62
63 /*
64  * Prefix mask for an idr_layer at @layer.  For layer 0, the prefix mask is
65  * all bits except for the lower IDR_BITS.  For layer 1, 2 * IDR_BITS, and
66  * so on.
67  */
68 static int idr_layer_prefix_mask(int layer)
69 {
70         return ~idr_max(layer + 1);
71 }
72
73 static struct idr_layer *get_from_free_list(struct idr *idp)
74 {
75         struct idr_layer *p;
76         unsigned long flags;
77
78         spin_lock_irqsave(&idp->lock, flags);
79         if ((p = idp->id_free)) {
80                 idp->id_free = p->ary[0];
81                 idp->id_free_cnt--;
82                 p->ary[0] = NULL;
83         }
84         spin_unlock_irqrestore(&idp->lock, flags);
85         return(p);
86 }
87
88 /**
89  * idr_layer_alloc - allocate a new idr_layer
90  * @gfp_mask: allocation mask
91  * @layer_idr: optional idr to allocate from
92  *
93  * If @layer_idr is %NULL, directly allocate one using @gfp_mask or fetch
94  * one from the per-cpu preload buffer.  If @layer_idr is not %NULL, fetch
95  * an idr_layer from @idr->id_free.
96  *
97  * @layer_idr is to maintain backward compatibility with the old alloc
98  * interface - idr_pre_get() and idr_get_new*() - and will be removed
99  * together with per-pool preload buffer.
100  */
101 static struct idr_layer *idr_layer_alloc(gfp_t gfp_mask, struct idr *layer_idr)
102 {
103         struct idr_layer *new;
104
105         /* this is the old path, bypass to get_from_free_list() */
106         if (layer_idr)
107                 return get_from_free_list(layer_idr);
108
109         /* try to allocate directly from kmem_cache */
110         new = kmem_cache_zalloc(idr_layer_cache, gfp_mask);
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                 return NULL;
120
121         preempt_disable();
122         new = __this_cpu_read(idr_preload_head);
123         if (new) {
124                 __this_cpu_write(idr_preload_head, new->ary[0]);
125                 __this_cpu_dec(idr_preload_cnt);
126                 new->ary[0] = NULL;
127         }
128         preempt_enable();
129         return new;
130 }
131
132 static void idr_layer_rcu_free(struct rcu_head *head)
133 {
134         struct idr_layer *layer;
135
136         layer = container_of(head, struct idr_layer, rcu_head);
137         kmem_cache_free(idr_layer_cache, layer);
138 }
139
140 static inline void free_layer(struct idr *idr, struct idr_layer *p)
141 {
142         if (idr->hint && idr->hint == p)
143                 RCU_INIT_POINTER(idr->hint, NULL);
144         call_rcu(&p->rcu_head, idr_layer_rcu_free);
145 }
146
147 /* only called when idp->lock is held */
148 static void __move_to_free_list(struct idr *idp, struct idr_layer *p)
149 {
150         p->ary[0] = idp->id_free;
151         idp->id_free = p;
152         idp->id_free_cnt++;
153 }
154
155 static void move_to_free_list(struct idr *idp, struct idr_layer *p)
156 {
157         unsigned long flags;
158
159         /*
160          * Depends on the return element being zeroed.
161          */
162         spin_lock_irqsave(&idp->lock, flags);
163         __move_to_free_list(idp, p);
164         spin_unlock_irqrestore(&idp->lock, flags);
165 }
166
167 static void idr_mark_full(struct idr_layer **pa, int id)
168 {
169         struct idr_layer *p = pa[0];
170         int l = 0;
171
172         __set_bit(id & IDR_MASK, p->bitmap);
173         /*
174          * If this layer is full mark the bit in the layer above to
175          * show that this part of the radix tree is full.  This may
176          * complete the layer above and require walking up the radix
177          * tree.
178          */
179         while (bitmap_full(p->bitmap, IDR_SIZE)) {
180                 if (!(p = pa[++l]))
181                         break;
182                 id = id >> IDR_BITS;
183                 __set_bit((id & IDR_MASK), p->bitmap);
184         }
185 }
186
187 /**
188  * idr_pre_get - reserve resources for idr allocation
189  * @idp:        idr handle
190  * @gfp_mask:   memory allocation flags
191  *
192  * This function should be called prior to calling the idr_get_new* functions.
193  * It preallocates enough memory to satisfy the worst possible allocation. The
194  * caller should pass in GFP_KERNEL if possible.  This of course requires that
195  * no spinning locks be held.
196  *
197  * If the system is REALLY out of memory this function returns %0,
198  * otherwise %1.
199  */
200 int idr_pre_get(struct idr *idp, gfp_t gfp_mask)
201 {
202         while (idp->id_free_cnt < MAX_IDR_FREE) {
203                 struct idr_layer *new;
204                 new = kmem_cache_zalloc(idr_layer_cache, gfp_mask);
205                 if (new == NULL)
206                         return (0);
207                 move_to_free_list(idp, new);
208         }
209         return 1;
210 }
211 EXPORT_SYMBOL(idr_pre_get);
212
213 /**
214  * sub_alloc - try to allocate an id without growing the tree depth
215  * @idp: idr handle
216  * @starting_id: id to start search at
217  * @pa: idr_layer[MAX_IDR_LEVEL] used as backtrack buffer
218  * @gfp_mask: allocation mask for idr_layer_alloc()
219  * @layer_idr: optional idr passed to idr_layer_alloc()
220  *
221  * Allocate an id in range [@starting_id, INT_MAX] from @idp without
222  * growing its depth.  Returns
223  *
224  *  the allocated id >= 0 if successful,
225  *  -EAGAIN if the tree needs to grow for allocation to succeed,
226  *  -ENOSPC if the id space is exhausted,
227  *  -ENOMEM if more idr_layers need to be allocated.
228  */
229 static int sub_alloc(struct idr *idp, int *starting_id, struct idr_layer **pa,
230                      gfp_t gfp_mask, struct idr *layer_idr)
231 {
232         int n, m, sh;
233         struct idr_layer *p, *new;
234         int l, id, oid;
235
236         id = *starting_id;
237  restart:
238         p = idp->top;
239         l = idp->layers;
240         pa[l--] = NULL;
241         while (1) {
242                 /*
243                  * We run around this while until we reach the leaf node...
244                  */
245                 n = (id >> (IDR_BITS*l)) & IDR_MASK;
246                 m = find_next_zero_bit(p->bitmap, IDR_SIZE, n);
247                 if (m == IDR_SIZE) {
248                         /* no space available go back to previous layer. */
249                         l++;
250                         oid = id;
251                         id = (id | ((1 << (IDR_BITS * l)) - 1)) + 1;
252
253                         /* if already at the top layer, we need to grow */
254                         if (id >= 1 << (idp->layers * IDR_BITS)) {
255                                 *starting_id = id;
256                                 return -EAGAIN;
257                         }
258                         p = pa[l];
259                         BUG_ON(!p);
260
261                         /* If we need to go up one layer, continue the
262                          * loop; otherwise, restart from the top.
263                          */
264                         sh = IDR_BITS * (l + 1);
265                         if (oid >> sh == id >> sh)
266                                 continue;
267                         else
268                                 goto restart;
269                 }
270                 if (m != n) {
271                         sh = IDR_BITS*l;
272                         id = ((id >> sh) ^ n ^ m) << sh;
273                 }
274                 if ((id >= MAX_IDR_BIT) || (id < 0))
275                         return -ENOSPC;
276                 if (l == 0)
277                         break;
278                 /*
279                  * Create the layer below if it is missing.
280                  */
281                 if (!p->ary[m]) {
282                         new = idr_layer_alloc(gfp_mask, layer_idr);
283                         if (!new)
284                                 return -ENOMEM;
285                         new->layer = l-1;
286                         new->prefix = id & idr_layer_prefix_mask(new->layer);
287                         rcu_assign_pointer(p->ary[m], new);
288                         p->count++;
289                 }
290                 pa[l--] = p;
291                 p = p->ary[m];
292         }
293
294         pa[l] = p;
295         return id;
296 }
297
298 static int idr_get_empty_slot(struct idr *idp, int starting_id,
299                               struct idr_layer **pa, gfp_t gfp_mask,
300                               struct idr *layer_idr)
301 {
302         struct idr_layer *p, *new;
303         int layers, v, id;
304         unsigned long flags;
305
306         id = starting_id;
307 build_up:
308         p = idp->top;
309         layers = idp->layers;
310         if (unlikely(!p)) {
311                 if (!(p = idr_layer_alloc(gfp_mask, layer_idr)))
312                         return -ENOMEM;
313                 p->layer = 0;
314                 layers = 1;
315         }
316         /*
317          * Add a new layer to the top of the tree if the requested
318          * id is larger than the currently allocated space.
319          */
320         while (id > idr_max(layers)) {
321                 layers++;
322                 if (!p->count) {
323                         /* special case: if the tree is currently empty,
324                          * then we grow the tree by moving the top node
325                          * upwards.
326                          */
327                         p->layer++;
328                         WARN_ON_ONCE(p->prefix);
329                         continue;
330                 }
331                 if (!(new = idr_layer_alloc(gfp_mask, layer_idr))) {
332                         /*
333                          * The allocation failed.  If we built part of
334                          * the structure tear it down.
335                          */
336                         spin_lock_irqsave(&idp->lock, flags);
337                         for (new = p; p && p != idp->top; new = p) {
338                                 p = p->ary[0];
339                                 new->ary[0] = NULL;
340                                 new->count = 0;
341                                 bitmap_clear(new->bitmap, 0, IDR_SIZE);
342                                 __move_to_free_list(idp, new);
343                         }
344                         spin_unlock_irqrestore(&idp->lock, flags);
345                         return -ENOMEM;
346                 }
347                 new->ary[0] = p;
348                 new->count = 1;
349                 new->layer = layers-1;
350                 new->prefix = id & idr_layer_prefix_mask(new->layer);
351                 if (bitmap_full(p->bitmap, IDR_SIZE))
352                         __set_bit(0, new->bitmap);
353                 p = new;
354         }
355         rcu_assign_pointer(idp->top, p);
356         idp->layers = layers;
357         v = sub_alloc(idp, &id, pa, gfp_mask, layer_idr);
358         if (v == -EAGAIN)
359                 goto build_up;
360         return(v);
361 }
362
363 /*
364  * @id and @pa are from a successful allocation from idr_get_empty_slot().
365  * Install the user pointer @ptr and mark the slot full.
366  */
367 static void idr_fill_slot(struct idr *idr, void *ptr, int id,
368                           struct idr_layer **pa)
369 {
370         /* update hint used for lookup, cleared from free_layer() */
371         rcu_assign_pointer(idr->hint, pa[0]);
372
373         rcu_assign_pointer(pa[0]->ary[id & IDR_MASK], (struct idr_layer *)ptr);
374         pa[0]->count++;
375         idr_mark_full(pa, id);
376 }
377
378 /**
379  * idr_get_new_above - allocate new idr entry above or equal to a start id
380  * @idp: idr handle
381  * @ptr: pointer you want associated with the id
382  * @starting_id: id to start search at
383  * @id: pointer to the allocated handle
384  *
385  * This is the allocate id function.  It should be called with any
386  * required locks.
387  *
388  * If allocation from IDR's private freelist fails, idr_get_new_above() will
389  * return %-EAGAIN.  The caller should retry the idr_pre_get() call to refill
390  * IDR's preallocation and then retry the idr_get_new_above() call.
391  *
392  * If the idr is full idr_get_new_above() will return %-ENOSPC.
393  *
394  * @id returns a value in the range @starting_id ... %0x7fffffff
395  */
396 int idr_get_new_above(struct idr *idp, void *ptr, int starting_id, int *id)
397 {
398         struct idr_layer *pa[MAX_IDR_LEVEL + 1];
399         int rv;
400
401         rv = idr_get_empty_slot(idp, starting_id, pa, 0, idp);
402         if (rv < 0)
403                 return rv == -ENOMEM ? -EAGAIN : rv;
404
405         idr_fill_slot(idp, ptr, rv, pa);
406         *id = rv;
407         return 0;
408 }
409 EXPORT_SYMBOL(idr_get_new_above);
410
411 /**
412  * idr_preload - preload for idr_alloc()
413  * @gfp_mask: allocation mask to use for preloading
414  *
415  * Preload per-cpu layer buffer for idr_alloc().  Can only be used from
416  * process context and each idr_preload() invocation should be matched with
417  * idr_preload_end().  Note that preemption is disabled while preloaded.
418  *
419  * The first idr_alloc() in the preloaded section can be treated as if it
420  * were invoked with @gfp_mask used for preloading.  This allows using more
421  * permissive allocation masks for idrs protected by spinlocks.
422  *
423  * For example, if idr_alloc() below fails, the failure can be treated as
424  * if idr_alloc() were called with GFP_KERNEL rather than GFP_NOWAIT.
425  *
426  *      idr_preload(GFP_KERNEL);
427  *      spin_lock(lock);
428  *
429  *      id = idr_alloc(idr, ptr, start, end, GFP_NOWAIT);
430  *
431  *      spin_unlock(lock);
432  *      idr_preload_end();
433  *      if (id < 0)
434  *              error;
435  */
436 void idr_preload(gfp_t gfp_mask)
437 {
438         /*
439          * Consuming preload buffer from non-process context breaks preload
440          * allocation guarantee.  Disallow usage from those contexts.
441          */
442         WARN_ON_ONCE(in_interrupt());
443         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
444
445         preempt_disable();
446
447         /*
448          * idr_alloc() is likely to succeed w/o full idr_layer buffer and
449          * return value from idr_alloc() needs to be checked for failure
450          * anyway.  Silently give up if allocation fails.  The caller can
451          * treat failures from idr_alloc() as if idr_alloc() were called
452          * with @gfp_mask which should be enough.
453          */
454         while (__this_cpu_read(idr_preload_cnt) < MAX_IDR_FREE) {
455                 struct idr_layer *new;
456
457                 preempt_enable();
458                 new = kmem_cache_zalloc(idr_layer_cache, gfp_mask);
459                 preempt_disable();
460                 if (!new)
461                         break;
462
463                 /* link the new one to per-cpu preload list */
464                 new->ary[0] = __this_cpu_read(idr_preload_head);
465                 __this_cpu_write(idr_preload_head, new);
466                 __this_cpu_inc(idr_preload_cnt);
467         }
468 }
469 EXPORT_SYMBOL(idr_preload);
470
471 /**
472  * idr_alloc - allocate new idr entry
473  * @idr: the (initialized) idr
474  * @ptr: pointer to be associated with the new id
475  * @start: the minimum id (inclusive)
476  * @end: the maximum id (exclusive, <= 0 for max)
477  * @gfp_mask: memory allocation flags
478  *
479  * Allocate an id in [start, end) and associate it with @ptr.  If no ID is
480  * available in the specified range, returns -ENOSPC.  On memory allocation
481  * failure, returns -ENOMEM.
482  *
483  * Note that @end is treated as max when <= 0.  This is to always allow
484  * using @start + N as @end as long as N is inside integer range.
485  *
486  * The user is responsible for exclusively synchronizing all operations
487  * which may modify @idr.  However, read-only accesses such as idr_find()
488  * or iteration can be performed under RCU read lock provided the user
489  * destroys @ptr in RCU-safe way after removal from idr.
490  */
491 int idr_alloc(struct idr *idr, void *ptr, int start, int end, gfp_t gfp_mask)
492 {
493         int max = end > 0 ? end - 1 : INT_MAX;  /* inclusive upper limit */
494         struct idr_layer *pa[MAX_IDR_LEVEL + 1];
495         int id;
496
497         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_WAIT);
498
499         /* sanity checks */
500         if (WARN_ON_ONCE(start < 0))
501                 return -EINVAL;
502         if (unlikely(max < start))
503                 return -ENOSPC;
504
505         /* allocate id */
506         id = idr_get_empty_slot(idr, start, pa, gfp_mask, NULL);
507         if (unlikely(id < 0))
508                 return id;
509         if (unlikely(id > max))
510                 return -ENOSPC;
511
512         idr_fill_slot(idr, ptr, id, pa);
513         return id;
514 }
515 EXPORT_SYMBOL_GPL(idr_alloc);
516
517 static void idr_remove_warning(int id)
518 {
519         printk(KERN_WARNING
520                 "idr_remove called for id=%d which is not allocated.\n", id);
521         dump_stack();
522 }
523
524 static void sub_remove(struct idr *idp, int shift, int id)
525 {
526         struct idr_layer *p = idp->top;
527         struct idr_layer **pa[MAX_IDR_LEVEL + 1];
528         struct idr_layer ***paa = &pa[0];
529         struct idr_layer *to_free;
530         int n;
531
532         *paa = NULL;
533         *++paa = &idp->top;
534
535         while ((shift > 0) && p) {
536                 n = (id >> shift) & IDR_MASK;
537                 __clear_bit(n, p->bitmap);
538                 *++paa = &p->ary[n];
539                 p = p->ary[n];
540                 shift -= IDR_BITS;
541         }
542         n = id & IDR_MASK;
543         if (likely(p != NULL && test_bit(n, p->bitmap))) {
544                 __clear_bit(n, p->bitmap);
545                 rcu_assign_pointer(p->ary[n], NULL);
546                 to_free = NULL;
547                 while(*paa && ! --((**paa)->count)){
548                         if (to_free)
549                                 free_layer(idp, to_free);
550                         to_free = **paa;
551                         **paa-- = NULL;
552                 }
553                 if (!*paa)
554                         idp->layers = 0;
555                 if (to_free)
556                         free_layer(idp, to_free);
557         } else
558                 idr_remove_warning(id);
559 }
560
561 /**
562  * idr_remove - remove the given id and free its slot
563  * @idp: idr handle
564  * @id: unique key
565  */
566 void idr_remove(struct idr *idp, int id)
567 {
568         struct idr_layer *p;
569         struct idr_layer *to_free;
570
571         if (id < 0)
572                 return;
573
574         sub_remove(idp, (idp->layers - 1) * IDR_BITS, id);
575         if (idp->top && idp->top->count == 1 && (idp->layers > 1) &&
576             idp->top->ary[0]) {
577                 /*
578                  * Single child at leftmost slot: we can shrink the tree.
579                  * This level is not needed anymore since when layers are
580                  * inserted, they are inserted at the top of the existing
581                  * tree.
582                  */
583                 to_free = idp->top;
584                 p = idp->top->ary[0];
585                 rcu_assign_pointer(idp->top, p);
586                 --idp->layers;
587                 to_free->count = 0;
588                 bitmap_clear(to_free->bitmap, 0, IDR_SIZE);
589                 free_layer(idp, to_free);
590         }
591         while (idp->id_free_cnt >= MAX_IDR_FREE) {
592                 p = get_from_free_list(idp);
593                 /*
594                  * Note: we don't call the rcu callback here, since the only
595                  * layers that fall into the freelist are those that have been
596                  * preallocated.
597                  */
598                 kmem_cache_free(idr_layer_cache, p);
599         }
600         return;
601 }
602 EXPORT_SYMBOL(idr_remove);
603
604 void __idr_remove_all(struct idr *idp)
605 {
606         int n, id, max;
607         int bt_mask;
608         struct idr_layer *p;
609         struct idr_layer *pa[MAX_IDR_LEVEL + 1];
610         struct idr_layer **paa = &pa[0];
611
612         n = idp->layers * IDR_BITS;
613         p = idp->top;
614         rcu_assign_pointer(idp->top, NULL);
615         max = idr_max(idp->layers);
616
617         id = 0;
618         while (id >= 0 && id <= max) {
619                 while (n > IDR_BITS && p) {
620                         n -= IDR_BITS;
621                         *paa++ = p;
622                         p = p->ary[(id >> n) & IDR_MASK];
623                 }
624
625                 bt_mask = id;
626                 id += 1 << n;
627                 /* Get the highest bit that the above add changed from 0->1. */
628                 while (n < fls(id ^ bt_mask)) {
629                         if (p)
630                                 free_layer(idp, p);
631                         n += IDR_BITS;
632                         p = *--paa;
633                 }
634         }
635         idp->layers = 0;
636 }
637 EXPORT_SYMBOL(__idr_remove_all);
638
639 /**
640  * idr_destroy - release all cached layers within an idr tree
641  * @idp: idr handle
642  *
643  * Free all id mappings and all idp_layers.  After this function, @idp is
644  * completely unused and can be freed / recycled.  The caller is
645  * responsible for ensuring that no one else accesses @idp during or after
646  * idr_destroy().
647  *
648  * A typical clean-up sequence for objects stored in an idr tree will use
649  * idr_for_each() to free all objects, if necessay, then idr_destroy() to
650  * free up the id mappings and cached idr_layers.
651  */
652 void idr_destroy(struct idr *idp)
653 {
654         __idr_remove_all(idp);
655
656         while (idp->id_free_cnt) {
657                 struct idr_layer *p = get_from_free_list(idp);
658                 kmem_cache_free(idr_layer_cache, p);
659         }
660 }
661 EXPORT_SYMBOL(idr_destroy);
662
663 void *idr_find_slowpath(struct idr *idp, int id)
664 {
665         int n;
666         struct idr_layer *p;
667
668         if (id < 0)
669                 return NULL;
670
671         p = rcu_dereference_raw(idp->top);
672         if (!p)
673                 return NULL;
674         n = (p->layer+1) * IDR_BITS;
675
676         if (id > idr_max(p->layer + 1))
677                 return NULL;
678         BUG_ON(n == 0);
679
680         while (n > 0 && p) {
681                 n -= IDR_BITS;
682                 BUG_ON(n != p->layer*IDR_BITS);
683                 p = rcu_dereference_raw(p->ary[(id >> n) & IDR_MASK]);
684         }
685         return((void *)p);
686 }
687 EXPORT_SYMBOL(idr_find_slowpath);
688
689 /**
690  * idr_for_each - iterate through all stored pointers
691  * @idp: idr handle
692  * @fn: function to be called for each pointer
693  * @data: data passed back to callback function
694  *
695  * Iterate over the pointers registered with the given idr.  The
696  * callback function will be called for each pointer currently
697  * registered, passing the id, the pointer and the data pointer passed
698  * to this function.  It is not safe to modify the idr tree while in
699  * the callback, so functions such as idr_get_new and idr_remove are
700  * not allowed.
701  *
702  * We check the return of @fn each time. If it returns anything other
703  * than %0, we break out and return that value.
704  *
705  * The caller must serialize idr_for_each() vs idr_get_new() and idr_remove().
706  */
707 int idr_for_each(struct idr *idp,
708                  int (*fn)(int id, void *p, void *data), void *data)
709 {
710         int n, id, max, error = 0;
711         struct idr_layer *p;
712         struct idr_layer *pa[MAX_IDR_LEVEL + 1];
713         struct idr_layer **paa = &pa[0];
714
715         n = idp->layers * IDR_BITS;
716         p = rcu_dereference_raw(idp->top);
717         max = idr_max(idp->layers);
718
719         id = 0;
720         while (id >= 0 && id <= max) {
721                 while (n > 0 && p) {
722                         n -= IDR_BITS;
723                         *paa++ = p;
724                         p = rcu_dereference_raw(p->ary[(id >> n) & IDR_MASK]);
725                 }
726
727                 if (p) {
728                         error = fn(id, (void *)p, data);
729                         if (error)
730                                 break;
731                 }
732
733                 id += 1 << n;
734                 while (n < fls(id)) {
735                         n += IDR_BITS;
736                         p = *--paa;
737                 }
738         }
739
740         return error;
741 }
742 EXPORT_SYMBOL(idr_for_each);
743
744 /**
745  * idr_get_next - lookup next object of id to given id.
746  * @idp: idr handle
747  * @nextidp:  pointer to lookup key
748  *
749  * Returns pointer to registered object with id, which is next number to
750  * given id. After being looked up, *@nextidp will be updated for the next
751  * iteration.
752  *
753  * This function can be called under rcu_read_lock(), given that the leaf
754  * pointers lifetimes are correctly managed.
755  */
756 void *idr_get_next(struct idr *idp, int *nextidp)
757 {
758         struct idr_layer *p, *pa[MAX_IDR_LEVEL + 1];
759         struct idr_layer **paa = &pa[0];
760         int id = *nextidp;
761         int n, max;
762
763         /* find first ent */
764         p = rcu_dereference_raw(idp->top);
765         if (!p)
766                 return NULL;
767         n = (p->layer + 1) * IDR_BITS;
768         max = idr_max(p->layer + 1);
769
770         while (id >= 0 && id <= max) {
771                 while (n > 0 && p) {
772                         n -= IDR_BITS;
773                         *paa++ = p;
774                         p = rcu_dereference_raw(p->ary[(id >> n) & IDR_MASK]);
775                 }
776
777                 if (p) {
778                         *nextidp = id;
779                         return p;
780                 }
781
782                 /*
783                  * Proceed to the next layer at the current level.  Unlike
784                  * idr_for_each(), @id isn't guaranteed to be aligned to
785                  * layer boundary at this point and adding 1 << n may
786                  * incorrectly skip IDs.  Make sure we jump to the
787                  * beginning of the next layer using round_up().
788                  */
789                 id = round_up(id + 1, 1 << n);
790                 while (n < fls(id)) {
791                         n += IDR_BITS;
792                         p = *--paa;
793                 }
794         }
795         return NULL;
796 }
797 EXPORT_SYMBOL(idr_get_next);
798
799
800 /**
801  * idr_replace - replace pointer for given id
802  * @idp: idr handle
803  * @ptr: pointer you want associated with the id
804  * @id: lookup key
805  *
806  * Replace the pointer registered with an id and return the old value.
807  * A %-ENOENT return indicates that @id was not found.
808  * A %-EINVAL return indicates that @id was not within valid constraints.
809  *
810  * The caller must serialize with writers.
811  */
812 void *idr_replace(struct idr *idp, void *ptr, int id)
813 {
814         int n;
815         struct idr_layer *p, *old_p;
816
817         if (id < 0)
818                 return ERR_PTR(-EINVAL);
819
820         p = idp->top;
821         if (!p)
822                 return ERR_PTR(-EINVAL);
823
824         n = (p->layer+1) * IDR_BITS;
825
826         if (id >= (1 << n))
827                 return ERR_PTR(-EINVAL);
828
829         n -= IDR_BITS;
830         while ((n > 0) && p) {
831                 p = p->ary[(id >> n) & IDR_MASK];
832                 n -= IDR_BITS;
833         }
834
835         n = id & IDR_MASK;
836         if (unlikely(p == NULL || !test_bit(n, p->bitmap)))
837                 return ERR_PTR(-ENOENT);
838
839         old_p = p->ary[n];
840         rcu_assign_pointer(p->ary[n], ptr);
841
842         return old_p;
843 }
844 EXPORT_SYMBOL(idr_replace);
845
846 void __init idr_init_cache(void)
847 {
848         idr_layer_cache = kmem_cache_create("idr_layer_cache",
849                                 sizeof(struct idr_layer), 0, SLAB_PANIC, NULL);
850 }
851
852 /**
853  * idr_init - initialize idr handle
854  * @idp:        idr handle
855  *
856  * This function is use to set up the handle (@idp) that you will pass
857  * to the rest of the functions.
858  */
859 void idr_init(struct idr *idp)
860 {
861         memset(idp, 0, sizeof(struct idr));
862         spin_lock_init(&idp->lock);
863 }
864 EXPORT_SYMBOL(idr_init);
865
866
867 /**
868  * DOC: IDA description
869  * IDA - IDR based ID allocator
870  *
871  * This is id allocator without id -> pointer translation.  Memory
872  * usage is much lower than full blown idr because each id only
873  * occupies a bit.  ida uses a custom leaf node which contains
874  * IDA_BITMAP_BITS slots.
875  *
876  * 2007-04-25  written by Tejun Heo <htejun@gmail.com>
877  */
878
879 static void free_bitmap(struct ida *ida, struct ida_bitmap *bitmap)
880 {
881         unsigned long flags;
882
883         if (!ida->free_bitmap) {
884                 spin_lock_irqsave(&ida->idr.lock, flags);
885                 if (!ida->free_bitmap) {
886                         ida->free_bitmap = bitmap;
887                         bitmap = NULL;
888                 }
889                 spin_unlock_irqrestore(&ida->idr.lock, flags);
890         }
891
892         kfree(bitmap);
893 }
894
895 /**
896  * ida_pre_get - reserve resources for ida allocation
897  * @ida:        ida handle
898  * @gfp_mask:   memory allocation flag
899  *
900  * This function should be called prior to locking and calling the
901  * following function.  It preallocates enough memory to satisfy the
902  * worst possible allocation.
903  *
904  * If the system is REALLY out of memory this function returns %0,
905  * otherwise %1.
906  */
907 int ida_pre_get(struct ida *ida, gfp_t gfp_mask)
908 {
909         /* allocate idr_layers */
910         if (!idr_pre_get(&ida->idr, gfp_mask))
911                 return 0;
912
913         /* allocate free_bitmap */
914         if (!ida->free_bitmap) {
915                 struct ida_bitmap *bitmap;
916
917                 bitmap = kmalloc(sizeof(struct ida_bitmap), gfp_mask);
918                 if (!bitmap)
919                         return 0;
920
921                 free_bitmap(ida, bitmap);
922         }
923
924         return 1;
925 }
926 EXPORT_SYMBOL(ida_pre_get);
927
928 /**
929  * ida_get_new_above - allocate new ID above or equal to a start id
930  * @ida:        ida handle
931  * @starting_id: id to start search at
932  * @p_id:       pointer to the allocated handle
933  *
934  * Allocate new ID above or equal to @starting_id.  It should be called
935  * with any required locks.
936  *
937  * If memory is required, it will return %-EAGAIN, you should unlock
938  * and go back to the ida_pre_get() call.  If the ida is full, it will
939  * return %-ENOSPC.
940  *
941  * @p_id returns a value in the range @starting_id ... %0x7fffffff.
942  */
943 int ida_get_new_above(struct ida *ida, int starting_id, int *p_id)
944 {
945         struct idr_layer *pa[MAX_IDR_LEVEL + 1];
946         struct ida_bitmap *bitmap;
947         unsigned long flags;
948         int idr_id = starting_id / IDA_BITMAP_BITS;
949         int offset = starting_id % IDA_BITMAP_BITS;
950         int t, id;
951
952  restart:
953         /* get vacant slot */
954         t = idr_get_empty_slot(&ida->idr, idr_id, pa, 0, &ida->idr);
955         if (t < 0)
956                 return t == -ENOMEM ? -EAGAIN : t;
957
958         if (t * IDA_BITMAP_BITS >= MAX_IDR_BIT)
959                 return -ENOSPC;
960
961         if (t != idr_id)
962                 offset = 0;
963         idr_id = t;
964
965         /* if bitmap isn't there, create a new one */
966         bitmap = (void *)pa[0]->ary[idr_id & IDR_MASK];
967         if (!bitmap) {
968                 spin_lock_irqsave(&ida->idr.lock, flags);
969                 bitmap = ida->free_bitmap;
970                 ida->free_bitmap = NULL;
971                 spin_unlock_irqrestore(&ida->idr.lock, flags);
972
973                 if (!bitmap)
974                         return -EAGAIN;
975
976                 memset(bitmap, 0, sizeof(struct ida_bitmap));
977                 rcu_assign_pointer(pa[0]->ary[idr_id & IDR_MASK],
978                                 (void *)bitmap);
979                 pa[0]->count++;
980         }
981
982         /* lookup for empty slot */
983         t = find_next_zero_bit(bitmap->bitmap, IDA_BITMAP_BITS, offset);
984         if (t == IDA_BITMAP_BITS) {
985                 /* no empty slot after offset, continue to the next chunk */
986                 idr_id++;
987                 offset = 0;
988                 goto restart;
989         }
990
991         id = idr_id * IDA_BITMAP_BITS + t;
992         if (id >= MAX_IDR_BIT)
993                 return -ENOSPC;
994
995         __set_bit(t, bitmap->bitmap);
996         if (++bitmap->nr_busy == IDA_BITMAP_BITS)
997                 idr_mark_full(pa, idr_id);
998
999         *p_id = id;
1000
1001         /* Each leaf node can handle nearly a thousand slots and the
1002          * whole idea of ida is to have small memory foot print.
1003          * Throw away extra resources one by one after each successful
1004          * allocation.
1005          */
1006         if (ida->idr.id_free_cnt || ida->free_bitmap) {
1007                 struct idr_layer *p = get_from_free_list(&ida->idr);
1008                 if (p)
1009                         kmem_cache_free(idr_layer_cache, p);
1010         }
1011
1012         return 0;
1013 }
1014 EXPORT_SYMBOL(ida_get_new_above);
1015
1016 /**
1017  * ida_remove - remove the given ID
1018  * @ida:        ida handle
1019  * @id:         ID to free
1020  */
1021 void ida_remove(struct ida *ida, int id)
1022 {
1023         struct idr_layer *p = ida->idr.top;
1024         int shift = (ida->idr.layers - 1) * IDR_BITS;
1025         int idr_id = id / IDA_BITMAP_BITS;
1026         int offset = id % IDA_BITMAP_BITS;
1027         int n;
1028         struct ida_bitmap *bitmap;
1029
1030         /* clear full bits while looking up the leaf idr_layer */
1031         while ((shift > 0) && p) {
1032                 n = (idr_id >> shift) & IDR_MASK;
1033                 __clear_bit(n, p->bitmap);
1034                 p = p->ary[n];
1035                 shift -= IDR_BITS;
1036         }
1037
1038         if (p == NULL)
1039                 goto err;
1040
1041         n = idr_id & IDR_MASK;
1042         __clear_bit(n, p->bitmap);
1043
1044         bitmap = (void *)p->ary[n];
1045         if (!test_bit(offset, bitmap->bitmap))
1046                 goto err;
1047
1048         /* update bitmap and remove it if empty */
1049         __clear_bit(offset, bitmap->bitmap);
1050         if (--bitmap->nr_busy == 0) {
1051                 __set_bit(n, p->bitmap);        /* to please idr_remove() */
1052                 idr_remove(&ida->idr, idr_id);
1053                 free_bitmap(ida, bitmap);
1054         }
1055
1056         return;
1057
1058  err:
1059         printk(KERN_WARNING
1060                "ida_remove called for id=%d which is not allocated.\n", id);
1061 }
1062 EXPORT_SYMBOL(ida_remove);
1063
1064 /**
1065  * ida_destroy - release all cached layers within an ida tree
1066  * @ida:                ida handle
1067  */
1068 void ida_destroy(struct ida *ida)
1069 {
1070         idr_destroy(&ida->idr);
1071         kfree(ida->free_bitmap);
1072 }
1073 EXPORT_SYMBOL(ida_destroy);
1074
1075 /**
1076  * ida_simple_get - get a new id.
1077  * @ida: the (initialized) ida.
1078  * @start: the minimum id (inclusive, < 0x8000000)
1079  * @end: the maximum id (exclusive, < 0x8000000 or 0)
1080  * @gfp_mask: memory allocation flags
1081  *
1082  * Allocates an id in the range start <= id < end, or returns -ENOSPC.
1083  * On memory allocation failure, returns -ENOMEM.
1084  *
1085  * Use ida_simple_remove() to get rid of an id.
1086  */
1087 int ida_simple_get(struct ida *ida, unsigned int start, unsigned int end,
1088                    gfp_t gfp_mask)
1089 {
1090         int ret, id;
1091         unsigned int max;
1092         unsigned long flags;
1093
1094         BUG_ON((int)start < 0);
1095         BUG_ON((int)end < 0);
1096
1097         if (end == 0)
1098                 max = 0x80000000;
1099         else {
1100                 BUG_ON(end < start);
1101                 max = end - 1;
1102         }
1103
1104 again:
1105         if (!ida_pre_get(ida, gfp_mask))
1106                 return -ENOMEM;
1107
1108         spin_lock_irqsave(&simple_ida_lock, flags);
1109         ret = ida_get_new_above(ida, start, &id);
1110         if (!ret) {
1111                 if (id > max) {
1112                         ida_remove(ida, id);
1113                         ret = -ENOSPC;
1114                 } else {
1115                         ret = id;
1116                 }
1117         }
1118         spin_unlock_irqrestore(&simple_ida_lock, flags);
1119
1120         if (unlikely(ret == -EAGAIN))
1121                 goto again;
1122
1123         return ret;
1124 }
1125 EXPORT_SYMBOL(ida_simple_get);
1126
1127 /**
1128  * ida_simple_remove - remove an allocated id.
1129  * @ida: the (initialized) ida.
1130  * @id: the id returned by ida_simple_get.
1131  */
1132 void ida_simple_remove(struct ida *ida, unsigned int id)
1133 {
1134         unsigned long flags;
1135
1136         BUG_ON((int)id < 0);
1137         spin_lock_irqsave(&simple_ida_lock, flags);
1138         ida_remove(ida, id);
1139         spin_unlock_irqrestore(&simple_ida_lock, flags);
1140 }
1141 EXPORT_SYMBOL(ida_simple_remove);
1142
1143 /**
1144  * ida_init - initialize ida handle
1145  * @ida:        ida handle
1146  *
1147  * This function is use to set up the handle (@ida) that you will pass
1148  * to the rest of the functions.
1149  */
1150 void ida_init(struct ida *ida)
1151 {
1152         memset(ida, 0, sizeof(struct ida));
1153         idr_init(&ida->idr);
1154
1155 }
1156 EXPORT_SYMBOL(ida_init);