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 IDR_FREE_MAX) 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/module.h>
  33 #endif
  34 #include <linux/err.h>
  35 #include <linux/string.h>
  36 #include <linux/idr.h>
  37
  38 static struct kmem_cache *idr_layer_cache;
  39
  40 static struct idr_layer *get_from_free_list(struct idr *idp)
  41 {
  42         struct idr_layer *p;
  43         unsigned long flags;
  44
  45         spin_lock_irqsave(&idp->lock, flags);
  46         if ((p = idp->id_free)) {
  47                 idp->id_free = p->ary[0];
  48                 idp->id_free_cnt--;
  49                 p->ary[0] = NULL;
  50         }
  51         spin_unlock_irqrestore(&idp->lock, flags);
  52         return(p);
  53 }
  54
  55 static void idr_layer_rcu_free(struct rcu_head *head)
  56 {
  57         struct idr_layer *layer;
  58
  59         layer = container_of(head, struct idr_layer, rcu_head);
  60         kmem_cache_free(idr_layer_cache, layer);
  61 }
  62
  63 static inline void free_layer(struct idr_layer *p)
  64 {
  65         call_rcu(&p->rcu_head, idr_layer_rcu_free);
  66 }
  67
  68 /* only called when idp->lock is held */
  69 static void __move_to_free_list(struct idr *idp, struct idr_layer *p)
  70 {
  71         p->ary[0] = idp->id_free;
  72         idp->id_free = p;
  73         idp->id_free_cnt++;
  74 }
  75
  76 static void move_to_free_list(struct idr *idp, struct idr_layer *p)
  77 {
  78         unsigned long flags;
  79
  80         /*
  81          * Depends on the return element being zeroed.
  82          */
  83         spin_lock_irqsave(&idp->lock, flags);
  84         __move_to_free_list(idp, p);
  85         spin_unlock_irqrestore(&idp->lock, flags);
  86 }
  87
  88 static void idr_mark_full(struct idr_layer **pa, int id)
  89 {
  90         struct idr_layer *p = pa[0];
  91         int l = 0;
  92
  93         __set_bit(id & IDR_MASK, &p->bitmap);
  94         /*
  95          * If this layer is full mark the bit in the layer above to
  96          * show that this part of the radix tree is full.  This may
  97          * complete the layer above and require walking up the radix
  98          * tree.
  99          */
 100         while (p->bitmap == IDR_FULL) {
 101                 if (!(p = pa[++l]))
 102                         break;
 103                 id = id >> IDR_BITS;
 104                 __set_bit((id & IDR_MASK), &p->bitmap);
 105         }
 106 }
 107
 108 /**
 109  * idr_pre_get - reserver resources for idr allocation
 110  * @idp:        idr handle
 111  * @gfp_mask:   memory allocation flags
 112  *
 113  * This function should be called prior to locking and calling the
 114  * idr_get_new* functions. It preallocates enough memory to satisfy
 115  * the worst possible allocation.
 116  *
 117  * If the system is REALLY out of memory this function returns 0,
 118  * otherwise 1.
 119  */
 120 int idr_pre_get(struct idr *idp, gfp_t gfp_mask)
 121 {
 122         while (idp->id_free_cnt < IDR_FREE_MAX) {
 123                 struct idr_layer *new;
 124                 new = kmem_cache_alloc(idr_layer_cache, gfp_mask);
 125                 if (new == NULL)
 126                         return (0);
 127                 move_to_free_list(idp, new);
 128         }
 129         return 1;
 130 }
 131 EXPORT_SYMBOL(idr_pre_get);
 132
 133 static int sub_alloc(struct idr *idp, int *starting_id, struct idr_layer **pa)
 134 {
 135         int n, m, sh;
 136         struct idr_layer *p, *new;
 137         int l, id, oid;
 138         unsigned long bm;
 139
 140         id = *starting_id;
 141  restart:
 142         p = idp->top;
 143         l = idp->layers;
 144         pa[l--] = NULL;
 145         while (1) {
 146                 /*
 147                  * We run around this while until we reach the leaf node...
 148                  */
 149                 n = (id >> (IDR_BITS*l)) & IDR_MASK;
 150                 bm = ~p->bitmap;
 151                 m = find_next_bit(&bm, IDR_SIZE, n);
 152                 if (m == IDR_SIZE) {
 153                         /* no space available go back to previous layer. */
 154                         l++;
 155                         oid = id;
 156                         id = (id | ((1 << (IDR_BITS * l)) - 1)) + 1;
 157
 158                         /* if already at the top layer, we need to grow */
 159                         if (!(p = pa[l])) {
 160                                 *starting_id = id;
 161                                 return IDR_NEED_TO_GROW;
 162                         }
 163
 164                         /* If we need to go up one layer, continue the
 165                          * loop; otherwise, restart from the top.
 166                          */
 167                         sh = IDR_BITS * (l + 1);
 168                         if (oid >> sh == id >> sh)
 169                                 continue;
 170                         else
 171                                 goto restart;
 172                 }
 173                 if (m != n) {
 174                         sh = IDR_BITS*l;
 175                         id = ((id >> sh) ^ n ^ m) << sh;
 176                 }
 177                 if ((id >= MAX_ID_BIT) || (id < 0))
 178                         return IDR_NOMORE_SPACE;
 179                 if (l == 0)
 180                         break;
 181                 /*
 182                  * Create the layer below if it is missing.
 183                  */
 184                 if (!p->ary[m]) {
 185                         new = get_from_free_list(idp);
 186                         if (!new)
 187                                 return -1;
 188                         rcu_assign_pointer(p->ary[m], new);
 189                         p->count++;
 190                 }
 191                 pa[l--] = p;
 192                 p = p->ary[m];
 193         }
 194
 195         pa[l] = p;
 196         return id;
 197 }
 198
 199 static int idr_get_empty_slot(struct idr *idp, int starting_id,
 200                               struct idr_layer **pa)
 201 {
 202         struct idr_layer *p, *new;
 203         int layers, v, id;
 204         unsigned long flags;
 205
 206         id = starting_id;
 207 build_up:
 208         p = idp->top;
 209         layers = idp->layers;
 210         if (unlikely(!p)) {
 211                 if (!(p = get_from_free_list(idp)))
 212                         return -1;
 213                 layers = 1;
 214         }
 215         /*
 216          * Add a new layer to the top of the tree if the requested
 217          * id is larger than the currently allocated space.
 218          */
 219         while ((layers < (MAX_LEVEL - 1)) && (id >= (1 << (layers*IDR_BITS)))) {
 220                 layers++;
 221                 if (!p->count)
 222                         continue;
 223                 if (!(new = get_from_free_list(idp))) {
 224                         /*
 225                          * The allocation failed.  If we built part of
 226                          * the structure tear it down.
 227                          */
 228                         spin_lock_irqsave(&idp->lock, flags);
 229                         for (new = p; p && p != idp->top; new = p) {
 230                                 p = p->ary[0];
 231                                 new->ary[0] = NULL;
 232                                 new->bitmap = new->count = 0;
 233                                 __move_to_free_list(idp, new);
 234                         }
 235                         spin_unlock_irqrestore(&idp->lock, flags);
 236                         return -1;
 237                 }
 238                 new->ary[0] = p;
 239                 new->count = 1;
 240                 if (p->bitmap == IDR_FULL)
 241                         __set_bit(0, &new->bitmap);
 242                 p = new;
 243         }
 244         rcu_assign_pointer(idp->top, p);
 245         idp->layers = layers;
 246         v = sub_alloc(idp, &id, pa);
 247         if (v == IDR_NEED_TO_GROW)
 248                 goto build_up;
 249         return(v);
 250 }
 251
 252 static int idr_get_new_above_int(struct idr *idp, void *ptr, int starting_id)
 253 {
 254         struct idr_layer *pa[MAX_LEVEL];
 255         int id;
 256
 257         id = idr_get_empty_slot(idp, starting_id, pa);
 258         if (id >= 0) {
 259                 /*
 260                  * Successfully found an empty slot.  Install the user
 261                  * pointer and mark the slot full.
 262                  */
 263                 rcu_assign_pointer(pa[0]->ary[id & IDR_MASK],
 264                                 (struct idr_layer *)ptr);
 265                 pa[0]->count++;
 266                 idr_mark_full(pa, id);
 267         }
 268
 269         return id;
 270 }
 271
 272 /**
 273  * idr_get_new_above - allocate new idr entry above or equal to a start id
 274  * @idp: idr handle
 275  * @ptr: pointer you want associated with the ide
 276  * @start_id: id to start search at
 277  * @id: pointer to the allocated handle
 278  *
 279  * This is the allocate id function.  It should be called with any
 280  * required locks.
 281  *
 282  * If memory is required, it will return -EAGAIN, you should unlock
 283  * and go back to the idr_pre_get() call.  If the idr is full, it will
 284  * return -ENOSPC.
 285  *
 286  * @id returns a value in the range 0 ... 0x7fffffff
 287  */
 288 int idr_get_new_above(struct idr *idp, void *ptr, int starting_id, int *id)
 289 {
 290         int rv;
 291
 292         rv = idr_get_new_above_int(idp, ptr, starting_id);
 293         /*
 294          * This is a cheap hack until the IDR code can be fixed to
 295          * return proper error values.
 296          */
 297         if (rv < 0)
 298                 return _idr_rc_to_errno(rv);
 299         *id = rv;
 300         return 0;
 301 }
 302 EXPORT_SYMBOL(idr_get_new_above);
 303
 304 /**
 305  * idr_get_new - allocate new idr entry
 306  * @idp: idr handle
 307  * @ptr: pointer you want associated with the ide
 308  * @id: pointer to the allocated handle
 309  *
 310  * This is the allocate id function.  It should be called with any
 311  * required locks.
 312  *
 313  * If memory is required, it will return -EAGAIN, you should unlock
 314  * and go back to the idr_pre_get() call.  If the idr is full, it will
 315  * return -ENOSPC.
 316  *
 317  * @id returns a value in the range 0 ... 0x7fffffff
 318  */
 319 int idr_get_new(struct idr *idp, void *ptr, int *id)
 320 {
 321         int rv;
 322
 323         rv = idr_get_new_above_int(idp, ptr, 0);
 324         /*
 325          * This is a cheap hack until the IDR code can be fixed to
 326          * return proper error values.
 327          */
 328         if (rv < 0)
 329                 return _idr_rc_to_errno(rv);
 330         *id = rv;
 331         return 0;
 332 }
 333 EXPORT_SYMBOL(idr_get_new);
 334
 335 static void idr_remove_warning(int id)
 336 {
 337         printk(KERN_WARNING
 338                 "idr_remove called for id=%d which is not allocated.\n", id);
 339         dump_stack();
 340 }
 341
 342 static void sub_remove(struct idr *idp, int shift, int id)
 343 {
 344         struct idr_layer *p = idp->top;
 345         struct idr_layer **pa[MAX_LEVEL];
 346         struct idr_layer ***paa = &pa[0];
 347         struct idr_layer *to_free;
 348         int n;
 349
 350         *paa = NULL;
 351         *++paa = &idp->top;
 352
 353         while ((shift > 0) && p) {
 354                 n = (id >> shift) & IDR_MASK;
 355                 __clear_bit(n, &p->bitmap);
 356                 *++paa = &p->ary[n];
 357                 p = p->ary[n];
 358                 shift -= IDR_BITS;
 359         }
 360         n = id & IDR_MASK;
 361         if (likely(p != NULL && test_bit(n, &p->bitmap))){
 362                 __clear_bit(n, &p->bitmap);
 363                 rcu_assign_pointer(p->ary[n], NULL);
 364                 to_free = NULL;
 365                 while(*paa && ! --((**paa)->count)){
 366                         if (to_free)
 367                                 free_layer(to_free);
 368                         to_free = **paa;
 369                         **paa-- = NULL;
 370                 }
 371                 if (!*paa)
 372                         idp->layers = 0;
 373                 if (to_free)
 374                         free_layer(to_free);
 375         } else
 376                 idr_remove_warning(id);
 377 }
 378
 379 /**
 380  * idr_remove - remove the given id and free it's slot
 381  * @idp: idr handle
 382  * @id: unique key
 383  */
 384 void idr_remove(struct idr *idp, int id)
 385 {
 386         struct idr_layer *p;
 387         struct idr_layer *to_free;
 388
 389         /* Mask off upper bits we don't use for the search. */
 390         id &= MAX_ID_MASK;
 391
 392         sub_remove(idp, (idp->layers - 1) * IDR_BITS, id);
 393         if (idp->top && idp->top->count == 1 && (idp->layers > 1) &&
 394             idp->top->ary[0]) {
 395                 /*
 396                  * Single child at leftmost slot: we can shrink the tree.
 397                  * This level is not needed anymore since when layers are
 398                  * inserted, they are inserted at the top of the existing
 399                  * tree.
 400                  */
 401                 to_free = idp->top;
 402                 p = idp->top->ary[0];
 403                 rcu_assign_pointer(idp->top, p);
 404                 --idp->layers;
 405                 to_free->bitmap = to_free->count = 0;
 406                 free_layer(to_free);
 407         }
 408         while (idp->id_free_cnt >= IDR_FREE_MAX) {
 409                 p = get_from_free_list(idp);
 410                 /*
 411                  * Note: we don't call the rcu callback here, since the only
 412                  * layers that fall into the freelist are those that have been
 413                  * preallocated.
 414                  */
 415                 kmem_cache_free(idr_layer_cache, p);
 416         }
 417         return;
 418 }
 419 EXPORT_SYMBOL(idr_remove);
 420
 421 /**
 422  * idr_remove_all - remove all ids from the given idr tree
 423  * @idp: idr handle
 424  *
 425  * idr_destroy() only frees up unused, cached idp_layers, but this
 426  * function will remove all id mappings and leave all idp_layers
 427  * unused.
 428  *
 429  * A typical clean-up sequence for objects stored in an idr tree, will
 430  * use idr_for_each() to free all objects, if necessay, then
 431  * idr_remove_all() to remove all ids, and idr_destroy() to free
 432  * up the cached idr_layers.
 433  */
 434 void idr_remove_all(struct idr *idp)
 435 {
 436         int n, id, max;
 437         struct idr_layer *p;
 438         struct idr_layer *pa[MAX_LEVEL];
 439         struct idr_layer **paa = &pa[0];
 440
 441         n = idp->layers * IDR_BITS;
 442         p = idp->top;
 443         max = 1 << n;
 444
 445         id = 0;
 446         while (id < max) {
 447                 while (n > IDR_BITS && p) {
 448                         n -= IDR_BITS;
 449                         *paa++ = p;
 450                         p = p->ary[(id >> n) & IDR_MASK];
 451                 }
 452
 453                 id += 1 << n;
 454                 while (n < fls(id)) {
 455                         if (p)
 456                                 free_layer(p);
 457                         n += IDR_BITS;
 458                         p = *--paa;
 459                 }
 460         }
 461         rcu_assign_pointer(idp->top, NULL);
 462         idp->layers = 0;
 463 }
 464 EXPORT_SYMBOL(idr_remove_all);
 465
 466 /**
 467  * idr_destroy - release all cached layers within an idr tree
 468  * idp: idr handle
 469  */
 470 void idr_destroy(struct idr *idp)
 471 {
 472         while (idp->id_free_cnt) {
 473                 struct idr_layer *p = get_from_free_list(idp);
 474                 kmem_cache_free(idr_layer_cache, p);
 475         }
 476 }
 477 EXPORT_SYMBOL(idr_destroy);
 478
 479 /**
 480  * idr_find - return pointer for given id
 481  * @idp: idr handle
 482  * @id: lookup key
 483  *
 484  * Return the pointer given the id it has been registered with.  A %NULL
 485  * return indicates that @id is not valid or you passed %NULL in
 486  * idr_get_new().
 487  *
 488  * This function can be called under rcu_read_lock(), given that the leaf
 489  * pointers lifetimes are correctly managed.
 490  */
 491 void *idr_find(struct idr *idp, int id)
 492 {
 493         int n;
 494         struct idr_layer *p;
 495
 496         n = idp->layers * IDR_BITS;
 497         p = rcu_dereference(idp->top);
 498
 499         /* Mask off upper bits we don't use for the search. */
 500         id &= MAX_ID_MASK;
 501
 502         if (id >= (1 << n))
 503                 return NULL;
 504
 505         while (n > 0 && p) {
 506                 n -= IDR_BITS;
 507                 p = rcu_dereference(p->ary[(id >> n) & IDR_MASK]);
 508         }
 509         return((void *)p);
 510 }
 511 EXPORT_SYMBOL(idr_find);
 512
 513 /**
 514  * idr_for_each - iterate through all stored pointers
 515  * @idp: idr handle
 516  * @fn: function to be called for each pointer
 517  * @data: data passed back to callback function
 518  *
 519  * Iterate over the pointers registered with the given idr.  The
 520  * callback function will be called for each pointer currently
 521  * registered, passing the id, the pointer and the data pointer passed
 522  * to this function.  It is not safe to modify the idr tree while in
 523  * the callback, so functions such as idr_get_new and idr_remove are
 524  * not allowed.
 525  *
 526  * We check the return of @fn each time. If it returns anything other
 527  * than 0, we break out and return that value.
 528  *
 529  * The caller must serialize idr_for_each() vs idr_get_new() and idr_remove().
 530  */
 531 int idr_for_each(struct idr *idp,
 532                  int (*fn)(int id, void *p, void *data), void *data)
 533 {
 534         int n, id, max, error = 0;
 535         struct idr_layer *p;
 536         struct idr_layer *pa[MAX_LEVEL];
 537         struct idr_layer **paa = &pa[0];
 538
 539         n = idp->layers * IDR_BITS;
 540         p = rcu_dereference(idp->top);
 541         max = 1 << n;
 542
 543         id = 0;
 544         while (id < max) {
 545                 while (n > 0 && p) {
 546                         n -= IDR_BITS;
 547                         *paa++ = p;
 548                         p = rcu_dereference(p->ary[(id >> n) & IDR_MASK]);
 549                 }
 550
 551                 if (p) {
 552                         error = fn(id, (void *)p, data);
 553                         if (error)
 554                                 break;
 555                 }
 556
 557                 id += 1 << n;
 558                 while (n < fls(id)) {
 559                         n += IDR_BITS;
 560                         p = *--paa;
 561                 }
 562         }
 563
 564         return error;
 565 }
 566 EXPORT_SYMBOL(idr_for_each);
 567
 568 /**
 569  * idr_replace - replace pointer for given id
 570  * @idp: idr handle
 571  * @ptr: pointer you want associated with the id
 572  * @id: lookup key
 573  *
 574  * Replace the pointer registered with an id and return the old value.
 575  * A -ENOENT return indicates that @id was not found.
 576  * A -EINVAL return indicates that @id was not within valid constraints.
 577  *
 578  * The caller must serialize with writers.
 579  */
 580 void *idr_replace(struct idr *idp, void *ptr, int id)
 581 {
 582         int n;
 583         struct idr_layer *p, *old_p;
 584
 585         n = idp->layers * IDR_BITS;
 586         p = idp->top;
 587
 588         id &= MAX_ID_MASK;
 589
 590         if (id >= (1 << n))
 591                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 592
 593         n -= IDR_BITS;
 594         while ((n > 0) && p) {
 595                 p = p->ary[(id >> n) & IDR_MASK];
 596                 n -= IDR_BITS;
 597         }
 598
 599         n = id & IDR_MASK;
 600         if (unlikely(p == NULL || !test_bit(n, &p->bitmap)))
 601                 return ERR_PTR(-ENOENT);
 602
 603         old_p = p->ary[n];
 604         rcu_assign_pointer(p->ary[n], ptr);
 605
 606         return old_p;
 607 }
 608 EXPORT_SYMBOL(idr_replace);
 609
 610 static void idr_cache_ctor(struct kmem_cache *idr_layer_cache, void *idr_layer)
 611 {
 612         memset(idr_layer, 0, sizeof(struct idr_layer));
 613 }
 614
 615 void __init idr_init_cache(void)
 616 {
 617         idr_layer_cache = kmem_cache_create("idr_layer_cache",
 618                                 sizeof(struct idr_layer), 0, SLAB_PANIC,
 619                                 idr_cache_ctor);
 620 }
 621
 622 /**
 623  * idr_init - initialize idr handle
 624  * @idp:        idr handle
 625  *
 626  * This function is use to set up the handle (@idp) that you will pass
 627  * to the rest of the functions.
 628  */
 629 void idr_init(struct idr *idp)
 630 {
 631         memset(idp, 0, sizeof(struct idr));
 632         spin_lock_init(&idp->lock);
 633 }
 634 EXPORT_SYMBOL(idr_init);
 635
 636
 637 /*
 638  * IDA - IDR based ID allocator
 639  *
 640  * this is id allocator without id -> pointer translation.  Memory
 641  * usage is much lower than full blown idr because each id only
 642  * occupies a bit.  ida uses a custom leaf node which contains
 643  * IDA_BITMAP_BITS slots.
 644  *
 645  * 2007-04-25  written by Tejun Heo <htejun@gmail.com>
 646  */
 647
 648 static void free_bitmap(struct ida *ida, struct ida_bitmap *bitmap)
 649 {
 650         unsigned long flags;
 651
 652         if (!ida->free_bitmap) {
 653                 spin_lock_irqsave(&ida->idr.lock, flags);
 654                 if (!ida->free_bitmap) {
 655                         ida->free_bitmap = bitmap;
 656                         bitmap = NULL;
 657                 }
 658                 spin_unlock_irqrestore(&ida->idr.lock, flags);
 659         }
 660
 661         kfree(bitmap);
 662 }
 663
 664 /**
 665  * ida_pre_get - reserve resources for ida allocation
 666  * @ida:        ida handle
 667  * @gfp_mask:   memory allocation flag
 668  *
 669  * This function should be called prior to locking and calling the
 670  * following function.  It preallocates enough memory to satisfy the
 671  * worst possible allocation.
 672  *
 673  * If the system is REALLY out of memory this function returns 0,
 674  * otherwise 1.
 675  */
 676 int ida_pre_get(struct ida *ida, gfp_t gfp_mask)
 677 {
 678         /* allocate idr_layers */
 679         if (!idr_pre_get(&ida->idr, gfp_mask))
 680                 return 0;
 681
 682         /* allocate free_bitmap */
 683         if (!ida->free_bitmap) {
 684                 struct ida_bitmap *bitmap;
 685
 686                 bitmap = kmalloc(sizeof(struct ida_bitmap), gfp_mask);
 687                 if (!bitmap)
 688                         return 0;
 689
 690                 free_bitmap(ida, bitmap);
 691         }
 692
 693         return 1;
 694 }
 695 EXPORT_SYMBOL(ida_pre_get);
 696
 697 /**
 698  * ida_get_new_above - allocate new ID above or equal to a start id
 699  * @ida:        ida handle
 700  * @staring_id: id to start search at
 701  * @p_id:       pointer to the allocated handle
 702  *
 703  * Allocate new ID above or equal to @ida.  It should be called with
 704  * any required locks.
 705  *
 706  * If memory is required, it will return -EAGAIN, you should unlock
 707  * and go back to the ida_pre_get() call.  If the ida is full, it will
 708  * return -ENOSPC.
 709  *
 710  * @p_id returns a value in the range 0 ... 0x7fffffff.
 711  */
 712 int ida_get_new_above(struct ida *ida, int starting_id, int *p_id)
 713 {
 714         struct idr_layer *pa[MAX_LEVEL];
 715         struct ida_bitmap *bitmap;
 716         unsigned long flags;
 717         int idr_id = starting_id / IDA_BITMAP_BITS;
 718         int offset = starting_id % IDA_BITMAP_BITS;
 719         int t, id;
 720
 721  restart:
 722         /* get vacant slot */
 723         t = idr_get_empty_slot(&ida->idr, idr_id, pa);
 724         if (t < 0)
 725                 return _idr_rc_to_errno(t);
 726
 727         if (t * IDA_BITMAP_BITS >= MAX_ID_BIT)
 728                 return -ENOSPC;
 729
 730         if (t != idr_id)
 731                 offset = 0;
 732         idr_id = t;
 733
 734         /* if bitmap isn't there, create a new one */
 735         bitmap = (void *)pa[0]->ary[idr_id & IDR_MASK];
 736         if (!bitmap) {
 737                 spin_lock_irqsave(&ida->idr.lock, flags);
 738                 bitmap = ida->free_bitmap;
 739                 ida->free_bitmap = NULL;
 740                 spin_unlock_irqrestore(&ida->idr.lock, flags);
 741
 742                 if (!bitmap)
 743                         return -EAGAIN;
 744
 745                 memset(bitmap, 0, sizeof(struct ida_bitmap));
 746                 rcu_assign_pointer(pa[0]->ary[idr_id & IDR_MASK],
 747                                 (void *)bitmap);
 748                 pa[0]->count++;
 749         }
 750
 751         /* lookup for empty slot */
 752         t = find_next_zero_bit(bitmap->bitmap, IDA_BITMAP_BITS, offset);
 753         if (t == IDA_BITMAP_BITS) {
 754                 /* no empty slot after offset, continue to the next chunk */
 755                 idr_id++;
 756                 offset = 0;
 757                 goto restart;
 758         }
 759
 760         id = idr_id * IDA_BITMAP_BITS + t;
 761         if (id >= MAX_ID_BIT)
 762                 return -ENOSPC;
 763
 764         __set_bit(t, bitmap->bitmap);
 765         if (++bitmap->nr_busy == IDA_BITMAP_BITS)
 766                 idr_mark_full(pa, idr_id);
 767
 768         *p_id = id;
 769
 770         /* Each leaf node can handle nearly a thousand slots and the
 771          * whole idea of ida is to have small memory foot print.
 772          * Throw away extra resources one by one after each successful
 773          * allocation.
 774          */
 775         if (ida->idr.id_free_cnt || ida->free_bitmap) {
 776                 struct idr_layer *p = get_from_free_list(&ida->idr);
 777                 if (p)
 778                         kmem_cache_free(idr_layer_cache, p);
 779         }
 780
 781         return 0;
 782 }
 783 EXPORT_SYMBOL(ida_get_new_above);
 784
 785 /**
 786  * ida_get_new - allocate new ID
 787  * @ida:        idr handle
 788  * @p_id:       pointer to the allocated handle
 789  *
 790  * Allocate new ID.  It should be called with any required locks.
 791  *
 792  * If memory is required, it will return -EAGAIN, you should unlock
 793  * and go back to the idr_pre_get() call.  If the idr is full, it will
 794  * return -ENOSPC.
 795  *
 796  * @id returns a value in the range 0 ... 0x7fffffff.
 797  */
 798 int ida_get_new(struct ida *ida, int *p_id)
 799 {
 800         return ida_get_new_above(ida, 0, p_id);
 801 }
 802 EXPORT_SYMBOL(ida_get_new);
 803
 804 /**
 805  * ida_remove - remove the given ID
 806  * @ida:        ida handle
 807  * @id:         ID to free
 808  */
 809 void ida_remove(struct ida *ida, int id)
 810 {
 811         struct idr_layer *p = ida->idr.top;
 812         int shift = (ida->idr.layers - 1) * IDR_BITS;
 813         int idr_id = id / IDA_BITMAP_BITS;
 814         int offset = id % IDA_BITMAP_BITS;
 815         int n;
 816         struct ida_bitmap *bitmap;
 817
 818         /* clear full bits while looking up the leaf idr_layer */
 819         while ((shift > 0) && p) {
 820                 n = (idr_id >> shift) & IDR_MASK;
 821                 __clear_bit(n, &p->bitmap);
 822                 p = p->ary[n];
 823                 shift -= IDR_BITS;
 824         }
 825
 826         if (p == NULL)
 827                 goto err;
 828
 829         n = idr_id & IDR_MASK;
 830         __clear_bit(n, &p->bitmap);
 831
 832         bitmap = (void *)p->ary[n];
 833         if (!test_bit(offset, bitmap->bitmap))
 834                 goto err;
 835
 836         /* update bitmap and remove it if empty */
 837         __clear_bit(offset, bitmap->bitmap);
 838         if (--bitmap->nr_busy == 0) {
 839                 __set_bit(n, &p->bitmap);       /* to please idr_remove() */
 840                 idr_remove(&ida->idr, idr_id);
 841                 free_bitmap(ida, bitmap);
 842         }
 843
 844         return;
 845
 846  err:
 847         printk(KERN_WARNING
 848                "ida_remove called for id=%d which is not allocated.\n", id);
 849 }
 850 EXPORT_SYMBOL(ida_remove);
 851
 852 /**
 853  * ida_destroy - release all cached layers within an ida tree
 854  * ida:         ida handle
 855  */
 856 void ida_destroy(struct ida *ida)
 857 {
 858         idr_destroy(&ida->idr);
 859         kfree(ida->free_bitmap);
 860 }
 861 EXPORT_SYMBOL(ida_destroy);
 862
 863 /**
 864  * ida_init - initialize ida handle
 865  * @ida:        ida handle
 866  *
 867  * This function is use to set up the handle (@ida) that you will pass
 868  * to the rest of the functions.
 869  */
 870 void ida_init(struct ida *ida)
 871 {
 872         memset(ida, 0, sizeof(struct ida));
 873         idr_init(&ida->idr);
 874
 875 }
 876 EXPORT_SYMBOL(ida_init);