lib/test_xarray.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
   2 /*
   3  * test_xarray.c: Test the XArray API
   4  * Copyright (c) 2017-2018 Microsoft Corporation
   5  * Copyright (c) 2019-2020 Oracle
   6  * Author: Matthew Wilcox <willy@infradead.org>
   7  */
   8
   9 #include <linux/xarray.h>
  10 #include <linux/module.h>
  11
  12 static unsigned int tests_run;
  13 static unsigned int tests_passed;
  14
  15 static const unsigned int order_limit =
  16                 IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? BITS_PER_LONG : 1;
  17
  18 #ifndef XA_DEBUG
  19 # ifdef __KERNEL__
  20 void xa_dump(const struct xarray *xa) { }
  21 # endif
  22 #undef XA_BUG_ON
  23 #define XA_BUG_ON(xa, x) do {                                   \
  24         tests_run++;                                            \
  25         if (x) {                                                \
  26                 printk("BUG at %s:%d\n", __func__, __LINE__);   \
  27                 xa_dump(xa);                                    \
  28                 dump_stack();                                   \
  29         } else {                                                \
  30                 tests_passed++;                                 \
  31         }                                                       \
  32 } while (0)
  33 #endif
  34
  35 static void *xa_mk_index(unsigned long index)
  36 {
  37         return xa_mk_value(index & LONG_MAX);
  38 }
  39
  40 static void *xa_store_index(struct xarray *xa, unsigned long index, gfp_t gfp)
  41 {
  42         return xa_store(xa, index, xa_mk_index(index), gfp);
  43 }
  44
  45 static void xa_insert_index(struct xarray *xa, unsigned long index)
  46 {
  47         XA_BUG_ON(xa, xa_insert(xa, index, xa_mk_index(index),
  48                                 GFP_KERNEL) != 0);
  49 }
  50
  51 static void xa_alloc_index(struct xarray *xa, unsigned long index, gfp_t gfp)
  52 {
  53         u32 id;
  54
  55         XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, xa_mk_index(index), xa_limit_32b,
  56                                 gfp) != 0);
  57         XA_BUG_ON(xa, id != index);
  58 }
  59
  60 static void xa_erase_index(struct xarray *xa, unsigned long index)
  61 {
  62         XA_BUG_ON(xa, xa_erase(xa, index) != xa_mk_index(index));
  63         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, index) != NULL);
  64 }
  65
  66 /*
  67  * If anyone needs this, please move it to xarray.c.  We have no current
  68  * users outside the test suite because all current multislot users want
  69  * to use the advanced API.
  70  */
  71 static void *xa_store_order(struct xarray *xa, unsigned long index,
  72                 unsigned order, void *entry, gfp_t gfp)
  73 {
  74         XA_STATE_ORDER(xas, xa, index, order);
  75         void *curr;
  76
  77         do {
  78                 xas_lock(&xas);
  79                 curr = xas_store(&xas, entry);
  80                 xas_unlock(&xas);
  81         } while (xas_nomem(&xas, gfp));
  82
  83         return curr;
  84 }
  85
  86 static noinline void check_xa_err(struct xarray *xa)
  87 {
  88         XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store_index(xa, 0, GFP_NOWAIT)) != 0);
  89         XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_erase(xa, 0)) != 0);
  90 #ifndef __KERNEL__
  91         /* The kernel does not fail GFP_NOWAIT allocations */
  92         XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store_index(xa, 1, GFP_NOWAIT)) != -ENOMEM);
  93         XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store_index(xa, 1, GFP_NOWAIT)) != -ENOMEM);
  94 #endif
  95         XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store_index(xa, 1, GFP_KERNEL)) != 0);
  96         XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store(xa, 1, xa_mk_value(0), GFP_KERNEL)) != 0);
  97         XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_erase(xa, 1)) != 0);
  98 // kills the test-suite :-(
  99 //      XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store(xa, 0, xa_mk_internal(0), 0)) != -EINVAL);
 100 }
 101
 102 static noinline void check_xas_retry(struct xarray *xa)
 103 {
 104         XA_STATE(xas, xa, 0);
 105         void *entry;
 106
 107         xa_store_index(xa, 0, GFP_KERNEL);
 108         xa_store_index(xa, 1, GFP_KERNEL);
 109
 110         rcu_read_lock();
 111         XA_BUG_ON(xa, xas_find(&xas, ULONG_MAX) != xa_mk_value(0));
 112         xa_erase_index(xa, 1);
 113         XA_BUG_ON(xa, !xa_is_retry(xas_reload(&xas)));
 114         XA_BUG_ON(xa, xas_retry(&xas, NULL));
 115         XA_BUG_ON(xa, xas_retry(&xas, xa_mk_value(0)));
 116         xas_reset(&xas);
 117         XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node != XAS_RESTART);
 118         XA_BUG_ON(xa, xas_next_entry(&xas, ULONG_MAX) != xa_mk_value(0));
 119         XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node != NULL);
 120         rcu_read_unlock();
 121
 122         XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 1, GFP_KERNEL) != NULL);
 123
 124         rcu_read_lock();
 125         XA_BUG_ON(xa, !xa_is_internal(xas_reload(&xas)));
 126         xas.xa_node = XAS_RESTART;
 127         XA_BUG_ON(xa, xas_next_entry(&xas, ULONG_MAX) != xa_mk_value(0));
 128         rcu_read_unlock();
 129
 130         /* Make sure we can iterate through retry entries */
 131         xas_lock(&xas);
 132         xas_set(&xas, 0);
 133         xas_store(&xas, XA_RETRY_ENTRY);
 134         xas_set(&xas, 1);
 135         xas_store(&xas, XA_RETRY_ENTRY);
 136
 137         xas_set(&xas, 0);
 138         xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
 139                 xas_store(&xas, xa_mk_index(xas.xa_index));
 140         }
 141         xas_unlock(&xas);
 142
 143         xa_erase_index(xa, 0);
 144         xa_erase_index(xa, 1);
 145 }
 146
 147 static noinline void check_xa_load(struct xarray *xa)
 148 {
 149         unsigned long i, j;
 150
 151         for (i = 0; i < 1024; i++) {
 152                 for (j = 0; j < 1024; j++) {
 153                         void *entry = xa_load(xa, j);
 154                         if (j < i)
 155                                 XA_BUG_ON(xa, xa_to_value(entry) != j);
 156                         else
 157                                 XA_BUG_ON(xa, entry);
 158                 }
 159                 XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, i, GFP_KERNEL) != NULL);
 160         }
 161
 162         for (i = 0; i < 1024; i++) {
 163                 for (j = 0; j < 1024; j++) {
 164                         void *entry = xa_load(xa, j);
 165                         if (j >= i)
 166                                 XA_BUG_ON(xa, xa_to_value(entry) != j);
 167                         else
 168                                 XA_BUG_ON(xa, entry);
 169                 }
 170                 xa_erase_index(xa, i);
 171         }
 172         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 173 }
 174
 175 static noinline void check_xa_mark_1(struct xarray *xa, unsigned long index)
 176 {
 177         unsigned int order;
 178         unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 8 : 1;
 179
 180         /* NULL elements have no marks set */
 181         XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
 182         xa_set_mark(xa, index, XA_MARK_0);
 183         XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
 184
 185         /* Storing a pointer will not make a mark appear */
 186         XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, index, GFP_KERNEL) != NULL);
 187         XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
 188         xa_set_mark(xa, index, XA_MARK_0);
 189         XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
 190
 191         /* Setting one mark will not set another mark */
 192         XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index + 1, XA_MARK_0));
 193         XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_1));
 194
 195         /* Storing NULL clears marks, and they can't be set again */
 196         xa_erase_index(xa, index);
 197         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 198         XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
 199         xa_set_mark(xa, index, XA_MARK_0);
 200         XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
 201
 202         /*
 203          * Storing a multi-index entry over entries with marks gives the
 204          * entire entry the union of the marks
 205          */
 206         BUG_ON((index % 4) != 0);
 207         for (order = 2; order < max_order; order++) {
 208                 unsigned long base = round_down(index, 1UL << order);
 209                 unsigned long next = base + (1UL << order);
 210                 unsigned long i;
 211
 212                 XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, index + 1, GFP_KERNEL));
 213                 xa_set_mark(xa, index + 1, XA_MARK_0);
 214                 XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, index + 2, GFP_KERNEL));
 215                 xa_set_mark(xa, index + 2, XA_MARK_2);
 216                 XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, next, GFP_KERNEL));
 217                 xa_store_order(xa, index, order, xa_mk_index(index),
 218                                 GFP_KERNEL);
 219                 for (i = base; i < next; i++) {
 220                         XA_STATE(xas, xa, i);
 221                         unsigned int seen = 0;
 222                         void *entry;
 223
 224                         XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, i, XA_MARK_0));
 225                         XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, i, XA_MARK_1));
 226                         XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, i, XA_MARK_2));
 227
 228                         /* We should see two elements in the array */
 229                         rcu_read_lock();
 230                         xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX)
 231                                 seen++;
 232                         rcu_read_unlock();
 233                         XA_BUG_ON(xa, seen != 2);
 234
 235                         /* One of which is marked */
 236                         xas_set(&xas, 0);
 237                         seen = 0;
 238                         rcu_read_lock();
 239                         xas_for_each_marked(&xas, entry, ULONG_MAX, XA_MARK_0)
 240                                 seen++;
 241                         rcu_read_unlock();
 242                         XA_BUG_ON(xa, seen != 1);
 243                 }
 244                 XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, next, XA_MARK_0));
 245                 XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, next, XA_MARK_1));
 246                 XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, next, XA_MARK_2));
 247                 xa_erase_index(xa, index);
 248                 xa_erase_index(xa, next);
 249                 XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 250         }
 251         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 252 }
 253
 254 static noinline void check_xa_mark_2(struct xarray *xa)
 255 {
 256         XA_STATE(xas, xa, 0);
 257         unsigned long index;
 258         unsigned int count = 0;
 259         void *entry;
 260
 261         xa_store_index(xa, 0, GFP_KERNEL);
 262         xa_set_mark(xa, 0, XA_MARK_0);
 263         xas_lock(&xas);
 264         xas_load(&xas);
 265         xas_init_marks(&xas);
 266         xas_unlock(&xas);
 267         XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, 0, XA_MARK_0) == 0);
 268
 269         for (index = 3500; index < 4500; index++) {
 270                 xa_store_index(xa, index, GFP_KERNEL);
 271                 xa_set_mark(xa, index, XA_MARK_0);
 272         }
 273
 274         xas_reset(&xas);
 275         rcu_read_lock();
 276         xas_for_each_marked(&xas, entry, ULONG_MAX, XA_MARK_0)
 277                 count++;
 278         rcu_read_unlock();
 279         XA_BUG_ON(xa, count != 1000);
 280
 281         xas_lock(&xas);
 282         xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
 283                 xas_init_marks(&xas);
 284                 XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, xas.xa_index, XA_MARK_0));
 285                 XA_BUG_ON(xa, !xas_get_mark(&xas, XA_MARK_0));
 286         }
 287         xas_unlock(&xas);
 288
 289         xa_destroy(xa);
 290 }
 291
 292 static noinline void check_xa_mark_3(struct xarray *xa)
 293 {
 294 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
 295         XA_STATE(xas, xa, 0x41);
 296         void *entry;
 297         int count = 0;
 298
 299         xa_store_order(xa, 0x40, 2, xa_mk_index(0x40), GFP_KERNEL);
 300         xa_set_mark(xa, 0x41, XA_MARK_0);
 301
 302         rcu_read_lock();
 303         xas_for_each_marked(&xas, entry, ULONG_MAX, XA_MARK_0) {
 304                 count++;
 305                 XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(0x40));
 306         }
 307         XA_BUG_ON(xa, count != 1);
 308         rcu_read_unlock();
 309         xa_destroy(xa);
 310 #endif
 311 }
 312
 313 static noinline void check_xa_mark(struct xarray *xa)
 314 {
 315         unsigned long index;
 316
 317         for (index = 0; index < 16384; index += 4)
 318                 check_xa_mark_1(xa, index);
 319
 320         check_xa_mark_2(xa);
 321         check_xa_mark_3(xa);
 322 }
 323
 324 static noinline void check_xa_shrink(struct xarray *xa)
 325 {
 326         XA_STATE(xas, xa, 1);
 327         struct xa_node *node;
 328         unsigned int order;
 329         unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 15 : 1;
 330
 331         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 332         XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 0, GFP_KERNEL) != NULL);
 333         XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 1, GFP_KERNEL) != NULL);
 334
 335         /*
 336          * Check that erasing the entry at 1 shrinks the tree and properly
 337          * marks the node as being deleted.
 338          */
 339         xas_lock(&xas);
 340         XA_BUG_ON(xa, xas_load(&xas) != xa_mk_value(1));
 341         node = xas.xa_node;
 342         XA_BUG_ON(xa, xa_entry_locked(xa, node, 0) != xa_mk_value(0));
 343         XA_BUG_ON(xa, xas_store(&xas, NULL) != xa_mk_value(1));
 344         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 1) != NULL);
 345         XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node != XAS_BOUNDS);
 346         XA_BUG_ON(xa, xa_entry_locked(xa, node, 0) != XA_RETRY_ENTRY);
 347         XA_BUG_ON(xa, xas_load(&xas) != NULL);
 348         xas_unlock(&xas);
 349         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 0) != xa_mk_value(0));
 350         xa_erase_index(xa, 0);
 351         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 352
 353         for (order = 0; order < max_order; order++) {
 354                 unsigned long max = (1UL << order) - 1;
 355                 xa_store_order(xa, 0, order, xa_mk_value(0), GFP_KERNEL);
 356                 XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max) != xa_mk_value(0));
 357                 XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max + 1) != NULL);
 358                 rcu_read_lock();
 359                 node = xa_head(xa);
 360                 rcu_read_unlock();
 361                 XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, ULONG_MAX, GFP_KERNEL) !=
 362                                 NULL);
 363                 rcu_read_lock();
 364                 XA_BUG_ON(xa, xa_head(xa) == node);
 365                 rcu_read_unlock();
 366                 XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max + 1) != NULL);
 367                 xa_erase_index(xa, ULONG_MAX);
 368                 XA_BUG_ON(xa, xa->xa_head != node);
 369                 xa_erase_index(xa, 0);
 370         }
 371 }
 372
 373 static noinline void check_insert(struct xarray *xa)
 374 {
 375         unsigned long i;
 376
 377         for (i = 0; i < 1024; i++) {
 378                 xa_insert_index(xa, i);
 379                 XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, i - 1) != NULL);
 380                 XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, i + 1) != NULL);
 381                 xa_erase_index(xa, i);
 382         }
 383
 384         for (i = 10; i < BITS_PER_LONG; i++) {
 385                 xa_insert_index(xa, 1UL << i);
 386                 XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, (1UL << i) - 1) != NULL);
 387                 XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, (1UL << i) + 1) != NULL);
 388                 xa_erase_index(xa, 1UL << i);
 389
 390                 xa_insert_index(xa, (1UL << i) - 1);
 391                 XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, (1UL << i) - 2) != NULL);
 392                 XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 1UL << i) != NULL);
 393                 xa_erase_index(xa, (1UL << i) - 1);
 394         }
 395
 396         xa_insert_index(xa, ~0UL);
 397         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 0UL) != NULL);
 398         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, ~1UL) != NULL);
 399         xa_erase_index(xa, ~0UL);
 400
 401         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 402 }
 403
 404 static noinline void check_cmpxchg(struct xarray *xa)
 405 {
 406         void *FIVE = xa_mk_value(5);
 407         void *SIX = xa_mk_value(6);
 408         void *LOTS = xa_mk_value(12345678);
 409
 410         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 411         XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 12345678, GFP_KERNEL) != NULL);
 412         XA_BUG_ON(xa, xa_insert(xa, 12345678, xa, GFP_KERNEL) != -EBUSY);
 413         XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 12345678, SIX, FIVE, GFP_KERNEL) != LOTS);
 414         XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 12345678, LOTS, FIVE, GFP_KERNEL) != LOTS);
 415         XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 12345678, FIVE, LOTS, GFP_KERNEL) != FIVE);
 416         XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 5, FIVE, NULL, GFP_KERNEL) != NULL);
 417         XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 5, NULL, FIVE, GFP_KERNEL) != NULL);
 418         XA_BUG_ON(xa, xa_insert(xa, 5, FIVE, GFP_KERNEL) != -EBUSY);
 419         XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 5, FIVE, NULL, GFP_KERNEL) != FIVE);
 420         XA_BUG_ON(xa, xa_insert(xa, 5, FIVE, GFP_KERNEL) == -EBUSY);
 421         xa_erase_index(xa, 12345678);
 422         xa_erase_index(xa, 5);
 423         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 424 }
 425
 426 static noinline void check_cmpxchg_order(struct xarray *xa)
 427 {
 428 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
 429         void *FIVE = xa_mk_value(5);
 430         unsigned int i, order = 3;
 431
 432         XA_BUG_ON(xa, xa_store_order(xa, 0, order, FIVE, GFP_KERNEL));
 433
 434         /* Check entry FIVE has the order saved */
 435         XA_BUG_ON(xa, xa_get_order(xa, xa_to_value(FIVE)) != order);
 436
 437         /* Check all the tied indexes have the same entry and order */
 438         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
 439                 XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, i) != FIVE);
 440                 XA_BUG_ON(xa, xa_get_order(xa, i) != order);
 441         }
 442
 443         /* Ensure that nothing is stored at index '1 << order' */
 444         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 1 << order) != NULL);
 445
 446         /*
 447          * Additionally, keep the node information and the order at
 448          * '1 << order'
 449          */
 450         XA_BUG_ON(xa, xa_store_order(xa, 1 << order, order, FIVE, GFP_KERNEL));
 451         for (i = (1 << order); i < (1 << order) + (1 << order) - 1; i++) {
 452                 XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, i) != FIVE);
 453                 XA_BUG_ON(xa, xa_get_order(xa, i) != order);
 454         }
 455
 456         /* Conditionally replace FIVE entry at index '0' with NULL */
 457         XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 0, FIVE, NULL, GFP_KERNEL) != FIVE);
 458
 459         /* Verify the order is lost at FIVE (and old) entries */
 460         XA_BUG_ON(xa, xa_get_order(xa, xa_to_value(FIVE)) != 0);
 461
 462         /* Verify the order and entries are lost in all the tied indexes */
 463         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
 464                 XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, i) != NULL);
 465                 XA_BUG_ON(xa, xa_get_order(xa, i) != 0);
 466         }
 467
 468         /* Verify node and order are kept at '1 << order' */
 469         for (i = (1 << order); i < (1 << order) + (1 << order) - 1; i++) {
 470                 XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, i) != FIVE);
 471                 XA_BUG_ON(xa, xa_get_order(xa, i) != order);
 472         }
 473
 474         xa_store_order(xa, 0, BITS_PER_LONG - 1, NULL, GFP_KERNEL);
 475         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 476 #endif
 477 }
 478
 479 static noinline void check_reserve(struct xarray *xa)
 480 {
 481         void *entry;
 482         unsigned long index;
 483         int count;
 484
 485         /* An array with a reserved entry is not empty */
 486         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 487         XA_BUG_ON(xa, xa_reserve(xa, 12345678, GFP_KERNEL) != 0);
 488         XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
 489         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 12345678));
 490         xa_release(xa, 12345678);
 491         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 492
 493         /* Releasing a used entry does nothing */
 494         XA_BUG_ON(xa, xa_reserve(xa, 12345678, GFP_KERNEL) != 0);
 495         XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 12345678, GFP_NOWAIT) != NULL);
 496         xa_release(xa, 12345678);
 497         xa_erase_index(xa, 12345678);
 498         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 499
 500         /* cmpxchg sees a reserved entry as ZERO */
 501         XA_BUG_ON(xa, xa_reserve(xa, 12345678, GFP_KERNEL) != 0);
 502         XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 12345678, XA_ZERO_ENTRY,
 503                                 xa_mk_value(12345678), GFP_NOWAIT) != NULL);
 504         xa_release(xa, 12345678);
 505         xa_erase_index(xa, 12345678);
 506         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 507
 508         /* xa_insert treats it as busy */
 509         XA_BUG_ON(xa, xa_reserve(xa, 12345678, GFP_KERNEL) != 0);
 510         XA_BUG_ON(xa, xa_insert(xa, 12345678, xa_mk_value(12345678), 0) !=
 511                         -EBUSY);
 512         XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
 513         XA_BUG_ON(xa, xa_erase(xa, 12345678) != NULL);
 514         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 515
 516         /* Can iterate through a reserved entry */
 517         xa_store_index(xa, 5, GFP_KERNEL);
 518         XA_BUG_ON(xa, xa_reserve(xa, 6, GFP_KERNEL) != 0);
 519         xa_store_index(xa, 7, GFP_KERNEL);
 520
 521         count = 0;
 522         xa_for_each(xa, index, entry) {
 523                 XA_BUG_ON(xa, index != 5 && index != 7);
 524                 count++;
 525         }
 526         XA_BUG_ON(xa, count != 2);
 527
 528         /* If we free a reserved entry, we should be able to allocate it */
 529         if (xa->xa_flags & XA_FLAGS_ALLOC) {
 530                 u32 id;
 531
 532                 XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, xa_mk_value(8),
 533                                         XA_LIMIT(5, 10), GFP_KERNEL) != 0);
 534                 XA_BUG_ON(xa, id != 8);
 535
 536                 xa_release(xa, 6);
 537                 XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, xa_mk_value(6),
 538                                         XA_LIMIT(5, 10), GFP_KERNEL) != 0);
 539                 XA_BUG_ON(xa, id != 6);
 540         }
 541
 542         xa_destroy(xa);
 543 }
 544
 545 static noinline void check_xas_erase(struct xarray *xa)
 546 {
 547         XA_STATE(xas, xa, 0);
 548         void *entry;
 549         unsigned long i, j;
 550
 551         for (i = 0; i < 200; i++) {
 552                 for (j = i; j < 2 * i + 17; j++) {
 553                         xas_set(&xas, j);
 554                         do {
 555                                 xas_lock(&xas);
 556                                 xas_store(&xas, xa_mk_index(j));
 557                                 xas_unlock(&xas);
 558                         } while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
 559                 }
 560
 561                 xas_set(&xas, ULONG_MAX);
 562                 do {
 563                         xas_lock(&xas);
 564                         xas_store(&xas, xa_mk_value(0));
 565                         xas_unlock(&xas);
 566                 } while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
 567
 568                 xas_lock(&xas);
 569                 xas_store(&xas, NULL);
 570
 571                 xas_set(&xas, 0);
 572                 j = i;
 573                 xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
 574                         XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(j));
 575                         xas_store(&xas, NULL);
 576                         j++;
 577                 }
 578                 xas_unlock(&xas);
 579                 XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 580         }
 581 }
 582
 583 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
 584 static noinline void check_multi_store_1(struct xarray *xa, unsigned long index,
 585                 unsigned int order)
 586 {
 587         XA_STATE(xas, xa, index);
 588         unsigned long min = index & ~((1UL << order) - 1);
 589         unsigned long max = min + (1UL << order);
 590
 591         xa_store_order(xa, index, order, xa_mk_index(index), GFP_KERNEL);
 592         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, min) != xa_mk_index(index));
 593         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max - 1) != xa_mk_index(index));
 594         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max) != NULL);
 595         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, min - 1) != NULL);
 596
 597         xas_lock(&xas);
 598         XA_BUG_ON(xa, xas_store(&xas, xa_mk_index(min)) != xa_mk_index(index));
 599         xas_unlock(&xas);
 600         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, min) != xa_mk_index(min));
 601         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max - 1) != xa_mk_index(min));
 602         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max) != NULL);
 603         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, min - 1) != NULL);
 604
 605         xa_erase_index(xa, min);
 606         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 607 }
 608
 609 static noinline void check_multi_store_2(struct xarray *xa, unsigned long index,
 610                 unsigned int order)
 611 {
 612         XA_STATE(xas, xa, index);
 613         xa_store_order(xa, index, order, xa_mk_value(0), GFP_KERNEL);
 614
 615         xas_lock(&xas);
 616         XA_BUG_ON(xa, xas_store(&xas, xa_mk_value(1)) != xa_mk_value(0));
 617         XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != index);
 618         XA_BUG_ON(xa, xas_store(&xas, NULL) != xa_mk_value(1));
 619         xas_unlock(&xas);
 620         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 621 }
 622
 623 static noinline void check_multi_store_3(struct xarray *xa, unsigned long index,
 624                 unsigned int order)
 625 {
 626         XA_STATE(xas, xa, 0);
 627         void *entry;
 628         int n = 0;
 629
 630         xa_store_order(xa, index, order, xa_mk_index(index), GFP_KERNEL);
 631
 632         xas_lock(&xas);
 633         xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
 634                 XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(index));
 635                 n++;
 636         }
 637         XA_BUG_ON(xa, n != 1);
 638         xas_set(&xas, index + 1);
 639         xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
 640                 XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(index));
 641                 n++;
 642         }
 643         XA_BUG_ON(xa, n != 2);
 644         xas_unlock(&xas);
 645
 646         xa_destroy(xa);
 647 }
 648 #endif
 649
 650 static noinline void check_multi_store(struct xarray *xa)
 651 {
 652 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
 653         unsigned long i, j, k;
 654         unsigned int max_order = (sizeof(long) == 4) ? 30 : 60;
 655
 656         /* Loading from any position returns the same value */
 657         xa_store_order(xa, 0, 1, xa_mk_value(0), GFP_KERNEL);
 658         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 0) != xa_mk_value(0));
 659         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 1) != xa_mk_value(0));
 660         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 2) != NULL);
 661         rcu_read_lock();
 662         XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->count != 2);
 663         XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->nr_values != 2);
 664         rcu_read_unlock();
 665
 666         /* Storing adjacent to the value does not alter the value */
 667         xa_store(xa, 3, xa, GFP_KERNEL);
 668         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 0) != xa_mk_value(0));
 669         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 1) != xa_mk_value(0));
 670         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 2) != NULL);
 671         rcu_read_lock();
 672         XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->count != 3);
 673         XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->nr_values != 2);
 674         rcu_read_unlock();
 675
 676         /* Overwriting multiple indexes works */
 677         xa_store_order(xa, 0, 2, xa_mk_value(1), GFP_KERNEL);
 678         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 0) != xa_mk_value(1));
 679         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 1) != xa_mk_value(1));
 680         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 2) != xa_mk_value(1));
 681         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 3) != xa_mk_value(1));
 682         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 4) != NULL);
 683         rcu_read_lock();
 684         XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->count != 4);
 685         XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->nr_values != 4);
 686         rcu_read_unlock();
 687
 688         /* We can erase multiple values with a single store */
 689         xa_store_order(xa, 0, BITS_PER_LONG - 1, NULL, GFP_KERNEL);
 690         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 691
 692         /* Even when the first slot is empty but the others aren't */
 693         xa_store_index(xa, 1, GFP_KERNEL);
 694         xa_store_index(xa, 2, GFP_KERNEL);
 695         xa_store_order(xa, 0, 2, NULL, GFP_KERNEL);
 696         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 697
 698         for (i = 0; i < max_order; i++) {
 699                 for (j = 0; j < max_order; j++) {
 700                         xa_store_order(xa, 0, i, xa_mk_index(i), GFP_KERNEL);
 701                         xa_store_order(xa, 0, j, xa_mk_index(j), GFP_KERNEL);
 702
 703                         for (k = 0; k < max_order; k++) {
 704                                 void *entry = xa_load(xa, (1UL << k) - 1);
 705                                 if ((i < k) && (j < k))
 706                                         XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
 707                                 else
 708                                         XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(j));
 709                         }
 710
 711                         xa_erase(xa, 0);
 712                         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 713                 }
 714         }
 715
 716         for (i = 0; i < 20; i++) {
 717                 check_multi_store_1(xa, 200, i);
 718                 check_multi_store_1(xa, 0, i);
 719                 check_multi_store_1(xa, (1UL << i) + 1, i);
 720         }
 721         check_multi_store_2(xa, 4095, 9);
 722
 723         for (i = 1; i < 20; i++) {
 724                 check_multi_store_3(xa, 0, i);
 725                 check_multi_store_3(xa, 1UL << i, i);
 726         }
 727 #endif
 728 }
 729
 730 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
 731 /* mimics page cache __filemap_add_folio() */
 732 static noinline void check_xa_multi_store_adv_add(struct xarray *xa,
 733                                                   unsigned long index,
 734                                                   unsigned int order,
 735                                                   void *p)
 736 {
 737         XA_STATE(xas, xa, index);
 738         unsigned int nrpages = 1UL << order;
 739
 740         /* users are responsible for index alignemnt to the order when adding */
 741         XA_BUG_ON(xa, index & (nrpages - 1));
 742
 743         xas_set_order(&xas, index, order);
 744
 745         do {
 746                 xas_lock_irq(&xas);
 747                 xas_store(&xas, p);
 748                 xas_unlock_irq(&xas);
 749                 /*
 750                  * In our selftest case the only failure we can expect is for
 751                  * there not to be enough memory as we're not mimicking the
 752                  * entire page cache, so verify that's the only error we can run
 753                  * into here. The xas_nomem() which follows will ensure to fix
 754                  * that condition for us so to chug on on the loop.
 755                  */
 756                 XA_BUG_ON(xa, xas_error(&xas) && xas_error(&xas) != -ENOMEM);
 757         } while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
 758
 759         XA_BUG_ON(xa, xas_error(&xas));
 760         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, index) != p);
 761 }
 762
 763 /* mimics page_cache_delete() */
 764 static noinline void check_xa_multi_store_adv_del_entry(struct xarray *xa,
 765                                                         unsigned long index,
 766                                                         unsigned int order)
 767 {
 768         XA_STATE(xas, xa, index);
 769
 770         xas_set_order(&xas, index, order);
 771         xas_store(&xas, NULL);
 772         xas_init_marks(&xas);
 773 }
 774
 775 static noinline void check_xa_multi_store_adv_delete(struct xarray *xa,
 776                                                      unsigned long index,
 777                                                      unsigned int order)
 778 {
 779         xa_lock_irq(xa);
 780         check_xa_multi_store_adv_del_entry(xa, index, order);
 781         xa_unlock_irq(xa);
 782 }
 783
 784 /* mimics page cache filemap_get_entry() */
 785 static noinline void *test_get_entry(struct xarray *xa, unsigned long index)
 786 {
 787         XA_STATE(xas, xa, index);
 788         void *p;
 789         static unsigned int loops = 0;
 790
 791         rcu_read_lock();
 792 repeat:
 793         xas_reset(&xas);
 794         p = xas_load(&xas);
 795         if (xas_retry(&xas, p))
 796                 goto repeat;
 797         rcu_read_unlock();
 798
 799         /*
 800          * This is not part of the page cache, this selftest is pretty
 801          * aggressive and does not want to trust the xarray API but rather
 802          * test it, and for order 20 (4 GiB block size) we can loop over
 803          * over a million entries which can cause a soft lockup. Page cache
 804          * APIs won't be stupid, proper page cache APIs loop over the proper
 805          * order so when using a larger order we skip shared entries.
 806          */
 807         if (++loops % XA_CHECK_SCHED == 0)
 808                 schedule();
 809
 810         return p;
 811 }
 812
 813 static unsigned long some_val = 0xdeadbeef;
 814 static unsigned long some_val_2 = 0xdeaddead;
 815
 816 /* mimics the page cache usage */
 817 static noinline void check_xa_multi_store_adv(struct xarray *xa,
 818                                               unsigned long pos,
 819                                               unsigned int order)
 820 {
 821         unsigned int nrpages = 1UL << order;
 822         unsigned long index, base, next_index, next_next_index;
 823         unsigned int i;
 824
 825         index = pos >> PAGE_SHIFT;
 826         base = round_down(index, nrpages);
 827         next_index = round_down(base + nrpages, nrpages);
 828         next_next_index = round_down(next_index + nrpages, nrpages);
 829
 830         check_xa_multi_store_adv_add(xa, base, order, &some_val);
 831
 832         for (i = 0; i < nrpages; i++)
 833                 XA_BUG_ON(xa, test_get_entry(xa, base + i) != &some_val);
 834
 835         XA_BUG_ON(xa, test_get_entry(xa, next_index) != NULL);
 836
 837         /* Use order 0 for the next item */
 838         check_xa_multi_store_adv_add(xa, next_index, 0, &some_val_2);
 839         XA_BUG_ON(xa, test_get_entry(xa, next_index) != &some_val_2);
 840
 841         /* Remove the next item */
 842         check_xa_multi_store_adv_delete(xa, next_index, 0);
 843
 844         /* Now use order for a new pointer */
 845         check_xa_multi_store_adv_add(xa, next_index, order, &some_val_2);
 846
 847         for (i = 0; i < nrpages; i++)
 848                 XA_BUG_ON(xa, test_get_entry(xa, next_index + i) != &some_val_2);
 849
 850         check_xa_multi_store_adv_delete(xa, next_index, order);
 851         check_xa_multi_store_adv_delete(xa, base, order);
 852         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 853
 854         /* starting fresh again */
 855
 856         /* let's test some holes now */
 857
 858         /* hole at base and next_next */
 859         check_xa_multi_store_adv_add(xa, next_index, order, &some_val_2);
 860
 861         for (i = 0; i < nrpages; i++)
 862                 XA_BUG_ON(xa, test_get_entry(xa, base + i) != NULL);
 863
 864         for (i = 0; i < nrpages; i++)
 865                 XA_BUG_ON(xa, test_get_entry(xa, next_index + i) != &some_val_2);
 866
 867         for (i = 0; i < nrpages; i++)
 868                 XA_BUG_ON(xa, test_get_entry(xa, next_next_index + i) != NULL);
 869
 870         check_xa_multi_store_adv_delete(xa, next_index, order);
 871         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 872
 873         /* hole at base and next */
 874
 875         check_xa_multi_store_adv_add(xa, next_next_index, order, &some_val_2);
 876
 877         for (i = 0; i < nrpages; i++)
 878                 XA_BUG_ON(xa, test_get_entry(xa, base + i) != NULL);
 879
 880         for (i = 0; i < nrpages; i++)
 881                 XA_BUG_ON(xa, test_get_entry(xa, next_index + i) != NULL);
 882
 883         for (i = 0; i < nrpages; i++)
 884                 XA_BUG_ON(xa, test_get_entry(xa, next_next_index + i) != &some_val_2);
 885
 886         check_xa_multi_store_adv_delete(xa, next_next_index, order);
 887         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 888 }
 889 #endif
 890
 891 static noinline void check_multi_store_advanced(struct xarray *xa)
 892 {
 893 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
 894         unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 20 : 1;
 895         unsigned long end = ULONG_MAX/2;
 896         unsigned long pos, i;
 897
 898         /*
 899          * About 117 million tests below.
 900          */
 901         for (pos = 7; pos < end; pos = (pos * pos) + 564) {
 902                 for (i = 0; i < max_order; i++) {
 903                         check_xa_multi_store_adv(xa, pos, i);
 904                         check_xa_multi_store_adv(xa, pos + 157, i);
 905                 }
 906         }
 907 #endif
 908 }
 909
 910 static noinline void check_xa_alloc_1(struct xarray *xa, unsigned int base)
 911 {
 912         int i;
 913         u32 id;
 914
 915         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 916         /* An empty array should assign %base to the first alloc */
 917         xa_alloc_index(xa, base, GFP_KERNEL);
 918
 919         /* Erasing it should make the array empty again */
 920         xa_erase_index(xa, base);
 921         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 922
 923         /* And it should assign %base again */
 924         xa_alloc_index(xa, base, GFP_KERNEL);
 925
 926         /* Allocating and then erasing a lot should not lose base */
 927         for (i = base + 1; i < 2 * XA_CHUNK_SIZE; i++)
 928                 xa_alloc_index(xa, i, GFP_KERNEL);
 929         for (i = base; i < 2 * XA_CHUNK_SIZE; i++)
 930                 xa_erase_index(xa, i);
 931         xa_alloc_index(xa, base, GFP_KERNEL);
 932
 933         /* Destroying the array should do the same as erasing */
 934         xa_destroy(xa);
 935
 936         /* And it should assign %base again */
 937         xa_alloc_index(xa, base, GFP_KERNEL);
 938
 939         /* The next assigned ID should be base+1 */
 940         xa_alloc_index(xa, base + 1, GFP_KERNEL);
 941         xa_erase_index(xa, base + 1);
 942
 943         /* Storing a value should mark it used */
 944         xa_store_index(xa, base + 1, GFP_KERNEL);
 945         xa_alloc_index(xa, base + 2, GFP_KERNEL);
 946
 947         /* If we then erase base, it should be free */
 948         xa_erase_index(xa, base);
 949         xa_alloc_index(xa, base, GFP_KERNEL);
 950
 951         xa_erase_index(xa, base + 1);
 952         xa_erase_index(xa, base + 2);
 953
 954         for (i = 1; i < 5000; i++) {
 955                 xa_alloc_index(xa, base + i, GFP_KERNEL);
 956         }
 957
 958         xa_destroy(xa);
 959
 960         /* Check that we fail properly at the limit of allocation */
 961         XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, xa_mk_index(UINT_MAX - 1),
 962                                 XA_LIMIT(UINT_MAX - 1, UINT_MAX),
 963                                 GFP_KERNEL) != 0);
 964         XA_BUG_ON(xa, id != 0xfffffffeU);
 965         XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, xa_mk_index(UINT_MAX),
 966                                 XA_LIMIT(UINT_MAX - 1, UINT_MAX),
 967                                 GFP_KERNEL) != 0);
 968         XA_BUG_ON(xa, id != 0xffffffffU);
 969         id = 3;
 970         XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, xa_mk_index(0),
 971                                 XA_LIMIT(UINT_MAX - 1, UINT_MAX),
 972                                 GFP_KERNEL) != -EBUSY);
 973         XA_BUG_ON(xa, id != 3);
 974         xa_destroy(xa);
 975
 976         XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, xa_mk_index(10), XA_LIMIT(10, 5),
 977                                 GFP_KERNEL) != -EBUSY);
 978         XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 3, GFP_KERNEL) != 0);
 979         XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, xa_mk_index(10), XA_LIMIT(10, 5),
 980                                 GFP_KERNEL) != -EBUSY);
 981         xa_erase_index(xa, 3);
 982         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 983 }
 984
 985 static noinline void check_xa_alloc_2(struct xarray *xa, unsigned int base)
 986 {
 987         unsigned int i, id;
 988         unsigned long index;
 989         void *entry;
 990
 991         /* Allocate and free a NULL and check xa_empty() behaves */
 992         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 993         XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, NULL, xa_limit_32b, GFP_KERNEL) != 0);
 994         XA_BUG_ON(xa, id != base);
 995         XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
 996         XA_BUG_ON(xa, xa_erase(xa, id) != NULL);
 997         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
 998
 999         /* Ditto, but check destroy instead of erase */
1000         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1001         XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, NULL, xa_limit_32b, GFP_KERNEL) != 0);
1002         XA_BUG_ON(xa, id != base);
1003         XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
1004         xa_destroy(xa);
1005         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1006
1007         for (i = base; i < base + 10; i++) {
1008                 XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, NULL, xa_limit_32b,
1009                                         GFP_KERNEL) != 0);
1010                 XA_BUG_ON(xa, id != i);
1011         }
1012
1013         XA_BUG_ON(xa, xa_store(xa, 3, xa_mk_index(3), GFP_KERNEL) != NULL);
1014         XA_BUG_ON(xa, xa_store(xa, 4, xa_mk_index(4), GFP_KERNEL) != NULL);
1015         XA_BUG_ON(xa, xa_store(xa, 4, NULL, GFP_KERNEL) != xa_mk_index(4));
1016         XA_BUG_ON(xa, xa_erase(xa, 5) != NULL);
1017         XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, NULL, xa_limit_32b, GFP_KERNEL) != 0);
1018         XA_BUG_ON(xa, id != 5);
1019
1020         xa_for_each(xa, index, entry) {
1021                 xa_erase_index(xa, index);
1022         }
1023
1024         for (i = base; i < base + 9; i++) {
1025                 XA_BUG_ON(xa, xa_erase(xa, i) != NULL);
1026                 XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
1027         }
1028         XA_BUG_ON(xa, xa_erase(xa, 8) != NULL);
1029         XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
1030         XA_BUG_ON(xa, xa_erase(xa, base + 9) != NULL);
1031         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1032
1033         xa_destroy(xa);
1034 }
1035
1036 static noinline void check_xa_alloc_3(struct xarray *xa, unsigned int base)
1037 {
1038         struct xa_limit limit = XA_LIMIT(1, 0x3fff);
1039         u32 next = 0;
1040         unsigned int i, id;
1041         unsigned long index;
1042         void *entry;
1043
1044         XA_BUG_ON(xa, xa_alloc_cyclic(xa, &id, xa_mk_index(1), limit,
1045                                 &next, GFP_KERNEL) != 0);
1046         XA_BUG_ON(xa, id != 1);
1047
1048         next = 0x3ffd;
1049         XA_BUG_ON(xa, xa_alloc_cyclic(xa, &id, xa_mk_index(0x3ffd), limit,
1050                                 &next, GFP_KERNEL) != 0);
1051         XA_BUG_ON(xa, id != 0x3ffd);
1052         xa_erase_index(xa, 0x3ffd);
1053         xa_erase_index(xa, 1);
1054         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1055
1056         for (i = 0x3ffe; i < 0x4003; i++) {
1057                 if (i < 0x4000)
1058                         entry = xa_mk_index(i);
1059                 else
1060                         entry = xa_mk_index(i - 0x3fff);
1061                 XA_BUG_ON(xa, xa_alloc_cyclic(xa, &id, entry, limit,
1062                                         &next, GFP_KERNEL) != (id == 1));
1063                 XA_BUG_ON(xa, xa_mk_index(id) != entry);
1064         }
1065
1066         /* Check wrap-around is handled correctly */
1067         if (base != 0)
1068                 xa_erase_index(xa, base);
1069         xa_erase_index(xa, base + 1);
1070         next = UINT_MAX;
1071         XA_BUG_ON(xa, xa_alloc_cyclic(xa, &id, xa_mk_index(UINT_MAX),
1072                                 xa_limit_32b, &next, GFP_KERNEL) != 0);
1073         XA_BUG_ON(xa, id != UINT_MAX);
1074         XA_BUG_ON(xa, xa_alloc_cyclic(xa, &id, xa_mk_index(base),
1075                                 xa_limit_32b, &next, GFP_KERNEL) != 1);
1076         XA_BUG_ON(xa, id != base);
1077         XA_BUG_ON(xa, xa_alloc_cyclic(xa, &id, xa_mk_index(base + 1),
1078                                 xa_limit_32b, &next, GFP_KERNEL) != 0);
1079         XA_BUG_ON(xa, id != base + 1);
1080
1081         xa_for_each(xa, index, entry)
1082                 xa_erase_index(xa, index);
1083
1084         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1085 }
1086
1087 static DEFINE_XARRAY_ALLOC(xa0);
1088 static DEFINE_XARRAY_ALLOC1(xa1);
1089
1090 static noinline void check_xa_alloc(void)
1091 {
1092         check_xa_alloc_1(&xa0, 0);
1093         check_xa_alloc_1(&xa1, 1);
1094         check_xa_alloc_2(&xa0, 0);
1095         check_xa_alloc_2(&xa1, 1);
1096         check_xa_alloc_3(&xa0, 0);
1097         check_xa_alloc_3(&xa1, 1);
1098 }
1099
1100 static noinline void __check_store_iter(struct xarray *xa, unsigned long start,
1101                         unsigned int order, unsigned int present)
1102 {
1103         XA_STATE_ORDER(xas, xa, start, order);
1104         void *entry;
1105         unsigned int count = 0;
1106
1107 retry:
1108         xas_lock(&xas);
1109         xas_for_each_conflict(&xas, entry) {
1110                 XA_BUG_ON(xa, !xa_is_value(entry));
1111                 XA_BUG_ON(xa, entry < xa_mk_index(start));
1112                 XA_BUG_ON(xa, entry > xa_mk_index(start + (1UL << order) - 1));
1113                 count++;
1114         }
1115         xas_store(&xas, xa_mk_index(start));
1116         xas_unlock(&xas);
1117         if (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL)) {
1118                 count = 0;
1119                 goto retry;
1120         }
1121         XA_BUG_ON(xa, xas_error(&xas));
1122         XA_BUG_ON(xa, count != present);
1123         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, start) != xa_mk_index(start));
1124         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, start + (1UL << order) - 1) !=
1125                         xa_mk_index(start));
1126         xa_erase_index(xa, start);
1127 }
1128
1129 static noinline void check_store_iter(struct xarray *xa)
1130 {
1131         unsigned int i, j;
1132         unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 20 : 1;
1133
1134         for (i = 0; i < max_order; i++) {
1135                 unsigned int min = 1 << i;
1136                 unsigned int max = (2 << i) - 1;
1137                 __check_store_iter(xa, 0, i, 0);
1138                 XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1139                 __check_store_iter(xa, min, i, 0);
1140                 XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1141
1142                 xa_store_index(xa, min, GFP_KERNEL);
1143                 __check_store_iter(xa, min, i, 1);
1144                 XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1145                 xa_store_index(xa, max, GFP_KERNEL);
1146                 __check_store_iter(xa, min, i, 1);
1147                 XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1148
1149                 for (j = 0; j < min; j++)
1150                         xa_store_index(xa, j, GFP_KERNEL);
1151                 __check_store_iter(xa, 0, i, min);
1152                 XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1153                 for (j = 0; j < min; j++)
1154                         xa_store_index(xa, min + j, GFP_KERNEL);
1155                 __check_store_iter(xa, min, i, min);
1156                 XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1157         }
1158 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
1159         xa_store_index(xa, 63, GFP_KERNEL);
1160         xa_store_index(xa, 65, GFP_KERNEL);
1161         __check_store_iter(xa, 64, 2, 1);
1162         xa_erase_index(xa, 63);
1163 #endif
1164         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1165 }
1166
1167 static noinline void check_multi_find_1(struct xarray *xa, unsigned order)
1168 {
1169 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
1170         unsigned long multi = 3 << order;
1171         unsigned long next = 4 << order;
1172         unsigned long index;
1173
1174         xa_store_order(xa, multi, order, xa_mk_value(multi), GFP_KERNEL);
1175         XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, next, GFP_KERNEL) != NULL);
1176         XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, next + 1, GFP_KERNEL) != NULL);
1177
1178         index = 0;
1179         XA_BUG_ON(xa, xa_find(xa, &index, ULONG_MAX, XA_PRESENT) !=
1180                         xa_mk_value(multi));
1181         XA_BUG_ON(xa, index != multi);
1182         index = multi + 1;
1183         XA_BUG_ON(xa, xa_find(xa, &index, ULONG_MAX, XA_PRESENT) !=
1184                         xa_mk_value(multi));
1185         XA_BUG_ON(xa, (index < multi) || (index >= next));
1186         XA_BUG_ON(xa, xa_find_after(xa, &index, ULONG_MAX, XA_PRESENT) !=
1187                         xa_mk_value(next));
1188         XA_BUG_ON(xa, index != next);
1189         XA_BUG_ON(xa, xa_find_after(xa, &index, next, XA_PRESENT) != NULL);
1190         XA_BUG_ON(xa, index != next);
1191
1192         xa_erase_index(xa, multi);
1193         xa_erase_index(xa, next);
1194         xa_erase_index(xa, next + 1);
1195         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1196 #endif
1197 }
1198
1199 static noinline void check_multi_find_2(struct xarray *xa)
1200 {
1201         unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 10 : 1;
1202         unsigned int i, j;
1203         void *entry;
1204
1205         for (i = 0; i < max_order; i++) {
1206                 unsigned long index = 1UL << i;
1207                 for (j = 0; j < index; j++) {
1208                         XA_STATE(xas, xa, j + index);
1209                         xa_store_index(xa, index - 1, GFP_KERNEL);
1210                         xa_store_order(xa, index, i, xa_mk_index(index),
1211                                         GFP_KERNEL);
1212                         rcu_read_lock();
1213                         xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
1214                                 xa_erase_index(xa, index);
1215                         }
1216                         rcu_read_unlock();
1217                         xa_erase_index(xa, index - 1);
1218                         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1219                 }
1220         }
1221 }
1222
1223 static noinline void check_multi_find_3(struct xarray *xa)
1224 {
1225         unsigned int order;
1226
1227         for (order = 5; order < order_limit; order++) {
1228                 unsigned long index = 1UL << (order - 5);
1229
1230                 XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1231                 xa_store_order(xa, 0, order - 4, xa_mk_index(0), GFP_KERNEL);
1232                 XA_BUG_ON(xa, xa_find_after(xa, &index, ULONG_MAX, XA_PRESENT));
1233                 xa_erase_index(xa, 0);
1234         }
1235 }
1236
1237 static noinline void check_find_1(struct xarray *xa)
1238 {
1239         unsigned long i, j, k;
1240
1241         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1242
1243         /*
1244          * Check xa_find with all pairs between 0 and 99 inclusive,
1245          * starting at every index between 0 and 99
1246          */
1247         for (i = 0; i < 100; i++) {
1248                 XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, i, GFP_KERNEL) != NULL);
1249                 xa_set_mark(xa, i, XA_MARK_0);
1250                 for (j = 0; j < i; j++) {
1251                         XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, j, GFP_KERNEL) !=
1252                                         NULL);
1253                         xa_set_mark(xa, j, XA_MARK_0);
1254                         for (k = 0; k < 100; k++) {
1255                                 unsigned long index = k;
1256                                 void *entry = xa_find(xa, &index, ULONG_MAX,
1257                                                                 XA_PRESENT);
1258                                 if (k <= j)
1259                                         XA_BUG_ON(xa, index != j);
1260                                 else if (k <= i)
1261                                         XA_BUG_ON(xa, index != i);
1262                                 else
1263                                         XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
1264
1265                                 index = k;
1266                                 entry = xa_find(xa, &index, ULONG_MAX,
1267                                                                 XA_MARK_0);
1268                                 if (k <= j)
1269                                         XA_BUG_ON(xa, index != j);
1270                                 else if (k <= i)
1271                                         XA_BUG_ON(xa, index != i);
1272                                 else
1273                                         XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
1274                         }
1275                         xa_erase_index(xa, j);
1276                         XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, j, XA_MARK_0));
1277                         XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, i, XA_MARK_0));
1278                 }
1279                 xa_erase_index(xa, i);
1280                 XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, i, XA_MARK_0));
1281         }
1282         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1283 }
1284
1285 static noinline void check_find_2(struct xarray *xa)
1286 {
1287         void *entry;
1288         unsigned long i, j, index;
1289
1290         xa_for_each(xa, index, entry) {
1291                 XA_BUG_ON(xa, true);
1292         }
1293
1294         for (i = 0; i < 1024; i++) {
1295                 xa_store_index(xa, index, GFP_KERNEL);
1296                 j = 0;
1297                 xa_for_each(xa, index, entry) {
1298                         XA_BUG_ON(xa, xa_mk_index(index) != entry);
1299                         XA_BUG_ON(xa, index != j++);
1300                 }
1301         }
1302
1303         xa_destroy(xa);
1304 }
1305
1306 static noinline void check_find_3(struct xarray *xa)
1307 {
1308         XA_STATE(xas, xa, 0);
1309         unsigned long i, j, k;
1310         void *entry;
1311
1312         for (i = 0; i < 100; i++) {
1313                 for (j = 0; j < 100; j++) {
1314                         rcu_read_lock();
1315                         for (k = 0; k < 100; k++) {
1316                                 xas_set(&xas, j);
1317                                 xas_for_each_marked(&xas, entry, k, XA_MARK_0)
1318                                         ;
1319                                 if (j > k)
1320                                         XA_BUG_ON(xa,
1321                                                 xas.xa_node != XAS_RESTART);
1322                         }
1323                         rcu_read_unlock();
1324                 }
1325                 xa_store_index(xa, i, GFP_KERNEL);
1326                 xa_set_mark(xa, i, XA_MARK_0);
1327         }
1328         xa_destroy(xa);
1329 }
1330
1331 static noinline void check_find_4(struct xarray *xa)
1332 {
1333         unsigned long index = 0;
1334         void *entry;
1335
1336         xa_store_index(xa, ULONG_MAX, GFP_KERNEL);
1337
1338         entry = xa_find_after(xa, &index, ULONG_MAX, XA_PRESENT);
1339         XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(ULONG_MAX));
1340
1341         entry = xa_find_after(xa, &index, ULONG_MAX, XA_PRESENT);
1342         XA_BUG_ON(xa, entry);
1343
1344         xa_erase_index(xa, ULONG_MAX);
1345 }
1346
1347 static noinline void check_find(struct xarray *xa)
1348 {
1349         unsigned i;
1350
1351         check_find_1(xa);
1352         check_find_2(xa);
1353         check_find_3(xa);
1354         check_find_4(xa);
1355
1356         for (i = 2; i < 10; i++)
1357                 check_multi_find_1(xa, i);
1358         check_multi_find_2(xa);
1359         check_multi_find_3(xa);
1360 }
1361
1362 /* See find_swap_entry() in mm/shmem.c */
1363 static noinline unsigned long xa_find_entry(struct xarray *xa, void *item)
1364 {
1365         XA_STATE(xas, xa, 0);
1366         unsigned int checked = 0;
1367         void *entry;
1368
1369         rcu_read_lock();
1370         xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
1371                 if (xas_retry(&xas, entry))
1372                         continue;
1373                 if (entry == item)
1374                         break;
1375                 checked++;
1376                 if ((checked % 4) != 0)
1377                         continue;
1378                 xas_pause(&xas);
1379         }
1380         rcu_read_unlock();
1381
1382         return entry ? xas.xa_index : -1;
1383 }
1384
1385 static noinline void check_find_entry(struct xarray *xa)
1386 {
1387 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
1388         unsigned int order;
1389         unsigned long offset, index;
1390
1391         for (order = 0; order < 20; order++) {
1392                 for (offset = 0; offset < (1UL << (order + 3));
1393                      offset += (1UL << order)) {
1394                         for (index = 0; index < (1UL << (order + 5));
1395                              index += (1UL << order)) {
1396                                 xa_store_order(xa, index, order,
1397                                                 xa_mk_index(index), GFP_KERNEL);
1398                                 XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, index) !=
1399                                                 xa_mk_index(index));
1400                                 XA_BUG_ON(xa, xa_find_entry(xa,
1401                                                 xa_mk_index(index)) != index);
1402                         }
1403                         XA_BUG_ON(xa, xa_find_entry(xa, xa) != -1);
1404                         xa_destroy(xa);
1405                 }
1406         }
1407 #endif
1408
1409         XA_BUG_ON(xa, xa_find_entry(xa, xa) != -1);
1410         xa_store_index(xa, ULONG_MAX, GFP_KERNEL);
1411         XA_BUG_ON(xa, xa_find_entry(xa, xa) != -1);
1412         XA_BUG_ON(xa, xa_find_entry(xa, xa_mk_index(ULONG_MAX)) != -1);
1413         xa_erase_index(xa, ULONG_MAX);
1414         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1415 }
1416
1417 static noinline void check_pause(struct xarray *xa)
1418 {
1419         XA_STATE(xas, xa, 0);
1420         void *entry;
1421         unsigned int order;
1422         unsigned long index = 1;
1423         unsigned int count = 0;
1424
1425         for (order = 0; order < order_limit; order++) {
1426                 XA_BUG_ON(xa, xa_store_order(xa, index, order,
1427                                         xa_mk_index(index), GFP_KERNEL));
1428                 index += 1UL << order;
1429         }
1430
1431         rcu_read_lock();
1432         xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
1433                 XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(1UL << count));
1434                 count++;
1435         }
1436         rcu_read_unlock();
1437         XA_BUG_ON(xa, count != order_limit);
1438
1439         count = 0;
1440         xas_set(&xas, 0);
1441         rcu_read_lock();
1442         xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
1443                 XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(1UL << count));
1444                 count++;
1445                 xas_pause(&xas);
1446         }
1447         rcu_read_unlock();
1448         XA_BUG_ON(xa, count != order_limit);
1449
1450         xa_destroy(xa);
1451 }
1452
1453 static noinline void check_move_tiny(struct xarray *xa)
1454 {
1455         XA_STATE(xas, xa, 0);
1456
1457         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1458         rcu_read_lock();
1459         XA_BUG_ON(xa, xas_next(&xas) != NULL);
1460         XA_BUG_ON(xa, xas_next(&xas) != NULL);
1461         rcu_read_unlock();
1462         xa_store_index(xa, 0, GFP_KERNEL);
1463         rcu_read_lock();
1464         xas_set(&xas, 0);
1465         XA_BUG_ON(xa, xas_next(&xas) != xa_mk_index(0));
1466         XA_BUG_ON(xa, xas_next(&xas) != NULL);
1467         xas_set(&xas, 0);
1468         XA_BUG_ON(xa, xas_prev(&xas) != xa_mk_index(0));
1469         XA_BUG_ON(xa, xas_prev(&xas) != NULL);
1470         rcu_read_unlock();
1471         xa_erase_index(xa, 0);
1472         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1473 }
1474
1475 static noinline void check_move_max(struct xarray *xa)
1476 {
1477         XA_STATE(xas, xa, 0);
1478
1479         xa_store_index(xa, ULONG_MAX, GFP_KERNEL);
1480         rcu_read_lock();
1481         XA_BUG_ON(xa, xas_find(&xas, ULONG_MAX) != xa_mk_index(ULONG_MAX));
1482         XA_BUG_ON(xa, xas_find(&xas, ULONG_MAX) != NULL);
1483         rcu_read_unlock();
1484
1485         xas_set(&xas, 0);
1486         rcu_read_lock();
1487         XA_BUG_ON(xa, xas_find(&xas, ULONG_MAX) != xa_mk_index(ULONG_MAX));
1488         xas_pause(&xas);
1489         XA_BUG_ON(xa, xas_find(&xas, ULONG_MAX) != NULL);
1490         rcu_read_unlock();
1491
1492         xa_erase_index(xa, ULONG_MAX);
1493         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1494 }
1495
1496 static noinline void check_move_small(struct xarray *xa, unsigned long idx)
1497 {
1498         XA_STATE(xas, xa, 0);
1499         unsigned long i;
1500
1501         xa_store_index(xa, 0, GFP_KERNEL);
1502         xa_store_index(xa, idx, GFP_KERNEL);
1503
1504         rcu_read_lock();
1505         for (i = 0; i < idx * 4; i++) {
1506                 void *entry = xas_next(&xas);
1507                 if (i <= idx)
1508                         XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node == XAS_RESTART);
1509                 XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != i);
1510                 if (i == 0 || i == idx)
1511                         XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
1512                 else
1513                         XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
1514         }
1515         xas_next(&xas);
1516         XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != i);
1517
1518         do {
1519                 void *entry = xas_prev(&xas);
1520                 i--;
1521                 if (i <= idx)
1522                         XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node == XAS_RESTART);
1523                 XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != i);
1524                 if (i == 0 || i == idx)
1525                         XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
1526                 else
1527                         XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
1528         } while (i > 0);
1529
1530         xas_set(&xas, ULONG_MAX);
1531         XA_BUG_ON(xa, xas_next(&xas) != NULL);
1532         XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != ULONG_MAX);
1533         XA_BUG_ON(xa, xas_next(&xas) != xa_mk_value(0));
1534         XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != 0);
1535         XA_BUG_ON(xa, xas_prev(&xas) != NULL);
1536         XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != ULONG_MAX);
1537         rcu_read_unlock();
1538
1539         xa_erase_index(xa, 0);
1540         xa_erase_index(xa, idx);
1541         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1542 }
1543
1544 static noinline void check_move(struct xarray *xa)
1545 {
1546         XA_STATE(xas, xa, (1 << 16) - 1);
1547         unsigned long i;
1548
1549         for (i = 0; i < (1 << 16); i++)
1550                 XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, i, GFP_KERNEL) != NULL);
1551
1552         rcu_read_lock();
1553         do {
1554                 void *entry = xas_prev(&xas);
1555                 i--;
1556                 XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
1557                 XA_BUG_ON(xa, i != xas.xa_index);
1558         } while (i != 0);
1559
1560         XA_BUG_ON(xa, xas_prev(&xas) != NULL);
1561         XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != ULONG_MAX);
1562
1563         do {
1564                 void *entry = xas_next(&xas);
1565                 XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
1566                 XA_BUG_ON(xa, i != xas.xa_index);
1567                 i++;
1568         } while (i < (1 << 16));
1569         rcu_read_unlock();
1570
1571         for (i = (1 << 8); i < (1 << 15); i++)
1572                 xa_erase_index(xa, i);
1573
1574         i = xas.xa_index;
1575
1576         rcu_read_lock();
1577         do {
1578                 void *entry = xas_prev(&xas);
1579                 i--;
1580                 if ((i < (1 << 8)) || (i >= (1 << 15)))
1581                         XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
1582                 else
1583                         XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
1584                 XA_BUG_ON(xa, i != xas.xa_index);
1585         } while (i != 0);
1586
1587         XA_BUG_ON(xa, xas_prev(&xas) != NULL);
1588         XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != ULONG_MAX);
1589
1590         do {
1591                 void *entry = xas_next(&xas);
1592                 if ((i < (1 << 8)) || (i >= (1 << 15)))
1593                         XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
1594                 else
1595                         XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
1596                 XA_BUG_ON(xa, i != xas.xa_index);
1597                 i++;
1598         } while (i < (1 << 16));
1599         rcu_read_unlock();
1600
1601         xa_destroy(xa);
1602
1603         check_move_tiny(xa);
1604         check_move_max(xa);
1605
1606         for (i = 0; i < 16; i++)
1607                 check_move_small(xa, 1UL << i);
1608
1609         for (i = 2; i < 16; i++)
1610                 check_move_small(xa, (1UL << i) - 1);
1611 }
1612
1613 static noinline void xa_store_many_order(struct xarray *xa,
1614                 unsigned long index, unsigned order)
1615 {
1616         XA_STATE_ORDER(xas, xa, index, order);
1617         unsigned int i = 0;
1618
1619         do {
1620                 xas_lock(&xas);
1621                 XA_BUG_ON(xa, xas_find_conflict(&xas));
1622                 xas_create_range(&xas);
1623                 if (xas_error(&xas))
1624                         goto unlock;
1625                 for (i = 0; i < (1U << order); i++) {
1626                         XA_BUG_ON(xa, xas_store(&xas, xa_mk_index(index + i)));
1627                         xas_next(&xas);
1628                 }
1629 unlock:
1630                 xas_unlock(&xas);
1631         } while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
1632
1633         XA_BUG_ON(xa, xas_error(&xas));
1634 }
1635
1636 static noinline void check_create_range_1(struct xarray *xa,
1637                 unsigned long index, unsigned order)
1638 {
1639         unsigned long i;
1640
1641         xa_store_many_order(xa, index, order);
1642         for (i = index; i < index + (1UL << order); i++)
1643                 xa_erase_index(xa, i);
1644         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1645 }
1646
1647 static noinline void check_create_range_2(struct xarray *xa, unsigned order)
1648 {
1649         unsigned long i;
1650         unsigned long nr = 1UL << order;
1651
1652         for (i = 0; i < nr * nr; i += nr)
1653                 xa_store_many_order(xa, i, order);
1654         for (i = 0; i < nr * nr; i++)
1655                 xa_erase_index(xa, i);
1656         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1657 }
1658
1659 static noinline void check_create_range_3(void)
1660 {
1661         XA_STATE(xas, NULL, 0);
1662         xas_set_err(&xas, -EEXIST);
1663         xas_create_range(&xas);
1664         XA_BUG_ON(NULL, xas_error(&xas) != -EEXIST);
1665 }
1666
1667 static noinline void check_create_range_4(struct xarray *xa,
1668                 unsigned long index, unsigned order)
1669 {
1670         XA_STATE_ORDER(xas, xa, index, order);
1671         unsigned long base = xas.xa_index;
1672         unsigned long i = 0;
1673
1674         xa_store_index(xa, index, GFP_KERNEL);
1675         do {
1676                 xas_lock(&xas);
1677                 xas_create_range(&xas);
1678                 if (xas_error(&xas))
1679                         goto unlock;
1680                 for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
1681                         void *old = xas_store(&xas, xa_mk_index(base + i));
1682                         if (xas.xa_index == index)
1683                                 XA_BUG_ON(xa, old != xa_mk_index(base + i));
1684                         else
1685                                 XA_BUG_ON(xa, old != NULL);
1686                         xas_next(&xas);
1687                 }
1688 unlock:
1689                 xas_unlock(&xas);
1690         } while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
1691
1692         XA_BUG_ON(xa, xas_error(&xas));
1693
1694         for (i = base; i < base + (1UL << order); i++)
1695                 xa_erase_index(xa, i);
1696         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1697 }
1698
1699 static noinline void check_create_range_5(struct xarray *xa,
1700                 unsigned long index, unsigned int order)
1701 {
1702         XA_STATE_ORDER(xas, xa, index, order);
1703         unsigned int i;
1704
1705         xa_store_order(xa, index, order, xa_mk_index(index), GFP_KERNEL);
1706
1707         for (i = 0; i < order + 10; i++) {
1708                 do {
1709                         xas_lock(&xas);
1710                         xas_create_range(&xas);
1711                         xas_unlock(&xas);
1712                 } while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
1713         }
1714
1715         xa_destroy(xa);
1716 }
1717
1718 static noinline void check_create_range(struct xarray *xa)
1719 {
1720         unsigned int order;
1721         unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 12 : 1;
1722
1723         for (order = 0; order < max_order; order++) {
1724                 check_create_range_1(xa, 0, order);
1725                 check_create_range_1(xa, 1U << order, order);
1726                 check_create_range_1(xa, 2U << order, order);
1727                 check_create_range_1(xa, 3U << order, order);
1728                 check_create_range_1(xa, 1U << 24, order);
1729                 if (order < 10)
1730                         check_create_range_2(xa, order);
1731
1732                 check_create_range_4(xa, 0, order);
1733                 check_create_range_4(xa, 1U << order, order);
1734                 check_create_range_4(xa, 2U << order, order);
1735                 check_create_range_4(xa, 3U << order, order);
1736                 check_create_range_4(xa, 1U << 24, order);
1737
1738                 check_create_range_4(xa, 1, order);
1739                 check_create_range_4(xa, (1U << order) + 1, order);
1740                 check_create_range_4(xa, (2U << order) + 1, order);
1741                 check_create_range_4(xa, (2U << order) - 1, order);
1742                 check_create_range_4(xa, (3U << order) + 1, order);
1743                 check_create_range_4(xa, (3U << order) - 1, order);
1744                 check_create_range_4(xa, (1U << 24) + 1, order);
1745
1746                 check_create_range_5(xa, 0, order);
1747                 check_create_range_5(xa, (1U << order), order);
1748         }
1749
1750         check_create_range_3();
1751 }
1752
1753 static noinline void __check_store_range(struct xarray *xa, unsigned long first,
1754                 unsigned long last)
1755 {
1756 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
1757         xa_store_range(xa, first, last, xa_mk_index(first), GFP_KERNEL);
1758
1759         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, first) != xa_mk_index(first));
1760         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, last) != xa_mk_index(first));
1761         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, first - 1) != NULL);
1762         XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, last + 1) != NULL);
1763
1764         xa_store_range(xa, first, last, NULL, GFP_KERNEL);
1765 #endif
1766
1767         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1768 }
1769
1770 static noinline void check_store_range(struct xarray *xa)
1771 {
1772         unsigned long i, j;
1773
1774         for (i = 0; i < 128; i++) {
1775                 for (j = i; j < 128; j++) {
1776                         __check_store_range(xa, i, j);
1777                         __check_store_range(xa, 128 + i, 128 + j);
1778                         __check_store_range(xa, 4095 + i, 4095 + j);
1779                         __check_store_range(xa, 4096 + i, 4096 + j);
1780                         __check_store_range(xa, 123456 + i, 123456 + j);
1781                         __check_store_range(xa, (1 << 24) + i, (1 << 24) + j);
1782                 }
1783         }
1784 }
1785
1786 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
1787 static void check_split_1(struct xarray *xa, unsigned long index,
1788                                 unsigned int order, unsigned int new_order)
1789 {
1790         XA_STATE_ORDER(xas, xa, index, new_order);
1791         unsigned int i, found;
1792         void *entry;
1793
1794         xa_store_order(xa, index, order, xa, GFP_KERNEL);
1795         xa_set_mark(xa, index, XA_MARK_1);
1796
1797         xas_split_alloc(&xas, xa, order, GFP_KERNEL);
1798         xas_lock(&xas);
1799         xas_split(&xas, xa, order);
1800         for (i = 0; i < (1 << order); i += (1 << new_order))
1801                 __xa_store(xa, index + i, xa_mk_index(index + i), 0);
1802         xas_unlock(&xas);
1803
1804         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1805                 unsigned int val = index + (i & ~((1 << new_order) - 1));
1806                 XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, index + i) != xa_mk_index(val));
1807         }
1808
1809         xa_set_mark(xa, index, XA_MARK_0);
1810         XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
1811
1812         xas_set_order(&xas, index, 0);
1813         found = 0;
1814         rcu_read_lock();
1815         xas_for_each_marked(&xas, entry, ULONG_MAX, XA_MARK_1) {
1816                 found++;
1817                 XA_BUG_ON(xa, xa_is_internal(entry));
1818         }
1819         rcu_read_unlock();
1820         XA_BUG_ON(xa, found != 1 << (order - new_order));
1821
1822         xa_destroy(xa);
1823 }
1824
1825 static noinline void check_split(struct xarray *xa)
1826 {
1827         unsigned int order, new_order;
1828
1829         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1830
1831         for (order = 1; order < 2 * XA_CHUNK_SHIFT; order++) {
1832                 for (new_order = 0; new_order < order; new_order++) {
1833                         check_split_1(xa, 0, order, new_order);
1834                         check_split_1(xa, 1UL << order, order, new_order);
1835                         check_split_1(xa, 3UL << order, order, new_order);
1836                 }
1837         }
1838 }
1839 #else
1840 static void check_split(struct xarray *xa) { }
1841 #endif
1842
1843 static void check_align_1(struct xarray *xa, char *name)
1844 {
1845         int i;
1846         unsigned int id;
1847         unsigned long index;
1848         void *entry;
1849
1850         for (i = 0; i < 8; i++) {
1851                 XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, name + i, xa_limit_32b,
1852                                         GFP_KERNEL) != 0);
1853                 XA_BUG_ON(xa, id != i);
1854         }
1855         xa_for_each(xa, index, entry)
1856                 XA_BUG_ON(xa, xa_is_err(entry));
1857         xa_destroy(xa);
1858 }
1859
1860 /*
1861  * We should always be able to store without allocating memory after
1862  * reserving a slot.
1863  */
1864 static void check_align_2(struct xarray *xa, char *name)
1865 {
1866         int i;
1867
1868         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1869
1870         for (i = 0; i < 8; i++) {
1871                 XA_BUG_ON(xa, xa_store(xa, 0, name + i, GFP_KERNEL) != NULL);
1872                 xa_erase(xa, 0);
1873         }
1874
1875         for (i = 0; i < 8; i++) {
1876                 XA_BUG_ON(xa, xa_reserve(xa, 0, GFP_KERNEL) != 0);
1877                 XA_BUG_ON(xa, xa_store(xa, 0, name + i, 0) != NULL);
1878                 xa_erase(xa, 0);
1879         }
1880
1881         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1882 }
1883
1884 static noinline void check_align(struct xarray *xa)
1885 {
1886         char name[] = "Motorola 68000";
1887
1888         check_align_1(xa, name);
1889         check_align_1(xa, name + 1);
1890         check_align_1(xa, name + 2);
1891         check_align_1(xa, name + 3);
1892         check_align_2(xa, name);
1893 }
1894
1895 static LIST_HEAD(shadow_nodes);
1896
1897 static void test_update_node(struct xa_node *node)
1898 {
1899         if (node->count && node->count == node->nr_values) {
1900                 if (list_empty(&node->private_list))
1901                         list_add(&shadow_nodes, &node->private_list);
1902         } else {
1903                 if (!list_empty(&node->private_list))
1904                         list_del_init(&node->private_list);
1905         }
1906 }
1907
1908 static noinline void shadow_remove(struct xarray *xa)
1909 {
1910         struct xa_node *node;
1911
1912         xa_lock(xa);
1913         while ((node = list_first_entry_or_null(&shadow_nodes,
1914                                         struct xa_node, private_list))) {
1915                 XA_BUG_ON(xa, node->array != xa);
1916                 list_del_init(&node->private_list);
1917                 xa_delete_node(node, test_update_node);
1918         }
1919         xa_unlock(xa);
1920 }
1921
1922 static noinline void check_workingset(struct xarray *xa, unsigned long index)
1923 {
1924         XA_STATE(xas, xa, index);
1925         xas_set_update(&xas, test_update_node);
1926
1927         do {
1928                 xas_lock(&xas);
1929                 xas_store(&xas, xa_mk_value(0));
1930                 xas_next(&xas);
1931                 xas_store(&xas, xa_mk_value(1));
1932                 xas_unlock(&xas);
1933         } while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
1934
1935         XA_BUG_ON(xa, list_empty(&shadow_nodes));
1936
1937         xas_lock(&xas);
1938         xas_next(&xas);
1939         xas_store(&xas, &xas);
1940         XA_BUG_ON(xa, !list_empty(&shadow_nodes));
1941
1942         xas_store(&xas, xa_mk_value(2));
1943         xas_unlock(&xas);
1944         XA_BUG_ON(xa, list_empty(&shadow_nodes));
1945
1946         shadow_remove(xa);
1947         XA_BUG_ON(xa, !list_empty(&shadow_nodes));
1948         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1949 }
1950
1951 /*
1952  * Check that the pointer / value / sibling entries are accounted the
1953  * way we expect them to be.
1954  */
1955 static noinline void check_account(struct xarray *xa)
1956 {
1957 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
1958         unsigned int order;
1959
1960         for (order = 1; order < 12; order++) {
1961                 XA_STATE(xas, xa, 1 << order);
1962
1963                 xa_store_order(xa, 0, order, xa, GFP_KERNEL);
1964                 rcu_read_lock();
1965                 xas_load(&xas);
1966                 XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node->count == 0);
1967                 XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node->count > (1 << order));
1968                 XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node->nr_values != 0);
1969                 rcu_read_unlock();
1970
1971                 xa_store_order(xa, 1 << order, order, xa_mk_index(1UL << order),
1972                                 GFP_KERNEL);
1973                 XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node->count != xas.xa_node->nr_values * 2);
1974
1975                 xa_erase(xa, 1 << order);
1976                 XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node->nr_values != 0);
1977
1978                 xa_erase(xa, 0);
1979                 XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1980         }
1981 #endif
1982 }
1983
1984 static noinline void check_get_order(struct xarray *xa)
1985 {
1986         unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 20 : 1;
1987         unsigned int order;
1988         unsigned long i, j;
1989
1990         for (i = 0; i < 3; i++)
1991                 XA_BUG_ON(xa, xa_get_order(xa, i) != 0);
1992
1993         for (order = 0; order < max_order; order++) {
1994                 for (i = 0; i < 10; i++) {
1995                         xa_store_order(xa, i << order, order,
1996                                         xa_mk_index(i << order), GFP_KERNEL);
1997                         for (j = i << order; j < (i + 1) << order; j++)
1998                                 XA_BUG_ON(xa, xa_get_order(xa, j) != order);
1999                         xa_erase(xa, i << order);
2000                 }
2001         }
2002 }
2003
2004 static noinline void check_destroy(struct xarray *xa)
2005 {
2006         unsigned long index;
2007
2008         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
2009
2010         /* Destroying an empty array is a no-op */
2011         xa_destroy(xa);
2012         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
2013
2014         /* Destroying an array with a single entry */
2015         for (index = 0; index < 1000; index++) {
2016                 xa_store_index(xa, index, GFP_KERNEL);
2017                 XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
2018                 xa_destroy(xa);
2019                 XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
2020         }
2021
2022         /* Destroying an array with a single entry at ULONG_MAX */
2023         xa_store(xa, ULONG_MAX, xa, GFP_KERNEL);
2024         XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
2025         xa_destroy(xa);
2026         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
2027
2028 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
2029         /* Destroying an array with a multi-index entry */
2030         xa_store_order(xa, 1 << 11, 11, xa, GFP_KERNEL);
2031         XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
2032         xa_destroy(xa);
2033         XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
2034 #endif
2035 }
2036
2037 static DEFINE_XARRAY(array);
2038
2039 static int xarray_checks(void)
2040 {
2041         check_xa_err(&array);
2042         check_xas_retry(&array);
2043         check_xa_load(&array);
2044         check_xa_mark(&array);
2045         check_xa_shrink(&array);
2046         check_xas_erase(&array);
2047         check_insert(&array);
2048         check_cmpxchg(&array);
2049         check_cmpxchg_order(&array);
2050         check_reserve(&array);
2051         check_reserve(&xa0);
2052         check_multi_store(&array);
2053         check_multi_store_advanced(&array);
2054         check_get_order(&array);
2055         check_xa_alloc();
2056         check_find(&array);
2057         check_find_entry(&array);
2058         check_pause(&array);
2059         check_account(&array);
2060         check_destroy(&array);
2061         check_move(&array);
2062         check_create_range(&array);
2063         check_store_range(&array);
2064         check_store_iter(&array);
2065         check_align(&xa0);
2066         check_split(&array);
2067
2068         check_workingset(&array, 0);
2069         check_workingset(&array, 64);
2070         check_workingset(&array, 4096);
2071
2072         printk("XArray: %u of %u tests passed\n", tests_passed, tests_run);
2073         return (tests_run == tests_passed) ? 0 : -EINVAL;
2074 }
2075
2076 static void xarray_exit(void)
2077 {
2078 }
2079
2080 module_init(xarray_checks);
2081 module_exit(xarray_exit);
2082 MODULE_AUTHOR("Matthew Wilcox <willy@infradead.org>");
2083 MODULE_LICENSE("GPL");