xref: /linux/lib/test_xarray.c (revision 9a6b55ac)
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
2 /*
3  * test_xarray.c: Test the XArray API
4  * Copyright (c) 2017-2018 Microsoft Corporation
5  * Author: Matthew Wilcox <willy@infradead.org>
6  */
7 
8 #include <linux/xarray.h>
9 #include <linux/module.h>
10 
11 static unsigned int tests_run;
12 static unsigned int tests_passed;
13 
14 #ifndef XA_DEBUG
15 # ifdef __KERNEL__
16 void xa_dump(const struct xarray *xa) { }
17 # endif
18 #undef XA_BUG_ON
19 #define XA_BUG_ON(xa, x) do {					\
20 	tests_run++;						\
21 	if (x) {						\
22 		printk("BUG at %s:%d\n", __func__, __LINE__);	\
23 		xa_dump(xa);					\
24 		dump_stack();					\
25 	} else {						\
26 		tests_passed++;					\
27 	}							\
28 } while (0)
29 #endif
30 
31 static void *xa_mk_index(unsigned long index)
32 {
33 	return xa_mk_value(index & LONG_MAX);
34 }
35 
36 static void *xa_store_index(struct xarray *xa, unsigned long index, gfp_t gfp)
37 {
38 	return xa_store(xa, index, xa_mk_index(index), gfp);
39 }
40 
41 static void xa_insert_index(struct xarray *xa, unsigned long index)
42 {
43 	XA_BUG_ON(xa, xa_insert(xa, index, xa_mk_index(index),
44 				GFP_KERNEL) != 0);
45 }
46 
47 static void xa_alloc_index(struct xarray *xa, unsigned long index, gfp_t gfp)
48 {
49 	u32 id;
50 
51 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, xa_mk_index(index), xa_limit_32b,
52 				gfp) != 0);
53 	XA_BUG_ON(xa, id != index);
54 }
55 
56 static void xa_erase_index(struct xarray *xa, unsigned long index)
57 {
58 	XA_BUG_ON(xa, xa_erase(xa, index) != xa_mk_index(index));
59 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, index) != NULL);
60 }
61 
62 /*
63  * If anyone needs this, please move it to xarray.c.  We have no current
64  * users outside the test suite because all current multislot users want
65  * to use the advanced API.
66  */
67 static void *xa_store_order(struct xarray *xa, unsigned long index,
68 		unsigned order, void *entry, gfp_t gfp)
69 {
70 	XA_STATE_ORDER(xas, xa, index, order);
71 	void *curr;
72 
73 	do {
74 		xas_lock(&xas);
75 		curr = xas_store(&xas, entry);
76 		xas_unlock(&xas);
77 	} while (xas_nomem(&xas, gfp));
78 
79 	return curr;
80 }
81 
82 static noinline void check_xa_err(struct xarray *xa)
83 {
84 	XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store_index(xa, 0, GFP_NOWAIT)) != 0);
85 	XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_erase(xa, 0)) != 0);
86 #ifndef __KERNEL__
87 	/* The kernel does not fail GFP_NOWAIT allocations */
88 	XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store_index(xa, 1, GFP_NOWAIT)) != -ENOMEM);
89 	XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store_index(xa, 1, GFP_NOWAIT)) != -ENOMEM);
90 #endif
91 	XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store_index(xa, 1, GFP_KERNEL)) != 0);
92 	XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store(xa, 1, xa_mk_value(0), GFP_KERNEL)) != 0);
93 	XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_erase(xa, 1)) != 0);
94 // kills the test-suite :-(
95 //	XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store(xa, 0, xa_mk_internal(0), 0)) != -EINVAL);
96 }
97 
98 static noinline void check_xas_retry(struct xarray *xa)
99 {
100 	XA_STATE(xas, xa, 0);
101 	void *entry;
102 
103 	xa_store_index(xa, 0, GFP_KERNEL);
104 	xa_store_index(xa, 1, GFP_KERNEL);
105 
106 	rcu_read_lock();
107 	XA_BUG_ON(xa, xas_find(&xas, ULONG_MAX) != xa_mk_value(0));
108 	xa_erase_index(xa, 1);
109 	XA_BUG_ON(xa, !xa_is_retry(xas_reload(&xas)));
110 	XA_BUG_ON(xa, xas_retry(&xas, NULL));
111 	XA_BUG_ON(xa, xas_retry(&xas, xa_mk_value(0)));
112 	xas_reset(&xas);
113 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node != XAS_RESTART);
114 	XA_BUG_ON(xa, xas_next_entry(&xas, ULONG_MAX) != xa_mk_value(0));
115 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node != NULL);
116 	rcu_read_unlock();
117 
118 	XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 1, GFP_KERNEL) != NULL);
119 
120 	rcu_read_lock();
121 	XA_BUG_ON(xa, !xa_is_internal(xas_reload(&xas)));
122 	xas.xa_node = XAS_RESTART;
123 	XA_BUG_ON(xa, xas_next_entry(&xas, ULONG_MAX) != xa_mk_value(0));
124 	rcu_read_unlock();
125 
126 	/* Make sure we can iterate through retry entries */
127 	xas_lock(&xas);
128 	xas_set(&xas, 0);
129 	xas_store(&xas, XA_RETRY_ENTRY);
130 	xas_set(&xas, 1);
131 	xas_store(&xas, XA_RETRY_ENTRY);
132 
133 	xas_set(&xas, 0);
134 	xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
135 		xas_store(&xas, xa_mk_index(xas.xa_index));
136 	}
137 	xas_unlock(&xas);
138 
139 	xa_erase_index(xa, 0);
140 	xa_erase_index(xa, 1);
141 }
142 
143 static noinline void check_xa_load(struct xarray *xa)
144 {
145 	unsigned long i, j;
146 
147 	for (i = 0; i < 1024; i++) {
148 		for (j = 0; j < 1024; j++) {
149 			void *entry = xa_load(xa, j);
150 			if (j < i)
151 				XA_BUG_ON(xa, xa_to_value(entry) != j);
152 			else
153 				XA_BUG_ON(xa, entry);
154 		}
155 		XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, i, GFP_KERNEL) != NULL);
156 	}
157 
158 	for (i = 0; i < 1024; i++) {
159 		for (j = 0; j < 1024; j++) {
160 			void *entry = xa_load(xa, j);
161 			if (j >= i)
162 				XA_BUG_ON(xa, xa_to_value(entry) != j);
163 			else
164 				XA_BUG_ON(xa, entry);
165 		}
166 		xa_erase_index(xa, i);
167 	}
168 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
169 }
170 
171 static noinline void check_xa_mark_1(struct xarray *xa, unsigned long index)
172 {
173 	unsigned int order;
174 	unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 8 : 1;
175 
176 	/* NULL elements have no marks set */
177 	XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
178 	xa_set_mark(xa, index, XA_MARK_0);
179 	XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
180 
181 	/* Storing a pointer will not make a mark appear */
182 	XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, index, GFP_KERNEL) != NULL);
183 	XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
184 	xa_set_mark(xa, index, XA_MARK_0);
185 	XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
186 
187 	/* Setting one mark will not set another mark */
188 	XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index + 1, XA_MARK_0));
189 	XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_1));
190 
191 	/* Storing NULL clears marks, and they can't be set again */
192 	xa_erase_index(xa, index);
193 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
194 	XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
195 	xa_set_mark(xa, index, XA_MARK_0);
196 	XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
197 
198 	/*
199 	 * Storing a multi-index entry over entries with marks gives the
200 	 * entire entry the union of the marks
201 	 */
202 	BUG_ON((index % 4) != 0);
203 	for (order = 2; order < max_order; order++) {
204 		unsigned long base = round_down(index, 1UL << order);
205 		unsigned long next = base + (1UL << order);
206 		unsigned long i;
207 
208 		XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, index + 1, GFP_KERNEL));
209 		xa_set_mark(xa, index + 1, XA_MARK_0);
210 		XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, index + 2, GFP_KERNEL));
211 		xa_set_mark(xa, index + 2, XA_MARK_2);
212 		XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, next, GFP_KERNEL));
213 		xa_store_order(xa, index, order, xa_mk_index(index),
214 				GFP_KERNEL);
215 		for (i = base; i < next; i++) {
216 			XA_STATE(xas, xa, i);
217 			unsigned int seen = 0;
218 			void *entry;
219 
220 			XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, i, XA_MARK_0));
221 			XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, i, XA_MARK_1));
222 			XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, i, XA_MARK_2));
223 
224 			/* We should see two elements in the array */
225 			rcu_read_lock();
226 			xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX)
227 				seen++;
228 			rcu_read_unlock();
229 			XA_BUG_ON(xa, seen != 2);
230 
231 			/* One of which is marked */
232 			xas_set(&xas, 0);
233 			seen = 0;
234 			rcu_read_lock();
235 			xas_for_each_marked(&xas, entry, ULONG_MAX, XA_MARK_0)
236 				seen++;
237 			rcu_read_unlock();
238 			XA_BUG_ON(xa, seen != 1);
239 		}
240 		XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, next, XA_MARK_0));
241 		XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, next, XA_MARK_1));
242 		XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, next, XA_MARK_2));
243 		xa_erase_index(xa, index);
244 		xa_erase_index(xa, next);
245 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
246 	}
247 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
248 }
249 
250 static noinline void check_xa_mark_2(struct xarray *xa)
251 {
252 	XA_STATE(xas, xa, 0);
253 	unsigned long index;
254 	unsigned int count = 0;
255 	void *entry;
256 
257 	xa_store_index(xa, 0, GFP_KERNEL);
258 	xa_set_mark(xa, 0, XA_MARK_0);
259 	xas_lock(&xas);
260 	xas_load(&xas);
261 	xas_init_marks(&xas);
262 	xas_unlock(&xas);
263 	XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, 0, XA_MARK_0) == 0);
264 
265 	for (index = 3500; index < 4500; index++) {
266 		xa_store_index(xa, index, GFP_KERNEL);
267 		xa_set_mark(xa, index, XA_MARK_0);
268 	}
269 
270 	xas_reset(&xas);
271 	rcu_read_lock();
272 	xas_for_each_marked(&xas, entry, ULONG_MAX, XA_MARK_0)
273 		count++;
274 	rcu_read_unlock();
275 	XA_BUG_ON(xa, count != 1000);
276 
277 	xas_lock(&xas);
278 	xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
279 		xas_init_marks(&xas);
280 		XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, xas.xa_index, XA_MARK_0));
281 		XA_BUG_ON(xa, !xas_get_mark(&xas, XA_MARK_0));
282 	}
283 	xas_unlock(&xas);
284 
285 	xa_destroy(xa);
286 }
287 
288 static noinline void check_xa_mark(struct xarray *xa)
289 {
290 	unsigned long index;
291 
292 	for (index = 0; index < 16384; index += 4)
293 		check_xa_mark_1(xa, index);
294 
295 	check_xa_mark_2(xa);
296 }
297 
298 static noinline void check_xa_shrink(struct xarray *xa)
299 {
300 	XA_STATE(xas, xa, 1);
301 	struct xa_node *node;
302 	unsigned int order;
303 	unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 15 : 1;
304 
305 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
306 	XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 0, GFP_KERNEL) != NULL);
307 	XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 1, GFP_KERNEL) != NULL);
308 
309 	/*
310 	 * Check that erasing the entry at 1 shrinks the tree and properly
311 	 * marks the node as being deleted.
312 	 */
313 	xas_lock(&xas);
314 	XA_BUG_ON(xa, xas_load(&xas) != xa_mk_value(1));
315 	node = xas.xa_node;
316 	XA_BUG_ON(xa, xa_entry_locked(xa, node, 0) != xa_mk_value(0));
317 	XA_BUG_ON(xa, xas_store(&xas, NULL) != xa_mk_value(1));
318 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 1) != NULL);
319 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node != XAS_BOUNDS);
320 	XA_BUG_ON(xa, xa_entry_locked(xa, node, 0) != XA_RETRY_ENTRY);
321 	XA_BUG_ON(xa, xas_load(&xas) != NULL);
322 	xas_unlock(&xas);
323 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 0) != xa_mk_value(0));
324 	xa_erase_index(xa, 0);
325 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
326 
327 	for (order = 0; order < max_order; order++) {
328 		unsigned long max = (1UL << order) - 1;
329 		xa_store_order(xa, 0, order, xa_mk_value(0), GFP_KERNEL);
330 		XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max) != xa_mk_value(0));
331 		XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max + 1) != NULL);
332 		rcu_read_lock();
333 		node = xa_head(xa);
334 		rcu_read_unlock();
335 		XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, ULONG_MAX, GFP_KERNEL) !=
336 				NULL);
337 		rcu_read_lock();
338 		XA_BUG_ON(xa, xa_head(xa) == node);
339 		rcu_read_unlock();
340 		XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max + 1) != NULL);
341 		xa_erase_index(xa, ULONG_MAX);
342 		XA_BUG_ON(xa, xa->xa_head != node);
343 		xa_erase_index(xa, 0);
344 	}
345 }
346 
347 static noinline void check_insert(struct xarray *xa)
348 {
349 	unsigned long i;
350 
351 	for (i = 0; i < 1024; i++) {
352 		xa_insert_index(xa, i);
353 		XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, i - 1) != NULL);
354 		XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, i + 1) != NULL);
355 		xa_erase_index(xa, i);
356 	}
357 
358 	for (i = 10; i < BITS_PER_LONG; i++) {
359 		xa_insert_index(xa, 1UL << i);
360 		XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, (1UL << i) - 1) != NULL);
361 		XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, (1UL << i) + 1) != NULL);
362 		xa_erase_index(xa, 1UL << i);
363 
364 		xa_insert_index(xa, (1UL << i) - 1);
365 		XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, (1UL << i) - 2) != NULL);
366 		XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 1UL << i) != NULL);
367 		xa_erase_index(xa, (1UL << i) - 1);
368 	}
369 
370 	xa_insert_index(xa, ~0UL);
371 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 0UL) != NULL);
372 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, ~1UL) != NULL);
373 	xa_erase_index(xa, ~0UL);
374 
375 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
376 }
377 
378 static noinline void check_cmpxchg(struct xarray *xa)
379 {
380 	void *FIVE = xa_mk_value(5);
381 	void *SIX = xa_mk_value(6);
382 	void *LOTS = xa_mk_value(12345678);
383 
384 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
385 	XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 12345678, GFP_KERNEL) != NULL);
386 	XA_BUG_ON(xa, xa_insert(xa, 12345678, xa, GFP_KERNEL) != -EBUSY);
387 	XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 12345678, SIX, FIVE, GFP_KERNEL) != LOTS);
388 	XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 12345678, LOTS, FIVE, GFP_KERNEL) != LOTS);
389 	XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 12345678, FIVE, LOTS, GFP_KERNEL) != FIVE);
390 	XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 5, FIVE, NULL, GFP_KERNEL) != NULL);
391 	XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 5, NULL, FIVE, GFP_KERNEL) != NULL);
392 	xa_erase_index(xa, 12345678);
393 	xa_erase_index(xa, 5);
394 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
395 }
396 
397 static noinline void check_reserve(struct xarray *xa)
398 {
399 	void *entry;
400 	unsigned long index;
401 	int count;
402 
403 	/* An array with a reserved entry is not empty */
404 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
405 	XA_BUG_ON(xa, xa_reserve(xa, 12345678, GFP_KERNEL) != 0);
406 	XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
407 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 12345678));
408 	xa_release(xa, 12345678);
409 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
410 
411 	/* Releasing a used entry does nothing */
412 	XA_BUG_ON(xa, xa_reserve(xa, 12345678, GFP_KERNEL) != 0);
413 	XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 12345678, GFP_NOWAIT) != NULL);
414 	xa_release(xa, 12345678);
415 	xa_erase_index(xa, 12345678);
416 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
417 
418 	/* cmpxchg sees a reserved entry as ZERO */
419 	XA_BUG_ON(xa, xa_reserve(xa, 12345678, GFP_KERNEL) != 0);
420 	XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 12345678, XA_ZERO_ENTRY,
421 				xa_mk_value(12345678), GFP_NOWAIT) != NULL);
422 	xa_release(xa, 12345678);
423 	xa_erase_index(xa, 12345678);
424 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
425 
426 	/* xa_insert treats it as busy */
427 	XA_BUG_ON(xa, xa_reserve(xa, 12345678, GFP_KERNEL) != 0);
428 	XA_BUG_ON(xa, xa_insert(xa, 12345678, xa_mk_value(12345678), 0) !=
429 			-EBUSY);
430 	XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
431 	XA_BUG_ON(xa, xa_erase(xa, 12345678) != NULL);
432 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
433 
434 	/* Can iterate through a reserved entry */
435 	xa_store_index(xa, 5, GFP_KERNEL);
436 	XA_BUG_ON(xa, xa_reserve(xa, 6, GFP_KERNEL) != 0);
437 	xa_store_index(xa, 7, GFP_KERNEL);
438 
439 	count = 0;
440 	xa_for_each(xa, index, entry) {
441 		XA_BUG_ON(xa, index != 5 && index != 7);
442 		count++;
443 	}
444 	XA_BUG_ON(xa, count != 2);
445 
446 	/* If we free a reserved entry, we should be able to allocate it */
447 	if (xa->xa_flags & XA_FLAGS_ALLOC) {
448 		u32 id;
449 
450 		XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, xa_mk_value(8),
451 					XA_LIMIT(5, 10), GFP_KERNEL) != 0);
452 		XA_BUG_ON(xa, id != 8);
453 
454 		xa_release(xa, 6);
455 		XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, xa_mk_value(6),
456 					XA_LIMIT(5, 10), GFP_KERNEL) != 0);
457 		XA_BUG_ON(xa, id != 6);
458 	}
459 
460 	xa_destroy(xa);
461 }
462 
463 static noinline void check_xas_erase(struct xarray *xa)
464 {
465 	XA_STATE(xas, xa, 0);
466 	void *entry;
467 	unsigned long i, j;
468 
469 	for (i = 0; i < 200; i++) {
470 		for (j = i; j < 2 * i + 17; j++) {
471 			xas_set(&xas, j);
472 			do {
473 				xas_lock(&xas);
474 				xas_store(&xas, xa_mk_index(j));
475 				xas_unlock(&xas);
476 			} while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
477 		}
478 
479 		xas_set(&xas, ULONG_MAX);
480 		do {
481 			xas_lock(&xas);
482 			xas_store(&xas, xa_mk_value(0));
483 			xas_unlock(&xas);
484 		} while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
485 
486 		xas_lock(&xas);
487 		xas_store(&xas, NULL);
488 
489 		xas_set(&xas, 0);
490 		j = i;
491 		xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
492 			XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(j));
493 			xas_store(&xas, NULL);
494 			j++;
495 		}
496 		xas_unlock(&xas);
497 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
498 	}
499 }
500 
501 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
502 static noinline void check_multi_store_1(struct xarray *xa, unsigned long index,
503 		unsigned int order)
504 {
505 	XA_STATE(xas, xa, index);
506 	unsigned long min = index & ~((1UL << order) - 1);
507 	unsigned long max = min + (1UL << order);
508 
509 	xa_store_order(xa, index, order, xa_mk_index(index), GFP_KERNEL);
510 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, min) != xa_mk_index(index));
511 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max - 1) != xa_mk_index(index));
512 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max) != NULL);
513 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, min - 1) != NULL);
514 
515 	xas_lock(&xas);
516 	XA_BUG_ON(xa, xas_store(&xas, xa_mk_index(min)) != xa_mk_index(index));
517 	xas_unlock(&xas);
518 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, min) != xa_mk_index(min));
519 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max - 1) != xa_mk_index(min));
520 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max) != NULL);
521 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, min - 1) != NULL);
522 
523 	xa_erase_index(xa, min);
524 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
525 }
526 
527 static noinline void check_multi_store_2(struct xarray *xa, unsigned long index,
528 		unsigned int order)
529 {
530 	XA_STATE(xas, xa, index);
531 	xa_store_order(xa, index, order, xa_mk_value(0), GFP_KERNEL);
532 
533 	xas_lock(&xas);
534 	XA_BUG_ON(xa, xas_store(&xas, xa_mk_value(1)) != xa_mk_value(0));
535 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != index);
536 	XA_BUG_ON(xa, xas_store(&xas, NULL) != xa_mk_value(1));
537 	xas_unlock(&xas);
538 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
539 }
540 
541 static noinline void check_multi_store_3(struct xarray *xa, unsigned long index,
542 		unsigned int order)
543 {
544 	XA_STATE(xas, xa, 0);
545 	void *entry;
546 	int n = 0;
547 
548 	xa_store_order(xa, index, order, xa_mk_index(index), GFP_KERNEL);
549 
550 	xas_lock(&xas);
551 	xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
552 		XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(index));
553 		n++;
554 	}
555 	XA_BUG_ON(xa, n != 1);
556 	xas_set(&xas, index + 1);
557 	xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
558 		XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(index));
559 		n++;
560 	}
561 	XA_BUG_ON(xa, n != 2);
562 	xas_unlock(&xas);
563 
564 	xa_destroy(xa);
565 }
566 #endif
567 
568 static noinline void check_multi_store(struct xarray *xa)
569 {
570 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
571 	unsigned long i, j, k;
572 	unsigned int max_order = (sizeof(long) == 4) ? 30 : 60;
573 
574 	/* Loading from any position returns the same value */
575 	xa_store_order(xa, 0, 1, xa_mk_value(0), GFP_KERNEL);
576 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 0) != xa_mk_value(0));
577 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 1) != xa_mk_value(0));
578 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 2) != NULL);
579 	rcu_read_lock();
580 	XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->count != 2);
581 	XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->nr_values != 2);
582 	rcu_read_unlock();
583 
584 	/* Storing adjacent to the value does not alter the value */
585 	xa_store(xa, 3, xa, GFP_KERNEL);
586 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 0) != xa_mk_value(0));
587 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 1) != xa_mk_value(0));
588 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 2) != NULL);
589 	rcu_read_lock();
590 	XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->count != 3);
591 	XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->nr_values != 2);
592 	rcu_read_unlock();
593 
594 	/* Overwriting multiple indexes works */
595 	xa_store_order(xa, 0, 2, xa_mk_value(1), GFP_KERNEL);
596 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 0) != xa_mk_value(1));
597 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 1) != xa_mk_value(1));
598 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 2) != xa_mk_value(1));
599 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 3) != xa_mk_value(1));
600 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 4) != NULL);
601 	rcu_read_lock();
602 	XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->count != 4);
603 	XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->nr_values != 4);
604 	rcu_read_unlock();
605 
606 	/* We can erase multiple values with a single store */
607 	xa_store_order(xa, 0, BITS_PER_LONG - 1, NULL, GFP_KERNEL);
608 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
609 
610 	/* Even when the first slot is empty but the others aren't */
611 	xa_store_index(xa, 1, GFP_KERNEL);
612 	xa_store_index(xa, 2, GFP_KERNEL);
613 	xa_store_order(xa, 0, 2, NULL, GFP_KERNEL);
614 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
615 
616 	for (i = 0; i < max_order; i++) {
617 		for (j = 0; j < max_order; j++) {
618 			xa_store_order(xa, 0, i, xa_mk_index(i), GFP_KERNEL);
619 			xa_store_order(xa, 0, j, xa_mk_index(j), GFP_KERNEL);
620 
621 			for (k = 0; k < max_order; k++) {
622 				void *entry = xa_load(xa, (1UL << k) - 1);
623 				if ((i < k) && (j < k))
624 					XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
625 				else
626 					XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(j));
627 			}
628 
629 			xa_erase(xa, 0);
630 			XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
631 		}
632 	}
633 
634 	for (i = 0; i < 20; i++) {
635 		check_multi_store_1(xa, 200, i);
636 		check_multi_store_1(xa, 0, i);
637 		check_multi_store_1(xa, (1UL << i) + 1, i);
638 	}
639 	check_multi_store_2(xa, 4095, 9);
640 
641 	for (i = 1; i < 20; i++) {
642 		check_multi_store_3(xa, 0, i);
643 		check_multi_store_3(xa, 1UL << i, i);
644 	}
645 #endif
646 }
647 
648 static noinline void check_xa_alloc_1(struct xarray *xa, unsigned int base)
649 {
650 	int i;
651 	u32 id;
652 
653 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
654 	/* An empty array should assign %base to the first alloc */
655 	xa_alloc_index(xa, base, GFP_KERNEL);
656 
657 	/* Erasing it should make the array empty again */
658 	xa_erase_index(xa, base);
659 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
660 
661 	/* And it should assign %base again */
662 	xa_alloc_index(xa, base, GFP_KERNEL);
663 
664 	/* Allocating and then erasing a lot should not lose base */
665 	for (i = base + 1; i < 2 * XA_CHUNK_SIZE; i++)
666 		xa_alloc_index(xa, i, GFP_KERNEL);
667 	for (i = base; i < 2 * XA_CHUNK_SIZE; i++)
668 		xa_erase_index(xa, i);
669 	xa_alloc_index(xa, base, GFP_KERNEL);
670 
671 	/* Destroying the array should do the same as erasing */
672 	xa_destroy(xa);
673 
674 	/* And it should assign %base again */
675 	xa_alloc_index(xa, base, GFP_KERNEL);
676 
677 	/* The next assigned ID should be base+1 */
678 	xa_alloc_index(xa, base + 1, GFP_KERNEL);
679 	xa_erase_index(xa, base + 1);
680 
681 	/* Storing a value should mark it used */
682 	xa_store_index(xa, base + 1, GFP_KERNEL);
683 	xa_alloc_index(xa, base + 2, GFP_KERNEL);
684 
685 	/* If we then erase base, it should be free */
686 	xa_erase_index(xa, base);
687 	xa_alloc_index(xa, base, GFP_KERNEL);
688 
689 	xa_erase_index(xa, base + 1);
690 	xa_erase_index(xa, base + 2);
691 
692 	for (i = 1; i < 5000; i++) {
693 		xa_alloc_index(xa, base + i, GFP_KERNEL);
694 	}
695 
696 	xa_destroy(xa);
697 
698 	/* Check that we fail properly at the limit of allocation */
699 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, xa_mk_index(UINT_MAX - 1),
700 				XA_LIMIT(UINT_MAX - 1, UINT_MAX),
701 				GFP_KERNEL) != 0);
702 	XA_BUG_ON(xa, id != 0xfffffffeU);
703 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, xa_mk_index(UINT_MAX),
704 				XA_LIMIT(UINT_MAX - 1, UINT_MAX),
705 				GFP_KERNEL) != 0);
706 	XA_BUG_ON(xa, id != 0xffffffffU);
707 	id = 3;
708 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, xa_mk_index(0),
709 				XA_LIMIT(UINT_MAX - 1, UINT_MAX),
710 				GFP_KERNEL) != -EBUSY);
711 	XA_BUG_ON(xa, id != 3);
712 	xa_destroy(xa);
713 
714 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, xa_mk_index(10), XA_LIMIT(10, 5),
715 				GFP_KERNEL) != -EBUSY);
716 	XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 3, GFP_KERNEL) != 0);
717 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, xa_mk_index(10), XA_LIMIT(10, 5),
718 				GFP_KERNEL) != -EBUSY);
719 	xa_erase_index(xa, 3);
720 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
721 }
722 
723 static noinline void check_xa_alloc_2(struct xarray *xa, unsigned int base)
724 {
725 	unsigned int i, id;
726 	unsigned long index;
727 	void *entry;
728 
729 	/* Allocate and free a NULL and check xa_empty() behaves */
730 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
731 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, NULL, xa_limit_32b, GFP_KERNEL) != 0);
732 	XA_BUG_ON(xa, id != base);
733 	XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
734 	XA_BUG_ON(xa, xa_erase(xa, id) != NULL);
735 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
736 
737 	/* Ditto, but check destroy instead of erase */
738 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
739 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, NULL, xa_limit_32b, GFP_KERNEL) != 0);
740 	XA_BUG_ON(xa, id != base);
741 	XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
742 	xa_destroy(xa);
743 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
744 
745 	for (i = base; i < base + 10; i++) {
746 		XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, NULL, xa_limit_32b,
747 					GFP_KERNEL) != 0);
748 		XA_BUG_ON(xa, id != i);
749 	}
750 
751 	XA_BUG_ON(xa, xa_store(xa, 3, xa_mk_index(3), GFP_KERNEL) != NULL);
752 	XA_BUG_ON(xa, xa_store(xa, 4, xa_mk_index(4), GFP_KERNEL) != NULL);
753 	XA_BUG_ON(xa, xa_store(xa, 4, NULL, GFP_KERNEL) != xa_mk_index(4));
754 	XA_BUG_ON(xa, xa_erase(xa, 5) != NULL);
755 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, NULL, xa_limit_32b, GFP_KERNEL) != 0);
756 	XA_BUG_ON(xa, id != 5);
757 
758 	xa_for_each(xa, index, entry) {
759 		xa_erase_index(xa, index);
760 	}
761 
762 	for (i = base; i < base + 9; i++) {
763 		XA_BUG_ON(xa, xa_erase(xa, i) != NULL);
764 		XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
765 	}
766 	XA_BUG_ON(xa, xa_erase(xa, 8) != NULL);
767 	XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
768 	XA_BUG_ON(xa, xa_erase(xa, base + 9) != NULL);
769 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
770 
771 	xa_destroy(xa);
772 }
773 
774 static noinline void check_xa_alloc_3(struct xarray *xa, unsigned int base)
775 {
776 	struct xa_limit limit = XA_LIMIT(1, 0x3fff);
777 	u32 next = 0;
778 	unsigned int i, id;
779 	unsigned long index;
780 	void *entry;
781 
782 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc_cyclic(xa, &id, xa_mk_index(1), limit,
783 				&next, GFP_KERNEL) != 0);
784 	XA_BUG_ON(xa, id != 1);
785 
786 	next = 0x3ffd;
787 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc_cyclic(xa, &id, xa_mk_index(0x3ffd), limit,
788 				&next, GFP_KERNEL) != 0);
789 	XA_BUG_ON(xa, id != 0x3ffd);
790 	xa_erase_index(xa, 0x3ffd);
791 	xa_erase_index(xa, 1);
792 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
793 
794 	for (i = 0x3ffe; i < 0x4003; i++) {
795 		if (i < 0x4000)
796 			entry = xa_mk_index(i);
797 		else
798 			entry = xa_mk_index(i - 0x3fff);
799 		XA_BUG_ON(xa, xa_alloc_cyclic(xa, &id, entry, limit,
800 					&next, GFP_KERNEL) != (id == 1));
801 		XA_BUG_ON(xa, xa_mk_index(id) != entry);
802 	}
803 
804 	/* Check wrap-around is handled correctly */
805 	if (base != 0)
806 		xa_erase_index(xa, base);
807 	xa_erase_index(xa, base + 1);
808 	next = UINT_MAX;
809 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc_cyclic(xa, &id, xa_mk_index(UINT_MAX),
810 				xa_limit_32b, &next, GFP_KERNEL) != 0);
811 	XA_BUG_ON(xa, id != UINT_MAX);
812 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc_cyclic(xa, &id, xa_mk_index(base),
813 				xa_limit_32b, &next, GFP_KERNEL) != 1);
814 	XA_BUG_ON(xa, id != base);
815 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc_cyclic(xa, &id, xa_mk_index(base + 1),
816 				xa_limit_32b, &next, GFP_KERNEL) != 0);
817 	XA_BUG_ON(xa, id != base + 1);
818 
819 	xa_for_each(xa, index, entry)
820 		xa_erase_index(xa, index);
821 
822 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
823 }
824 
825 static DEFINE_XARRAY_ALLOC(xa0);
826 static DEFINE_XARRAY_ALLOC1(xa1);
827 
828 static noinline void check_xa_alloc(void)
829 {
830 	check_xa_alloc_1(&xa0, 0);
831 	check_xa_alloc_1(&xa1, 1);
832 	check_xa_alloc_2(&xa0, 0);
833 	check_xa_alloc_2(&xa1, 1);
834 	check_xa_alloc_3(&xa0, 0);
835 	check_xa_alloc_3(&xa1, 1);
836 }
837 
838 static noinline void __check_store_iter(struct xarray *xa, unsigned long start,
839 			unsigned int order, unsigned int present)
840 {
841 	XA_STATE_ORDER(xas, xa, start, order);
842 	void *entry;
843 	unsigned int count = 0;
844 
845 retry:
846 	xas_lock(&xas);
847 	xas_for_each_conflict(&xas, entry) {
848 		XA_BUG_ON(xa, !xa_is_value(entry));
849 		XA_BUG_ON(xa, entry < xa_mk_index(start));
850 		XA_BUG_ON(xa, entry > xa_mk_index(start + (1UL << order) - 1));
851 		count++;
852 	}
853 	xas_store(&xas, xa_mk_index(start));
854 	xas_unlock(&xas);
855 	if (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL)) {
856 		count = 0;
857 		goto retry;
858 	}
859 	XA_BUG_ON(xa, xas_error(&xas));
860 	XA_BUG_ON(xa, count != present);
861 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, start) != xa_mk_index(start));
862 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, start + (1UL << order) - 1) !=
863 			xa_mk_index(start));
864 	xa_erase_index(xa, start);
865 }
866 
867 static noinline void check_store_iter(struct xarray *xa)
868 {
869 	unsigned int i, j;
870 	unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 20 : 1;
871 
872 	for (i = 0; i < max_order; i++) {
873 		unsigned int min = 1 << i;
874 		unsigned int max = (2 << i) - 1;
875 		__check_store_iter(xa, 0, i, 0);
876 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
877 		__check_store_iter(xa, min, i, 0);
878 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
879 
880 		xa_store_index(xa, min, GFP_KERNEL);
881 		__check_store_iter(xa, min, i, 1);
882 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
883 		xa_store_index(xa, max, GFP_KERNEL);
884 		__check_store_iter(xa, min, i, 1);
885 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
886 
887 		for (j = 0; j < min; j++)
888 			xa_store_index(xa, j, GFP_KERNEL);
889 		__check_store_iter(xa, 0, i, min);
890 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
891 		for (j = 0; j < min; j++)
892 			xa_store_index(xa, min + j, GFP_KERNEL);
893 		__check_store_iter(xa, min, i, min);
894 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
895 	}
896 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
897 	xa_store_index(xa, 63, GFP_KERNEL);
898 	xa_store_index(xa, 65, GFP_KERNEL);
899 	__check_store_iter(xa, 64, 2, 1);
900 	xa_erase_index(xa, 63);
901 #endif
902 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
903 }
904 
905 static noinline void check_multi_find(struct xarray *xa)
906 {
907 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
908 	unsigned long index;
909 
910 	xa_store_order(xa, 12, 2, xa_mk_value(12), GFP_KERNEL);
911 	XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 16, GFP_KERNEL) != NULL);
912 
913 	index = 0;
914 	XA_BUG_ON(xa, xa_find(xa, &index, ULONG_MAX, XA_PRESENT) !=
915 			xa_mk_value(12));
916 	XA_BUG_ON(xa, index != 12);
917 	index = 13;
918 	XA_BUG_ON(xa, xa_find(xa, &index, ULONG_MAX, XA_PRESENT) !=
919 			xa_mk_value(12));
920 	XA_BUG_ON(xa, (index < 12) || (index >= 16));
921 	XA_BUG_ON(xa, xa_find_after(xa, &index, ULONG_MAX, XA_PRESENT) !=
922 			xa_mk_value(16));
923 	XA_BUG_ON(xa, index != 16);
924 
925 	xa_erase_index(xa, 12);
926 	xa_erase_index(xa, 16);
927 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
928 #endif
929 }
930 
931 static noinline void check_multi_find_2(struct xarray *xa)
932 {
933 	unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 10 : 1;
934 	unsigned int i, j;
935 	void *entry;
936 
937 	for (i = 0; i < max_order; i++) {
938 		unsigned long index = 1UL << i;
939 		for (j = 0; j < index; j++) {
940 			XA_STATE(xas, xa, j + index);
941 			xa_store_index(xa, index - 1, GFP_KERNEL);
942 			xa_store_order(xa, index, i, xa_mk_index(index),
943 					GFP_KERNEL);
944 			rcu_read_lock();
945 			xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
946 				xa_erase_index(xa, index);
947 			}
948 			rcu_read_unlock();
949 			xa_erase_index(xa, index - 1);
950 			XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
951 		}
952 	}
953 }
954 
955 static noinline void check_find_1(struct xarray *xa)
956 {
957 	unsigned long i, j, k;
958 
959 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
960 
961 	/*
962 	 * Check xa_find with all pairs between 0 and 99 inclusive,
963 	 * starting at every index between 0 and 99
964 	 */
965 	for (i = 0; i < 100; i++) {
966 		XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, i, GFP_KERNEL) != NULL);
967 		xa_set_mark(xa, i, XA_MARK_0);
968 		for (j = 0; j < i; j++) {
969 			XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, j, GFP_KERNEL) !=
970 					NULL);
971 			xa_set_mark(xa, j, XA_MARK_0);
972 			for (k = 0; k < 100; k++) {
973 				unsigned long index = k;
974 				void *entry = xa_find(xa, &index, ULONG_MAX,
975 								XA_PRESENT);
976 				if (k <= j)
977 					XA_BUG_ON(xa, index != j);
978 				else if (k <= i)
979 					XA_BUG_ON(xa, index != i);
980 				else
981 					XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
982 
983 				index = k;
984 				entry = xa_find(xa, &index, ULONG_MAX,
985 								XA_MARK_0);
986 				if (k <= j)
987 					XA_BUG_ON(xa, index != j);
988 				else if (k <= i)
989 					XA_BUG_ON(xa, index != i);
990 				else
991 					XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
992 			}
993 			xa_erase_index(xa, j);
994 			XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, j, XA_MARK_0));
995 			XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, i, XA_MARK_0));
996 		}
997 		xa_erase_index(xa, i);
998 		XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, i, XA_MARK_0));
999 	}
1000 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1001 }
1002 
1003 static noinline void check_find_2(struct xarray *xa)
1004 {
1005 	void *entry;
1006 	unsigned long i, j, index;
1007 
1008 	xa_for_each(xa, index, entry) {
1009 		XA_BUG_ON(xa, true);
1010 	}
1011 
1012 	for (i = 0; i < 1024; i++) {
1013 		xa_store_index(xa, index, GFP_KERNEL);
1014 		j = 0;
1015 		xa_for_each(xa, index, entry) {
1016 			XA_BUG_ON(xa, xa_mk_index(index) != entry);
1017 			XA_BUG_ON(xa, index != j++);
1018 		}
1019 	}
1020 
1021 	xa_destroy(xa);
1022 }
1023 
1024 static noinline void check_find_3(struct xarray *xa)
1025 {
1026 	XA_STATE(xas, xa, 0);
1027 	unsigned long i, j, k;
1028 	void *entry;
1029 
1030 	for (i = 0; i < 100; i++) {
1031 		for (j = 0; j < 100; j++) {
1032 			rcu_read_lock();
1033 			for (k = 0; k < 100; k++) {
1034 				xas_set(&xas, j);
1035 				xas_for_each_marked(&xas, entry, k, XA_MARK_0)
1036 					;
1037 				if (j > k)
1038 					XA_BUG_ON(xa,
1039 						xas.xa_node != XAS_RESTART);
1040 			}
1041 			rcu_read_unlock();
1042 		}
1043 		xa_store_index(xa, i, GFP_KERNEL);
1044 		xa_set_mark(xa, i, XA_MARK_0);
1045 	}
1046 	xa_destroy(xa);
1047 }
1048 
1049 static noinline void check_find(struct xarray *xa)
1050 {
1051 	check_find_1(xa);
1052 	check_find_2(xa);
1053 	check_find_3(xa);
1054 	check_multi_find(xa);
1055 	check_multi_find_2(xa);
1056 }
1057 
1058 /* See find_swap_entry() in mm/shmem.c */
1059 static noinline unsigned long xa_find_entry(struct xarray *xa, void *item)
1060 {
1061 	XA_STATE(xas, xa, 0);
1062 	unsigned int checked = 0;
1063 	void *entry;
1064 
1065 	rcu_read_lock();
1066 	xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
1067 		if (xas_retry(&xas, entry))
1068 			continue;
1069 		if (entry == item)
1070 			break;
1071 		checked++;
1072 		if ((checked % 4) != 0)
1073 			continue;
1074 		xas_pause(&xas);
1075 	}
1076 	rcu_read_unlock();
1077 
1078 	return entry ? xas.xa_index : -1;
1079 }
1080 
1081 static noinline void check_find_entry(struct xarray *xa)
1082 {
1083 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
1084 	unsigned int order;
1085 	unsigned long offset, index;
1086 
1087 	for (order = 0; order < 20; order++) {
1088 		for (offset = 0; offset < (1UL << (order + 3));
1089 		     offset += (1UL << order)) {
1090 			for (index = 0; index < (1UL << (order + 5));
1091 			     index += (1UL << order)) {
1092 				xa_store_order(xa, index, order,
1093 						xa_mk_index(index), GFP_KERNEL);
1094 				XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, index) !=
1095 						xa_mk_index(index));
1096 				XA_BUG_ON(xa, xa_find_entry(xa,
1097 						xa_mk_index(index)) != index);
1098 			}
1099 			XA_BUG_ON(xa, xa_find_entry(xa, xa) != -1);
1100 			xa_destroy(xa);
1101 		}
1102 	}
1103 #endif
1104 
1105 	XA_BUG_ON(xa, xa_find_entry(xa, xa) != -1);
1106 	xa_store_index(xa, ULONG_MAX, GFP_KERNEL);
1107 	XA_BUG_ON(xa, xa_find_entry(xa, xa) != -1);
1108 	XA_BUG_ON(xa, xa_find_entry(xa, xa_mk_index(ULONG_MAX)) != -1);
1109 	xa_erase_index(xa, ULONG_MAX);
1110 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1111 }
1112 
1113 static noinline void check_move_tiny(struct xarray *xa)
1114 {
1115 	XA_STATE(xas, xa, 0);
1116 
1117 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1118 	rcu_read_lock();
1119 	XA_BUG_ON(xa, xas_next(&xas) != NULL);
1120 	XA_BUG_ON(xa, xas_next(&xas) != NULL);
1121 	rcu_read_unlock();
1122 	xa_store_index(xa, 0, GFP_KERNEL);
1123 	rcu_read_lock();
1124 	xas_set(&xas, 0);
1125 	XA_BUG_ON(xa, xas_next(&xas) != xa_mk_index(0));
1126 	XA_BUG_ON(xa, xas_next(&xas) != NULL);
1127 	xas_set(&xas, 0);
1128 	XA_BUG_ON(xa, xas_prev(&xas) != xa_mk_index(0));
1129 	XA_BUG_ON(xa, xas_prev(&xas) != NULL);
1130 	rcu_read_unlock();
1131 	xa_erase_index(xa, 0);
1132 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1133 }
1134 
1135 static noinline void check_move_small(struct xarray *xa, unsigned long idx)
1136 {
1137 	XA_STATE(xas, xa, 0);
1138 	unsigned long i;
1139 
1140 	xa_store_index(xa, 0, GFP_KERNEL);
1141 	xa_store_index(xa, idx, GFP_KERNEL);
1142 
1143 	rcu_read_lock();
1144 	for (i = 0; i < idx * 4; i++) {
1145 		void *entry = xas_next(&xas);
1146 		if (i <= idx)
1147 			XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node == XAS_RESTART);
1148 		XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != i);
1149 		if (i == 0 || i == idx)
1150 			XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
1151 		else
1152 			XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
1153 	}
1154 	xas_next(&xas);
1155 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != i);
1156 
1157 	do {
1158 		void *entry = xas_prev(&xas);
1159 		i--;
1160 		if (i <= idx)
1161 			XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node == XAS_RESTART);
1162 		XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != i);
1163 		if (i == 0 || i == idx)
1164 			XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
1165 		else
1166 			XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
1167 	} while (i > 0);
1168 
1169 	xas_set(&xas, ULONG_MAX);
1170 	XA_BUG_ON(xa, xas_next(&xas) != NULL);
1171 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != ULONG_MAX);
1172 	XA_BUG_ON(xa, xas_next(&xas) != xa_mk_value(0));
1173 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != 0);
1174 	XA_BUG_ON(xa, xas_prev(&xas) != NULL);
1175 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != ULONG_MAX);
1176 	rcu_read_unlock();
1177 
1178 	xa_erase_index(xa, 0);
1179 	xa_erase_index(xa, idx);
1180 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1181 }
1182 
1183 static noinline void check_move(struct xarray *xa)
1184 {
1185 	XA_STATE(xas, xa, (1 << 16) - 1);
1186 	unsigned long i;
1187 
1188 	for (i = 0; i < (1 << 16); i++)
1189 		XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, i, GFP_KERNEL) != NULL);
1190 
1191 	rcu_read_lock();
1192 	do {
1193 		void *entry = xas_prev(&xas);
1194 		i--;
1195 		XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
1196 		XA_BUG_ON(xa, i != xas.xa_index);
1197 	} while (i != 0);
1198 
1199 	XA_BUG_ON(xa, xas_prev(&xas) != NULL);
1200 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != ULONG_MAX);
1201 
1202 	do {
1203 		void *entry = xas_next(&xas);
1204 		XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
1205 		XA_BUG_ON(xa, i != xas.xa_index);
1206 		i++;
1207 	} while (i < (1 << 16));
1208 	rcu_read_unlock();
1209 
1210 	for (i = (1 << 8); i < (1 << 15); i++)
1211 		xa_erase_index(xa, i);
1212 
1213 	i = xas.xa_index;
1214 
1215 	rcu_read_lock();
1216 	do {
1217 		void *entry = xas_prev(&xas);
1218 		i--;
1219 		if ((i < (1 << 8)) || (i >= (1 << 15)))
1220 			XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
1221 		else
1222 			XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
1223 		XA_BUG_ON(xa, i != xas.xa_index);
1224 	} while (i != 0);
1225 
1226 	XA_BUG_ON(xa, xas_prev(&xas) != NULL);
1227 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != ULONG_MAX);
1228 
1229 	do {
1230 		void *entry = xas_next(&xas);
1231 		if ((i < (1 << 8)) || (i >= (1 << 15)))
1232 			XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
1233 		else
1234 			XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
1235 		XA_BUG_ON(xa, i != xas.xa_index);
1236 		i++;
1237 	} while (i < (1 << 16));
1238 	rcu_read_unlock();
1239 
1240 	xa_destroy(xa);
1241 
1242 	check_move_tiny(xa);
1243 
1244 	for (i = 0; i < 16; i++)
1245 		check_move_small(xa, 1UL << i);
1246 
1247 	for (i = 2; i < 16; i++)
1248 		check_move_small(xa, (1UL << i) - 1);
1249 }
1250 
1251 static noinline void xa_store_many_order(struct xarray *xa,
1252 		unsigned long index, unsigned order)
1253 {
1254 	XA_STATE_ORDER(xas, xa, index, order);
1255 	unsigned int i = 0;
1256 
1257 	do {
1258 		xas_lock(&xas);
1259 		XA_BUG_ON(xa, xas_find_conflict(&xas));
1260 		xas_create_range(&xas);
1261 		if (xas_error(&xas))
1262 			goto unlock;
1263 		for (i = 0; i < (1U << order); i++) {
1264 			XA_BUG_ON(xa, xas_store(&xas, xa_mk_index(index + i)));
1265 			xas_next(&xas);
1266 		}
1267 unlock:
1268 		xas_unlock(&xas);
1269 	} while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
1270 
1271 	XA_BUG_ON(xa, xas_error(&xas));
1272 }
1273 
1274 static noinline void check_create_range_1(struct xarray *xa,
1275 		unsigned long index, unsigned order)
1276 {
1277 	unsigned long i;
1278 
1279 	xa_store_many_order(xa, index, order);
1280 	for (i = index; i < index + (1UL << order); i++)
1281 		xa_erase_index(xa, i);
1282 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1283 }
1284 
1285 static noinline void check_create_range_2(struct xarray *xa, unsigned order)
1286 {
1287 	unsigned long i;
1288 	unsigned long nr = 1UL << order;
1289 
1290 	for (i = 0; i < nr * nr; i += nr)
1291 		xa_store_many_order(xa, i, order);
1292 	for (i = 0; i < nr * nr; i++)
1293 		xa_erase_index(xa, i);
1294 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1295 }
1296 
1297 static noinline void check_create_range_3(void)
1298 {
1299 	XA_STATE(xas, NULL, 0);
1300 	xas_set_err(&xas, -EEXIST);
1301 	xas_create_range(&xas);
1302 	XA_BUG_ON(NULL, xas_error(&xas) != -EEXIST);
1303 }
1304 
1305 static noinline void check_create_range_4(struct xarray *xa,
1306 		unsigned long index, unsigned order)
1307 {
1308 	XA_STATE_ORDER(xas, xa, index, order);
1309 	unsigned long base = xas.xa_index;
1310 	unsigned long i = 0;
1311 
1312 	xa_store_index(xa, index, GFP_KERNEL);
1313 	do {
1314 		xas_lock(&xas);
1315 		xas_create_range(&xas);
1316 		if (xas_error(&xas))
1317 			goto unlock;
1318 		for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
1319 			void *old = xas_store(&xas, xa_mk_index(base + i));
1320 			if (xas.xa_index == index)
1321 				XA_BUG_ON(xa, old != xa_mk_index(base + i));
1322 			else
1323 				XA_BUG_ON(xa, old != NULL);
1324 			xas_next(&xas);
1325 		}
1326 unlock:
1327 		xas_unlock(&xas);
1328 	} while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
1329 
1330 	XA_BUG_ON(xa, xas_error(&xas));
1331 
1332 	for (i = base; i < base + (1UL << order); i++)
1333 		xa_erase_index(xa, i);
1334 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1335 }
1336 
1337 static noinline void check_create_range(struct xarray *xa)
1338 {
1339 	unsigned int order;
1340 	unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 12 : 1;
1341 
1342 	for (order = 0; order < max_order; order++) {
1343 		check_create_range_1(xa, 0, order);
1344 		check_create_range_1(xa, 1U << order, order);
1345 		check_create_range_1(xa, 2U << order, order);
1346 		check_create_range_1(xa, 3U << order, order);
1347 		check_create_range_1(xa, 1U << 24, order);
1348 		if (order < 10)
1349 			check_create_range_2(xa, order);
1350 
1351 		check_create_range_4(xa, 0, order);
1352 		check_create_range_4(xa, 1U << order, order);
1353 		check_create_range_4(xa, 2U << order, order);
1354 		check_create_range_4(xa, 3U << order, order);
1355 		check_create_range_4(xa, 1U << 24, order);
1356 
1357 		check_create_range_4(xa, 1, order);
1358 		check_create_range_4(xa, (1U << order) + 1, order);
1359 		check_create_range_4(xa, (2U << order) + 1, order);
1360 		check_create_range_4(xa, (2U << order) - 1, order);
1361 		check_create_range_4(xa, (3U << order) + 1, order);
1362 		check_create_range_4(xa, (3U << order) - 1, order);
1363 		check_create_range_4(xa, (1U << 24) + 1, order);
1364 	}
1365 
1366 	check_create_range_3();
1367 }
1368 
1369 static noinline void __check_store_range(struct xarray *xa, unsigned long first,
1370 		unsigned long last)
1371 {
1372 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
1373 	xa_store_range(xa, first, last, xa_mk_index(first), GFP_KERNEL);
1374 
1375 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, first) != xa_mk_index(first));
1376 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, last) != xa_mk_index(first));
1377 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, first - 1) != NULL);
1378 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, last + 1) != NULL);
1379 
1380 	xa_store_range(xa, first, last, NULL, GFP_KERNEL);
1381 #endif
1382 
1383 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1384 }
1385 
1386 static noinline void check_store_range(struct xarray *xa)
1387 {
1388 	unsigned long i, j;
1389 
1390 	for (i = 0; i < 128; i++) {
1391 		for (j = i; j < 128; j++) {
1392 			__check_store_range(xa, i, j);
1393 			__check_store_range(xa, 128 + i, 128 + j);
1394 			__check_store_range(xa, 4095 + i, 4095 + j);
1395 			__check_store_range(xa, 4096 + i, 4096 + j);
1396 			__check_store_range(xa, 123456 + i, 123456 + j);
1397 			__check_store_range(xa, (1 << 24) + i, (1 << 24) + j);
1398 		}
1399 	}
1400 }
1401 
1402 static void check_align_1(struct xarray *xa, char *name)
1403 {
1404 	int i;
1405 	unsigned int id;
1406 	unsigned long index;
1407 	void *entry;
1408 
1409 	for (i = 0; i < 8; i++) {
1410 		XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, name + i, xa_limit_32b,
1411 					GFP_KERNEL) != 0);
1412 		XA_BUG_ON(xa, id != i);
1413 	}
1414 	xa_for_each(xa, index, entry)
1415 		XA_BUG_ON(xa, xa_is_err(entry));
1416 	xa_destroy(xa);
1417 }
1418 
1419 /*
1420  * We should always be able to store without allocating memory after
1421  * reserving a slot.
1422  */
1423 static void check_align_2(struct xarray *xa, char *name)
1424 {
1425 	int i;
1426 
1427 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1428 
1429 	for (i = 0; i < 8; i++) {
1430 		XA_BUG_ON(xa, xa_store(xa, 0, name + i, GFP_KERNEL) != NULL);
1431 		xa_erase(xa, 0);
1432 	}
1433 
1434 	for (i = 0; i < 8; i++) {
1435 		XA_BUG_ON(xa, xa_reserve(xa, 0, GFP_KERNEL) != 0);
1436 		XA_BUG_ON(xa, xa_store(xa, 0, name + i, 0) != NULL);
1437 		xa_erase(xa, 0);
1438 	}
1439 
1440 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1441 }
1442 
1443 static noinline void check_align(struct xarray *xa)
1444 {
1445 	char name[] = "Motorola 68000";
1446 
1447 	check_align_1(xa, name);
1448 	check_align_1(xa, name + 1);
1449 	check_align_1(xa, name + 2);
1450 	check_align_1(xa, name + 3);
1451 	check_align_2(xa, name);
1452 }
1453 
1454 static LIST_HEAD(shadow_nodes);
1455 
1456 static void test_update_node(struct xa_node *node)
1457 {
1458 	if (node->count && node->count == node->nr_values) {
1459 		if (list_empty(&node->private_list))
1460 			list_add(&shadow_nodes, &node->private_list);
1461 	} else {
1462 		if (!list_empty(&node->private_list))
1463 			list_del_init(&node->private_list);
1464 	}
1465 }
1466 
1467 static noinline void shadow_remove(struct xarray *xa)
1468 {
1469 	struct xa_node *node;
1470 
1471 	xa_lock(xa);
1472 	while ((node = list_first_entry_or_null(&shadow_nodes,
1473 					struct xa_node, private_list))) {
1474 		XA_STATE(xas, node->array, 0);
1475 		XA_BUG_ON(xa, node->array != xa);
1476 		list_del_init(&node->private_list);
1477 		xas.xa_node = xa_parent_locked(node->array, node);
1478 		xas.xa_offset = node->offset;
1479 		xas.xa_shift = node->shift + XA_CHUNK_SHIFT;
1480 		xas_set_update(&xas, test_update_node);
1481 		xas_store(&xas, NULL);
1482 	}
1483 	xa_unlock(xa);
1484 }
1485 
1486 static noinline void check_workingset(struct xarray *xa, unsigned long index)
1487 {
1488 	XA_STATE(xas, xa, index);
1489 	xas_set_update(&xas, test_update_node);
1490 
1491 	do {
1492 		xas_lock(&xas);
1493 		xas_store(&xas, xa_mk_value(0));
1494 		xas_next(&xas);
1495 		xas_store(&xas, xa_mk_value(1));
1496 		xas_unlock(&xas);
1497 	} while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
1498 
1499 	XA_BUG_ON(xa, list_empty(&shadow_nodes));
1500 
1501 	xas_lock(&xas);
1502 	xas_next(&xas);
1503 	xas_store(&xas, &xas);
1504 	XA_BUG_ON(xa, !list_empty(&shadow_nodes));
1505 
1506 	xas_store(&xas, xa_mk_value(2));
1507 	xas_unlock(&xas);
1508 	XA_BUG_ON(xa, list_empty(&shadow_nodes));
1509 
1510 	shadow_remove(xa);
1511 	XA_BUG_ON(xa, !list_empty(&shadow_nodes));
1512 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1513 }
1514 
1515 /*
1516  * Check that the pointer / value / sibling entries are accounted the
1517  * way we expect them to be.
1518  */
1519 static noinline void check_account(struct xarray *xa)
1520 {
1521 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
1522 	unsigned int order;
1523 
1524 	for (order = 1; order < 12; order++) {
1525 		XA_STATE(xas, xa, 1 << order);
1526 
1527 		xa_store_order(xa, 0, order, xa, GFP_KERNEL);
1528 		rcu_read_lock();
1529 		xas_load(&xas);
1530 		XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node->count == 0);
1531 		XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node->count > (1 << order));
1532 		XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node->nr_values != 0);
1533 		rcu_read_unlock();
1534 
1535 		xa_store_order(xa, 1 << order, order, xa_mk_index(1UL << order),
1536 				GFP_KERNEL);
1537 		XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node->count != xas.xa_node->nr_values * 2);
1538 
1539 		xa_erase(xa, 1 << order);
1540 		XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node->nr_values != 0);
1541 
1542 		xa_erase(xa, 0);
1543 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1544 	}
1545 #endif
1546 }
1547 
1548 static noinline void check_destroy(struct xarray *xa)
1549 {
1550 	unsigned long index;
1551 
1552 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1553 
1554 	/* Destroying an empty array is a no-op */
1555 	xa_destroy(xa);
1556 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1557 
1558 	/* Destroying an array with a single entry */
1559 	for (index = 0; index < 1000; index++) {
1560 		xa_store_index(xa, index, GFP_KERNEL);
1561 		XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
1562 		xa_destroy(xa);
1563 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1564 	}
1565 
1566 	/* Destroying an array with a single entry at ULONG_MAX */
1567 	xa_store(xa, ULONG_MAX, xa, GFP_KERNEL);
1568 	XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
1569 	xa_destroy(xa);
1570 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1571 
1572 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
1573 	/* Destroying an array with a multi-index entry */
1574 	xa_store_order(xa, 1 << 11, 11, xa, GFP_KERNEL);
1575 	XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
1576 	xa_destroy(xa);
1577 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1578 #endif
1579 }
1580 
1581 static DEFINE_XARRAY(array);
1582 
1583 static int xarray_checks(void)
1584 {
1585 	check_xa_err(&array);
1586 	check_xas_retry(&array);
1587 	check_xa_load(&array);
1588 	check_xa_mark(&array);
1589 	check_xa_shrink(&array);
1590 	check_xas_erase(&array);
1591 	check_insert(&array);
1592 	check_cmpxchg(&array);
1593 	check_reserve(&array);
1594 	check_reserve(&xa0);
1595 	check_multi_store(&array);
1596 	check_xa_alloc();
1597 	check_find(&array);
1598 	check_find_entry(&array);
1599 	check_account(&array);
1600 	check_destroy(&array);
1601 	check_move(&array);
1602 	check_create_range(&array);
1603 	check_store_range(&array);
1604 	check_store_iter(&array);
1605 	check_align(&xa0);
1606 
1607 	check_workingset(&array, 0);
1608 	check_workingset(&array, 64);
1609 	check_workingset(&array, 4096);
1610 
1611 	printk("XArray: %u of %u tests passed\n", tests_passed, tests_run);
1612 	return (tests_run == tests_passed) ? 0 : -EINVAL;
1613 }
1614 
1615 static void xarray_exit(void)
1616 {
1617 }
1618 
1619 module_init(xarray_checks);
1620 module_exit(xarray_exit);
1621 MODULE_AUTHOR("Matthew Wilcox <willy@infradead.org>");
1622 MODULE_LICENSE("GPL");
1623