Merge branch 'Fixes-for-SONIC-ethernet-driver'
[linux.git] / lib / bitmap.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * lib/bitmap.c
4  * Helper functions for bitmap.h.
5  */
6 #include <linux/export.h>
7 #include <linux/thread_info.h>
8 #include <linux/ctype.h>
9 #include <linux/errno.h>
10 #include <linux/bitmap.h>
11 #include <linux/bitops.h>
12 #include <linux/bug.h>
13 #include <linux/kernel.h>
14 #include <linux/mm.h>
15 #include <linux/slab.h>
16 #include <linux/string.h>
17 #include <linux/uaccess.h>
18
19 #include <asm/page.h>
20
21 #include "kstrtox.h"
22
23 /**
24  * DOC: bitmap introduction
25  *
26  * bitmaps provide an array of bits, implemented using an an
27  * array of unsigned longs.  The number of valid bits in a
28  * given bitmap does _not_ need to be an exact multiple of
29  * BITS_PER_LONG.
30  *
31  * The possible unused bits in the last, partially used word
32  * of a bitmap are 'don't care'.  The implementation makes
33  * no particular effort to keep them zero.  It ensures that
34  * their value will not affect the results of any operation.
35  * The bitmap operations that return Boolean (bitmap_empty,
36  * for example) or scalar (bitmap_weight, for example) results
37  * carefully filter out these unused bits from impacting their
38  * results.
39  *
40  * The byte ordering of bitmaps is more natural on little
41  * endian architectures.  See the big-endian headers
42  * include/asm-ppc64/bitops.h and include/asm-s390/bitops.h
43  * for the best explanations of this ordering.
44  */
45
46 int __bitmap_equal(const unsigned long *bitmap1,
47                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
48 {
49         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
50         for (k = 0; k < lim; ++k)
51                 if (bitmap1[k] != bitmap2[k])
52                         return 0;
53
54         if (bits % BITS_PER_LONG)
55                 if ((bitmap1[k] ^ bitmap2[k]) & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits))
56                         return 0;
57
58         return 1;
59 }
60 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_equal);
61
62 bool __bitmap_or_equal(const unsigned long *bitmap1,
63                        const unsigned long *bitmap2,
64                        const unsigned long *bitmap3,
65                        unsigned int bits)
66 {
67         unsigned int k, lim = bits / BITS_PER_LONG;
68         unsigned long tmp;
69
70         for (k = 0; k < lim; ++k) {
71                 if ((bitmap1[k] | bitmap2[k]) != bitmap3[k])
72                         return false;
73         }
74
75         if (!(bits % BITS_PER_LONG))
76                 return true;
77
78         tmp = (bitmap1[k] | bitmap2[k]) ^ bitmap3[k];
79         return (tmp & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits)) == 0;
80 }
81
82 void __bitmap_complement(unsigned long *dst, const unsigned long *src, unsigned int bits)
83 {
84         unsigned int k, lim = BITS_TO_LONGS(bits);
85         for (k = 0; k < lim; ++k)
86                 dst[k] = ~src[k];
87 }
88 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_complement);
89
90 /**
91  * __bitmap_shift_right - logical right shift of the bits in a bitmap
92  *   @dst : destination bitmap
93  *   @src : source bitmap
94  *   @shift : shift by this many bits
95  *   @nbits : bitmap size, in bits
96  *
97  * Shifting right (dividing) means moving bits in the MS -> LS bit
98  * direction.  Zeros are fed into the vacated MS positions and the
99  * LS bits shifted off the bottom are lost.
100  */
101 void __bitmap_shift_right(unsigned long *dst, const unsigned long *src,
102                         unsigned shift, unsigned nbits)
103 {
104         unsigned k, lim = BITS_TO_LONGS(nbits);
105         unsigned off = shift/BITS_PER_LONG, rem = shift % BITS_PER_LONG;
106         unsigned long mask = BITMAP_LAST_WORD_MASK(nbits);
107         for (k = 0; off + k < lim; ++k) {
108                 unsigned long upper, lower;
109
110                 /*
111                  * If shift is not word aligned, take lower rem bits of
112                  * word above and make them the top rem bits of result.
113                  */
114                 if (!rem || off + k + 1 >= lim)
115                         upper = 0;
116                 else {
117                         upper = src[off + k + 1];
118                         if (off + k + 1 == lim - 1)
119                                 upper &= mask;
120                         upper <<= (BITS_PER_LONG - rem);
121                 }
122                 lower = src[off + k];
123                 if (off + k == lim - 1)
124                         lower &= mask;
125                 lower >>= rem;
126                 dst[k] = lower | upper;
127         }
128         if (off)
129                 memset(&dst[lim - off], 0, off*sizeof(unsigned long));
130 }
131 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_shift_right);
132
133
134 /**
135  * __bitmap_shift_left - logical left shift of the bits in a bitmap
136  *   @dst : destination bitmap
137  *   @src : source bitmap
138  *   @shift : shift by this many bits
139  *   @nbits : bitmap size, in bits
140  *
141  * Shifting left (multiplying) means moving bits in the LS -> MS
142  * direction.  Zeros are fed into the vacated LS bit positions
143  * and those MS bits shifted off the top are lost.
144  */
145
146 void __bitmap_shift_left(unsigned long *dst, const unsigned long *src,
147                         unsigned int shift, unsigned int nbits)
148 {
149         int k;
150         unsigned int lim = BITS_TO_LONGS(nbits);
151         unsigned int off = shift/BITS_PER_LONG, rem = shift % BITS_PER_LONG;
152         for (k = lim - off - 1; k >= 0; --k) {
153                 unsigned long upper, lower;
154
155                 /*
156                  * If shift is not word aligned, take upper rem bits of
157                  * word below and make them the bottom rem bits of result.
158                  */
159                 if (rem && k > 0)
160                         lower = src[k - 1] >> (BITS_PER_LONG - rem);
161                 else
162                         lower = 0;
163                 upper = src[k] << rem;
164                 dst[k + off] = lower | upper;
165         }
166         if (off)
167                 memset(dst, 0, off*sizeof(unsigned long));
168 }
169 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_shift_left);
170
171 int __bitmap_and(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
172                                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
173 {
174         unsigned int k;
175         unsigned int lim = bits/BITS_PER_LONG;
176         unsigned long result = 0;
177
178         for (k = 0; k < lim; k++)
179                 result |= (dst[k] = bitmap1[k] & bitmap2[k]);
180         if (bits % BITS_PER_LONG)
181                 result |= (dst[k] = bitmap1[k] & bitmap2[k] &
182                            BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits));
183         return result != 0;
184 }
185 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_and);
186
187 void __bitmap_or(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
188                                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
189 {
190         unsigned int k;
191         unsigned int nr = BITS_TO_LONGS(bits);
192
193         for (k = 0; k < nr; k++)
194                 dst[k] = bitmap1[k] | bitmap2[k];
195 }
196 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_or);
197
198 void __bitmap_xor(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
199                                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
200 {
201         unsigned int k;
202         unsigned int nr = BITS_TO_LONGS(bits);
203
204         for (k = 0; k < nr; k++)
205                 dst[k] = bitmap1[k] ^ bitmap2[k];
206 }
207 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_xor);
208
209 int __bitmap_andnot(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
210                                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
211 {
212         unsigned int k;
213         unsigned int lim = bits/BITS_PER_LONG;
214         unsigned long result = 0;
215
216         for (k = 0; k < lim; k++)
217                 result |= (dst[k] = bitmap1[k] & ~bitmap2[k]);
218         if (bits % BITS_PER_LONG)
219                 result |= (dst[k] = bitmap1[k] & ~bitmap2[k] &
220                            BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits));
221         return result != 0;
222 }
223 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_andnot);
224
225 void __bitmap_replace(unsigned long *dst,
226                       const unsigned long *old, const unsigned long *new,
227                       const unsigned long *mask, unsigned int nbits)
228 {
229         unsigned int k;
230         unsigned int nr = BITS_TO_LONGS(nbits);
231
232         for (k = 0; k < nr; k++)
233                 dst[k] = (old[k] & ~mask[k]) | (new[k] & mask[k]);
234 }
235 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_replace);
236
237 int __bitmap_intersects(const unsigned long *bitmap1,
238                         const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
239 {
240         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
241         for (k = 0; k < lim; ++k)
242                 if (bitmap1[k] & bitmap2[k])
243                         return 1;
244
245         if (bits % BITS_PER_LONG)
246                 if ((bitmap1[k] & bitmap2[k]) & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits))
247                         return 1;
248         return 0;
249 }
250 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_intersects);
251
252 int __bitmap_subset(const unsigned long *bitmap1,
253                     const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
254 {
255         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
256         for (k = 0; k < lim; ++k)
257                 if (bitmap1[k] & ~bitmap2[k])
258                         return 0;
259
260         if (bits % BITS_PER_LONG)
261                 if ((bitmap1[k] & ~bitmap2[k]) & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits))
262                         return 0;
263         return 1;
264 }
265 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_subset);
266
267 int __bitmap_weight(const unsigned long *bitmap, unsigned int bits)
268 {
269         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
270         int w = 0;
271
272         for (k = 0; k < lim; k++)
273                 w += hweight_long(bitmap[k]);
274
275         if (bits % BITS_PER_LONG)
276                 w += hweight_long(bitmap[k] & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits));
277
278         return w;
279 }
280 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_weight);
281
282 void __bitmap_set(unsigned long *map, unsigned int start, int len)
283 {
284         unsigned long *p = map + BIT_WORD(start);
285         const unsigned int size = start + len;
286         int bits_to_set = BITS_PER_LONG - (start % BITS_PER_LONG);
287         unsigned long mask_to_set = BITMAP_FIRST_WORD_MASK(start);
288
289         while (len - bits_to_set >= 0) {
290                 *p |= mask_to_set;
291                 len -= bits_to_set;
292                 bits_to_set = BITS_PER_LONG;
293                 mask_to_set = ~0UL;
294                 p++;
295         }
296         if (len) {
297                 mask_to_set &= BITMAP_LAST_WORD_MASK(size);
298                 *p |= mask_to_set;
299         }
300 }
301 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_set);
302
303 void __bitmap_clear(unsigned long *map, unsigned int start, int len)
304 {
305         unsigned long *p = map + BIT_WORD(start);
306         const unsigned int size = start + len;
307         int bits_to_clear = BITS_PER_LONG - (start % BITS_PER_LONG);
308         unsigned long mask_to_clear = BITMAP_FIRST_WORD_MASK(start);
309
310         while (len - bits_to_clear >= 0) {
311                 *p &= ~mask_to_clear;
312                 len -= bits_to_clear;
313                 bits_to_clear = BITS_PER_LONG;
314                 mask_to_clear = ~0UL;
315                 p++;
316         }
317         if (len) {
318                 mask_to_clear &= BITMAP_LAST_WORD_MASK(size);
319                 *p &= ~mask_to_clear;
320         }
321 }
322 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_clear);
323
324 /**
325  * bitmap_find_next_zero_area_off - find a contiguous aligned zero area
326  * @map: The address to base the search on
327  * @size: The bitmap size in bits
328  * @start: The bitnumber to start searching at
329  * @nr: The number of zeroed bits we're looking for
330  * @align_mask: Alignment mask for zero area
331  * @align_offset: Alignment offset for zero area.
332  *
333  * The @align_mask should be one less than a power of 2; the effect is that
334  * the bit offset of all zero areas this function finds plus @align_offset
335  * is multiple of that power of 2.
336  */
337 unsigned long bitmap_find_next_zero_area_off(unsigned long *map,
338                                              unsigned long size,
339                                              unsigned long start,
340                                              unsigned int nr,
341                                              unsigned long align_mask,
342                                              unsigned long align_offset)
343 {
344         unsigned long index, end, i;
345 again:
346         index = find_next_zero_bit(map, size, start);
347
348         /* Align allocation */
349         index = __ALIGN_MASK(index + align_offset, align_mask) - align_offset;
350
351         end = index + nr;
352         if (end > size)
353                 return end;
354         i = find_next_bit(map, end, index);
355         if (i < end) {
356                 start = i + 1;
357                 goto again;
358         }
359         return index;
360 }
361 EXPORT_SYMBOL(bitmap_find_next_zero_area_off);
362
363 /*
364  * Bitmap printing & parsing functions: first version by Nadia Yvette Chambers,
365  * second version by Paul Jackson, third by Joe Korty.
366  */
367
368 #define CHUNKSZ                         32
369 #define nbits_to_hold_value(val)        fls(val)
370 #define BASEDEC 10              /* fancier cpuset lists input in decimal */
371
372 /**
373  * __bitmap_parse - convert an ASCII hex string into a bitmap.
374  * @buf: pointer to buffer containing string.
375  * @buflen: buffer size in bytes.  If string is smaller than this
376  *    then it must be terminated with a \0.
377  * @is_user: location of buffer, 0 indicates kernel space
378  * @maskp: pointer to bitmap array that will contain result.
379  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits.
380  *
381  * Commas group hex digits into chunks.  Each chunk defines exactly 32
382  * bits of the resultant bitmask.  No chunk may specify a value larger
383  * than 32 bits (%-EOVERFLOW), and if a chunk specifies a smaller value
384  * then leading 0-bits are prepended.  %-EINVAL is returned for illegal
385  * characters and for grouping errors such as "1,,5", ",44", "," and "".
386  * Leading and trailing whitespace accepted, but not embedded whitespace.
387  */
388 int __bitmap_parse(const char *buf, unsigned int buflen,
389                 int is_user, unsigned long *maskp,
390                 int nmaskbits)
391 {
392         int c, old_c, totaldigits, ndigits, nchunks, nbits;
393         u32 chunk;
394         const char __user __force *ubuf = (const char __user __force *)buf;
395
396         bitmap_zero(maskp, nmaskbits);
397
398         nchunks = nbits = totaldigits = c = 0;
399         do {
400                 chunk = 0;
401                 ndigits = totaldigits;
402
403                 /* Get the next chunk of the bitmap */
404                 while (buflen) {
405                         old_c = c;
406                         if (is_user) {
407                                 if (__get_user(c, ubuf++))
408                                         return -EFAULT;
409                         }
410                         else
411                                 c = *buf++;
412                         buflen--;
413                         if (isspace(c))
414                                 continue;
415
416                         /*
417                          * If the last character was a space and the current
418                          * character isn't '\0', we've got embedded whitespace.
419                          * This is a no-no, so throw an error.
420                          */
421                         if (totaldigits && c && isspace(old_c))
422                                 return -EINVAL;
423
424                         /* A '\0' or a ',' signal the end of the chunk */
425                         if (c == '\0' || c == ',')
426                                 break;
427
428                         if (!isxdigit(c))
429                                 return -EINVAL;
430
431                         /*
432                          * Make sure there are at least 4 free bits in 'chunk'.
433                          * If not, this hexdigit will overflow 'chunk', so
434                          * throw an error.
435                          */
436                         if (chunk & ~((1UL << (CHUNKSZ - 4)) - 1))
437                                 return -EOVERFLOW;
438
439                         chunk = (chunk << 4) | hex_to_bin(c);
440                         totaldigits++;
441                 }
442                 if (ndigits == totaldigits)
443                         return -EINVAL;
444                 if (nchunks == 0 && chunk == 0)
445                         continue;
446
447                 __bitmap_shift_left(maskp, maskp, CHUNKSZ, nmaskbits);
448                 *maskp |= chunk;
449                 nchunks++;
450                 nbits += (nchunks == 1) ? nbits_to_hold_value(chunk) : CHUNKSZ;
451                 if (nbits > nmaskbits)
452                         return -EOVERFLOW;
453         } while (buflen && c == ',');
454
455         return 0;
456 }
457 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_parse);
458
459 /**
460  * bitmap_parse_user - convert an ASCII hex string in a user buffer into a bitmap
461  *
462  * @ubuf: pointer to user buffer containing string.
463  * @ulen: buffer size in bytes.  If string is smaller than this
464  *    then it must be terminated with a \0.
465  * @maskp: pointer to bitmap array that will contain result.
466  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits.
467  *
468  * Wrapper for __bitmap_parse(), providing it with user buffer.
469  *
470  * We cannot have this as an inline function in bitmap.h because it needs
471  * linux/uaccess.h to get the access_ok() declaration and this causes
472  * cyclic dependencies.
473  */
474 int bitmap_parse_user(const char __user *ubuf,
475                         unsigned int ulen, unsigned long *maskp,
476                         int nmaskbits)
477 {
478         if (!access_ok(ubuf, ulen))
479                 return -EFAULT;
480         return __bitmap_parse((const char __force *)ubuf,
481                                 ulen, 1, maskp, nmaskbits);
482
483 }
484 EXPORT_SYMBOL(bitmap_parse_user);
485
486 /**
487  * bitmap_print_to_pagebuf - convert bitmap to list or hex format ASCII string
488  * @list: indicates whether the bitmap must be list
489  * @buf: page aligned buffer into which string is placed
490  * @maskp: pointer to bitmap to convert
491  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits
492  *
493  * Output format is a comma-separated list of decimal numbers and
494  * ranges if list is specified or hex digits grouped into comma-separated
495  * sets of 8 digits/set. Returns the number of characters written to buf.
496  *
497  * It is assumed that @buf is a pointer into a PAGE_SIZE, page-aligned
498  * area and that sufficient storage remains at @buf to accommodate the
499  * bitmap_print_to_pagebuf() output. Returns the number of characters
500  * actually printed to @buf, excluding terminating '\0'.
501  */
502 int bitmap_print_to_pagebuf(bool list, char *buf, const unsigned long *maskp,
503                             int nmaskbits)
504 {
505         ptrdiff_t len = PAGE_SIZE - offset_in_page(buf);
506
507         return list ? scnprintf(buf, len, "%*pbl\n", nmaskbits, maskp) :
508                       scnprintf(buf, len, "%*pb\n", nmaskbits, maskp);
509 }
510 EXPORT_SYMBOL(bitmap_print_to_pagebuf);
511
512 /*
513  * Region 9-38:4/10 describes the following bitmap structure:
514  * 0       9  12    18                  38
515  * .........****......****......****......
516  *          ^  ^     ^                   ^
517  *      start  off   group_len         end
518  */
519 struct region {
520         unsigned int start;
521         unsigned int off;
522         unsigned int group_len;
523         unsigned int end;
524 };
525
526 static int bitmap_set_region(const struct region *r,
527                                 unsigned long *bitmap, int nbits)
528 {
529         unsigned int start;
530
531         if (r->end >= nbits)
532                 return -ERANGE;
533
534         for (start = r->start; start <= r->end; start += r->group_len)
535                 bitmap_set(bitmap, start, min(r->end - start + 1, r->off));
536
537         return 0;
538 }
539
540 static int bitmap_check_region(const struct region *r)
541 {
542         if (r->start > r->end || r->group_len == 0 || r->off > r->group_len)
543                 return -EINVAL;
544
545         return 0;
546 }
547
548 static const char *bitmap_getnum(const char *str, unsigned int *num)
549 {
550         unsigned long long n;
551         unsigned int len;
552
553         len = _parse_integer(str, 10, &n);
554         if (!len)
555                 return ERR_PTR(-EINVAL);
556         if (len & KSTRTOX_OVERFLOW || n != (unsigned int)n)
557                 return ERR_PTR(-EOVERFLOW);
558
559         *num = n;
560         return str + len;
561 }
562
563 static inline bool end_of_str(char c)
564 {
565         return c == '\0' || c == '\n';
566 }
567
568 static inline bool __end_of_region(char c)
569 {
570         return isspace(c) || c == ',';
571 }
572
573 static inline bool end_of_region(char c)
574 {
575         return __end_of_region(c) || end_of_str(c);
576 }
577
578 /*
579  * The format allows commas and whitespases at the beginning
580  * of the region.
581  */
582 static const char *bitmap_find_region(const char *str)
583 {
584         while (__end_of_region(*str))
585                 str++;
586
587         return end_of_str(*str) ? NULL : str;
588 }
589
590 static const char *bitmap_parse_region(const char *str, struct region *r)
591 {
592         str = bitmap_getnum(str, &r->start);
593         if (IS_ERR(str))
594                 return str;
595
596         if (end_of_region(*str))
597                 goto no_end;
598
599         if (*str != '-')
600                 return ERR_PTR(-EINVAL);
601
602         str = bitmap_getnum(str + 1, &r->end);
603         if (IS_ERR(str))
604                 return str;
605
606         if (end_of_region(*str))
607                 goto no_pattern;
608
609         if (*str != ':')
610                 return ERR_PTR(-EINVAL);
611
612         str = bitmap_getnum(str + 1, &r->off);
613         if (IS_ERR(str))
614                 return str;
615
616         if (*str != '/')
617                 return ERR_PTR(-EINVAL);
618
619         return bitmap_getnum(str + 1, &r->group_len);
620
621 no_end:
622         r->end = r->start;
623 no_pattern:
624         r->off = r->end + 1;
625         r->group_len = r->end + 1;
626
627         return end_of_str(*str) ? NULL : str;
628 }
629
630 /**
631  * bitmap_parselist - convert list format ASCII string to bitmap
632  * @buf: read user string from this buffer; must be terminated
633  *    with a \0 or \n.
634  * @maskp: write resulting mask here
635  * @nmaskbits: number of bits in mask to be written
636  *
637  * Input format is a comma-separated list of decimal numbers and
638  * ranges.  Consecutively set bits are shown as two hyphen-separated
639  * decimal numbers, the smallest and largest bit numbers set in
640  * the range.
641  * Optionally each range can be postfixed to denote that only parts of it
642  * should be set. The range will divided to groups of specific size.
643  * From each group will be used only defined amount of bits.
644  * Syntax: range:used_size/group_size
645  * Example: 0-1023:2/256 ==> 0,1,256,257,512,513,768,769
646  *
647  * Returns: 0 on success, -errno on invalid input strings. Error values:
648  *
649  *   - ``-EINVAL``: wrong region format
650  *   - ``-EINVAL``: invalid character in string
651  *   - ``-ERANGE``: bit number specified too large for mask
652  *   - ``-EOVERFLOW``: integer overflow in the input parameters
653  */
654 int bitmap_parselist(const char *buf, unsigned long *maskp, int nmaskbits)
655 {
656         struct region r;
657         long ret;
658
659         bitmap_zero(maskp, nmaskbits);
660
661         while (buf) {
662                 buf = bitmap_find_region(buf);
663                 if (buf == NULL)
664                         return 0;
665
666                 buf = bitmap_parse_region(buf, &r);
667                 if (IS_ERR(buf))
668                         return PTR_ERR(buf);
669
670                 ret = bitmap_check_region(&r);
671                 if (ret)
672                         return ret;
673
674                 ret = bitmap_set_region(&r, maskp, nmaskbits);
675                 if (ret)
676                         return ret;
677         }
678
679         return 0;
680 }
681 EXPORT_SYMBOL(bitmap_parselist);
682
683
684 /**
685  * bitmap_parselist_user()
686  *
687  * @ubuf: pointer to user buffer containing string.
688  * @ulen: buffer size in bytes.  If string is smaller than this
689  *    then it must be terminated with a \0.
690  * @maskp: pointer to bitmap array that will contain result.
691  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits.
692  *
693  * Wrapper for bitmap_parselist(), providing it with user buffer.
694  */
695 int bitmap_parselist_user(const char __user *ubuf,
696                         unsigned int ulen, unsigned long *maskp,
697                         int nmaskbits)
698 {
699         char *buf;
700         int ret;
701
702         buf = memdup_user_nul(ubuf, ulen);
703         if (IS_ERR(buf))
704                 return PTR_ERR(buf);
705
706         ret = bitmap_parselist(buf, maskp, nmaskbits);
707
708         kfree(buf);
709         return ret;
710 }
711 EXPORT_SYMBOL(bitmap_parselist_user);
712
713
714 #ifdef CONFIG_NUMA
715 /**
716  * bitmap_pos_to_ord - find ordinal of set bit at given position in bitmap
717  *      @buf: pointer to a bitmap
718  *      @pos: a bit position in @buf (0 <= @pos < @nbits)
719  *      @nbits: number of valid bit positions in @buf
720  *
721  * Map the bit at position @pos in @buf (of length @nbits) to the
722  * ordinal of which set bit it is.  If it is not set or if @pos
723  * is not a valid bit position, map to -1.
724  *
725  * If for example, just bits 4 through 7 are set in @buf, then @pos
726  * values 4 through 7 will get mapped to 0 through 3, respectively,
727  * and other @pos values will get mapped to -1.  When @pos value 7
728  * gets mapped to (returns) @ord value 3 in this example, that means
729  * that bit 7 is the 3rd (starting with 0th) set bit in @buf.
730  *
731  * The bit positions 0 through @bits are valid positions in @buf.
732  */
733 static int bitmap_pos_to_ord(const unsigned long *buf, unsigned int pos, unsigned int nbits)
734 {
735         if (pos >= nbits || !test_bit(pos, buf))
736                 return -1;
737
738         return __bitmap_weight(buf, pos);
739 }
740
741 /**
742  * bitmap_ord_to_pos - find position of n-th set bit in bitmap
743  *      @buf: pointer to bitmap
744  *      @ord: ordinal bit position (n-th set bit, n >= 0)
745  *      @nbits: number of valid bit positions in @buf
746  *
747  * Map the ordinal offset of bit @ord in @buf to its position in @buf.
748  * Value of @ord should be in range 0 <= @ord < weight(buf). If @ord
749  * >= weight(buf), returns @nbits.
750  *
751  * If for example, just bits 4 through 7 are set in @buf, then @ord
752  * values 0 through 3 will get mapped to 4 through 7, respectively,
753  * and all other @ord values returns @nbits.  When @ord value 3
754  * gets mapped to (returns) @pos value 7 in this example, that means
755  * that the 3rd set bit (starting with 0th) is at position 7 in @buf.
756  *
757  * The bit positions 0 through @nbits-1 are valid positions in @buf.
758  */
759 unsigned int bitmap_ord_to_pos(const unsigned long *buf, unsigned int ord, unsigned int nbits)
760 {
761         unsigned int pos;
762
763         for (pos = find_first_bit(buf, nbits);
764              pos < nbits && ord;
765              pos = find_next_bit(buf, nbits, pos + 1))
766                 ord--;
767
768         return pos;
769 }
770
771 /**
772  * bitmap_remap - Apply map defined by a pair of bitmaps to another bitmap
773  *      @dst: remapped result
774  *      @src: subset to be remapped
775  *      @old: defines domain of map
776  *      @new: defines range of map
777  *      @nbits: number of bits in each of these bitmaps
778  *
779  * Let @old and @new define a mapping of bit positions, such that
780  * whatever position is held by the n-th set bit in @old is mapped
781  * to the n-th set bit in @new.  In the more general case, allowing
782  * for the possibility that the weight 'w' of @new is less than the
783  * weight of @old, map the position of the n-th set bit in @old to
784  * the position of the m-th set bit in @new, where m == n % w.
785  *
786  * If either of the @old and @new bitmaps are empty, or if @src and
787  * @dst point to the same location, then this routine copies @src
788  * to @dst.
789  *
790  * The positions of unset bits in @old are mapped to themselves
791  * (the identify map).
792  *
793  * Apply the above specified mapping to @src, placing the result in
794  * @dst, clearing any bits previously set in @dst.
795  *
796  * For example, lets say that @old has bits 4 through 7 set, and
797  * @new has bits 12 through 15 set.  This defines the mapping of bit
798  * position 4 to 12, 5 to 13, 6 to 14 and 7 to 15, and of all other
799  * bit positions unchanged.  So if say @src comes into this routine
800  * with bits 1, 5 and 7 set, then @dst should leave with bits 1,
801  * 13 and 15 set.
802  */
803 void bitmap_remap(unsigned long *dst, const unsigned long *src,
804                 const unsigned long *old, const unsigned long *new,
805                 unsigned int nbits)
806 {
807         unsigned int oldbit, w;
808
809         if (dst == src)         /* following doesn't handle inplace remaps */
810                 return;
811         bitmap_zero(dst, nbits);
812
813         w = bitmap_weight(new, nbits);
814         for_each_set_bit(oldbit, src, nbits) {
815                 int n = bitmap_pos_to_ord(old, oldbit, nbits);
816
817                 if (n < 0 || w == 0)
818                         set_bit(oldbit, dst);   /* identity map */
819                 else
820                         set_bit(bitmap_ord_to_pos(new, n % w, nbits), dst);
821         }
822 }
823
824 /**
825  * bitmap_bitremap - Apply map defined by a pair of bitmaps to a single bit
826  *      @oldbit: bit position to be mapped
827  *      @old: defines domain of map
828  *      @new: defines range of map
829  *      @bits: number of bits in each of these bitmaps
830  *
831  * Let @old and @new define a mapping of bit positions, such that
832  * whatever position is held by the n-th set bit in @old is mapped
833  * to the n-th set bit in @new.  In the more general case, allowing
834  * for the possibility that the weight 'w' of @new is less than the
835  * weight of @old, map the position of the n-th set bit in @old to
836  * the position of the m-th set bit in @new, where m == n % w.
837  *
838  * The positions of unset bits in @old are mapped to themselves
839  * (the identify map).
840  *
841  * Apply the above specified mapping to bit position @oldbit, returning
842  * the new bit position.
843  *
844  * For example, lets say that @old has bits 4 through 7 set, and
845  * @new has bits 12 through 15 set.  This defines the mapping of bit
846  * position 4 to 12, 5 to 13, 6 to 14 and 7 to 15, and of all other
847  * bit positions unchanged.  So if say @oldbit is 5, then this routine
848  * returns 13.
849  */
850 int bitmap_bitremap(int oldbit, const unsigned long *old,
851                                 const unsigned long *new, int bits)
852 {
853         int w = bitmap_weight(new, bits);
854         int n = bitmap_pos_to_ord(old, oldbit, bits);
855         if (n < 0 || w == 0)
856                 return oldbit;
857         else
858                 return bitmap_ord_to_pos(new, n % w, bits);
859 }
860
861 /**
862  * bitmap_onto - translate one bitmap relative to another
863  *      @dst: resulting translated bitmap
864  *      @orig: original untranslated bitmap
865  *      @relmap: bitmap relative to which translated
866  *      @bits: number of bits in each of these bitmaps
867  *
868  * Set the n-th bit of @dst iff there exists some m such that the
869  * n-th bit of @relmap is set, the m-th bit of @orig is set, and
870  * the n-th bit of @relmap is also the m-th _set_ bit of @relmap.
871  * (If you understood the previous sentence the first time your
872  * read it, you're overqualified for your current job.)
873  *
874  * In other words, @orig is mapped onto (surjectively) @dst,
875  * using the map { <n, m> | the n-th bit of @relmap is the
876  * m-th set bit of @relmap }.
877  *
878  * Any set bits in @orig above bit number W, where W is the
879  * weight of (number of set bits in) @relmap are mapped nowhere.
880  * In particular, if for all bits m set in @orig, m >= W, then
881  * @dst will end up empty.  In situations where the possibility
882  * of such an empty result is not desired, one way to avoid it is
883  * to use the bitmap_fold() operator, below, to first fold the
884  * @orig bitmap over itself so that all its set bits x are in the
885  * range 0 <= x < W.  The bitmap_fold() operator does this by
886  * setting the bit (m % W) in @dst, for each bit (m) set in @orig.
887  *
888  * Example [1] for bitmap_onto():
889  *  Let's say @relmap has bits 30-39 set, and @orig has bits
890  *  1, 3, 5, 7, 9 and 11 set.  Then on return from this routine,
891  *  @dst will have bits 31, 33, 35, 37 and 39 set.
892  *
893  *  When bit 0 is set in @orig, it means turn on the bit in
894  *  @dst corresponding to whatever is the first bit (if any)
895  *  that is turned on in @relmap.  Since bit 0 was off in the
896  *  above example, we leave off that bit (bit 30) in @dst.
897  *
898  *  When bit 1 is set in @orig (as in the above example), it
899  *  means turn on the bit in @dst corresponding to whatever
900  *  is the second bit that is turned on in @relmap.  The second
901  *  bit in @relmap that was turned on in the above example was
902  *  bit 31, so we turned on bit 31 in @dst.
903  *
904  *  Similarly, we turned on bits 33, 35, 37 and 39 in @dst,
905  *  because they were the 4th, 6th, 8th and 10th set bits
906  *  set in @relmap, and the 4th, 6th, 8th and 10th bits of
907  *  @orig (i.e. bits 3, 5, 7 and 9) were also set.
908  *
909  *  When bit 11 is set in @orig, it means turn on the bit in
910  *  @dst corresponding to whatever is the twelfth bit that is
911  *  turned on in @relmap.  In the above example, there were
912  *  only ten bits turned on in @relmap (30..39), so that bit
913  *  11 was set in @orig had no affect on @dst.
914  *
915  * Example [2] for bitmap_fold() + bitmap_onto():
916  *  Let's say @relmap has these ten bits set::
917  *
918  *              40 41 42 43 45 48 53 61 74 95
919  *
920  *  (for the curious, that's 40 plus the first ten terms of the
921  *  Fibonacci sequence.)
922  *
923  *  Further lets say we use the following code, invoking
924  *  bitmap_fold() then bitmap_onto, as suggested above to
925  *  avoid the possibility of an empty @dst result::
926  *
927  *      unsigned long *tmp;     // a temporary bitmap's bits
928  *
929  *      bitmap_fold(tmp, orig, bitmap_weight(relmap, bits), bits);
930  *      bitmap_onto(dst, tmp, relmap, bits);
931  *
932  *  Then this table shows what various values of @dst would be, for
933  *  various @orig's.  I list the zero-based positions of each set bit.
934  *  The tmp column shows the intermediate result, as computed by
935  *  using bitmap_fold() to fold the @orig bitmap modulo ten
936  *  (the weight of @relmap):
937  *
938  *      =============== ============== =================
939  *      @orig           tmp            @dst
940  *      0                0             40
941  *      1                1             41
942  *      9                9             95
943  *      10               0             40 [#f1]_
944  *      1 3 5 7          1 3 5 7       41 43 48 61
945  *      0 1 2 3 4        0 1 2 3 4     40 41 42 43 45
946  *      0 9 18 27        0 9 8 7       40 61 74 95
947  *      0 10 20 30       0             40
948  *      0 11 22 33       0 1 2 3       40 41 42 43
949  *      0 12 24 36       0 2 4 6       40 42 45 53
950  *      78 102 211       1 2 8         41 42 74 [#f1]_
951  *      =============== ============== =================
952  *
953  * .. [#f1]
954  *
955  *     For these marked lines, if we hadn't first done bitmap_fold()
956  *     into tmp, then the @dst result would have been empty.
957  *
958  * If either of @orig or @relmap is empty (no set bits), then @dst
959  * will be returned empty.
960  *
961  * If (as explained above) the only set bits in @orig are in positions
962  * m where m >= W, (where W is the weight of @relmap) then @dst will
963  * once again be returned empty.
964  *
965  * All bits in @dst not set by the above rule are cleared.
966  */
967 void bitmap_onto(unsigned long *dst, const unsigned long *orig,
968                         const unsigned long *relmap, unsigned int bits)
969 {
970         unsigned int n, m;      /* same meaning as in above comment */
971
972         if (dst == orig)        /* following doesn't handle inplace mappings */
973                 return;
974         bitmap_zero(dst, bits);
975
976         /*
977          * The following code is a more efficient, but less
978          * obvious, equivalent to the loop:
979          *      for (m = 0; m < bitmap_weight(relmap, bits); m++) {
980          *              n = bitmap_ord_to_pos(orig, m, bits);
981          *              if (test_bit(m, orig))
982          *                      set_bit(n, dst);
983          *      }
984          */
985
986         m = 0;
987         for_each_set_bit(n, relmap, bits) {
988                 /* m == bitmap_pos_to_ord(relmap, n, bits) */
989                 if (test_bit(m, orig))
990                         set_bit(n, dst);
991                 m++;
992         }
993 }
994
995 /**
996  * bitmap_fold - fold larger bitmap into smaller, modulo specified size
997  *      @dst: resulting smaller bitmap
998  *      @orig: original larger bitmap
999  *      @sz: specified size
1000  *      @nbits: number of bits in each of these bitmaps
1001  *
1002  * For each bit oldbit in @orig, set bit oldbit mod @sz in @dst.
1003  * Clear all other bits in @dst.  See further the comment and
1004  * Example [2] for bitmap_onto() for why and how to use this.
1005  */
1006 void bitmap_fold(unsigned long *dst, const unsigned long *orig,
1007                         unsigned int sz, unsigned int nbits)
1008 {
1009         unsigned int oldbit;
1010
1011         if (dst == orig)        /* following doesn't handle inplace mappings */
1012                 return;
1013         bitmap_zero(dst, nbits);
1014
1015         for_each_set_bit(oldbit, orig, nbits)
1016                 set_bit(oldbit % sz, dst);
1017 }
1018 #endif /* CONFIG_NUMA */
1019
1020 /*
1021  * Common code for bitmap_*_region() routines.
1022  *      bitmap: array of unsigned longs corresponding to the bitmap
1023  *      pos: the beginning of the region
1024  *      order: region size (log base 2 of number of bits)
1025  *      reg_op: operation(s) to perform on that region of bitmap
1026  *
1027  * Can set, verify and/or release a region of bits in a bitmap,
1028  * depending on which combination of REG_OP_* flag bits is set.
1029  *
1030  * A region of a bitmap is a sequence of bits in the bitmap, of
1031  * some size '1 << order' (a power of two), aligned to that same
1032  * '1 << order' power of two.
1033  *
1034  * Returns 1 if REG_OP_ISFREE succeeds (region is all zero bits).
1035  * Returns 0 in all other cases and reg_ops.
1036  */
1037
1038 enum {
1039         REG_OP_ISFREE,          /* true if region is all zero bits */
1040         REG_OP_ALLOC,           /* set all bits in region */
1041         REG_OP_RELEASE,         /* clear all bits in region */
1042 };
1043
1044 static int __reg_op(unsigned long *bitmap, unsigned int pos, int order, int reg_op)
1045 {
1046         int nbits_reg;          /* number of bits in region */
1047         int index;              /* index first long of region in bitmap */
1048         int offset;             /* bit offset region in bitmap[index] */
1049         int nlongs_reg;         /* num longs spanned by region in bitmap */
1050         int nbitsinlong;        /* num bits of region in each spanned long */
1051         unsigned long mask;     /* bitmask for one long of region */
1052         int i;                  /* scans bitmap by longs */
1053         int ret = 0;            /* return value */
1054
1055         /*
1056          * Either nlongs_reg == 1 (for small orders that fit in one long)
1057          * or (offset == 0 && mask == ~0UL) (for larger multiword orders.)
1058          */
1059         nbits_reg = 1 << order;
1060         index = pos / BITS_PER_LONG;
1061         offset = pos - (index * BITS_PER_LONG);
1062         nlongs_reg = BITS_TO_LONGS(nbits_reg);
1063         nbitsinlong = min(nbits_reg,  BITS_PER_LONG);
1064
1065         /*
1066          * Can't do "mask = (1UL << nbitsinlong) - 1", as that
1067          * overflows if nbitsinlong == BITS_PER_LONG.
1068          */
1069         mask = (1UL << (nbitsinlong - 1));
1070         mask += mask - 1;
1071         mask <<= offset;
1072
1073         switch (reg_op) {
1074         case REG_OP_ISFREE:
1075                 for (i = 0; i < nlongs_reg; i++) {
1076                         if (bitmap[index + i] & mask)
1077                                 goto done;
1078                 }
1079                 ret = 1;        /* all bits in region free (zero) */
1080                 break;
1081
1082         case REG_OP_ALLOC:
1083                 for (i = 0; i < nlongs_reg; i++)
1084                         bitmap[index + i] |= mask;
1085                 break;
1086
1087         case REG_OP_RELEASE:
1088                 for (i = 0; i < nlongs_reg; i++)
1089                         bitmap[index + i] &= ~mask;
1090                 break;
1091         }
1092 done:
1093         return ret;
1094 }
1095
1096 /**
1097  * bitmap_find_free_region - find a contiguous aligned mem region
1098  *      @bitmap: array of unsigned longs corresponding to the bitmap
1099  *      @bits: number of bits in the bitmap
1100  *      @order: region size (log base 2 of number of bits) to find
1101  *
1102  * Find a region of free (zero) bits in a @bitmap of @bits bits and
1103  * allocate them (set them to one).  Only consider regions of length
1104  * a power (@order) of two, aligned to that power of two, which
1105  * makes the search algorithm much faster.
1106  *
1107  * Return the bit offset in bitmap of the allocated region,
1108  * or -errno on failure.
1109  */
1110 int bitmap_find_free_region(unsigned long *bitmap, unsigned int bits, int order)
1111 {
1112         unsigned int pos, end;          /* scans bitmap by regions of size order */
1113
1114         for (pos = 0 ; (end = pos + (1U << order)) <= bits; pos = end) {
1115                 if (!__reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_ISFREE))
1116                         continue;
1117                 __reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_ALLOC);
1118                 return pos;
1119         }
1120         return -ENOMEM;
1121 }
1122 EXPORT_SYMBOL(bitmap_find_free_region);
1123
1124 /**
1125  * bitmap_release_region - release allocated bitmap region
1126  *      @bitmap: array of unsigned longs corresponding to the bitmap
1127  *      @pos: beginning of bit region to release
1128  *      @order: region size (log base 2 of number of bits) to release
1129  *
1130  * This is the complement to __bitmap_find_free_region() and releases
1131  * the found region (by clearing it in the bitmap).
1132  *
1133  * No return value.
1134  */
1135 void bitmap_release_region(unsigned long *bitmap, unsigned int pos, int order)
1136 {
1137         __reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_RELEASE);
1138 }
1139 EXPORT_SYMBOL(bitmap_release_region);
1140
1141 /**
1142  * bitmap_allocate_region - allocate bitmap region
1143  *      @bitmap: array of unsigned longs corresponding to the bitmap
1144  *      @pos: beginning of bit region to allocate
1145  *      @order: region size (log base 2 of number of bits) to allocate
1146  *
1147  * Allocate (set bits in) a specified region of a bitmap.
1148  *
1149  * Return 0 on success, or %-EBUSY if specified region wasn't
1150  * free (not all bits were zero).
1151  */
1152 int bitmap_allocate_region(unsigned long *bitmap, unsigned int pos, int order)
1153 {
1154         if (!__reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_ISFREE))
1155                 return -EBUSY;
1156         return __reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_ALLOC);
1157 }
1158 EXPORT_SYMBOL(bitmap_allocate_region);
1159
1160 /**
1161  * bitmap_copy_le - copy a bitmap, putting the bits into little-endian order.
1162  * @dst:   destination buffer
1163  * @src:   bitmap to copy
1164  * @nbits: number of bits in the bitmap
1165  *
1166  * Require nbits % BITS_PER_LONG == 0.
1167  */
1168 #ifdef __BIG_ENDIAN
1169 void bitmap_copy_le(unsigned long *dst, const unsigned long *src, unsigned int nbits)
1170 {
1171         unsigned int i;
1172
1173         for (i = 0; i < nbits/BITS_PER_LONG; i++) {
1174                 if (BITS_PER_LONG == 64)
1175                         dst[i] = cpu_to_le64(src[i]);
1176                 else
1177                         dst[i] = cpu_to_le32(src[i]);
1178         }
1179 }
1180 EXPORT_SYMBOL(bitmap_copy_le);
1181 #endif
1182
1183 unsigned long *bitmap_alloc(unsigned int nbits, gfp_t flags)
1184 {
1185         return kmalloc_array(BITS_TO_LONGS(nbits), sizeof(unsigned long),
1186                              flags);
1187 }
1188 EXPORT_SYMBOL(bitmap_alloc);
1189
1190 unsigned long *bitmap_zalloc(unsigned int nbits, gfp_t flags)
1191 {
1192         return bitmap_alloc(nbits, flags | __GFP_ZERO);
1193 }
1194 EXPORT_SYMBOL(bitmap_zalloc);
1195
1196 void bitmap_free(const unsigned long *bitmap)
1197 {
1198         kfree(bitmap);
1199 }
1200 EXPORT_SYMBOL(bitmap_free);
1201
1202 #if BITS_PER_LONG == 64
1203 /**
1204  * bitmap_from_arr32 - copy the contents of u32 array of bits to bitmap
1205  *      @bitmap: array of unsigned longs, the destination bitmap
1206  *      @buf: array of u32 (in host byte order), the source bitmap
1207  *      @nbits: number of bits in @bitmap
1208  */
1209 void bitmap_from_arr32(unsigned long *bitmap, const u32 *buf, unsigned int nbits)
1210 {
1211         unsigned int i, halfwords;
1212
1213         halfwords = DIV_ROUND_UP(nbits, 32);
1214         for (i = 0; i < halfwords; i++) {
1215                 bitmap[i/2] = (unsigned long) buf[i];
1216                 if (++i < halfwords)
1217                         bitmap[i/2] |= ((unsigned long) buf[i]) << 32;
1218         }
1219
1220         /* Clear tail bits in last word beyond nbits. */
1221         if (nbits % BITS_PER_LONG)
1222                 bitmap[(halfwords - 1) / 2] &= BITMAP_LAST_WORD_MASK(nbits);
1223 }
1224 EXPORT_SYMBOL(bitmap_from_arr32);
1225
1226 /**
1227  * bitmap_to_arr32 - copy the contents of bitmap to a u32 array of bits
1228  *      @buf: array of u32 (in host byte order), the dest bitmap
1229  *      @bitmap: array of unsigned longs, the source bitmap
1230  *      @nbits: number of bits in @bitmap
1231  */
1232 void bitmap_to_arr32(u32 *buf, const unsigned long *bitmap, unsigned int nbits)
1233 {
1234         unsigned int i, halfwords;
1235
1236         halfwords = DIV_ROUND_UP(nbits, 32);
1237         for (i = 0; i < halfwords; i++) {
1238                 buf[i] = (u32) (bitmap[i/2] & UINT_MAX);
1239                 if (++i < halfwords)
1240                         buf[i] = (u32) (bitmap[i/2] >> 32);
1241         }
1242
1243         /* Clear tail bits in last element of array beyond nbits. */
1244         if (nbits % BITS_PER_LONG)
1245                 buf[halfwords - 1] &= (u32) (UINT_MAX >> ((-nbits) & 31));
1246 }
1247 EXPORT_SYMBOL(bitmap_to_arr32);
1248
1249 #endif