xref: /openbmc/linux/lib/test_xarray.c (revision 176f011b)
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_alloc_index(struct xarray *xa, unsigned long index, gfp_t gfp)
42 {
43 	u32 id = 0;
44 
45 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, UINT_MAX, xa_mk_index(index),
46 				gfp) != 0);
47 	XA_BUG_ON(xa, id != index);
48 }
49 
50 static void xa_erase_index(struct xarray *xa, unsigned long index)
51 {
52 	XA_BUG_ON(xa, xa_erase(xa, index) != xa_mk_index(index));
53 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, index) != NULL);
54 }
55 
56 /*
57  * If anyone needs this, please move it to xarray.c.  We have no current
58  * users outside the test suite because all current multislot users want
59  * to use the advanced API.
60  */
61 static void *xa_store_order(struct xarray *xa, unsigned long index,
62 		unsigned order, void *entry, gfp_t gfp)
63 {
64 	XA_STATE_ORDER(xas, xa, index, order);
65 	void *curr;
66 
67 	do {
68 		xas_lock(&xas);
69 		curr = xas_store(&xas, entry);
70 		xas_unlock(&xas);
71 	} while (xas_nomem(&xas, gfp));
72 
73 	return curr;
74 }
75 
76 static noinline void check_xa_err(struct xarray *xa)
77 {
78 	XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store_index(xa, 0, GFP_NOWAIT)) != 0);
79 	XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_erase(xa, 0)) != 0);
80 #ifndef __KERNEL__
81 	/* The kernel does not fail GFP_NOWAIT allocations */
82 	XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store_index(xa, 1, GFP_NOWAIT)) != -ENOMEM);
83 	XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store_index(xa, 1, GFP_NOWAIT)) != -ENOMEM);
84 #endif
85 	XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store_index(xa, 1, GFP_KERNEL)) != 0);
86 	XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store(xa, 1, xa_mk_value(0), GFP_KERNEL)) != 0);
87 	XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_erase(xa, 1)) != 0);
88 // kills the test-suite :-(
89 //	XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store(xa, 0, xa_mk_internal(0), 0)) != -EINVAL);
90 }
91 
92 static noinline void check_xas_retry(struct xarray *xa)
93 {
94 	XA_STATE(xas, xa, 0);
95 	void *entry;
96 
97 	xa_store_index(xa, 0, GFP_KERNEL);
98 	xa_store_index(xa, 1, GFP_KERNEL);
99 
100 	rcu_read_lock();
101 	XA_BUG_ON(xa, xas_find(&xas, ULONG_MAX) != xa_mk_value(0));
102 	xa_erase_index(xa, 1);
103 	XA_BUG_ON(xa, !xa_is_retry(xas_reload(&xas)));
104 	XA_BUG_ON(xa, xas_retry(&xas, NULL));
105 	XA_BUG_ON(xa, xas_retry(&xas, xa_mk_value(0)));
106 	xas_reset(&xas);
107 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node != XAS_RESTART);
108 	XA_BUG_ON(xa, xas_next_entry(&xas, ULONG_MAX) != xa_mk_value(0));
109 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node != NULL);
110 
111 	XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 1, GFP_KERNEL) != NULL);
112 	XA_BUG_ON(xa, !xa_is_internal(xas_reload(&xas)));
113 	xas.xa_node = XAS_RESTART;
114 	XA_BUG_ON(xa, xas_next_entry(&xas, ULONG_MAX) != xa_mk_value(0));
115 	rcu_read_unlock();
116 
117 	/* Make sure we can iterate through retry entries */
118 	xas_lock(&xas);
119 	xas_set(&xas, 0);
120 	xas_store(&xas, XA_RETRY_ENTRY);
121 	xas_set(&xas, 1);
122 	xas_store(&xas, XA_RETRY_ENTRY);
123 
124 	xas_set(&xas, 0);
125 	xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
126 		xas_store(&xas, xa_mk_index(xas.xa_index));
127 	}
128 	xas_unlock(&xas);
129 
130 	xa_erase_index(xa, 0);
131 	xa_erase_index(xa, 1);
132 }
133 
134 static noinline void check_xa_load(struct xarray *xa)
135 {
136 	unsigned long i, j;
137 
138 	for (i = 0; i < 1024; i++) {
139 		for (j = 0; j < 1024; j++) {
140 			void *entry = xa_load(xa, j);
141 			if (j < i)
142 				XA_BUG_ON(xa, xa_to_value(entry) != j);
143 			else
144 				XA_BUG_ON(xa, entry);
145 		}
146 		XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, i, GFP_KERNEL) != NULL);
147 	}
148 
149 	for (i = 0; i < 1024; i++) {
150 		for (j = 0; j < 1024; j++) {
151 			void *entry = xa_load(xa, j);
152 			if (j >= i)
153 				XA_BUG_ON(xa, xa_to_value(entry) != j);
154 			else
155 				XA_BUG_ON(xa, entry);
156 		}
157 		xa_erase_index(xa, i);
158 	}
159 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
160 }
161 
162 static noinline void check_xa_mark_1(struct xarray *xa, unsigned long index)
163 {
164 	unsigned int order;
165 	unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 8 : 1;
166 
167 	/* NULL elements have no marks set */
168 	XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
169 	xa_set_mark(xa, index, XA_MARK_0);
170 	XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
171 
172 	/* Storing a pointer will not make a mark appear */
173 	XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, index, GFP_KERNEL) != NULL);
174 	XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
175 	xa_set_mark(xa, index, XA_MARK_0);
176 	XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
177 
178 	/* Setting one mark will not set another mark */
179 	XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index + 1, XA_MARK_0));
180 	XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_1));
181 
182 	/* Storing NULL clears marks, and they can't be set again */
183 	xa_erase_index(xa, index);
184 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
185 	XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
186 	xa_set_mark(xa, index, XA_MARK_0);
187 	XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
188 
189 	/*
190 	 * Storing a multi-index entry over entries with marks gives the
191 	 * entire entry the union of the marks
192 	 */
193 	BUG_ON((index % 4) != 0);
194 	for (order = 2; order < max_order; order++) {
195 		unsigned long base = round_down(index, 1UL << order);
196 		unsigned long next = base + (1UL << order);
197 		unsigned long i;
198 
199 		XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, index + 1, GFP_KERNEL));
200 		xa_set_mark(xa, index + 1, XA_MARK_0);
201 		XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, index + 2, GFP_KERNEL));
202 		xa_set_mark(xa, index + 2, XA_MARK_1);
203 		XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, next, GFP_KERNEL));
204 		xa_store_order(xa, index, order, xa_mk_index(index),
205 				GFP_KERNEL);
206 		for (i = base; i < next; i++) {
207 			XA_STATE(xas, xa, i);
208 			unsigned int seen = 0;
209 			void *entry;
210 
211 			XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, i, XA_MARK_0));
212 			XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, i, XA_MARK_1));
213 			XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, i, XA_MARK_2));
214 
215 			/* We should see two elements in the array */
216 			rcu_read_lock();
217 			xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX)
218 				seen++;
219 			rcu_read_unlock();
220 			XA_BUG_ON(xa, seen != 2);
221 
222 			/* One of which is marked */
223 			xas_set(&xas, 0);
224 			seen = 0;
225 			rcu_read_lock();
226 			xas_for_each_marked(&xas, entry, ULONG_MAX, XA_MARK_0)
227 				seen++;
228 			rcu_read_unlock();
229 			XA_BUG_ON(xa, seen != 1);
230 		}
231 		XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, next, XA_MARK_0));
232 		XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, next, XA_MARK_1));
233 		XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, next, XA_MARK_2));
234 		xa_erase_index(xa, index);
235 		xa_erase_index(xa, next);
236 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
237 	}
238 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
239 }
240 
241 static noinline void check_xa_mark_2(struct xarray *xa)
242 {
243 	XA_STATE(xas, xa, 0);
244 	unsigned long index;
245 	unsigned int count = 0;
246 	void *entry;
247 
248 	xa_store_index(xa, 0, GFP_KERNEL);
249 	xa_set_mark(xa, 0, XA_MARK_0);
250 	xas_lock(&xas);
251 	xas_load(&xas);
252 	xas_init_marks(&xas);
253 	xas_unlock(&xas);
254 	XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, 0, XA_MARK_0) == 0);
255 
256 	for (index = 3500; index < 4500; index++) {
257 		xa_store_index(xa, index, GFP_KERNEL);
258 		xa_set_mark(xa, index, XA_MARK_0);
259 	}
260 
261 	xas_reset(&xas);
262 	rcu_read_lock();
263 	xas_for_each_marked(&xas, entry, ULONG_MAX, XA_MARK_0)
264 		count++;
265 	rcu_read_unlock();
266 	XA_BUG_ON(xa, count != 1000);
267 
268 	xas_lock(&xas);
269 	xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
270 		xas_init_marks(&xas);
271 		XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, xas.xa_index, XA_MARK_0));
272 		XA_BUG_ON(xa, !xas_get_mark(&xas, XA_MARK_0));
273 	}
274 	xas_unlock(&xas);
275 
276 	xa_destroy(xa);
277 }
278 
279 static noinline void check_xa_mark(struct xarray *xa)
280 {
281 	unsigned long index;
282 
283 	for (index = 0; index < 16384; index += 4)
284 		check_xa_mark_1(xa, index);
285 
286 	check_xa_mark_2(xa);
287 }
288 
289 static noinline void check_xa_shrink(struct xarray *xa)
290 {
291 	XA_STATE(xas, xa, 1);
292 	struct xa_node *node;
293 	unsigned int order;
294 	unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 15 : 1;
295 
296 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
297 	XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 0, GFP_KERNEL) != NULL);
298 	XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 1, GFP_KERNEL) != NULL);
299 
300 	/*
301 	 * Check that erasing the entry at 1 shrinks the tree and properly
302 	 * marks the node as being deleted.
303 	 */
304 	xas_lock(&xas);
305 	XA_BUG_ON(xa, xas_load(&xas) != xa_mk_value(1));
306 	node = xas.xa_node;
307 	XA_BUG_ON(xa, xa_entry_locked(xa, node, 0) != xa_mk_value(0));
308 	XA_BUG_ON(xa, xas_store(&xas, NULL) != xa_mk_value(1));
309 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 1) != NULL);
310 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node != XAS_BOUNDS);
311 	XA_BUG_ON(xa, xa_entry_locked(xa, node, 0) != XA_RETRY_ENTRY);
312 	XA_BUG_ON(xa, xas_load(&xas) != NULL);
313 	xas_unlock(&xas);
314 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 0) != xa_mk_value(0));
315 	xa_erase_index(xa, 0);
316 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
317 
318 	for (order = 0; order < max_order; order++) {
319 		unsigned long max = (1UL << order) - 1;
320 		xa_store_order(xa, 0, order, xa_mk_value(0), GFP_KERNEL);
321 		XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max) != xa_mk_value(0));
322 		XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max + 1) != NULL);
323 		rcu_read_lock();
324 		node = xa_head(xa);
325 		rcu_read_unlock();
326 		XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, ULONG_MAX, GFP_KERNEL) !=
327 				NULL);
328 		rcu_read_lock();
329 		XA_BUG_ON(xa, xa_head(xa) == node);
330 		rcu_read_unlock();
331 		XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max + 1) != NULL);
332 		xa_erase_index(xa, ULONG_MAX);
333 		XA_BUG_ON(xa, xa->xa_head != node);
334 		xa_erase_index(xa, 0);
335 	}
336 }
337 
338 static noinline void check_cmpxchg(struct xarray *xa)
339 {
340 	void *FIVE = xa_mk_value(5);
341 	void *SIX = xa_mk_value(6);
342 	void *LOTS = xa_mk_value(12345678);
343 
344 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
345 	XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 12345678, GFP_KERNEL) != NULL);
346 	XA_BUG_ON(xa, xa_insert(xa, 12345678, xa, GFP_KERNEL) != -EEXIST);
347 	XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 12345678, SIX, FIVE, GFP_KERNEL) != LOTS);
348 	XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 12345678, LOTS, FIVE, GFP_KERNEL) != LOTS);
349 	XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 12345678, FIVE, LOTS, GFP_KERNEL) != FIVE);
350 	XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 5, FIVE, NULL, GFP_KERNEL) != NULL);
351 	XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 5, NULL, FIVE, GFP_KERNEL) != NULL);
352 	xa_erase_index(xa, 12345678);
353 	xa_erase_index(xa, 5);
354 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
355 }
356 
357 static noinline void check_reserve(struct xarray *xa)
358 {
359 	void *entry;
360 	unsigned long index = 0;
361 
362 	/* An array with a reserved entry is not empty */
363 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
364 	xa_reserve(xa, 12345678, GFP_KERNEL);
365 	XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
366 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 12345678));
367 	xa_release(xa, 12345678);
368 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
369 
370 	/* Releasing a used entry does nothing */
371 	xa_reserve(xa, 12345678, GFP_KERNEL);
372 	XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 12345678, GFP_NOWAIT) != NULL);
373 	xa_release(xa, 12345678);
374 	xa_erase_index(xa, 12345678);
375 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
376 
377 	/* cmpxchg sees a reserved entry as NULL */
378 	xa_reserve(xa, 12345678, GFP_KERNEL);
379 	XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 12345678, NULL, xa_mk_value(12345678),
380 				GFP_NOWAIT) != NULL);
381 	xa_release(xa, 12345678);
382 	xa_erase_index(xa, 12345678);
383 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
384 
385 	/* And so does xa_insert */
386 	xa_reserve(xa, 12345678, GFP_KERNEL);
387 	XA_BUG_ON(xa, xa_insert(xa, 12345678, xa_mk_value(12345678), 0) != 0);
388 	xa_erase_index(xa, 12345678);
389 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
390 
391 	/* Can iterate through a reserved entry */
392 	xa_store_index(xa, 5, GFP_KERNEL);
393 	xa_reserve(xa, 6, GFP_KERNEL);
394 	xa_store_index(xa, 7, GFP_KERNEL);
395 
396 	xa_for_each(xa, entry, index, ULONG_MAX, XA_PRESENT) {
397 		XA_BUG_ON(xa, index != 5 && index != 7);
398 	}
399 	xa_destroy(xa);
400 }
401 
402 static noinline void check_xas_erase(struct xarray *xa)
403 {
404 	XA_STATE(xas, xa, 0);
405 	void *entry;
406 	unsigned long i, j;
407 
408 	for (i = 0; i < 200; i++) {
409 		for (j = i; j < 2 * i + 17; j++) {
410 			xas_set(&xas, j);
411 			do {
412 				xas_lock(&xas);
413 				xas_store(&xas, xa_mk_index(j));
414 				xas_unlock(&xas);
415 			} while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
416 		}
417 
418 		xas_set(&xas, ULONG_MAX);
419 		do {
420 			xas_lock(&xas);
421 			xas_store(&xas, xa_mk_value(0));
422 			xas_unlock(&xas);
423 		} while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
424 
425 		xas_lock(&xas);
426 		xas_store(&xas, NULL);
427 
428 		xas_set(&xas, 0);
429 		j = i;
430 		xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
431 			XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(j));
432 			xas_store(&xas, NULL);
433 			j++;
434 		}
435 		xas_unlock(&xas);
436 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
437 	}
438 }
439 
440 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
441 static noinline void check_multi_store_1(struct xarray *xa, unsigned long index,
442 		unsigned int order)
443 {
444 	XA_STATE(xas, xa, index);
445 	unsigned long min = index & ~((1UL << order) - 1);
446 	unsigned long max = min + (1UL << order);
447 
448 	xa_store_order(xa, index, order, xa_mk_index(index), GFP_KERNEL);
449 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, min) != xa_mk_index(index));
450 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max - 1) != xa_mk_index(index));
451 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max) != NULL);
452 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, min - 1) != NULL);
453 
454 	xas_lock(&xas);
455 	XA_BUG_ON(xa, xas_store(&xas, xa_mk_index(min)) != xa_mk_index(index));
456 	xas_unlock(&xas);
457 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, min) != xa_mk_index(min));
458 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max - 1) != xa_mk_index(min));
459 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max) != NULL);
460 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, min - 1) != NULL);
461 
462 	xa_erase_index(xa, min);
463 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
464 }
465 
466 static noinline void check_multi_store_2(struct xarray *xa, unsigned long index,
467 		unsigned int order)
468 {
469 	XA_STATE(xas, xa, index);
470 	xa_store_order(xa, index, order, xa_mk_value(0), GFP_KERNEL);
471 
472 	xas_lock(&xas);
473 	XA_BUG_ON(xa, xas_store(&xas, xa_mk_value(1)) != xa_mk_value(0));
474 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != index);
475 	XA_BUG_ON(xa, xas_store(&xas, NULL) != xa_mk_value(1));
476 	xas_unlock(&xas);
477 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
478 }
479 
480 static noinline void check_multi_store_3(struct xarray *xa, unsigned long index,
481 		unsigned int order)
482 {
483 	XA_STATE(xas, xa, 0);
484 	void *entry;
485 	int n = 0;
486 
487 	xa_store_order(xa, index, order, xa_mk_index(index), GFP_KERNEL);
488 
489 	xas_lock(&xas);
490 	xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
491 		XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(index));
492 		n++;
493 	}
494 	XA_BUG_ON(xa, n != 1);
495 	xas_set(&xas, index + 1);
496 	xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
497 		XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(index));
498 		n++;
499 	}
500 	XA_BUG_ON(xa, n != 2);
501 	xas_unlock(&xas);
502 
503 	xa_destroy(xa);
504 }
505 #endif
506 
507 static noinline void check_multi_store(struct xarray *xa)
508 {
509 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
510 	unsigned long i, j, k;
511 	unsigned int max_order = (sizeof(long) == 4) ? 30 : 60;
512 
513 	/* Loading from any position returns the same value */
514 	xa_store_order(xa, 0, 1, xa_mk_value(0), GFP_KERNEL);
515 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 0) != xa_mk_value(0));
516 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 1) != xa_mk_value(0));
517 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 2) != NULL);
518 	rcu_read_lock();
519 	XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->count != 2);
520 	XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->nr_values != 2);
521 	rcu_read_unlock();
522 
523 	/* Storing adjacent to the value does not alter the value */
524 	xa_store(xa, 3, xa, GFP_KERNEL);
525 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 0) != xa_mk_value(0));
526 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 1) != xa_mk_value(0));
527 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 2) != NULL);
528 	rcu_read_lock();
529 	XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->count != 3);
530 	XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->nr_values != 2);
531 	rcu_read_unlock();
532 
533 	/* Overwriting multiple indexes works */
534 	xa_store_order(xa, 0, 2, xa_mk_value(1), GFP_KERNEL);
535 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 0) != xa_mk_value(1));
536 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 1) != xa_mk_value(1));
537 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 2) != xa_mk_value(1));
538 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 3) != xa_mk_value(1));
539 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 4) != NULL);
540 	rcu_read_lock();
541 	XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->count != 4);
542 	XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->nr_values != 4);
543 	rcu_read_unlock();
544 
545 	/* We can erase multiple values with a single store */
546 	xa_store_order(xa, 0, BITS_PER_LONG - 1, NULL, GFP_KERNEL);
547 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
548 
549 	/* Even when the first slot is empty but the others aren't */
550 	xa_store_index(xa, 1, GFP_KERNEL);
551 	xa_store_index(xa, 2, GFP_KERNEL);
552 	xa_store_order(xa, 0, 2, NULL, GFP_KERNEL);
553 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
554 
555 	for (i = 0; i < max_order; i++) {
556 		for (j = 0; j < max_order; j++) {
557 			xa_store_order(xa, 0, i, xa_mk_index(i), GFP_KERNEL);
558 			xa_store_order(xa, 0, j, xa_mk_index(j), GFP_KERNEL);
559 
560 			for (k = 0; k < max_order; k++) {
561 				void *entry = xa_load(xa, (1UL << k) - 1);
562 				if ((i < k) && (j < k))
563 					XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
564 				else
565 					XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(j));
566 			}
567 
568 			xa_erase(xa, 0);
569 			XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
570 		}
571 	}
572 
573 	for (i = 0; i < 20; i++) {
574 		check_multi_store_1(xa, 200, i);
575 		check_multi_store_1(xa, 0, i);
576 		check_multi_store_1(xa, (1UL << i) + 1, i);
577 	}
578 	check_multi_store_2(xa, 4095, 9);
579 
580 	for (i = 1; i < 20; i++) {
581 		check_multi_store_3(xa, 0, i);
582 		check_multi_store_3(xa, 1UL << i, i);
583 	}
584 #endif
585 }
586 
587 static DEFINE_XARRAY_ALLOC(xa0);
588 
589 static noinline void check_xa_alloc(void)
590 {
591 	int i;
592 	u32 id;
593 
594 	/* An empty array should assign 0 to the first alloc */
595 	xa_alloc_index(&xa0, 0, GFP_KERNEL);
596 
597 	/* Erasing it should make the array empty again */
598 	xa_erase_index(&xa0, 0);
599 	XA_BUG_ON(&xa0, !xa_empty(&xa0));
600 
601 	/* And it should assign 0 again */
602 	xa_alloc_index(&xa0, 0, GFP_KERNEL);
603 
604 	/* The next assigned ID should be 1 */
605 	xa_alloc_index(&xa0, 1, GFP_KERNEL);
606 	xa_erase_index(&xa0, 1);
607 
608 	/* Storing a value should mark it used */
609 	xa_store_index(&xa0, 1, GFP_KERNEL);
610 	xa_alloc_index(&xa0, 2, GFP_KERNEL);
611 
612 	/* If we then erase 0, it should be free */
613 	xa_erase_index(&xa0, 0);
614 	xa_alloc_index(&xa0, 0, GFP_KERNEL);
615 
616 	xa_erase_index(&xa0, 1);
617 	xa_erase_index(&xa0, 2);
618 
619 	for (i = 1; i < 5000; i++) {
620 		xa_alloc_index(&xa0, i, GFP_KERNEL);
621 	}
622 
623 	xa_destroy(&xa0);
624 
625 	id = 0xfffffffeU;
626 	XA_BUG_ON(&xa0, xa_alloc(&xa0, &id, UINT_MAX, xa_mk_index(id),
627 				GFP_KERNEL) != 0);
628 	XA_BUG_ON(&xa0, id != 0xfffffffeU);
629 	XA_BUG_ON(&xa0, xa_alloc(&xa0, &id, UINT_MAX, xa_mk_index(id),
630 				GFP_KERNEL) != 0);
631 	XA_BUG_ON(&xa0, id != 0xffffffffU);
632 	XA_BUG_ON(&xa0, xa_alloc(&xa0, &id, UINT_MAX, xa_mk_index(id),
633 				GFP_KERNEL) != -ENOSPC);
634 	XA_BUG_ON(&xa0, id != 0xffffffffU);
635 	xa_destroy(&xa0);
636 
637 	id = 10;
638 	XA_BUG_ON(&xa0, xa_alloc(&xa0, &id, 5, xa_mk_index(id),
639 				GFP_KERNEL) != -ENOSPC);
640 	XA_BUG_ON(&xa0, xa_store_index(&xa0, 3, GFP_KERNEL) != 0);
641 	XA_BUG_ON(&xa0, xa_alloc(&xa0, &id, 5, xa_mk_index(id),
642 				GFP_KERNEL) != -ENOSPC);
643 	xa_erase_index(&xa0, 3);
644 	XA_BUG_ON(&xa0, !xa_empty(&xa0));
645 }
646 
647 static noinline void __check_store_iter(struct xarray *xa, unsigned long start,
648 			unsigned int order, unsigned int present)
649 {
650 	XA_STATE_ORDER(xas, xa, start, order);
651 	void *entry;
652 	unsigned int count = 0;
653 
654 retry:
655 	xas_lock(&xas);
656 	xas_for_each_conflict(&xas, entry) {
657 		XA_BUG_ON(xa, !xa_is_value(entry));
658 		XA_BUG_ON(xa, entry < xa_mk_index(start));
659 		XA_BUG_ON(xa, entry > xa_mk_index(start + (1UL << order) - 1));
660 		count++;
661 	}
662 	xas_store(&xas, xa_mk_index(start));
663 	xas_unlock(&xas);
664 	if (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL)) {
665 		count = 0;
666 		goto retry;
667 	}
668 	XA_BUG_ON(xa, xas_error(&xas));
669 	XA_BUG_ON(xa, count != present);
670 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, start) != xa_mk_index(start));
671 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, start + (1UL << order) - 1) !=
672 			xa_mk_index(start));
673 	xa_erase_index(xa, start);
674 }
675 
676 static noinline void check_store_iter(struct xarray *xa)
677 {
678 	unsigned int i, j;
679 	unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 20 : 1;
680 
681 	for (i = 0; i < max_order; i++) {
682 		unsigned int min = 1 << i;
683 		unsigned int max = (2 << i) - 1;
684 		__check_store_iter(xa, 0, i, 0);
685 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
686 		__check_store_iter(xa, min, i, 0);
687 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
688 
689 		xa_store_index(xa, min, GFP_KERNEL);
690 		__check_store_iter(xa, min, i, 1);
691 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
692 		xa_store_index(xa, max, GFP_KERNEL);
693 		__check_store_iter(xa, min, i, 1);
694 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
695 
696 		for (j = 0; j < min; j++)
697 			xa_store_index(xa, j, GFP_KERNEL);
698 		__check_store_iter(xa, 0, i, min);
699 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
700 		for (j = 0; j < min; j++)
701 			xa_store_index(xa, min + j, GFP_KERNEL);
702 		__check_store_iter(xa, min, i, min);
703 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
704 	}
705 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
706 	xa_store_index(xa, 63, GFP_KERNEL);
707 	xa_store_index(xa, 65, GFP_KERNEL);
708 	__check_store_iter(xa, 64, 2, 1);
709 	xa_erase_index(xa, 63);
710 #endif
711 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
712 }
713 
714 static noinline void check_multi_find(struct xarray *xa)
715 {
716 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
717 	unsigned long index;
718 
719 	xa_store_order(xa, 12, 2, xa_mk_value(12), GFP_KERNEL);
720 	XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 16, GFP_KERNEL) != NULL);
721 
722 	index = 0;
723 	XA_BUG_ON(xa, xa_find(xa, &index, ULONG_MAX, XA_PRESENT) !=
724 			xa_mk_value(12));
725 	XA_BUG_ON(xa, index != 12);
726 	index = 13;
727 	XA_BUG_ON(xa, xa_find(xa, &index, ULONG_MAX, XA_PRESENT) !=
728 			xa_mk_value(12));
729 	XA_BUG_ON(xa, (index < 12) || (index >= 16));
730 	XA_BUG_ON(xa, xa_find_after(xa, &index, ULONG_MAX, XA_PRESENT) !=
731 			xa_mk_value(16));
732 	XA_BUG_ON(xa, index != 16);
733 
734 	xa_erase_index(xa, 12);
735 	xa_erase_index(xa, 16);
736 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
737 #endif
738 }
739 
740 static noinline void check_multi_find_2(struct xarray *xa)
741 {
742 	unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 10 : 1;
743 	unsigned int i, j;
744 	void *entry;
745 
746 	for (i = 0; i < max_order; i++) {
747 		unsigned long index = 1UL << i;
748 		for (j = 0; j < index; j++) {
749 			XA_STATE(xas, xa, j + index);
750 			xa_store_index(xa, index - 1, GFP_KERNEL);
751 			xa_store_order(xa, index, i, xa_mk_index(index),
752 					GFP_KERNEL);
753 			rcu_read_lock();
754 			xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
755 				xa_erase_index(xa, index);
756 			}
757 			rcu_read_unlock();
758 			xa_erase_index(xa, index - 1);
759 			XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
760 		}
761 	}
762 }
763 
764 static noinline void check_find_1(struct xarray *xa)
765 {
766 	unsigned long i, j, k;
767 
768 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
769 
770 	/*
771 	 * Check xa_find with all pairs between 0 and 99 inclusive,
772 	 * starting at every index between 0 and 99
773 	 */
774 	for (i = 0; i < 100; i++) {
775 		XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, i, GFP_KERNEL) != NULL);
776 		xa_set_mark(xa, i, XA_MARK_0);
777 		for (j = 0; j < i; j++) {
778 			XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, j, GFP_KERNEL) !=
779 					NULL);
780 			xa_set_mark(xa, j, XA_MARK_0);
781 			for (k = 0; k < 100; k++) {
782 				unsigned long index = k;
783 				void *entry = xa_find(xa, &index, ULONG_MAX,
784 								XA_PRESENT);
785 				if (k <= j)
786 					XA_BUG_ON(xa, index != j);
787 				else if (k <= i)
788 					XA_BUG_ON(xa, index != i);
789 				else
790 					XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
791 
792 				index = k;
793 				entry = xa_find(xa, &index, ULONG_MAX,
794 								XA_MARK_0);
795 				if (k <= j)
796 					XA_BUG_ON(xa, index != j);
797 				else if (k <= i)
798 					XA_BUG_ON(xa, index != i);
799 				else
800 					XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
801 			}
802 			xa_erase_index(xa, j);
803 			XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, j, XA_MARK_0));
804 			XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, i, XA_MARK_0));
805 		}
806 		xa_erase_index(xa, i);
807 		XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, i, XA_MARK_0));
808 	}
809 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
810 }
811 
812 static noinline void check_find_2(struct xarray *xa)
813 {
814 	void *entry;
815 	unsigned long i, j, index = 0;
816 
817 	xa_for_each(xa, entry, index, ULONG_MAX, XA_PRESENT) {
818 		XA_BUG_ON(xa, true);
819 	}
820 
821 	for (i = 0; i < 1024; i++) {
822 		xa_store_index(xa, index, GFP_KERNEL);
823 		j = 0;
824 		index = 0;
825 		xa_for_each(xa, entry, index, ULONG_MAX, XA_PRESENT) {
826 			XA_BUG_ON(xa, xa_mk_index(index) != entry);
827 			XA_BUG_ON(xa, index != j++);
828 		}
829 	}
830 
831 	xa_destroy(xa);
832 }
833 
834 static noinline void check_find_3(struct xarray *xa)
835 {
836 	XA_STATE(xas, xa, 0);
837 	unsigned long i, j, k;
838 	void *entry;
839 
840 	for (i = 0; i < 100; i++) {
841 		for (j = 0; j < 100; j++) {
842 			for (k = 0; k < 100; k++) {
843 				xas_set(&xas, j);
844 				xas_for_each_marked(&xas, entry, k, XA_MARK_0)
845 					;
846 				if (j > k)
847 					XA_BUG_ON(xa,
848 						xas.xa_node != XAS_RESTART);
849 			}
850 		}
851 		xa_store_index(xa, i, GFP_KERNEL);
852 		xa_set_mark(xa, i, XA_MARK_0);
853 	}
854 	xa_destroy(xa);
855 }
856 
857 static noinline void check_find(struct xarray *xa)
858 {
859 	check_find_1(xa);
860 	check_find_2(xa);
861 	check_find_3(xa);
862 	check_multi_find(xa);
863 	check_multi_find_2(xa);
864 }
865 
866 /* See find_swap_entry() in mm/shmem.c */
867 static noinline unsigned long xa_find_entry(struct xarray *xa, void *item)
868 {
869 	XA_STATE(xas, xa, 0);
870 	unsigned int checked = 0;
871 	void *entry;
872 
873 	rcu_read_lock();
874 	xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
875 		if (xas_retry(&xas, entry))
876 			continue;
877 		if (entry == item)
878 			break;
879 		checked++;
880 		if ((checked % 4) != 0)
881 			continue;
882 		xas_pause(&xas);
883 	}
884 	rcu_read_unlock();
885 
886 	return entry ? xas.xa_index : -1;
887 }
888 
889 static noinline void check_find_entry(struct xarray *xa)
890 {
891 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
892 	unsigned int order;
893 	unsigned long offset, index;
894 
895 	for (order = 0; order < 20; order++) {
896 		for (offset = 0; offset < (1UL << (order + 3));
897 		     offset += (1UL << order)) {
898 			for (index = 0; index < (1UL << (order + 5));
899 			     index += (1UL << order)) {
900 				xa_store_order(xa, index, order,
901 						xa_mk_index(index), GFP_KERNEL);
902 				XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, index) !=
903 						xa_mk_index(index));
904 				XA_BUG_ON(xa, xa_find_entry(xa,
905 						xa_mk_index(index)) != index);
906 			}
907 			XA_BUG_ON(xa, xa_find_entry(xa, xa) != -1);
908 			xa_destroy(xa);
909 		}
910 	}
911 #endif
912 
913 	XA_BUG_ON(xa, xa_find_entry(xa, xa) != -1);
914 	xa_store_index(xa, ULONG_MAX, GFP_KERNEL);
915 	XA_BUG_ON(xa, xa_find_entry(xa, xa) != -1);
916 	XA_BUG_ON(xa, xa_find_entry(xa, xa_mk_index(ULONG_MAX)) != -1);
917 	xa_erase_index(xa, ULONG_MAX);
918 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
919 }
920 
921 static noinline void check_move_small(struct xarray *xa, unsigned long idx)
922 {
923 	XA_STATE(xas, xa, 0);
924 	unsigned long i;
925 
926 	xa_store_index(xa, 0, GFP_KERNEL);
927 	xa_store_index(xa, idx, GFP_KERNEL);
928 
929 	rcu_read_lock();
930 	for (i = 0; i < idx * 4; i++) {
931 		void *entry = xas_next(&xas);
932 		if (i <= idx)
933 			XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node == XAS_RESTART);
934 		XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != i);
935 		if (i == 0 || i == idx)
936 			XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
937 		else
938 			XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
939 	}
940 	xas_next(&xas);
941 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != i);
942 
943 	do {
944 		void *entry = xas_prev(&xas);
945 		i--;
946 		if (i <= idx)
947 			XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node == XAS_RESTART);
948 		XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != i);
949 		if (i == 0 || i == idx)
950 			XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
951 		else
952 			XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
953 	} while (i > 0);
954 
955 	xas_set(&xas, ULONG_MAX);
956 	XA_BUG_ON(xa, xas_next(&xas) != NULL);
957 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != ULONG_MAX);
958 	XA_BUG_ON(xa, xas_next(&xas) != xa_mk_value(0));
959 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != 0);
960 	XA_BUG_ON(xa, xas_prev(&xas) != NULL);
961 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != ULONG_MAX);
962 	rcu_read_unlock();
963 
964 	xa_erase_index(xa, 0);
965 	xa_erase_index(xa, idx);
966 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
967 }
968 
969 static noinline void check_move(struct xarray *xa)
970 {
971 	XA_STATE(xas, xa, (1 << 16) - 1);
972 	unsigned long i;
973 
974 	for (i = 0; i < (1 << 16); i++)
975 		XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, i, GFP_KERNEL) != NULL);
976 
977 	rcu_read_lock();
978 	do {
979 		void *entry = xas_prev(&xas);
980 		i--;
981 		XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
982 		XA_BUG_ON(xa, i != xas.xa_index);
983 	} while (i != 0);
984 
985 	XA_BUG_ON(xa, xas_prev(&xas) != NULL);
986 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != ULONG_MAX);
987 
988 	do {
989 		void *entry = xas_next(&xas);
990 		XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
991 		XA_BUG_ON(xa, i != xas.xa_index);
992 		i++;
993 	} while (i < (1 << 16));
994 	rcu_read_unlock();
995 
996 	for (i = (1 << 8); i < (1 << 15); i++)
997 		xa_erase_index(xa, i);
998 
999 	i = xas.xa_index;
1000 
1001 	rcu_read_lock();
1002 	do {
1003 		void *entry = xas_prev(&xas);
1004 		i--;
1005 		if ((i < (1 << 8)) || (i >= (1 << 15)))
1006 			XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
1007 		else
1008 			XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
1009 		XA_BUG_ON(xa, i != xas.xa_index);
1010 	} while (i != 0);
1011 
1012 	XA_BUG_ON(xa, xas_prev(&xas) != NULL);
1013 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != ULONG_MAX);
1014 
1015 	do {
1016 		void *entry = xas_next(&xas);
1017 		if ((i < (1 << 8)) || (i >= (1 << 15)))
1018 			XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
1019 		else
1020 			XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
1021 		XA_BUG_ON(xa, i != xas.xa_index);
1022 		i++;
1023 	} while (i < (1 << 16));
1024 	rcu_read_unlock();
1025 
1026 	xa_destroy(xa);
1027 
1028 	for (i = 0; i < 16; i++)
1029 		check_move_small(xa, 1UL << i);
1030 
1031 	for (i = 2; i < 16; i++)
1032 		check_move_small(xa, (1UL << i) - 1);
1033 }
1034 
1035 static noinline void xa_store_many_order(struct xarray *xa,
1036 		unsigned long index, unsigned order)
1037 {
1038 	XA_STATE_ORDER(xas, xa, index, order);
1039 	unsigned int i = 0;
1040 
1041 	do {
1042 		xas_lock(&xas);
1043 		XA_BUG_ON(xa, xas_find_conflict(&xas));
1044 		xas_create_range(&xas);
1045 		if (xas_error(&xas))
1046 			goto unlock;
1047 		for (i = 0; i < (1U << order); i++) {
1048 			XA_BUG_ON(xa, xas_store(&xas, xa_mk_index(index + i)));
1049 			xas_next(&xas);
1050 		}
1051 unlock:
1052 		xas_unlock(&xas);
1053 	} while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
1054 
1055 	XA_BUG_ON(xa, xas_error(&xas));
1056 }
1057 
1058 static noinline void check_create_range_1(struct xarray *xa,
1059 		unsigned long index, unsigned order)
1060 {
1061 	unsigned long i;
1062 
1063 	xa_store_many_order(xa, index, order);
1064 	for (i = index; i < index + (1UL << order); i++)
1065 		xa_erase_index(xa, i);
1066 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1067 }
1068 
1069 static noinline void check_create_range_2(struct xarray *xa, unsigned order)
1070 {
1071 	unsigned long i;
1072 	unsigned long nr = 1UL << order;
1073 
1074 	for (i = 0; i < nr * nr; i += nr)
1075 		xa_store_many_order(xa, i, order);
1076 	for (i = 0; i < nr * nr; i++)
1077 		xa_erase_index(xa, i);
1078 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1079 }
1080 
1081 static noinline void check_create_range_3(void)
1082 {
1083 	XA_STATE(xas, NULL, 0);
1084 	xas_set_err(&xas, -EEXIST);
1085 	xas_create_range(&xas);
1086 	XA_BUG_ON(NULL, xas_error(&xas) != -EEXIST);
1087 }
1088 
1089 static noinline void check_create_range_4(struct xarray *xa,
1090 		unsigned long index, unsigned order)
1091 {
1092 	XA_STATE_ORDER(xas, xa, index, order);
1093 	unsigned long base = xas.xa_index;
1094 	unsigned long i = 0;
1095 
1096 	xa_store_index(xa, index, GFP_KERNEL);
1097 	do {
1098 		xas_lock(&xas);
1099 		xas_create_range(&xas);
1100 		if (xas_error(&xas))
1101 			goto unlock;
1102 		for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
1103 			void *old = xas_store(&xas, xa_mk_index(base + i));
1104 			if (xas.xa_index == index)
1105 				XA_BUG_ON(xa, old != xa_mk_index(base + i));
1106 			else
1107 				XA_BUG_ON(xa, old != NULL);
1108 			xas_next(&xas);
1109 		}
1110 unlock:
1111 		xas_unlock(&xas);
1112 	} while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
1113 
1114 	XA_BUG_ON(xa, xas_error(&xas));
1115 
1116 	for (i = base; i < base + (1UL << order); i++)
1117 		xa_erase_index(xa, i);
1118 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1119 }
1120 
1121 static noinline void check_create_range(struct xarray *xa)
1122 {
1123 	unsigned int order;
1124 	unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 12 : 1;
1125 
1126 	for (order = 0; order < max_order; order++) {
1127 		check_create_range_1(xa, 0, order);
1128 		check_create_range_1(xa, 1U << order, order);
1129 		check_create_range_1(xa, 2U << order, order);
1130 		check_create_range_1(xa, 3U << order, order);
1131 		check_create_range_1(xa, 1U << 24, order);
1132 		if (order < 10)
1133 			check_create_range_2(xa, order);
1134 
1135 		check_create_range_4(xa, 0, order);
1136 		check_create_range_4(xa, 1U << order, order);
1137 		check_create_range_4(xa, 2U << order, order);
1138 		check_create_range_4(xa, 3U << order, order);
1139 		check_create_range_4(xa, 1U << 24, order);
1140 
1141 		check_create_range_4(xa, 1, order);
1142 		check_create_range_4(xa, (1U << order) + 1, order);
1143 		check_create_range_4(xa, (2U << order) + 1, order);
1144 		check_create_range_4(xa, (2U << order) - 1, order);
1145 		check_create_range_4(xa, (3U << order) + 1, order);
1146 		check_create_range_4(xa, (3U << order) - 1, order);
1147 		check_create_range_4(xa, (1U << 24) + 1, order);
1148 	}
1149 
1150 	check_create_range_3();
1151 }
1152 
1153 static noinline void __check_store_range(struct xarray *xa, unsigned long first,
1154 		unsigned long last)
1155 {
1156 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
1157 	xa_store_range(xa, first, last, xa_mk_index(first), GFP_KERNEL);
1158 
1159 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, first) != xa_mk_index(first));
1160 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, last) != xa_mk_index(first));
1161 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, first - 1) != NULL);
1162 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, last + 1) != NULL);
1163 
1164 	xa_store_range(xa, first, last, NULL, GFP_KERNEL);
1165 #endif
1166 
1167 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1168 }
1169 
1170 static noinline void check_store_range(struct xarray *xa)
1171 {
1172 	unsigned long i, j;
1173 
1174 	for (i = 0; i < 128; i++) {
1175 		for (j = i; j < 128; j++) {
1176 			__check_store_range(xa, i, j);
1177 			__check_store_range(xa, 128 + i, 128 + j);
1178 			__check_store_range(xa, 4095 + i, 4095 + j);
1179 			__check_store_range(xa, 4096 + i, 4096 + j);
1180 			__check_store_range(xa, 123456 + i, 123456 + j);
1181 			__check_store_range(xa, (1 << 24) + i, (1 << 24) + j);
1182 		}
1183 	}
1184 }
1185 
1186 static LIST_HEAD(shadow_nodes);
1187 
1188 static void test_update_node(struct xa_node *node)
1189 {
1190 	if (node->count && node->count == node->nr_values) {
1191 		if (list_empty(&node->private_list))
1192 			list_add(&shadow_nodes, &node->private_list);
1193 	} else {
1194 		if (!list_empty(&node->private_list))
1195 			list_del_init(&node->private_list);
1196 	}
1197 }
1198 
1199 static noinline void shadow_remove(struct xarray *xa)
1200 {
1201 	struct xa_node *node;
1202 
1203 	xa_lock(xa);
1204 	while ((node = list_first_entry_or_null(&shadow_nodes,
1205 					struct xa_node, private_list))) {
1206 		XA_STATE(xas, node->array, 0);
1207 		XA_BUG_ON(xa, node->array != xa);
1208 		list_del_init(&node->private_list);
1209 		xas.xa_node = xa_parent_locked(node->array, node);
1210 		xas.xa_offset = node->offset;
1211 		xas.xa_shift = node->shift + XA_CHUNK_SHIFT;
1212 		xas_set_update(&xas, test_update_node);
1213 		xas_store(&xas, NULL);
1214 	}
1215 	xa_unlock(xa);
1216 }
1217 
1218 static noinline void check_workingset(struct xarray *xa, unsigned long index)
1219 {
1220 	XA_STATE(xas, xa, index);
1221 	xas_set_update(&xas, test_update_node);
1222 
1223 	do {
1224 		xas_lock(&xas);
1225 		xas_store(&xas, xa_mk_value(0));
1226 		xas_next(&xas);
1227 		xas_store(&xas, xa_mk_value(1));
1228 		xas_unlock(&xas);
1229 	} while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
1230 
1231 	XA_BUG_ON(xa, list_empty(&shadow_nodes));
1232 
1233 	xas_lock(&xas);
1234 	xas_next(&xas);
1235 	xas_store(&xas, &xas);
1236 	XA_BUG_ON(xa, !list_empty(&shadow_nodes));
1237 
1238 	xas_store(&xas, xa_mk_value(2));
1239 	xas_unlock(&xas);
1240 	XA_BUG_ON(xa, list_empty(&shadow_nodes));
1241 
1242 	shadow_remove(xa);
1243 	XA_BUG_ON(xa, !list_empty(&shadow_nodes));
1244 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1245 }
1246 
1247 /*
1248  * Check that the pointer / value / sibling entries are accounted the
1249  * way we expect them to be.
1250  */
1251 static noinline void check_account(struct xarray *xa)
1252 {
1253 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
1254 	unsigned int order;
1255 
1256 	for (order = 1; order < 12; order++) {
1257 		XA_STATE(xas, xa, 1 << order);
1258 
1259 		xa_store_order(xa, 0, order, xa, GFP_KERNEL);
1260 		rcu_read_lock();
1261 		xas_load(&xas);
1262 		XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node->count == 0);
1263 		XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node->count > (1 << order));
1264 		XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node->nr_values != 0);
1265 		rcu_read_unlock();
1266 
1267 		xa_store_order(xa, 1 << order, order, xa_mk_index(1UL << order),
1268 				GFP_KERNEL);
1269 		XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node->count != xas.xa_node->nr_values * 2);
1270 
1271 		xa_erase(xa, 1 << order);
1272 		XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node->nr_values != 0);
1273 
1274 		xa_erase(xa, 0);
1275 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1276 	}
1277 #endif
1278 }
1279 
1280 static noinline void check_destroy(struct xarray *xa)
1281 {
1282 	unsigned long index;
1283 
1284 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1285 
1286 	/* Destroying an empty array is a no-op */
1287 	xa_destroy(xa);
1288 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1289 
1290 	/* Destroying an array with a single entry */
1291 	for (index = 0; index < 1000; index++) {
1292 		xa_store_index(xa, index, GFP_KERNEL);
1293 		XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
1294 		xa_destroy(xa);
1295 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1296 	}
1297 
1298 	/* Destroying an array with a single entry at ULONG_MAX */
1299 	xa_store(xa, ULONG_MAX, xa, GFP_KERNEL);
1300 	XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
1301 	xa_destroy(xa);
1302 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1303 
1304 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
1305 	/* Destroying an array with a multi-index entry */
1306 	xa_store_order(xa, 1 << 11, 11, xa, GFP_KERNEL);
1307 	XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
1308 	xa_destroy(xa);
1309 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1310 #endif
1311 }
1312 
1313 static DEFINE_XARRAY(array);
1314 
1315 static int xarray_checks(void)
1316 {
1317 	check_xa_err(&array);
1318 	check_xas_retry(&array);
1319 	check_xa_load(&array);
1320 	check_xa_mark(&array);
1321 	check_xa_shrink(&array);
1322 	check_xas_erase(&array);
1323 	check_cmpxchg(&array);
1324 	check_reserve(&array);
1325 	check_multi_store(&array);
1326 	check_xa_alloc();
1327 	check_find(&array);
1328 	check_find_entry(&array);
1329 	check_account(&array);
1330 	check_destroy(&array);
1331 	check_move(&array);
1332 	check_create_range(&array);
1333 	check_store_range(&array);
1334 	check_store_iter(&array);
1335 
1336 	check_workingset(&array, 0);
1337 	check_workingset(&array, 64);
1338 	check_workingset(&array, 4096);
1339 
1340 	printk("XArray: %u of %u tests passed\n", tests_passed, tests_run);
1341 	return (tests_run == tests_passed) ? 0 : -EINVAL;
1342 }
1343 
1344 static void xarray_exit(void)
1345 {
1346 }
1347 
1348 module_init(xarray_checks);
1349 module_exit(xarray_exit);
1350 MODULE_AUTHOR("Matthew Wilcox <willy@infradead.org>");
1351 MODULE_LICENSE("GPL");
1352