xref: /linux/lib/test_xarray.c (revision 86f5536004a61a0c797c14a248fc976f03f55cd5)
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
2 /*
3  * test_xarray.c: Test the XArray API
4  * Copyright (c) 2017-2018 Microsoft Corporation
5  * Copyright (c) 2019-2020 Oracle
6  * Author: Matthew Wilcox <willy@infradead.org>
7  */
8 
9 #include <linux/xarray.h>
10 #include <linux/module.h>
11 
12 static unsigned int tests_run;
13 static unsigned int tests_passed;
14 
15 static const unsigned int order_limit =
16 		IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? BITS_PER_LONG : 1;
17 
18 #ifndef XA_DEBUG
19 # ifdef __KERNEL__
20 void xa_dump(const struct xarray *xa) { }
21 # endif
22 #undef XA_BUG_ON
23 #define XA_BUG_ON(xa, x) do {					\
24 	tests_run++;						\
25 	if (x) {						\
26 		printk("BUG at %s:%d\n", __func__, __LINE__);	\
27 		xa_dump(xa);					\
28 		dump_stack();					\
29 	} else {						\
30 		tests_passed++;					\
31 	}							\
32 } while (0)
33 #endif
34 
35 static void *xa_mk_index(unsigned long index)
36 {
37 	return xa_mk_value(index & LONG_MAX);
38 }
39 
40 static void *xa_store_index(struct xarray *xa, unsigned long index, gfp_t gfp)
41 {
42 	return xa_store(xa, index, xa_mk_index(index), gfp);
43 }
44 
45 static void xa_insert_index(struct xarray *xa, unsigned long index)
46 {
47 	XA_BUG_ON(xa, xa_insert(xa, index, xa_mk_index(index),
48 				GFP_KERNEL) != 0);
49 }
50 
51 static void xa_alloc_index(struct xarray *xa, unsigned long index, gfp_t gfp)
52 {
53 	u32 id;
54 
55 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, xa_mk_index(index), xa_limit_32b,
56 				gfp) != 0);
57 	XA_BUG_ON(xa, id != index);
58 }
59 
60 static void xa_erase_index(struct xarray *xa, unsigned long index)
61 {
62 	XA_BUG_ON(xa, xa_erase(xa, index) != xa_mk_index(index));
63 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, index) != NULL);
64 }
65 
66 /*
67  * If anyone needs this, please move it to xarray.c.  We have no current
68  * users outside the test suite because all current multislot users want
69  * to use the advanced API.
70  */
71 static void *xa_store_order(struct xarray *xa, unsigned long index,
72 		unsigned order, void *entry, gfp_t gfp)
73 {
74 	XA_STATE_ORDER(xas, xa, index, order);
75 	void *curr;
76 
77 	do {
78 		xas_lock(&xas);
79 		curr = xas_store(&xas, entry);
80 		xas_unlock(&xas);
81 	} while (xas_nomem(&xas, gfp));
82 
83 	return curr;
84 }
85 
86 static noinline void check_xa_err(struct xarray *xa)
87 {
88 	XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store_index(xa, 0, GFP_NOWAIT)) != 0);
89 	XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_erase(xa, 0)) != 0);
90 #ifndef __KERNEL__
91 	/* The kernel does not fail GFP_NOWAIT allocations */
92 	XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store_index(xa, 1, GFP_NOWAIT)) != -ENOMEM);
93 	XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store_index(xa, 1, GFP_NOWAIT)) != -ENOMEM);
94 #endif
95 	XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store_index(xa, 1, GFP_KERNEL)) != 0);
96 	XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store(xa, 1, xa_mk_value(0), GFP_KERNEL)) != 0);
97 	XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_erase(xa, 1)) != 0);
98 // kills the test-suite :-(
99 //	XA_BUG_ON(xa, xa_err(xa_store(xa, 0, xa_mk_internal(0), 0)) != -EINVAL);
100 }
101 
102 static noinline void check_xas_retry(struct xarray *xa)
103 {
104 	XA_STATE(xas, xa, 0);
105 	void *entry;
106 
107 	xa_store_index(xa, 0, GFP_KERNEL);
108 	xa_store_index(xa, 1, GFP_KERNEL);
109 
110 	rcu_read_lock();
111 	XA_BUG_ON(xa, xas_find(&xas, ULONG_MAX) != xa_mk_value(0));
112 	xa_erase_index(xa, 1);
113 	XA_BUG_ON(xa, !xa_is_retry(xas_reload(&xas)));
114 	XA_BUG_ON(xa, xas_retry(&xas, NULL));
115 	XA_BUG_ON(xa, xas_retry(&xas, xa_mk_value(0)));
116 	xas_reset(&xas);
117 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node != XAS_RESTART);
118 	XA_BUG_ON(xa, xas_next_entry(&xas, ULONG_MAX) != xa_mk_value(0));
119 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node != NULL);
120 	rcu_read_unlock();
121 
122 	XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 1, GFP_KERNEL) != NULL);
123 
124 	rcu_read_lock();
125 	XA_BUG_ON(xa, !xa_is_internal(xas_reload(&xas)));
126 	xas.xa_node = XAS_RESTART;
127 	XA_BUG_ON(xa, xas_next_entry(&xas, ULONG_MAX) != xa_mk_value(0));
128 	rcu_read_unlock();
129 
130 	/* Make sure we can iterate through retry entries */
131 	xas_lock(&xas);
132 	xas_set(&xas, 0);
133 	xas_store(&xas, XA_RETRY_ENTRY);
134 	xas_set(&xas, 1);
135 	xas_store(&xas, XA_RETRY_ENTRY);
136 
137 	xas_set(&xas, 0);
138 	xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
139 		xas_store(&xas, xa_mk_index(xas.xa_index));
140 	}
141 	xas_unlock(&xas);
142 
143 	xa_erase_index(xa, 0);
144 	xa_erase_index(xa, 1);
145 }
146 
147 static noinline void check_xa_load(struct xarray *xa)
148 {
149 	unsigned long i, j;
150 
151 	for (i = 0; i < 1024; i++) {
152 		for (j = 0; j < 1024; j++) {
153 			void *entry = xa_load(xa, j);
154 			if (j < i)
155 				XA_BUG_ON(xa, xa_to_value(entry) != j);
156 			else
157 				XA_BUG_ON(xa, entry);
158 		}
159 		XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, i, GFP_KERNEL) != NULL);
160 	}
161 
162 	for (i = 0; i < 1024; i++) {
163 		for (j = 0; j < 1024; j++) {
164 			void *entry = xa_load(xa, j);
165 			if (j >= i)
166 				XA_BUG_ON(xa, xa_to_value(entry) != j);
167 			else
168 				XA_BUG_ON(xa, entry);
169 		}
170 		xa_erase_index(xa, i);
171 	}
172 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
173 }
174 
175 static noinline void check_xa_mark_1(struct xarray *xa, unsigned long index)
176 {
177 	unsigned int order;
178 	unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 8 : 1;
179 
180 	/* NULL elements have no marks set */
181 	XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
182 	xa_set_mark(xa, index, XA_MARK_0);
183 	XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
184 
185 	/* Storing a pointer will not make a mark appear */
186 	XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, index, GFP_KERNEL) != NULL);
187 	XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
188 	xa_set_mark(xa, index, XA_MARK_0);
189 	XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
190 
191 	/* Setting one mark will not set another mark */
192 	XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index + 1, XA_MARK_0));
193 	XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_1));
194 
195 	/* Storing NULL clears marks, and they can't be set again */
196 	xa_erase_index(xa, index);
197 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
198 	XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
199 	xa_set_mark(xa, index, XA_MARK_0);
200 	XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
201 
202 	/*
203 	 * Storing a multi-index entry over entries with marks gives the
204 	 * entire entry the union of the marks
205 	 */
206 	BUG_ON((index % 4) != 0);
207 	for (order = 2; order < max_order; order++) {
208 		unsigned long base = round_down(index, 1UL << order);
209 		unsigned long next = base + (1UL << order);
210 		unsigned long i;
211 
212 		XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, index + 1, GFP_KERNEL));
213 		xa_set_mark(xa, index + 1, XA_MARK_0);
214 		XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, index + 2, GFP_KERNEL));
215 		xa_set_mark(xa, index + 2, XA_MARK_2);
216 		XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, next, GFP_KERNEL));
217 		xa_store_order(xa, index, order, xa_mk_index(index),
218 				GFP_KERNEL);
219 		for (i = base; i < next; i++) {
220 			XA_STATE(xas, xa, i);
221 			unsigned int seen = 0;
222 			void *entry;
223 
224 			XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, i, XA_MARK_0));
225 			XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, i, XA_MARK_1));
226 			XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, i, XA_MARK_2));
227 
228 			/* We should see two elements in the array */
229 			rcu_read_lock();
230 			xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX)
231 				seen++;
232 			rcu_read_unlock();
233 			XA_BUG_ON(xa, seen != 2);
234 
235 			/* One of which is marked */
236 			xas_set(&xas, 0);
237 			seen = 0;
238 			rcu_read_lock();
239 			xas_for_each_marked(&xas, entry, ULONG_MAX, XA_MARK_0)
240 				seen++;
241 			rcu_read_unlock();
242 			XA_BUG_ON(xa, seen != 1);
243 		}
244 		XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, next, XA_MARK_0));
245 		XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, next, XA_MARK_1));
246 		XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, next, XA_MARK_2));
247 		xa_erase_index(xa, index);
248 		xa_erase_index(xa, next);
249 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
250 	}
251 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
252 }
253 
254 static noinline void check_xa_mark_2(struct xarray *xa)
255 {
256 	XA_STATE(xas, xa, 0);
257 	unsigned long index;
258 	unsigned int count = 0;
259 	void *entry;
260 
261 	xa_store_index(xa, 0, GFP_KERNEL);
262 	xa_set_mark(xa, 0, XA_MARK_0);
263 	xas_lock(&xas);
264 	xas_load(&xas);
265 	xas_init_marks(&xas);
266 	xas_unlock(&xas);
267 	XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, 0, XA_MARK_0) == 0);
268 
269 	for (index = 3500; index < 4500; index++) {
270 		xa_store_index(xa, index, GFP_KERNEL);
271 		xa_set_mark(xa, index, XA_MARK_0);
272 	}
273 
274 	xas_reset(&xas);
275 	rcu_read_lock();
276 	xas_for_each_marked(&xas, entry, ULONG_MAX, XA_MARK_0)
277 		count++;
278 	rcu_read_unlock();
279 	XA_BUG_ON(xa, count != 1000);
280 
281 	xas_lock(&xas);
282 	xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
283 		xas_init_marks(&xas);
284 		XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, xas.xa_index, XA_MARK_0));
285 		XA_BUG_ON(xa, !xas_get_mark(&xas, XA_MARK_0));
286 	}
287 	xas_unlock(&xas);
288 
289 	xa_destroy(xa);
290 }
291 
292 static noinline void check_xa_mark_3(struct xarray *xa)
293 {
294 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
295 	XA_STATE(xas, xa, 0x41);
296 	void *entry;
297 	int count = 0;
298 
299 	xa_store_order(xa, 0x40, 2, xa_mk_index(0x40), GFP_KERNEL);
300 	xa_set_mark(xa, 0x41, XA_MARK_0);
301 
302 	rcu_read_lock();
303 	xas_for_each_marked(&xas, entry, ULONG_MAX, XA_MARK_0) {
304 		count++;
305 		XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(0x40));
306 	}
307 	XA_BUG_ON(xa, count != 1);
308 	rcu_read_unlock();
309 	xa_destroy(xa);
310 #endif
311 }
312 
313 static noinline void check_xa_mark(struct xarray *xa)
314 {
315 	unsigned long index;
316 
317 	for (index = 0; index < 16384; index += 4)
318 		check_xa_mark_1(xa, index);
319 
320 	check_xa_mark_2(xa);
321 	check_xa_mark_3(xa);
322 }
323 
324 static noinline void check_xa_shrink(struct xarray *xa)
325 {
326 	XA_STATE(xas, xa, 1);
327 	struct xa_node *node;
328 	unsigned int order;
329 	unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 15 : 1;
330 
331 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
332 	XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 0, GFP_KERNEL) != NULL);
333 	XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 1, GFP_KERNEL) != NULL);
334 
335 	/*
336 	 * Check that erasing the entry at 1 shrinks the tree and properly
337 	 * marks the node as being deleted.
338 	 */
339 	xas_lock(&xas);
340 	XA_BUG_ON(xa, xas_load(&xas) != xa_mk_value(1));
341 	node = xas.xa_node;
342 	XA_BUG_ON(xa, xa_entry_locked(xa, node, 0) != xa_mk_value(0));
343 	XA_BUG_ON(xa, xas_store(&xas, NULL) != xa_mk_value(1));
344 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 1) != NULL);
345 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node != XAS_BOUNDS);
346 	XA_BUG_ON(xa, xa_entry_locked(xa, node, 0) != XA_RETRY_ENTRY);
347 	XA_BUG_ON(xa, xas_load(&xas) != NULL);
348 	xas_unlock(&xas);
349 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 0) != xa_mk_value(0));
350 	xa_erase_index(xa, 0);
351 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
352 
353 	for (order = 0; order < max_order; order++) {
354 		unsigned long max = (1UL << order) - 1;
355 		xa_store_order(xa, 0, order, xa_mk_value(0), GFP_KERNEL);
356 		XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max) != xa_mk_value(0));
357 		XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max + 1) != NULL);
358 		rcu_read_lock();
359 		node = xa_head(xa);
360 		rcu_read_unlock();
361 		XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, ULONG_MAX, GFP_KERNEL) !=
362 				NULL);
363 		rcu_read_lock();
364 		XA_BUG_ON(xa, xa_head(xa) == node);
365 		rcu_read_unlock();
366 		XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max + 1) != NULL);
367 		xa_erase_index(xa, ULONG_MAX);
368 		XA_BUG_ON(xa, xa->xa_head != node);
369 		xa_erase_index(xa, 0);
370 	}
371 }
372 
373 static noinline void check_insert(struct xarray *xa)
374 {
375 	unsigned long i;
376 
377 	for (i = 0; i < 1024; i++) {
378 		xa_insert_index(xa, i);
379 		XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, i - 1) != NULL);
380 		XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, i + 1) != NULL);
381 		xa_erase_index(xa, i);
382 	}
383 
384 	for (i = 10; i < BITS_PER_LONG; i++) {
385 		xa_insert_index(xa, 1UL << i);
386 		XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, (1UL << i) - 1) != NULL);
387 		XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, (1UL << i) + 1) != NULL);
388 		xa_erase_index(xa, 1UL << i);
389 
390 		xa_insert_index(xa, (1UL << i) - 1);
391 		XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, (1UL << i) - 2) != NULL);
392 		XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 1UL << i) != NULL);
393 		xa_erase_index(xa, (1UL << i) - 1);
394 	}
395 
396 	xa_insert_index(xa, ~0UL);
397 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 0UL) != NULL);
398 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, ~1UL) != NULL);
399 	xa_erase_index(xa, ~0UL);
400 
401 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
402 }
403 
404 static noinline void check_cmpxchg(struct xarray *xa)
405 {
406 	void *FIVE = xa_mk_value(5);
407 	void *SIX = xa_mk_value(6);
408 	void *LOTS = xa_mk_value(12345678);
409 
410 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
411 	XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 12345678, GFP_KERNEL) != NULL);
412 	XA_BUG_ON(xa, xa_insert(xa, 12345678, xa, GFP_KERNEL) != -EBUSY);
413 	XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 12345678, SIX, FIVE, GFP_KERNEL) != LOTS);
414 	XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 12345678, LOTS, FIVE, GFP_KERNEL) != LOTS);
415 	XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 12345678, FIVE, LOTS, GFP_KERNEL) != FIVE);
416 	XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 5, FIVE, NULL, GFP_KERNEL) != NULL);
417 	XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 5, NULL, FIVE, GFP_KERNEL) != NULL);
418 	XA_BUG_ON(xa, xa_insert(xa, 5, FIVE, GFP_KERNEL) != -EBUSY);
419 	XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 5, FIVE, NULL, GFP_KERNEL) != FIVE);
420 	XA_BUG_ON(xa, xa_insert(xa, 5, FIVE, GFP_KERNEL) == -EBUSY);
421 	xa_erase_index(xa, 12345678);
422 	xa_erase_index(xa, 5);
423 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
424 }
425 
426 static noinline void check_cmpxchg_order(struct xarray *xa)
427 {
428 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
429 	void *FIVE = xa_mk_value(5);
430 	unsigned int i, order = 3;
431 
432 	XA_BUG_ON(xa, xa_store_order(xa, 0, order, FIVE, GFP_KERNEL));
433 
434 	/* Check entry FIVE has the order saved */
435 	XA_BUG_ON(xa, xa_get_order(xa, xa_to_value(FIVE)) != order);
436 
437 	/* Check all the tied indexes have the same entry and order */
438 	for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
439 		XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, i) != FIVE);
440 		XA_BUG_ON(xa, xa_get_order(xa, i) != order);
441 	}
442 
443 	/* Ensure that nothing is stored at index '1 << order' */
444 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 1 << order) != NULL);
445 
446 	/*
447 	 * Additionally, keep the node information and the order at
448 	 * '1 << order'
449 	 */
450 	XA_BUG_ON(xa, xa_store_order(xa, 1 << order, order, FIVE, GFP_KERNEL));
451 	for (i = (1 << order); i < (1 << order) + (1 << order) - 1; i++) {
452 		XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, i) != FIVE);
453 		XA_BUG_ON(xa, xa_get_order(xa, i) != order);
454 	}
455 
456 	/* Conditionally replace FIVE entry at index '0' with NULL */
457 	XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 0, FIVE, NULL, GFP_KERNEL) != FIVE);
458 
459 	/* Verify the order is lost at FIVE (and old) entries */
460 	XA_BUG_ON(xa, xa_get_order(xa, xa_to_value(FIVE)) != 0);
461 
462 	/* Verify the order and entries are lost in all the tied indexes */
463 	for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
464 		XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, i) != NULL);
465 		XA_BUG_ON(xa, xa_get_order(xa, i) != 0);
466 	}
467 
468 	/* Verify node and order are kept at '1 << order' */
469 	for (i = (1 << order); i < (1 << order) + (1 << order) - 1; i++) {
470 		XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, i) != FIVE);
471 		XA_BUG_ON(xa, xa_get_order(xa, i) != order);
472 	}
473 
474 	xa_store_order(xa, 0, BITS_PER_LONG - 1, NULL, GFP_KERNEL);
475 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
476 #endif
477 }
478 
479 static noinline void check_reserve(struct xarray *xa)
480 {
481 	void *entry;
482 	unsigned long index;
483 	int count;
484 
485 	/* An array with a reserved entry is not empty */
486 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
487 	XA_BUG_ON(xa, xa_reserve(xa, 12345678, GFP_KERNEL) != 0);
488 	XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
489 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 12345678));
490 	xa_release(xa, 12345678);
491 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
492 
493 	/* Releasing a used entry does nothing */
494 	XA_BUG_ON(xa, xa_reserve(xa, 12345678, GFP_KERNEL) != 0);
495 	XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 12345678, GFP_NOWAIT) != NULL);
496 	xa_release(xa, 12345678);
497 	xa_erase_index(xa, 12345678);
498 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
499 
500 	/* cmpxchg sees a reserved entry as ZERO */
501 	XA_BUG_ON(xa, xa_reserve(xa, 12345678, GFP_KERNEL) != 0);
502 	XA_BUG_ON(xa, xa_cmpxchg(xa, 12345678, XA_ZERO_ENTRY,
503 				xa_mk_value(12345678), GFP_NOWAIT) != NULL);
504 	xa_release(xa, 12345678);
505 	xa_erase_index(xa, 12345678);
506 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
507 
508 	/* xa_insert treats it as busy */
509 	XA_BUG_ON(xa, xa_reserve(xa, 12345678, GFP_KERNEL) != 0);
510 	XA_BUG_ON(xa, xa_insert(xa, 12345678, xa_mk_value(12345678), 0) !=
511 			-EBUSY);
512 	XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
513 	XA_BUG_ON(xa, xa_erase(xa, 12345678) != NULL);
514 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
515 
516 	/* Can iterate through a reserved entry */
517 	xa_store_index(xa, 5, GFP_KERNEL);
518 	XA_BUG_ON(xa, xa_reserve(xa, 6, GFP_KERNEL) != 0);
519 	xa_store_index(xa, 7, GFP_KERNEL);
520 
521 	count = 0;
522 	xa_for_each(xa, index, entry) {
523 		XA_BUG_ON(xa, index != 5 && index != 7);
524 		count++;
525 	}
526 	XA_BUG_ON(xa, count != 2);
527 
528 	/* If we free a reserved entry, we should be able to allocate it */
529 	if (xa->xa_flags & XA_FLAGS_ALLOC) {
530 		u32 id;
531 
532 		XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, xa_mk_value(8),
533 					XA_LIMIT(5, 10), GFP_KERNEL) != 0);
534 		XA_BUG_ON(xa, id != 8);
535 
536 		xa_release(xa, 6);
537 		XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, xa_mk_value(6),
538 					XA_LIMIT(5, 10), GFP_KERNEL) != 0);
539 		XA_BUG_ON(xa, id != 6);
540 	}
541 
542 	xa_destroy(xa);
543 }
544 
545 static noinline void check_xas_erase(struct xarray *xa)
546 {
547 	XA_STATE(xas, xa, 0);
548 	void *entry;
549 	unsigned long i, j;
550 
551 	for (i = 0; i < 200; i++) {
552 		for (j = i; j < 2 * i + 17; j++) {
553 			xas_set(&xas, j);
554 			do {
555 				xas_lock(&xas);
556 				xas_store(&xas, xa_mk_index(j));
557 				xas_unlock(&xas);
558 			} while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
559 		}
560 
561 		xas_set(&xas, ULONG_MAX);
562 		do {
563 			xas_lock(&xas);
564 			xas_store(&xas, xa_mk_value(0));
565 			xas_unlock(&xas);
566 		} while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
567 
568 		xas_lock(&xas);
569 		xas_store(&xas, NULL);
570 
571 		xas_set(&xas, 0);
572 		j = i;
573 		xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
574 			XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(j));
575 			xas_store(&xas, NULL);
576 			j++;
577 		}
578 		xas_unlock(&xas);
579 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
580 	}
581 }
582 
583 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
584 static noinline void check_multi_store_1(struct xarray *xa, unsigned long index,
585 		unsigned int order)
586 {
587 	XA_STATE(xas, xa, index);
588 	unsigned long min = index & ~((1UL << order) - 1);
589 	unsigned long max = min + (1UL << order);
590 
591 	xa_store_order(xa, index, order, xa_mk_index(index), GFP_KERNEL);
592 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, min) != xa_mk_index(index));
593 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max - 1) != xa_mk_index(index));
594 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max) != NULL);
595 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, min - 1) != NULL);
596 
597 	xas_lock(&xas);
598 	XA_BUG_ON(xa, xas_store(&xas, xa_mk_index(min)) != xa_mk_index(index));
599 	xas_unlock(&xas);
600 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, min) != xa_mk_index(min));
601 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max - 1) != xa_mk_index(min));
602 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, max) != NULL);
603 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, min - 1) != NULL);
604 
605 	xa_erase_index(xa, min);
606 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
607 }
608 
609 static noinline void check_multi_store_2(struct xarray *xa, unsigned long index,
610 		unsigned int order)
611 {
612 	XA_STATE(xas, xa, index);
613 	xa_store_order(xa, index, order, xa_mk_value(0), GFP_KERNEL);
614 
615 	xas_lock(&xas);
616 	XA_BUG_ON(xa, xas_store(&xas, xa_mk_value(1)) != xa_mk_value(0));
617 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != index);
618 	XA_BUG_ON(xa, xas_store(&xas, NULL) != xa_mk_value(1));
619 	xas_unlock(&xas);
620 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
621 }
622 
623 static noinline void check_multi_store_3(struct xarray *xa, unsigned long index,
624 		unsigned int order)
625 {
626 	XA_STATE(xas, xa, 0);
627 	void *entry;
628 	int n = 0;
629 
630 	xa_store_order(xa, index, order, xa_mk_index(index), GFP_KERNEL);
631 
632 	xas_lock(&xas);
633 	xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
634 		XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(index));
635 		n++;
636 	}
637 	XA_BUG_ON(xa, n != 1);
638 	xas_set(&xas, index + 1);
639 	xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
640 		XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(index));
641 		n++;
642 	}
643 	XA_BUG_ON(xa, n != 2);
644 	xas_unlock(&xas);
645 
646 	xa_destroy(xa);
647 }
648 #endif
649 
650 static noinline void check_multi_store(struct xarray *xa)
651 {
652 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
653 	unsigned long i, j, k;
654 	unsigned int max_order = (sizeof(long) == 4) ? 30 : 60;
655 
656 	/* Loading from any position returns the same value */
657 	xa_store_order(xa, 0, 1, xa_mk_value(0), GFP_KERNEL);
658 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 0) != xa_mk_value(0));
659 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 1) != xa_mk_value(0));
660 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 2) != NULL);
661 	rcu_read_lock();
662 	XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->count != 2);
663 	XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->nr_values != 2);
664 	rcu_read_unlock();
665 
666 	/* Storing adjacent to the value does not alter the value */
667 	xa_store(xa, 3, xa, GFP_KERNEL);
668 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 0) != xa_mk_value(0));
669 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 1) != xa_mk_value(0));
670 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 2) != NULL);
671 	rcu_read_lock();
672 	XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->count != 3);
673 	XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->nr_values != 2);
674 	rcu_read_unlock();
675 
676 	/* Overwriting multiple indexes works */
677 	xa_store_order(xa, 0, 2, xa_mk_value(1), GFP_KERNEL);
678 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 0) != xa_mk_value(1));
679 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 1) != xa_mk_value(1));
680 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 2) != xa_mk_value(1));
681 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 3) != xa_mk_value(1));
682 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, 4) != NULL);
683 	rcu_read_lock();
684 	XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->count != 4);
685 	XA_BUG_ON(xa, xa_to_node(xa_head(xa))->nr_values != 4);
686 	rcu_read_unlock();
687 
688 	/* We can erase multiple values with a single store */
689 	xa_store_order(xa, 0, BITS_PER_LONG - 1, NULL, GFP_KERNEL);
690 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
691 
692 	/* Even when the first slot is empty but the others aren't */
693 	xa_store_index(xa, 1, GFP_KERNEL);
694 	xa_store_index(xa, 2, GFP_KERNEL);
695 	xa_store_order(xa, 0, 2, NULL, GFP_KERNEL);
696 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
697 
698 	for (i = 0; i < max_order; i++) {
699 		for (j = 0; j < max_order; j++) {
700 			xa_store_order(xa, 0, i, xa_mk_index(i), GFP_KERNEL);
701 			xa_store_order(xa, 0, j, xa_mk_index(j), GFP_KERNEL);
702 
703 			for (k = 0; k < max_order; k++) {
704 				void *entry = xa_load(xa, (1UL << k) - 1);
705 				if ((i < k) && (j < k))
706 					XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
707 				else
708 					XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(j));
709 			}
710 
711 			xa_erase(xa, 0);
712 			XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
713 		}
714 	}
715 
716 	for (i = 0; i < 20; i++) {
717 		check_multi_store_1(xa, 200, i);
718 		check_multi_store_1(xa, 0, i);
719 		check_multi_store_1(xa, (1UL << i) + 1, i);
720 	}
721 	check_multi_store_2(xa, 4095, 9);
722 
723 	for (i = 1; i < 20; i++) {
724 		check_multi_store_3(xa, 0, i);
725 		check_multi_store_3(xa, 1UL << i, i);
726 	}
727 #endif
728 }
729 
730 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
731 /* mimics page cache __filemap_add_folio() */
732 static noinline void check_xa_multi_store_adv_add(struct xarray *xa,
733 						  unsigned long index,
734 						  unsigned int order,
735 						  void *p)
736 {
737 	XA_STATE(xas, xa, index);
738 	unsigned int nrpages = 1UL << order;
739 
740 	/* users are responsible for index alignemnt to the order when adding */
741 	XA_BUG_ON(xa, index & (nrpages - 1));
742 
743 	xas_set_order(&xas, index, order);
744 
745 	do {
746 		xas_lock_irq(&xas);
747 		xas_store(&xas, p);
748 		xas_unlock_irq(&xas);
749 		/*
750 		 * In our selftest case the only failure we can expect is for
751 		 * there not to be enough memory as we're not mimicking the
752 		 * entire page cache, so verify that's the only error we can run
753 		 * into here. The xas_nomem() which follows will ensure to fix
754 		 * that condition for us so to chug on on the loop.
755 		 */
756 		XA_BUG_ON(xa, xas_error(&xas) && xas_error(&xas) != -ENOMEM);
757 	} while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
758 
759 	XA_BUG_ON(xa, xas_error(&xas));
760 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, index) != p);
761 }
762 
763 /* mimics page_cache_delete() */
764 static noinline void check_xa_multi_store_adv_del_entry(struct xarray *xa,
765 							unsigned long index,
766 							unsigned int order)
767 {
768 	XA_STATE(xas, xa, index);
769 
770 	xas_set_order(&xas, index, order);
771 	xas_store(&xas, NULL);
772 	xas_init_marks(&xas);
773 }
774 
775 static noinline void check_xa_multi_store_adv_delete(struct xarray *xa,
776 						     unsigned long index,
777 						     unsigned int order)
778 {
779 	xa_lock_irq(xa);
780 	check_xa_multi_store_adv_del_entry(xa, index, order);
781 	xa_unlock_irq(xa);
782 }
783 
784 /* mimics page cache filemap_get_entry() */
785 static noinline void *test_get_entry(struct xarray *xa, unsigned long index)
786 {
787 	XA_STATE(xas, xa, index);
788 	void *p;
789 	static unsigned int loops = 0;
790 
791 	rcu_read_lock();
792 repeat:
793 	xas_reset(&xas);
794 	p = xas_load(&xas);
795 	if (xas_retry(&xas, p))
796 		goto repeat;
797 	rcu_read_unlock();
798 
799 	/*
800 	 * This is not part of the page cache, this selftest is pretty
801 	 * aggressive and does not want to trust the xarray API but rather
802 	 * test it, and for order 20 (4 GiB block size) we can loop over
803 	 * over a million entries which can cause a soft lockup. Page cache
804 	 * APIs won't be stupid, proper page cache APIs loop over the proper
805 	 * order so when using a larger order we skip shared entries.
806 	 */
807 	if (++loops % XA_CHECK_SCHED == 0)
808 		schedule();
809 
810 	return p;
811 }
812 
813 static unsigned long some_val = 0xdeadbeef;
814 static unsigned long some_val_2 = 0xdeaddead;
815 
816 /* mimics the page cache usage */
817 static noinline void check_xa_multi_store_adv(struct xarray *xa,
818 					      unsigned long pos,
819 					      unsigned int order)
820 {
821 	unsigned int nrpages = 1UL << order;
822 	unsigned long index, base, next_index, next_next_index;
823 	unsigned int i;
824 
825 	index = pos >> PAGE_SHIFT;
826 	base = round_down(index, nrpages);
827 	next_index = round_down(base + nrpages, nrpages);
828 	next_next_index = round_down(next_index + nrpages, nrpages);
829 
830 	check_xa_multi_store_adv_add(xa, base, order, &some_val);
831 
832 	for (i = 0; i < nrpages; i++)
833 		XA_BUG_ON(xa, test_get_entry(xa, base + i) != &some_val);
834 
835 	XA_BUG_ON(xa, test_get_entry(xa, next_index) != NULL);
836 
837 	/* Use order 0 for the next item */
838 	check_xa_multi_store_adv_add(xa, next_index, 0, &some_val_2);
839 	XA_BUG_ON(xa, test_get_entry(xa, next_index) != &some_val_2);
840 
841 	/* Remove the next item */
842 	check_xa_multi_store_adv_delete(xa, next_index, 0);
843 
844 	/* Now use order for a new pointer */
845 	check_xa_multi_store_adv_add(xa, next_index, order, &some_val_2);
846 
847 	for (i = 0; i < nrpages; i++)
848 		XA_BUG_ON(xa, test_get_entry(xa, next_index + i) != &some_val_2);
849 
850 	check_xa_multi_store_adv_delete(xa, next_index, order);
851 	check_xa_multi_store_adv_delete(xa, base, order);
852 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
853 
854 	/* starting fresh again */
855 
856 	/* let's test some holes now */
857 
858 	/* hole at base and next_next */
859 	check_xa_multi_store_adv_add(xa, next_index, order, &some_val_2);
860 
861 	for (i = 0; i < nrpages; i++)
862 		XA_BUG_ON(xa, test_get_entry(xa, base + i) != NULL);
863 
864 	for (i = 0; i < nrpages; i++)
865 		XA_BUG_ON(xa, test_get_entry(xa, next_index + i) != &some_val_2);
866 
867 	for (i = 0; i < nrpages; i++)
868 		XA_BUG_ON(xa, test_get_entry(xa, next_next_index + i) != NULL);
869 
870 	check_xa_multi_store_adv_delete(xa, next_index, order);
871 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
872 
873 	/* hole at base and next */
874 
875 	check_xa_multi_store_adv_add(xa, next_next_index, order, &some_val_2);
876 
877 	for (i = 0; i < nrpages; i++)
878 		XA_BUG_ON(xa, test_get_entry(xa, base + i) != NULL);
879 
880 	for (i = 0; i < nrpages; i++)
881 		XA_BUG_ON(xa, test_get_entry(xa, next_index + i) != NULL);
882 
883 	for (i = 0; i < nrpages; i++)
884 		XA_BUG_ON(xa, test_get_entry(xa, next_next_index + i) != &some_val_2);
885 
886 	check_xa_multi_store_adv_delete(xa, next_next_index, order);
887 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
888 }
889 #endif
890 
891 static noinline void check_multi_store_advanced(struct xarray *xa)
892 {
893 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
894 	unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 20 : 1;
895 	unsigned long end = ULONG_MAX/2;
896 	unsigned long pos, i;
897 
898 	/*
899 	 * About 117 million tests below.
900 	 */
901 	for (pos = 7; pos < end; pos = (pos * pos) + 564) {
902 		for (i = 0; i < max_order; i++) {
903 			check_xa_multi_store_adv(xa, pos, i);
904 			check_xa_multi_store_adv(xa, pos + 157, i);
905 		}
906 	}
907 #endif
908 }
909 
910 static noinline void check_xa_alloc_1(struct xarray *xa, unsigned int base)
911 {
912 	int i;
913 	u32 id;
914 
915 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
916 	/* An empty array should assign %base to the first alloc */
917 	xa_alloc_index(xa, base, GFP_KERNEL);
918 
919 	/* Erasing it should make the array empty again */
920 	xa_erase_index(xa, base);
921 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
922 
923 	/* And it should assign %base again */
924 	xa_alloc_index(xa, base, GFP_KERNEL);
925 
926 	/* Allocating and then erasing a lot should not lose base */
927 	for (i = base + 1; i < 2 * XA_CHUNK_SIZE; i++)
928 		xa_alloc_index(xa, i, GFP_KERNEL);
929 	for (i = base; i < 2 * XA_CHUNK_SIZE; i++)
930 		xa_erase_index(xa, i);
931 	xa_alloc_index(xa, base, GFP_KERNEL);
932 
933 	/* Destroying the array should do the same as erasing */
934 	xa_destroy(xa);
935 
936 	/* And it should assign %base again */
937 	xa_alloc_index(xa, base, GFP_KERNEL);
938 
939 	/* The next assigned ID should be base+1 */
940 	xa_alloc_index(xa, base + 1, GFP_KERNEL);
941 	xa_erase_index(xa, base + 1);
942 
943 	/* Storing a value should mark it used */
944 	xa_store_index(xa, base + 1, GFP_KERNEL);
945 	xa_alloc_index(xa, base + 2, GFP_KERNEL);
946 
947 	/* If we then erase base, it should be free */
948 	xa_erase_index(xa, base);
949 	xa_alloc_index(xa, base, GFP_KERNEL);
950 
951 	xa_erase_index(xa, base + 1);
952 	xa_erase_index(xa, base + 2);
953 
954 	for (i = 1; i < 5000; i++) {
955 		xa_alloc_index(xa, base + i, GFP_KERNEL);
956 	}
957 
958 	xa_destroy(xa);
959 
960 	/* Check that we fail properly at the limit of allocation */
961 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, xa_mk_index(UINT_MAX - 1),
962 				XA_LIMIT(UINT_MAX - 1, UINT_MAX),
963 				GFP_KERNEL) != 0);
964 	XA_BUG_ON(xa, id != 0xfffffffeU);
965 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, xa_mk_index(UINT_MAX),
966 				XA_LIMIT(UINT_MAX - 1, UINT_MAX),
967 				GFP_KERNEL) != 0);
968 	XA_BUG_ON(xa, id != 0xffffffffU);
969 	id = 3;
970 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, xa_mk_index(0),
971 				XA_LIMIT(UINT_MAX - 1, UINT_MAX),
972 				GFP_KERNEL) != -EBUSY);
973 	XA_BUG_ON(xa, id != 3);
974 	xa_destroy(xa);
975 
976 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, xa_mk_index(10), XA_LIMIT(10, 5),
977 				GFP_KERNEL) != -EBUSY);
978 	XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, 3, GFP_KERNEL) != 0);
979 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, xa_mk_index(10), XA_LIMIT(10, 5),
980 				GFP_KERNEL) != -EBUSY);
981 	xa_erase_index(xa, 3);
982 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
983 }
984 
985 static noinline void check_xa_alloc_2(struct xarray *xa, unsigned int base)
986 {
987 	unsigned int i, id;
988 	unsigned long index;
989 	void *entry;
990 
991 	/* Allocate and free a NULL and check xa_empty() behaves */
992 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
993 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, NULL, xa_limit_32b, GFP_KERNEL) != 0);
994 	XA_BUG_ON(xa, id != base);
995 	XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
996 	XA_BUG_ON(xa, xa_erase(xa, id) != NULL);
997 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
998 
999 	/* Ditto, but check destroy instead of erase */
1000 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1001 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, NULL, xa_limit_32b, GFP_KERNEL) != 0);
1002 	XA_BUG_ON(xa, id != base);
1003 	XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
1004 	xa_destroy(xa);
1005 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1006 
1007 	for (i = base; i < base + 10; i++) {
1008 		XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, NULL, xa_limit_32b,
1009 					GFP_KERNEL) != 0);
1010 		XA_BUG_ON(xa, id != i);
1011 	}
1012 
1013 	XA_BUG_ON(xa, xa_store(xa, 3, xa_mk_index(3), GFP_KERNEL) != NULL);
1014 	XA_BUG_ON(xa, xa_store(xa, 4, xa_mk_index(4), GFP_KERNEL) != NULL);
1015 	XA_BUG_ON(xa, xa_store(xa, 4, NULL, GFP_KERNEL) != xa_mk_index(4));
1016 	XA_BUG_ON(xa, xa_erase(xa, 5) != NULL);
1017 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, NULL, xa_limit_32b, GFP_KERNEL) != 0);
1018 	XA_BUG_ON(xa, id != 5);
1019 
1020 	xa_for_each(xa, index, entry) {
1021 		xa_erase_index(xa, index);
1022 	}
1023 
1024 	for (i = base; i < base + 9; i++) {
1025 		XA_BUG_ON(xa, xa_erase(xa, i) != NULL);
1026 		XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
1027 	}
1028 	XA_BUG_ON(xa, xa_erase(xa, 8) != NULL);
1029 	XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
1030 	XA_BUG_ON(xa, xa_erase(xa, base + 9) != NULL);
1031 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1032 
1033 	xa_destroy(xa);
1034 }
1035 
1036 static noinline void check_xa_alloc_3(struct xarray *xa, unsigned int base)
1037 {
1038 	struct xa_limit limit = XA_LIMIT(1, 0x3fff);
1039 	u32 next = 0;
1040 	unsigned int i, id;
1041 	unsigned long index;
1042 	void *entry;
1043 
1044 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc_cyclic(xa, &id, xa_mk_index(1), limit,
1045 				&next, GFP_KERNEL) != 0);
1046 	XA_BUG_ON(xa, id != 1);
1047 
1048 	next = 0x3ffd;
1049 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc_cyclic(xa, &id, xa_mk_index(0x3ffd), limit,
1050 				&next, GFP_KERNEL) != 0);
1051 	XA_BUG_ON(xa, id != 0x3ffd);
1052 	xa_erase_index(xa, 0x3ffd);
1053 	xa_erase_index(xa, 1);
1054 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1055 
1056 	for (i = 0x3ffe; i < 0x4003; i++) {
1057 		if (i < 0x4000)
1058 			entry = xa_mk_index(i);
1059 		else
1060 			entry = xa_mk_index(i - 0x3fff);
1061 		XA_BUG_ON(xa, xa_alloc_cyclic(xa, &id, entry, limit,
1062 					&next, GFP_KERNEL) != (id == 1));
1063 		XA_BUG_ON(xa, xa_mk_index(id) != entry);
1064 	}
1065 
1066 	/* Check wrap-around is handled correctly */
1067 	if (base != 0)
1068 		xa_erase_index(xa, base);
1069 	xa_erase_index(xa, base + 1);
1070 	next = UINT_MAX;
1071 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc_cyclic(xa, &id, xa_mk_index(UINT_MAX),
1072 				xa_limit_32b, &next, GFP_KERNEL) != 0);
1073 	XA_BUG_ON(xa, id != UINT_MAX);
1074 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc_cyclic(xa, &id, xa_mk_index(base),
1075 				xa_limit_32b, &next, GFP_KERNEL) != 1);
1076 	XA_BUG_ON(xa, id != base);
1077 	XA_BUG_ON(xa, xa_alloc_cyclic(xa, &id, xa_mk_index(base + 1),
1078 				xa_limit_32b, &next, GFP_KERNEL) != 0);
1079 	XA_BUG_ON(xa, id != base + 1);
1080 
1081 	xa_for_each(xa, index, entry)
1082 		xa_erase_index(xa, index);
1083 
1084 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1085 }
1086 
1087 static DEFINE_XARRAY_ALLOC(xa0);
1088 static DEFINE_XARRAY_ALLOC1(xa1);
1089 
1090 static noinline void check_xa_alloc(void)
1091 {
1092 	check_xa_alloc_1(&xa0, 0);
1093 	check_xa_alloc_1(&xa1, 1);
1094 	check_xa_alloc_2(&xa0, 0);
1095 	check_xa_alloc_2(&xa1, 1);
1096 	check_xa_alloc_3(&xa0, 0);
1097 	check_xa_alloc_3(&xa1, 1);
1098 }
1099 
1100 static noinline void __check_store_iter(struct xarray *xa, unsigned long start,
1101 			unsigned int order, unsigned int present)
1102 {
1103 	XA_STATE_ORDER(xas, xa, start, order);
1104 	void *entry;
1105 	unsigned int count = 0;
1106 
1107 retry:
1108 	xas_lock(&xas);
1109 	xas_for_each_conflict(&xas, entry) {
1110 		XA_BUG_ON(xa, !xa_is_value(entry));
1111 		XA_BUG_ON(xa, entry < xa_mk_index(start));
1112 		XA_BUG_ON(xa, entry > xa_mk_index(start + (1UL << order) - 1));
1113 		count++;
1114 	}
1115 	xas_store(&xas, xa_mk_index(start));
1116 	xas_unlock(&xas);
1117 	if (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL)) {
1118 		count = 0;
1119 		goto retry;
1120 	}
1121 	XA_BUG_ON(xa, xas_error(&xas));
1122 	XA_BUG_ON(xa, count != present);
1123 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, start) != xa_mk_index(start));
1124 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, start + (1UL << order) - 1) !=
1125 			xa_mk_index(start));
1126 	xa_erase_index(xa, start);
1127 }
1128 
1129 static noinline void check_store_iter(struct xarray *xa)
1130 {
1131 	unsigned int i, j;
1132 	unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 20 : 1;
1133 
1134 	for (i = 0; i < max_order; i++) {
1135 		unsigned int min = 1 << i;
1136 		unsigned int max = (2 << i) - 1;
1137 		__check_store_iter(xa, 0, i, 0);
1138 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1139 		__check_store_iter(xa, min, i, 0);
1140 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1141 
1142 		xa_store_index(xa, min, GFP_KERNEL);
1143 		__check_store_iter(xa, min, i, 1);
1144 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1145 		xa_store_index(xa, max, GFP_KERNEL);
1146 		__check_store_iter(xa, min, i, 1);
1147 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1148 
1149 		for (j = 0; j < min; j++)
1150 			xa_store_index(xa, j, GFP_KERNEL);
1151 		__check_store_iter(xa, 0, i, min);
1152 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1153 		for (j = 0; j < min; j++)
1154 			xa_store_index(xa, min + j, GFP_KERNEL);
1155 		__check_store_iter(xa, min, i, min);
1156 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1157 	}
1158 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
1159 	xa_store_index(xa, 63, GFP_KERNEL);
1160 	xa_store_index(xa, 65, GFP_KERNEL);
1161 	__check_store_iter(xa, 64, 2, 1);
1162 	xa_erase_index(xa, 63);
1163 #endif
1164 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1165 }
1166 
1167 static noinline void check_multi_find_1(struct xarray *xa, unsigned order)
1168 {
1169 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
1170 	unsigned long multi = 3 << order;
1171 	unsigned long next = 4 << order;
1172 	unsigned long index;
1173 
1174 	xa_store_order(xa, multi, order, xa_mk_value(multi), GFP_KERNEL);
1175 	XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, next, GFP_KERNEL) != NULL);
1176 	XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, next + 1, GFP_KERNEL) != NULL);
1177 
1178 	index = 0;
1179 	XA_BUG_ON(xa, xa_find(xa, &index, ULONG_MAX, XA_PRESENT) !=
1180 			xa_mk_value(multi));
1181 	XA_BUG_ON(xa, index != multi);
1182 	index = multi + 1;
1183 	XA_BUG_ON(xa, xa_find(xa, &index, ULONG_MAX, XA_PRESENT) !=
1184 			xa_mk_value(multi));
1185 	XA_BUG_ON(xa, (index < multi) || (index >= next));
1186 	XA_BUG_ON(xa, xa_find_after(xa, &index, ULONG_MAX, XA_PRESENT) !=
1187 			xa_mk_value(next));
1188 	XA_BUG_ON(xa, index != next);
1189 	XA_BUG_ON(xa, xa_find_after(xa, &index, next, XA_PRESENT) != NULL);
1190 	XA_BUG_ON(xa, index != next);
1191 
1192 	xa_erase_index(xa, multi);
1193 	xa_erase_index(xa, next);
1194 	xa_erase_index(xa, next + 1);
1195 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1196 #endif
1197 }
1198 
1199 static noinline void check_multi_find_2(struct xarray *xa)
1200 {
1201 	unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 10 : 1;
1202 	unsigned int i, j;
1203 	void *entry;
1204 
1205 	for (i = 0; i < max_order; i++) {
1206 		unsigned long index = 1UL << i;
1207 		for (j = 0; j < index; j++) {
1208 			XA_STATE(xas, xa, j + index);
1209 			xa_store_index(xa, index - 1, GFP_KERNEL);
1210 			xa_store_order(xa, index, i, xa_mk_index(index),
1211 					GFP_KERNEL);
1212 			rcu_read_lock();
1213 			xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
1214 				xa_erase_index(xa, index);
1215 			}
1216 			rcu_read_unlock();
1217 			xa_erase_index(xa, index - 1);
1218 			XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1219 		}
1220 	}
1221 }
1222 
1223 static noinline void check_multi_find_3(struct xarray *xa)
1224 {
1225 	unsigned int order;
1226 
1227 	for (order = 5; order < order_limit; order++) {
1228 		unsigned long index = 1UL << (order - 5);
1229 
1230 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1231 		xa_store_order(xa, 0, order - 4, xa_mk_index(0), GFP_KERNEL);
1232 		XA_BUG_ON(xa, xa_find_after(xa, &index, ULONG_MAX, XA_PRESENT));
1233 		xa_erase_index(xa, 0);
1234 	}
1235 }
1236 
1237 static noinline void check_find_1(struct xarray *xa)
1238 {
1239 	unsigned long i, j, k;
1240 
1241 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1242 
1243 	/*
1244 	 * Check xa_find with all pairs between 0 and 99 inclusive,
1245 	 * starting at every index between 0 and 99
1246 	 */
1247 	for (i = 0; i < 100; i++) {
1248 		XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, i, GFP_KERNEL) != NULL);
1249 		xa_set_mark(xa, i, XA_MARK_0);
1250 		for (j = 0; j < i; j++) {
1251 			XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, j, GFP_KERNEL) !=
1252 					NULL);
1253 			xa_set_mark(xa, j, XA_MARK_0);
1254 			for (k = 0; k < 100; k++) {
1255 				unsigned long index = k;
1256 				void *entry = xa_find(xa, &index, ULONG_MAX,
1257 								XA_PRESENT);
1258 				if (k <= j)
1259 					XA_BUG_ON(xa, index != j);
1260 				else if (k <= i)
1261 					XA_BUG_ON(xa, index != i);
1262 				else
1263 					XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
1264 
1265 				index = k;
1266 				entry = xa_find(xa, &index, ULONG_MAX,
1267 								XA_MARK_0);
1268 				if (k <= j)
1269 					XA_BUG_ON(xa, index != j);
1270 				else if (k <= i)
1271 					XA_BUG_ON(xa, index != i);
1272 				else
1273 					XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
1274 			}
1275 			xa_erase_index(xa, j);
1276 			XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, j, XA_MARK_0));
1277 			XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, i, XA_MARK_0));
1278 		}
1279 		xa_erase_index(xa, i);
1280 		XA_BUG_ON(xa, xa_get_mark(xa, i, XA_MARK_0));
1281 	}
1282 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1283 }
1284 
1285 static noinline void check_find_2(struct xarray *xa)
1286 {
1287 	void *entry;
1288 	unsigned long i, j, index;
1289 
1290 	xa_for_each(xa, index, entry) {
1291 		XA_BUG_ON(xa, true);
1292 	}
1293 
1294 	for (i = 0; i < 1024; i++) {
1295 		xa_store_index(xa, index, GFP_KERNEL);
1296 		j = 0;
1297 		xa_for_each(xa, index, entry) {
1298 			XA_BUG_ON(xa, xa_mk_index(index) != entry);
1299 			XA_BUG_ON(xa, index != j++);
1300 		}
1301 	}
1302 
1303 	xa_destroy(xa);
1304 }
1305 
1306 static noinline void check_find_3(struct xarray *xa)
1307 {
1308 	XA_STATE(xas, xa, 0);
1309 	unsigned long i, j, k;
1310 	void *entry;
1311 
1312 	for (i = 0; i < 100; i++) {
1313 		for (j = 0; j < 100; j++) {
1314 			rcu_read_lock();
1315 			for (k = 0; k < 100; k++) {
1316 				xas_set(&xas, j);
1317 				xas_for_each_marked(&xas, entry, k, XA_MARK_0)
1318 					;
1319 				if (j > k)
1320 					XA_BUG_ON(xa,
1321 						xas.xa_node != XAS_RESTART);
1322 			}
1323 			rcu_read_unlock();
1324 		}
1325 		xa_store_index(xa, i, GFP_KERNEL);
1326 		xa_set_mark(xa, i, XA_MARK_0);
1327 	}
1328 	xa_destroy(xa);
1329 }
1330 
1331 static noinline void check_find_4(struct xarray *xa)
1332 {
1333 	unsigned long index = 0;
1334 	void *entry;
1335 
1336 	xa_store_index(xa, ULONG_MAX, GFP_KERNEL);
1337 
1338 	entry = xa_find_after(xa, &index, ULONG_MAX, XA_PRESENT);
1339 	XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(ULONG_MAX));
1340 
1341 	entry = xa_find_after(xa, &index, ULONG_MAX, XA_PRESENT);
1342 	XA_BUG_ON(xa, entry);
1343 
1344 	xa_erase_index(xa, ULONG_MAX);
1345 }
1346 
1347 static noinline void check_find(struct xarray *xa)
1348 {
1349 	unsigned i;
1350 
1351 	check_find_1(xa);
1352 	check_find_2(xa);
1353 	check_find_3(xa);
1354 	check_find_4(xa);
1355 
1356 	for (i = 2; i < 10; i++)
1357 		check_multi_find_1(xa, i);
1358 	check_multi_find_2(xa);
1359 	check_multi_find_3(xa);
1360 }
1361 
1362 /* See find_swap_entry() in mm/shmem.c */
1363 static noinline unsigned long xa_find_entry(struct xarray *xa, void *item)
1364 {
1365 	XA_STATE(xas, xa, 0);
1366 	unsigned int checked = 0;
1367 	void *entry;
1368 
1369 	rcu_read_lock();
1370 	xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
1371 		if (xas_retry(&xas, entry))
1372 			continue;
1373 		if (entry == item)
1374 			break;
1375 		checked++;
1376 		if ((checked % 4) != 0)
1377 			continue;
1378 		xas_pause(&xas);
1379 	}
1380 	rcu_read_unlock();
1381 
1382 	return entry ? xas.xa_index : -1;
1383 }
1384 
1385 static noinline void check_find_entry(struct xarray *xa)
1386 {
1387 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
1388 	unsigned int order;
1389 	unsigned long offset, index;
1390 
1391 	for (order = 0; order < 20; order++) {
1392 		for (offset = 0; offset < (1UL << (order + 3));
1393 		     offset += (1UL << order)) {
1394 			for (index = 0; index < (1UL << (order + 5));
1395 			     index += (1UL << order)) {
1396 				xa_store_order(xa, index, order,
1397 						xa_mk_index(index), GFP_KERNEL);
1398 				XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, index) !=
1399 						xa_mk_index(index));
1400 				XA_BUG_ON(xa, xa_find_entry(xa,
1401 						xa_mk_index(index)) != index);
1402 			}
1403 			XA_BUG_ON(xa, xa_find_entry(xa, xa) != -1);
1404 			xa_destroy(xa);
1405 		}
1406 	}
1407 #endif
1408 
1409 	XA_BUG_ON(xa, xa_find_entry(xa, xa) != -1);
1410 	xa_store_index(xa, ULONG_MAX, GFP_KERNEL);
1411 	XA_BUG_ON(xa, xa_find_entry(xa, xa) != -1);
1412 	XA_BUG_ON(xa, xa_find_entry(xa, xa_mk_index(ULONG_MAX)) != -1);
1413 	xa_erase_index(xa, ULONG_MAX);
1414 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1415 }
1416 
1417 static noinline void check_pause(struct xarray *xa)
1418 {
1419 	XA_STATE(xas, xa, 0);
1420 	void *entry;
1421 	unsigned int order;
1422 	unsigned long index = 1;
1423 	unsigned int count = 0;
1424 
1425 	for (order = 0; order < order_limit; order++) {
1426 		XA_BUG_ON(xa, xa_store_order(xa, index, order,
1427 					xa_mk_index(index), GFP_KERNEL));
1428 		index += 1UL << order;
1429 	}
1430 
1431 	rcu_read_lock();
1432 	xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
1433 		XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(1UL << count));
1434 		count++;
1435 	}
1436 	rcu_read_unlock();
1437 	XA_BUG_ON(xa, count != order_limit);
1438 
1439 	count = 0;
1440 	xas_set(&xas, 0);
1441 	rcu_read_lock();
1442 	xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
1443 		XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(1UL << count));
1444 		count++;
1445 		xas_pause(&xas);
1446 	}
1447 	rcu_read_unlock();
1448 	XA_BUG_ON(xa, count != order_limit);
1449 
1450 	xa_destroy(xa);
1451 
1452 	index = 0;
1453 	for (order = XA_CHUNK_SHIFT; order > 0; order--) {
1454 		XA_BUG_ON(xa, xa_store_order(xa, index, order,
1455 					xa_mk_index(index), GFP_KERNEL));
1456 		index += 1UL << order;
1457 	}
1458 
1459 	index = 0;
1460 	count = 0;
1461 	xas_set(&xas, 0);
1462 	rcu_read_lock();
1463 	xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
1464 		XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(index));
1465 		index += 1UL << (XA_CHUNK_SHIFT - count);
1466 		count++;
1467 	}
1468 	rcu_read_unlock();
1469 	XA_BUG_ON(xa, count != XA_CHUNK_SHIFT);
1470 
1471 	index = 0;
1472 	count = 0;
1473 	xas_set(&xas, XA_CHUNK_SIZE / 2 + 1);
1474 	rcu_read_lock();
1475 	xas_for_each(&xas, entry, ULONG_MAX) {
1476 		XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(index));
1477 		index += 1UL << (XA_CHUNK_SHIFT - count);
1478 		count++;
1479 		xas_pause(&xas);
1480 	}
1481 	rcu_read_unlock();
1482 	XA_BUG_ON(xa, count != XA_CHUNK_SHIFT);
1483 
1484 	xa_destroy(xa);
1485 
1486 }
1487 
1488 static noinline void check_move_tiny(struct xarray *xa)
1489 {
1490 	XA_STATE(xas, xa, 0);
1491 
1492 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1493 	rcu_read_lock();
1494 	XA_BUG_ON(xa, xas_next(&xas) != NULL);
1495 	XA_BUG_ON(xa, xas_next(&xas) != NULL);
1496 	rcu_read_unlock();
1497 	xa_store_index(xa, 0, GFP_KERNEL);
1498 	rcu_read_lock();
1499 	xas_set(&xas, 0);
1500 	XA_BUG_ON(xa, xas_next(&xas) != xa_mk_index(0));
1501 	XA_BUG_ON(xa, xas_next(&xas) != NULL);
1502 	xas_set(&xas, 0);
1503 	XA_BUG_ON(xa, xas_prev(&xas) != xa_mk_index(0));
1504 	XA_BUG_ON(xa, xas_prev(&xas) != NULL);
1505 	rcu_read_unlock();
1506 	xa_erase_index(xa, 0);
1507 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1508 }
1509 
1510 static noinline void check_move_max(struct xarray *xa)
1511 {
1512 	XA_STATE(xas, xa, 0);
1513 
1514 	xa_store_index(xa, ULONG_MAX, GFP_KERNEL);
1515 	rcu_read_lock();
1516 	XA_BUG_ON(xa, xas_find(&xas, ULONG_MAX) != xa_mk_index(ULONG_MAX));
1517 	XA_BUG_ON(xa, xas_find(&xas, ULONG_MAX) != NULL);
1518 	rcu_read_unlock();
1519 
1520 	xas_set(&xas, 0);
1521 	rcu_read_lock();
1522 	XA_BUG_ON(xa, xas_find(&xas, ULONG_MAX) != xa_mk_index(ULONG_MAX));
1523 	xas_pause(&xas);
1524 	XA_BUG_ON(xa, xas_find(&xas, ULONG_MAX) != NULL);
1525 	rcu_read_unlock();
1526 
1527 	xa_erase_index(xa, ULONG_MAX);
1528 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1529 }
1530 
1531 static noinline void check_move_small(struct xarray *xa, unsigned long idx)
1532 {
1533 	XA_STATE(xas, xa, 0);
1534 	unsigned long i;
1535 
1536 	xa_store_index(xa, 0, GFP_KERNEL);
1537 	xa_store_index(xa, idx, GFP_KERNEL);
1538 
1539 	rcu_read_lock();
1540 	for (i = 0; i < idx * 4; i++) {
1541 		void *entry = xas_next(&xas);
1542 		if (i <= idx)
1543 			XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node == XAS_RESTART);
1544 		XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != i);
1545 		if (i == 0 || i == idx)
1546 			XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
1547 		else
1548 			XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
1549 	}
1550 	xas_next(&xas);
1551 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != i);
1552 
1553 	do {
1554 		void *entry = xas_prev(&xas);
1555 		i--;
1556 		if (i <= idx)
1557 			XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node == XAS_RESTART);
1558 		XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != i);
1559 		if (i == 0 || i == idx)
1560 			XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
1561 		else
1562 			XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
1563 	} while (i > 0);
1564 
1565 	xas_set(&xas, ULONG_MAX);
1566 	XA_BUG_ON(xa, xas_next(&xas) != NULL);
1567 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != ULONG_MAX);
1568 	XA_BUG_ON(xa, xas_next(&xas) != xa_mk_value(0));
1569 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != 0);
1570 	XA_BUG_ON(xa, xas_prev(&xas) != NULL);
1571 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != ULONG_MAX);
1572 	rcu_read_unlock();
1573 
1574 	xa_erase_index(xa, 0);
1575 	xa_erase_index(xa, idx);
1576 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1577 }
1578 
1579 static noinline void check_move(struct xarray *xa)
1580 {
1581 	XA_STATE(xas, xa, (1 << 16) - 1);
1582 	unsigned long i;
1583 
1584 	for (i = 0; i < (1 << 16); i++)
1585 		XA_BUG_ON(xa, xa_store_index(xa, i, GFP_KERNEL) != NULL);
1586 
1587 	rcu_read_lock();
1588 	do {
1589 		void *entry = xas_prev(&xas);
1590 		i--;
1591 		XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
1592 		XA_BUG_ON(xa, i != xas.xa_index);
1593 	} while (i != 0);
1594 
1595 	XA_BUG_ON(xa, xas_prev(&xas) != NULL);
1596 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != ULONG_MAX);
1597 
1598 	do {
1599 		void *entry = xas_next(&xas);
1600 		XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
1601 		XA_BUG_ON(xa, i != xas.xa_index);
1602 		i++;
1603 	} while (i < (1 << 16));
1604 	rcu_read_unlock();
1605 
1606 	for (i = (1 << 8); i < (1 << 15); i++)
1607 		xa_erase_index(xa, i);
1608 
1609 	i = xas.xa_index;
1610 
1611 	rcu_read_lock();
1612 	do {
1613 		void *entry = xas_prev(&xas);
1614 		i--;
1615 		if ((i < (1 << 8)) || (i >= (1 << 15)))
1616 			XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
1617 		else
1618 			XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
1619 		XA_BUG_ON(xa, i != xas.xa_index);
1620 	} while (i != 0);
1621 
1622 	XA_BUG_ON(xa, xas_prev(&xas) != NULL);
1623 	XA_BUG_ON(xa, xas.xa_index != ULONG_MAX);
1624 
1625 	do {
1626 		void *entry = xas_next(&xas);
1627 		if ((i < (1 << 8)) || (i >= (1 << 15)))
1628 			XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_index(i));
1629 		else
1630 			XA_BUG_ON(xa, entry != NULL);
1631 		XA_BUG_ON(xa, i != xas.xa_index);
1632 		i++;
1633 	} while (i < (1 << 16));
1634 	rcu_read_unlock();
1635 
1636 	xa_destroy(xa);
1637 
1638 	check_move_tiny(xa);
1639 	check_move_max(xa);
1640 
1641 	for (i = 0; i < 16; i++)
1642 		check_move_small(xa, 1UL << i);
1643 
1644 	for (i = 2; i < 16; i++)
1645 		check_move_small(xa, (1UL << i) - 1);
1646 }
1647 
1648 static noinline void xa_store_many_order(struct xarray *xa,
1649 		unsigned long index, unsigned order)
1650 {
1651 	XA_STATE_ORDER(xas, xa, index, order);
1652 	unsigned int i = 0;
1653 
1654 	do {
1655 		xas_lock(&xas);
1656 		XA_BUG_ON(xa, xas_find_conflict(&xas));
1657 		xas_create_range(&xas);
1658 		if (xas_error(&xas))
1659 			goto unlock;
1660 		for (i = 0; i < (1U << order); i++) {
1661 			XA_BUG_ON(xa, xas_store(&xas, xa_mk_index(index + i)));
1662 			xas_next(&xas);
1663 		}
1664 unlock:
1665 		xas_unlock(&xas);
1666 	} while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
1667 
1668 	XA_BUG_ON(xa, xas_error(&xas));
1669 }
1670 
1671 static noinline void check_create_range_1(struct xarray *xa,
1672 		unsigned long index, unsigned order)
1673 {
1674 	unsigned long i;
1675 
1676 	xa_store_many_order(xa, index, order);
1677 	for (i = index; i < index + (1UL << order); i++)
1678 		xa_erase_index(xa, i);
1679 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1680 }
1681 
1682 static noinline void check_create_range_2(struct xarray *xa, unsigned order)
1683 {
1684 	unsigned long i;
1685 	unsigned long nr = 1UL << order;
1686 
1687 	for (i = 0; i < nr * nr; i += nr)
1688 		xa_store_many_order(xa, i, order);
1689 	for (i = 0; i < nr * nr; i++)
1690 		xa_erase_index(xa, i);
1691 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1692 }
1693 
1694 static noinline void check_create_range_3(void)
1695 {
1696 	XA_STATE(xas, NULL, 0);
1697 	xas_set_err(&xas, -EEXIST);
1698 	xas_create_range(&xas);
1699 	XA_BUG_ON(NULL, xas_error(&xas) != -EEXIST);
1700 }
1701 
1702 static noinline void check_create_range_4(struct xarray *xa,
1703 		unsigned long index, unsigned order)
1704 {
1705 	XA_STATE_ORDER(xas, xa, index, order);
1706 	unsigned long base = xas.xa_index;
1707 	unsigned long i = 0;
1708 
1709 	xa_store_index(xa, index, GFP_KERNEL);
1710 	do {
1711 		xas_lock(&xas);
1712 		xas_create_range(&xas);
1713 		if (xas_error(&xas))
1714 			goto unlock;
1715 		for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
1716 			void *old = xas_store(&xas, xa_mk_index(base + i));
1717 			if (xas.xa_index == index)
1718 				XA_BUG_ON(xa, old != xa_mk_index(base + i));
1719 			else
1720 				XA_BUG_ON(xa, old != NULL);
1721 			xas_next(&xas);
1722 		}
1723 unlock:
1724 		xas_unlock(&xas);
1725 	} while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
1726 
1727 	XA_BUG_ON(xa, xas_error(&xas));
1728 
1729 	for (i = base; i < base + (1UL << order); i++)
1730 		xa_erase_index(xa, i);
1731 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1732 }
1733 
1734 static noinline void check_create_range_5(struct xarray *xa,
1735 		unsigned long index, unsigned int order)
1736 {
1737 	XA_STATE_ORDER(xas, xa, index, order);
1738 	unsigned int i;
1739 
1740 	xa_store_order(xa, index, order, xa_mk_index(index), GFP_KERNEL);
1741 
1742 	for (i = 0; i < order + 10; i++) {
1743 		do {
1744 			xas_lock(&xas);
1745 			xas_create_range(&xas);
1746 			xas_unlock(&xas);
1747 		} while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
1748 	}
1749 
1750 	xa_destroy(xa);
1751 }
1752 
1753 static noinline void check_create_range(struct xarray *xa)
1754 {
1755 	unsigned int order;
1756 	unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 12 : 1;
1757 
1758 	for (order = 0; order < max_order; order++) {
1759 		check_create_range_1(xa, 0, order);
1760 		check_create_range_1(xa, 1U << order, order);
1761 		check_create_range_1(xa, 2U << order, order);
1762 		check_create_range_1(xa, 3U << order, order);
1763 		check_create_range_1(xa, 1U << 24, order);
1764 		if (order < 10)
1765 			check_create_range_2(xa, order);
1766 
1767 		check_create_range_4(xa, 0, order);
1768 		check_create_range_4(xa, 1U << order, order);
1769 		check_create_range_4(xa, 2U << order, order);
1770 		check_create_range_4(xa, 3U << order, order);
1771 		check_create_range_4(xa, 1U << 24, order);
1772 
1773 		check_create_range_4(xa, 1, order);
1774 		check_create_range_4(xa, (1U << order) + 1, order);
1775 		check_create_range_4(xa, (2U << order) + 1, order);
1776 		check_create_range_4(xa, (2U << order) - 1, order);
1777 		check_create_range_4(xa, (3U << order) + 1, order);
1778 		check_create_range_4(xa, (3U << order) - 1, order);
1779 		check_create_range_4(xa, (1U << 24) + 1, order);
1780 
1781 		check_create_range_5(xa, 0, order);
1782 		check_create_range_5(xa, (1U << order), order);
1783 	}
1784 
1785 	check_create_range_3();
1786 }
1787 
1788 static noinline void __check_store_range(struct xarray *xa, unsigned long first,
1789 		unsigned long last)
1790 {
1791 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
1792 	xa_store_range(xa, first, last, xa_mk_index(first), GFP_KERNEL);
1793 
1794 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, first) != xa_mk_index(first));
1795 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, last) != xa_mk_index(first));
1796 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, first - 1) != NULL);
1797 	XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, last + 1) != NULL);
1798 
1799 	xa_store_range(xa, first, last, NULL, GFP_KERNEL);
1800 #endif
1801 
1802 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1803 }
1804 
1805 static noinline void check_store_range(struct xarray *xa)
1806 {
1807 	unsigned long i, j;
1808 
1809 	for (i = 0; i < 128; i++) {
1810 		for (j = i; j < 128; j++) {
1811 			__check_store_range(xa, i, j);
1812 			__check_store_range(xa, 128 + i, 128 + j);
1813 			__check_store_range(xa, 4095 + i, 4095 + j);
1814 			__check_store_range(xa, 4096 + i, 4096 + j);
1815 			__check_store_range(xa, 123456 + i, 123456 + j);
1816 			__check_store_range(xa, (1 << 24) + i, (1 << 24) + j);
1817 		}
1818 	}
1819 }
1820 
1821 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
1822 static void check_split_1(struct xarray *xa, unsigned long index,
1823 				unsigned int order, unsigned int new_order)
1824 {
1825 	XA_STATE_ORDER(xas, xa, index, new_order);
1826 	unsigned int i, found;
1827 	void *entry;
1828 
1829 	xa_store_order(xa, index, order, xa, GFP_KERNEL);
1830 	xa_set_mark(xa, index, XA_MARK_1);
1831 
1832 	xas_split_alloc(&xas, xa, order, GFP_KERNEL);
1833 	xas_lock(&xas);
1834 	xas_split(&xas, xa, order);
1835 	for (i = 0; i < (1 << order); i += (1 << new_order))
1836 		__xa_store(xa, index + i, xa_mk_index(index + i), 0);
1837 	xas_unlock(&xas);
1838 
1839 	for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1840 		unsigned int val = index + (i & ~((1 << new_order) - 1));
1841 		XA_BUG_ON(xa, xa_load(xa, index + i) != xa_mk_index(val));
1842 	}
1843 
1844 	xa_set_mark(xa, index, XA_MARK_0);
1845 	XA_BUG_ON(xa, !xa_get_mark(xa, index, XA_MARK_0));
1846 
1847 	xas_set_order(&xas, index, 0);
1848 	found = 0;
1849 	rcu_read_lock();
1850 	xas_for_each_marked(&xas, entry, ULONG_MAX, XA_MARK_1) {
1851 		found++;
1852 		XA_BUG_ON(xa, xa_is_internal(entry));
1853 	}
1854 	rcu_read_unlock();
1855 	XA_BUG_ON(xa, found != 1 << (order - new_order));
1856 
1857 	xa_destroy(xa);
1858 }
1859 
1860 static noinline void check_split(struct xarray *xa)
1861 {
1862 	unsigned int order, new_order;
1863 
1864 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1865 
1866 	for (order = 1; order < 2 * XA_CHUNK_SHIFT; order++) {
1867 		for (new_order = 0; new_order < order; new_order++) {
1868 			check_split_1(xa, 0, order, new_order);
1869 			check_split_1(xa, 1UL << order, order, new_order);
1870 			check_split_1(xa, 3UL << order, order, new_order);
1871 		}
1872 	}
1873 }
1874 #else
1875 static void check_split(struct xarray *xa) { }
1876 #endif
1877 
1878 static void check_align_1(struct xarray *xa, char *name)
1879 {
1880 	int i;
1881 	unsigned int id;
1882 	unsigned long index;
1883 	void *entry;
1884 
1885 	for (i = 0; i < 8; i++) {
1886 		XA_BUG_ON(xa, xa_alloc(xa, &id, name + i, xa_limit_32b,
1887 					GFP_KERNEL) != 0);
1888 		XA_BUG_ON(xa, id != i);
1889 	}
1890 	xa_for_each(xa, index, entry)
1891 		XA_BUG_ON(xa, xa_is_err(entry));
1892 	xa_destroy(xa);
1893 }
1894 
1895 /*
1896  * We should always be able to store without allocating memory after
1897  * reserving a slot.
1898  */
1899 static void check_align_2(struct xarray *xa, char *name)
1900 {
1901 	int i;
1902 
1903 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1904 
1905 	for (i = 0; i < 8; i++) {
1906 		XA_BUG_ON(xa, xa_store(xa, 0, name + i, GFP_KERNEL) != NULL);
1907 		xa_erase(xa, 0);
1908 	}
1909 
1910 	for (i = 0; i < 8; i++) {
1911 		XA_BUG_ON(xa, xa_reserve(xa, 0, GFP_KERNEL) != 0);
1912 		XA_BUG_ON(xa, xa_store(xa, 0, name + i, 0) != NULL);
1913 		xa_erase(xa, 0);
1914 	}
1915 
1916 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1917 }
1918 
1919 static noinline void check_align(struct xarray *xa)
1920 {
1921 	char name[] = "Motorola 68000";
1922 
1923 	check_align_1(xa, name);
1924 	check_align_1(xa, name + 1);
1925 	check_align_1(xa, name + 2);
1926 	check_align_1(xa, name + 3);
1927 	check_align_2(xa, name);
1928 }
1929 
1930 static LIST_HEAD(shadow_nodes);
1931 
1932 static void test_update_node(struct xa_node *node)
1933 {
1934 	if (node->count && node->count == node->nr_values) {
1935 		if (list_empty(&node->private_list))
1936 			list_add(&shadow_nodes, &node->private_list);
1937 	} else {
1938 		if (!list_empty(&node->private_list))
1939 			list_del_init(&node->private_list);
1940 	}
1941 }
1942 
1943 static noinline void shadow_remove(struct xarray *xa)
1944 {
1945 	struct xa_node *node;
1946 
1947 	xa_lock(xa);
1948 	while ((node = list_first_entry_or_null(&shadow_nodes,
1949 					struct xa_node, private_list))) {
1950 		XA_BUG_ON(xa, node->array != xa);
1951 		list_del_init(&node->private_list);
1952 		xa_delete_node(node, test_update_node);
1953 	}
1954 	xa_unlock(xa);
1955 }
1956 
1957 static noinline void check_workingset(struct xarray *xa, unsigned long index)
1958 {
1959 	XA_STATE(xas, xa, index);
1960 	xas_set_update(&xas, test_update_node);
1961 
1962 	do {
1963 		xas_lock(&xas);
1964 		xas_store(&xas, xa_mk_value(0));
1965 		xas_next(&xas);
1966 		xas_store(&xas, xa_mk_value(1));
1967 		xas_unlock(&xas);
1968 	} while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
1969 
1970 	XA_BUG_ON(xa, list_empty(&shadow_nodes));
1971 
1972 	xas_lock(&xas);
1973 	xas_next(&xas);
1974 	xas_store(&xas, &xas);
1975 	XA_BUG_ON(xa, !list_empty(&shadow_nodes));
1976 
1977 	xas_store(&xas, xa_mk_value(2));
1978 	xas_unlock(&xas);
1979 	XA_BUG_ON(xa, list_empty(&shadow_nodes));
1980 
1981 	shadow_remove(xa);
1982 	XA_BUG_ON(xa, !list_empty(&shadow_nodes));
1983 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
1984 }
1985 
1986 /*
1987  * Check that the pointer / value / sibling entries are accounted the
1988  * way we expect them to be.
1989  */
1990 static noinline void check_account(struct xarray *xa)
1991 {
1992 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
1993 	unsigned int order;
1994 
1995 	for (order = 1; order < 12; order++) {
1996 		XA_STATE(xas, xa, 1 << order);
1997 
1998 		xa_store_order(xa, 0, order, xa, GFP_KERNEL);
1999 		rcu_read_lock();
2000 		xas_load(&xas);
2001 		XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node->count == 0);
2002 		XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node->count > (1 << order));
2003 		XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node->nr_values != 0);
2004 		rcu_read_unlock();
2005 
2006 		xa_store_order(xa, 1 << order, order, xa_mk_index(1UL << order),
2007 				GFP_KERNEL);
2008 		XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node->count != xas.xa_node->nr_values * 2);
2009 
2010 		xa_erase(xa, 1 << order);
2011 		XA_BUG_ON(xa, xas.xa_node->nr_values != 0);
2012 
2013 		xa_erase(xa, 0);
2014 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
2015 	}
2016 #endif
2017 }
2018 
2019 static noinline void check_get_order(struct xarray *xa)
2020 {
2021 	unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 20 : 1;
2022 	unsigned int order;
2023 	unsigned long i, j;
2024 
2025 	for (i = 0; i < 3; i++)
2026 		XA_BUG_ON(xa, xa_get_order(xa, i) != 0);
2027 
2028 	for (order = 0; order < max_order; order++) {
2029 		for (i = 0; i < 10; i++) {
2030 			xa_store_order(xa, i << order, order,
2031 					xa_mk_index(i << order), GFP_KERNEL);
2032 			for (j = i << order; j < (i + 1) << order; j++)
2033 				XA_BUG_ON(xa, xa_get_order(xa, j) != order);
2034 			xa_erase(xa, i << order);
2035 		}
2036 	}
2037 }
2038 
2039 static noinline void check_xas_get_order(struct xarray *xa)
2040 {
2041 	XA_STATE(xas, xa, 0);
2042 
2043 	unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 20 : 1;
2044 	unsigned int order;
2045 	unsigned long i, j;
2046 
2047 	for (order = 0; order < max_order; order++) {
2048 		for (i = 0; i < 10; i++) {
2049 			xas_set_order(&xas, i << order, order);
2050 			do {
2051 				xas_lock(&xas);
2052 				xas_store(&xas, xa_mk_value(i));
2053 				xas_unlock(&xas);
2054 			} while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
2055 
2056 			for (j = i << order; j < (i + 1) << order; j++) {
2057 				xas_set_order(&xas, j, 0);
2058 				rcu_read_lock();
2059 				xas_load(&xas);
2060 				XA_BUG_ON(xa, xas_get_order(&xas) != order);
2061 				rcu_read_unlock();
2062 			}
2063 
2064 			xas_lock(&xas);
2065 			xas_set_order(&xas, i << order, order);
2066 			xas_store(&xas, NULL);
2067 			xas_unlock(&xas);
2068 		}
2069 	}
2070 }
2071 
2072 static noinline void check_xas_conflict_get_order(struct xarray *xa)
2073 {
2074 	XA_STATE(xas, xa, 0);
2075 
2076 	void *entry;
2077 	int only_once;
2078 	unsigned int max_order = IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) ? 20 : 1;
2079 	unsigned int order;
2080 	unsigned long i, j, k;
2081 
2082 	for (order = 0; order < max_order; order++) {
2083 		for (i = 0; i < 10; i++) {
2084 			xas_set_order(&xas, i << order, order);
2085 			do {
2086 				xas_lock(&xas);
2087 				xas_store(&xas, xa_mk_value(i));
2088 				xas_unlock(&xas);
2089 			} while (xas_nomem(&xas, GFP_KERNEL));
2090 
2091 			/*
2092 			 * Ensure xas_get_order works with xas_for_each_conflict.
2093 			 */
2094 			j = i << order;
2095 			for (k = 0; k < order; k++) {
2096 				only_once = 0;
2097 				xas_set_order(&xas, j + (1 << k), k);
2098 				xas_lock(&xas);
2099 				xas_for_each_conflict(&xas, entry) {
2100 					XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_value(i));
2101 					XA_BUG_ON(xa, xas_get_order(&xas) != order);
2102 					only_once++;
2103 				}
2104 				XA_BUG_ON(xa, only_once != 1);
2105 				xas_unlock(&xas);
2106 			}
2107 
2108 			if (order < max_order - 1) {
2109 				only_once = 0;
2110 				xas_set_order(&xas, (i & ~1UL) << order, order + 1);
2111 				xas_lock(&xas);
2112 				xas_for_each_conflict(&xas, entry) {
2113 					XA_BUG_ON(xa, entry != xa_mk_value(i));
2114 					XA_BUG_ON(xa, xas_get_order(&xas) != order);
2115 					only_once++;
2116 				}
2117 				XA_BUG_ON(xa, only_once != 1);
2118 				xas_unlock(&xas);
2119 			}
2120 
2121 			xas_set_order(&xas, i << order, order);
2122 			xas_lock(&xas);
2123 			xas_store(&xas, NULL);
2124 			xas_unlock(&xas);
2125 		}
2126 	}
2127 }
2128 
2129 
2130 static noinline void check_destroy(struct xarray *xa)
2131 {
2132 	unsigned long index;
2133 
2134 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
2135 
2136 	/* Destroying an empty array is a no-op */
2137 	xa_destroy(xa);
2138 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
2139 
2140 	/* Destroying an array with a single entry */
2141 	for (index = 0; index < 1000; index++) {
2142 		xa_store_index(xa, index, GFP_KERNEL);
2143 		XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
2144 		xa_destroy(xa);
2145 		XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
2146 	}
2147 
2148 	/* Destroying an array with a single entry at ULONG_MAX */
2149 	xa_store(xa, ULONG_MAX, xa, GFP_KERNEL);
2150 	XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
2151 	xa_destroy(xa);
2152 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
2153 
2154 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
2155 	/* Destroying an array with a multi-index entry */
2156 	xa_store_order(xa, 1 << 11, 11, xa, GFP_KERNEL);
2157 	XA_BUG_ON(xa, xa_empty(xa));
2158 	xa_destroy(xa);
2159 	XA_BUG_ON(xa, !xa_empty(xa));
2160 #endif
2161 }
2162 
2163 static DEFINE_XARRAY(array);
2164 
2165 static int xarray_checks(void)
2166 {
2167 	check_xa_err(&array);
2168 	check_xas_retry(&array);
2169 	check_xa_load(&array);
2170 	check_xa_mark(&array);
2171 	check_xa_shrink(&array);
2172 	check_xas_erase(&array);
2173 	check_insert(&array);
2174 	check_cmpxchg(&array);
2175 	check_cmpxchg_order(&array);
2176 	check_reserve(&array);
2177 	check_reserve(&xa0);
2178 	check_multi_store(&array);
2179 	check_multi_store_advanced(&array);
2180 	check_get_order(&array);
2181 	check_xas_get_order(&array);
2182 	check_xas_conflict_get_order(&array);
2183 	check_xa_alloc();
2184 	check_find(&array);
2185 	check_find_entry(&array);
2186 	check_pause(&array);
2187 	check_account(&array);
2188 	check_destroy(&array);
2189 	check_move(&array);
2190 	check_create_range(&array);
2191 	check_store_range(&array);
2192 	check_store_iter(&array);
2193 	check_align(&xa0);
2194 	check_split(&array);
2195 
2196 	check_workingset(&array, 0);
2197 	check_workingset(&array, 64);
2198 	check_workingset(&array, 4096);
2199 
2200 	printk("XArray: %u of %u tests passed\n", tests_passed, tests_run);
2201 	return (tests_run == tests_passed) ? 0 : -EINVAL;
2202 }
2203 
2204 static void xarray_exit(void)
2205 {
2206 }
2207 
2208 module_init(xarray_checks);
2209 module_exit(xarray_exit);
2210 MODULE_AUTHOR("Matthew Wilcox <willy@infradead.org>");
2211 MODULE_DESCRIPTION("XArray API test module");
2212 MODULE_LICENSE("GPL");
2213