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