wireless: use %*pb[l] to print bitmaps including cpumasks and nodemasks
[firefly-linux-kernel-4.4.55.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
16 #include <asm/page.h>
17 #include <asm/uaccess.h>
18
19 /*
20  * bitmaps provide an array of bits, implemented using an an
21  * array of unsigned longs.  The number of valid bits in a
22  * given bitmap does _not_ need to be an exact multiple of
23  * BITS_PER_LONG.
24  *
25  * The possible unused bits in the last, partially used word
26  * of a bitmap are 'don't care'.  The implementation makes
27  * no particular effort to keep them zero.  It ensures that
28  * their value will not affect the results of any operation.
29  * The bitmap operations that return Boolean (bitmap_empty,
30  * for example) or scalar (bitmap_weight, for example) results
31  * carefully filter out these unused bits from impacting their
32  * results.
33  *
34  * These operations actually hold to a slightly stronger rule:
35  * if you don't input any bitmaps to these ops that have some
36  * unused bits set, then they won't output any set unused bits
37  * in output bitmaps.
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_empty(const unsigned long *bitmap, unsigned int bits)
46 {
47         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
48         for (k = 0; k < lim; ++k)
49                 if (bitmap[k])
50                         return 0;
51
52         if (bits % BITS_PER_LONG)
53                 if (bitmap[k] & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits))
54                         return 0;
55
56         return 1;
57 }
58 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_empty);
59
60 int __bitmap_full(const unsigned long *bitmap, unsigned int bits)
61 {
62         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
63         for (k = 0; k < lim; ++k)
64                 if (~bitmap[k])
65                         return 0;
66
67         if (bits % BITS_PER_LONG)
68                 if (~bitmap[k] & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits))
69                         return 0;
70
71         return 1;
72 }
73 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_full);
74
75 int __bitmap_equal(const unsigned long *bitmap1,
76                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
77 {
78         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
79         for (k = 0; k < lim; ++k)
80                 if (bitmap1[k] != bitmap2[k])
81                         return 0;
82
83         if (bits % BITS_PER_LONG)
84                 if ((bitmap1[k] ^ bitmap2[k]) & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits))
85                         return 0;
86
87         return 1;
88 }
89 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_equal);
90
91 void __bitmap_complement(unsigned long *dst, const unsigned long *src, unsigned int bits)
92 {
93         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
94         for (k = 0; k < lim; ++k)
95                 dst[k] = ~src[k];
96
97         if (bits % BITS_PER_LONG)
98                 dst[k] = ~src[k];
99 }
100 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_complement);
101
102 /**
103  * __bitmap_shift_right - logical right shift of the bits in a bitmap
104  *   @dst : destination bitmap
105  *   @src : source bitmap
106  *   @shift : shift by this many bits
107  *   @nbits : bitmap size, in bits
108  *
109  * Shifting right (dividing) means moving bits in the MS -> LS bit
110  * direction.  Zeros are fed into the vacated MS positions and the
111  * LS bits shifted off the bottom are lost.
112  */
113 void __bitmap_shift_right(unsigned long *dst, const unsigned long *src,
114                         unsigned shift, unsigned nbits)
115 {
116         unsigned k, lim = BITS_TO_LONGS(nbits);
117         unsigned off = shift/BITS_PER_LONG, rem = shift % BITS_PER_LONG;
118         unsigned long mask = BITMAP_LAST_WORD_MASK(nbits);
119         for (k = 0; off + k < lim; ++k) {
120                 unsigned long upper, lower;
121
122                 /*
123                  * If shift is not word aligned, take lower rem bits of
124                  * word above and make them the top rem bits of result.
125                  */
126                 if (!rem || off + k + 1 >= lim)
127                         upper = 0;
128                 else {
129                         upper = src[off + k + 1];
130                         if (off + k + 1 == lim - 1)
131                                 upper &= mask;
132                         upper <<= (BITS_PER_LONG - rem);
133                 }
134                 lower = src[off + k];
135                 if (off + k == lim - 1)
136                         lower &= mask;
137                 lower >>= rem;
138                 dst[k] = lower | upper;
139         }
140         if (off)
141                 memset(&dst[lim - off], 0, off*sizeof(unsigned long));
142 }
143 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_shift_right);
144
145
146 /**
147  * __bitmap_shift_left - logical left shift of the bits in a bitmap
148  *   @dst : destination bitmap
149  *   @src : source bitmap
150  *   @shift : shift by this many bits
151  *   @nbits : bitmap size, in bits
152  *
153  * Shifting left (multiplying) means moving bits in the LS -> MS
154  * direction.  Zeros are fed into the vacated LS bit positions
155  * and those MS bits shifted off the top are lost.
156  */
157
158 void __bitmap_shift_left(unsigned long *dst, const unsigned long *src,
159                         unsigned int shift, unsigned int nbits)
160 {
161         int k;
162         unsigned int lim = BITS_TO_LONGS(nbits);
163         unsigned int off = shift/BITS_PER_LONG, rem = shift % BITS_PER_LONG;
164         for (k = lim - off - 1; k >= 0; --k) {
165                 unsigned long upper, lower;
166
167                 /*
168                  * If shift is not word aligned, take upper rem bits of
169                  * word below and make them the bottom rem bits of result.
170                  */
171                 if (rem && k > 0)
172                         lower = src[k - 1] >> (BITS_PER_LONG - rem);
173                 else
174                         lower = 0;
175                 upper = src[k] << rem;
176                 dst[k + off] = lower | upper;
177         }
178         if (off)
179                 memset(dst, 0, off*sizeof(unsigned long));
180 }
181 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_shift_left);
182
183 int __bitmap_and(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
184                                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
185 {
186         unsigned int k;
187         unsigned int lim = bits/BITS_PER_LONG;
188         unsigned long result = 0;
189
190         for (k = 0; k < lim; k++)
191                 result |= (dst[k] = bitmap1[k] & bitmap2[k]);
192         if (bits % BITS_PER_LONG)
193                 result |= (dst[k] = bitmap1[k] & bitmap2[k] &
194                            BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits));
195         return result != 0;
196 }
197 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_and);
198
199 void __bitmap_or(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
200                                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
201 {
202         unsigned int k;
203         unsigned int nr = BITS_TO_LONGS(bits);
204
205         for (k = 0; k < nr; k++)
206                 dst[k] = bitmap1[k] | bitmap2[k];
207 }
208 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_or);
209
210 void __bitmap_xor(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
211                                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
212 {
213         unsigned int k;
214         unsigned int nr = BITS_TO_LONGS(bits);
215
216         for (k = 0; k < nr; k++)
217                 dst[k] = bitmap1[k] ^ bitmap2[k];
218 }
219 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_xor);
220
221 int __bitmap_andnot(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
222                                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
223 {
224         unsigned int k;
225         unsigned int lim = bits/BITS_PER_LONG;
226         unsigned long result = 0;
227
228         for (k = 0; k < lim; k++)
229                 result |= (dst[k] = bitmap1[k] & ~bitmap2[k]);
230         if (bits % BITS_PER_LONG)
231                 result |= (dst[k] = bitmap1[k] & ~bitmap2[k] &
232                            BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits));
233         return result != 0;
234 }
235 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_andnot);
236
237 int __bitmap_intersects(const unsigned long *bitmap1,
238                         const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
239 {
240         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
241         for (k = 0; k < lim; ++k)
242                 if (bitmap1[k] & bitmap2[k])
243                         return 1;
244
245         if (bits % BITS_PER_LONG)
246                 if ((bitmap1[k] & bitmap2[k]) & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits))
247                         return 1;
248         return 0;
249 }
250 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_intersects);
251
252 int __bitmap_subset(const unsigned long *bitmap1,
253                     const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
254 {
255         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
256         for (k = 0; k < lim; ++k)
257                 if (bitmap1[k] & ~bitmap2[k])
258                         return 0;
259
260         if (bits % BITS_PER_LONG)
261                 if ((bitmap1[k] & ~bitmap2[k]) & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits))
262                         return 0;
263         return 1;
264 }
265 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_subset);
266
267 int __bitmap_weight(const unsigned long *bitmap, unsigned int bits)
268 {
269         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
270         int w = 0;
271
272         for (k = 0; k < lim; k++)
273                 w += hweight_long(bitmap[k]);
274
275         if (bits % BITS_PER_LONG)
276                 w += hweight_long(bitmap[k] & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits));
277
278         return w;
279 }
280 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_weight);
281
282 void bitmap_set(unsigned long *map, unsigned int start, int len)
283 {
284         unsigned long *p = map + BIT_WORD(start);
285         const unsigned int size = start + len;
286         int bits_to_set = BITS_PER_LONG - (start % BITS_PER_LONG);
287         unsigned long mask_to_set = BITMAP_FIRST_WORD_MASK(start);
288
289         while (len - bits_to_set >= 0) {
290                 *p |= mask_to_set;
291                 len -= bits_to_set;
292                 bits_to_set = BITS_PER_LONG;
293                 mask_to_set = ~0UL;
294                 p++;
295         }
296         if (len) {
297                 mask_to_set &= BITMAP_LAST_WORD_MASK(size);
298                 *p |= mask_to_set;
299         }
300 }
301 EXPORT_SYMBOL(bitmap_set);
302
303 void bitmap_clear(unsigned long *map, unsigned int start, int len)
304 {
305         unsigned long *p = map + BIT_WORD(start);
306         const unsigned int size = start + len;
307         int bits_to_clear = BITS_PER_LONG - (start % BITS_PER_LONG);
308         unsigned long mask_to_clear = BITMAP_FIRST_WORD_MASK(start);
309
310         while (len - bits_to_clear >= 0) {
311                 *p &= ~mask_to_clear;
312                 len -= bits_to_clear;
313                 bits_to_clear = BITS_PER_LONG;
314                 mask_to_clear = ~0UL;
315                 p++;
316         }
317         if (len) {
318                 mask_to_clear &= BITMAP_LAST_WORD_MASK(size);
319                 *p &= ~mask_to_clear;
320         }
321 }
322 EXPORT_SYMBOL(bitmap_clear);
323
324 /**
325  * bitmap_find_next_zero_area_off - find a contiguous aligned zero area
326  * @map: The address to base the search on
327  * @size: The bitmap size in bits
328  * @start: The bitnumber to start searching at
329  * @nr: The number of zeroed bits we're looking for
330  * @align_mask: Alignment mask for zero area
331  * @align_offset: Alignment offset for zero area.
332  *
333  * The @align_mask should be one less than a power of 2; the effect is that
334  * the bit offset of all zero areas this function finds plus @align_offset
335  * is multiple of that power of 2.
336  */
337 unsigned long bitmap_find_next_zero_area_off(unsigned long *map,
338                                              unsigned long size,
339                                              unsigned long start,
340                                              unsigned int nr,
341                                              unsigned long align_mask,
342                                              unsigned long align_offset)
343 {
344         unsigned long index, end, i;
345 again:
346         index = find_next_zero_bit(map, size, start);
347
348         /* Align allocation */
349         index = __ALIGN_MASK(index + align_offset, align_mask) - align_offset;
350
351         end = index + nr;
352         if (end > size)
353                 return end;
354         i = find_next_bit(map, end, index);
355         if (i < end) {
356                 start = i + 1;
357                 goto again;
358         }
359         return index;
360 }
361 EXPORT_SYMBOL(bitmap_find_next_zero_area_off);
362
363 /*
364  * Bitmap printing & parsing functions: first version by Nadia Yvette Chambers,
365  * second version by Paul Jackson, third by Joe Korty.
366  */
367
368 #define CHUNKSZ                         32
369 #define nbits_to_hold_value(val)        fls(val)
370 #define BASEDEC 10              /* fancier cpuset lists input in decimal */
371
372 /**
373  * bitmap_scnprintf - convert bitmap to an ASCII hex string.
374  * @buf: byte buffer into which string is placed
375  * @buflen: reserved size of @buf, in bytes
376  * @maskp: pointer to bitmap to convert
377  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits
378  *
379  * Exactly @nmaskbits bits are displayed.  Hex digits are grouped into
380  * comma-separated sets of eight digits per set.  Returns the number of
381  * characters which were written to *buf, excluding the trailing \0.
382  */
383 int bitmap_scnprintf(char *buf, unsigned int buflen,
384         const unsigned long *maskp, int nmaskbits)
385 {
386         return scnprintf(buf, buflen, "%*pb", nmaskbits, maskp);
387 }
388 EXPORT_SYMBOL(bitmap_scnprintf);
389
390 /**
391  * __bitmap_parse - convert an ASCII hex string into a bitmap.
392  * @buf: pointer to buffer containing string.
393  * @buflen: buffer size in bytes.  If string is smaller than this
394  *    then it must be terminated with a \0.
395  * @is_user: location of buffer, 0 indicates kernel space
396  * @maskp: pointer to bitmap array that will contain result.
397  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits.
398  *
399  * Commas group hex digits into chunks.  Each chunk defines exactly 32
400  * bits of the resultant bitmask.  No chunk may specify a value larger
401  * than 32 bits (%-EOVERFLOW), and if a chunk specifies a smaller value
402  * then leading 0-bits are prepended.  %-EINVAL is returned for illegal
403  * characters and for grouping errors such as "1,,5", ",44", "," and "".
404  * Leading and trailing whitespace accepted, but not embedded whitespace.
405  */
406 int __bitmap_parse(const char *buf, unsigned int buflen,
407                 int is_user, unsigned long *maskp,
408                 int nmaskbits)
409 {
410         int c, old_c, totaldigits, ndigits, nchunks, nbits;
411         u32 chunk;
412         const char __user __force *ubuf = (const char __user __force *)buf;
413
414         bitmap_zero(maskp, nmaskbits);
415
416         nchunks = nbits = totaldigits = c = 0;
417         do {
418                 chunk = ndigits = 0;
419
420                 /* Get the next chunk of the bitmap */
421                 while (buflen) {
422                         old_c = c;
423                         if (is_user) {
424                                 if (__get_user(c, ubuf++))
425                                         return -EFAULT;
426                         }
427                         else
428                                 c = *buf++;
429                         buflen--;
430                         if (isspace(c))
431                                 continue;
432
433                         /*
434                          * If the last character was a space and the current
435                          * character isn't '\0', we've got embedded whitespace.
436                          * This is a no-no, so throw an error.
437                          */
438                         if (totaldigits && c && isspace(old_c))
439                                 return -EINVAL;
440
441                         /* A '\0' or a ',' signal the end of the chunk */
442                         if (c == '\0' || c == ',')
443                                 break;
444
445                         if (!isxdigit(c))
446                                 return -EINVAL;
447
448                         /*
449                          * Make sure there are at least 4 free bits in 'chunk'.
450                          * If not, this hexdigit will overflow 'chunk', so
451                          * throw an error.
452                          */
453                         if (chunk & ~((1UL << (CHUNKSZ - 4)) - 1))
454                                 return -EOVERFLOW;
455
456                         chunk = (chunk << 4) | hex_to_bin(c);
457                         ndigits++; totaldigits++;
458                 }
459                 if (ndigits == 0)
460                         return -EINVAL;
461                 if (nchunks == 0 && chunk == 0)
462                         continue;
463
464                 __bitmap_shift_left(maskp, maskp, CHUNKSZ, nmaskbits);
465                 *maskp |= chunk;
466                 nchunks++;
467                 nbits += (nchunks == 1) ? nbits_to_hold_value(chunk) : CHUNKSZ;
468                 if (nbits > nmaskbits)
469                         return -EOVERFLOW;
470         } while (buflen && c == ',');
471
472         return 0;
473 }
474 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_parse);
475
476 /**
477  * bitmap_parse_user - convert an ASCII hex string in a user buffer into a bitmap
478  *
479  * @ubuf: pointer to user buffer containing string.
480  * @ulen: buffer size in bytes.  If string is smaller than this
481  *    then it must be terminated with a \0.
482  * @maskp: pointer to bitmap array that will contain result.
483  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits.
484  *
485  * Wrapper for __bitmap_parse(), providing it with user buffer.
486  *
487  * We cannot have this as an inline function in bitmap.h because it needs
488  * linux/uaccess.h to get the access_ok() declaration and this causes
489  * cyclic dependencies.
490  */
491 int bitmap_parse_user(const char __user *ubuf,
492                         unsigned int ulen, unsigned long *maskp,
493                         int nmaskbits)
494 {
495         if (!access_ok(VERIFY_READ, ubuf, ulen))
496                 return -EFAULT;
497         return __bitmap_parse((const char __force *)ubuf,
498                                 ulen, 1, maskp, nmaskbits);
499
500 }
501 EXPORT_SYMBOL(bitmap_parse_user);
502
503 /**
504  * bitmap_scnlistprintf - convert bitmap to list format ASCII string
505  * @buf: byte buffer into which string is placed
506  * @buflen: reserved size of @buf, in bytes
507  * @maskp: pointer to bitmap to convert
508  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits
509  *
510  * Output format is a comma-separated list of decimal numbers and
511  * ranges.  Consecutively set bits are shown as two hyphen-separated
512  * decimal numbers, the smallest and largest bit numbers set in
513  * the range.  Output format is compatible with the format
514  * accepted as input by bitmap_parselist().
515  *
516  * The return value is the number of characters which were written to *buf
517  * excluding the trailing '\0', as per ISO C99's scnprintf.
518  */
519 int bitmap_scnlistprintf(char *buf, unsigned int buflen,
520         const unsigned long *maskp, int nmaskbits)
521 {
522         return scnprintf(buf, buflen, "%*pbl", nmaskbits, maskp);
523 }
524 EXPORT_SYMBOL(bitmap_scnlistprintf);
525
526 /**
527  * bitmap_print_to_pagebuf - convert bitmap to list or hex format ASCII string
528  * @list: indicates whether the bitmap must be list
529  * @buf: page aligned buffer into which string is placed
530  * @maskp: pointer to bitmap to convert
531  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits
532  *
533  * Output format is a comma-separated list of decimal numbers and
534  * ranges if list is specified or hex digits grouped into comma-separated
535  * sets of 8 digits/set. Returns the number of characters written to buf.
536  */
537 int bitmap_print_to_pagebuf(bool list, char *buf, const unsigned long *maskp,
538                             int nmaskbits)
539 {
540         ptrdiff_t len = PTR_ALIGN(buf + PAGE_SIZE - 1, PAGE_SIZE) - buf - 2;
541         int n = 0;
542
543         if (len > 1) {
544                 n = list ? scnprintf(buf, len, "%*pbl", nmaskbits, maskp) :
545                            scnprintf(buf, len, "%*pb", nmaskbits, maskp);
546                 buf[n++] = '\n';
547                 buf[n] = '\0';
548         }
549         return n;
550 }
551 EXPORT_SYMBOL(bitmap_print_to_pagebuf);
552
553 /**
554  * __bitmap_parselist - convert list format ASCII string to bitmap
555  * @buf: read nul-terminated user string from this buffer
556  * @buflen: buffer size in bytes.  If string is smaller than this
557  *    then it must be terminated with a \0.
558  * @is_user: location of buffer, 0 indicates kernel space
559  * @maskp: write resulting mask here
560  * @nmaskbits: number of bits in mask to be written
561  *
562  * Input format is a comma-separated list of decimal numbers and
563  * ranges.  Consecutively set bits are shown as two hyphen-separated
564  * decimal numbers, the smallest and largest bit numbers set in
565  * the range.
566  *
567  * Returns 0 on success, -errno on invalid input strings.
568  * Error values:
569  *    %-EINVAL: second number in range smaller than first
570  *    %-EINVAL: invalid character in string
571  *    %-ERANGE: bit number specified too large for mask
572  */
573 static int __bitmap_parselist(const char *buf, unsigned int buflen,
574                 int is_user, unsigned long *maskp,
575                 int nmaskbits)
576 {
577         unsigned a, b;
578         int c, old_c, totaldigits;
579         const char __user __force *ubuf = (const char __user __force *)buf;
580         int exp_digit, in_range;
581
582         totaldigits = c = 0;
583         bitmap_zero(maskp, nmaskbits);
584         do {
585                 exp_digit = 1;
586                 in_range = 0;
587                 a = b = 0;
588
589                 /* Get the next cpu# or a range of cpu#'s */
590                 while (buflen) {
591                         old_c = c;
592                         if (is_user) {
593                                 if (__get_user(c, ubuf++))
594                                         return -EFAULT;
595                         } else
596                                 c = *buf++;
597                         buflen--;
598                         if (isspace(c))
599                                 continue;
600
601                         /*
602                          * If the last character was a space and the current
603                          * character isn't '\0', we've got embedded whitespace.
604                          * This is a no-no, so throw an error.
605                          */
606                         if (totaldigits && c && isspace(old_c))
607                                 return -EINVAL;
608
609                         /* A '\0' or a ',' signal the end of a cpu# or range */
610                         if (c == '\0' || c == ',')
611                                 break;
612
613                         if (c == '-') {
614                                 if (exp_digit || in_range)
615                                         return -EINVAL;
616                                 b = 0;
617                                 in_range = 1;
618                                 exp_digit = 1;
619                                 continue;
620                         }
621
622                         if (!isdigit(c))
623                                 return -EINVAL;
624
625                         b = b * 10 + (c - '0');
626                         if (!in_range)
627                                 a = b;
628                         exp_digit = 0;
629                         totaldigits++;
630                 }
631                 if (!(a <= b))
632                         return -EINVAL;
633                 if (b >= nmaskbits)
634                         return -ERANGE;
635                 while (a <= b) {
636                         set_bit(a, maskp);
637                         a++;
638                 }
639         } while (buflen && c == ',');
640         return 0;
641 }
642
643 int bitmap_parselist(const char *bp, unsigned long *maskp, int nmaskbits)
644 {
645         char *nl  = strchrnul(bp, '\n');
646         int len = nl - bp;
647
648         return __bitmap_parselist(bp, len, 0, maskp, nmaskbits);
649 }
650 EXPORT_SYMBOL(bitmap_parselist);
651
652
653 /**
654  * bitmap_parselist_user()
655  *
656  * @ubuf: pointer to user buffer containing string.
657  * @ulen: buffer size in bytes.  If string is smaller than this
658  *    then it must be terminated with a \0.
659  * @maskp: pointer to bitmap array that will contain result.
660  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits.
661  *
662  * Wrapper for bitmap_parselist(), providing it with user buffer.
663  *
664  * We cannot have this as an inline function in bitmap.h because it needs
665  * linux/uaccess.h to get the access_ok() declaration and this causes
666  * cyclic dependencies.
667  */
668 int bitmap_parselist_user(const char __user *ubuf,
669                         unsigned int ulen, unsigned long *maskp,
670                         int nmaskbits)
671 {
672         if (!access_ok(VERIFY_READ, ubuf, ulen))
673                 return -EFAULT;
674         return __bitmap_parselist((const char __force *)ubuf,
675                                         ulen, 1, maskp, nmaskbits);
676 }
677 EXPORT_SYMBOL(bitmap_parselist_user);
678
679
680 /**
681  * bitmap_pos_to_ord - find ordinal of set bit at given position in bitmap
682  *      @buf: pointer to a bitmap
683  *      @pos: a bit position in @buf (0 <= @pos < @nbits)
684  *      @nbits: number of valid bit positions in @buf
685  *
686  * Map the bit at position @pos in @buf (of length @nbits) to the
687  * ordinal of which set bit it is.  If it is not set or if @pos
688  * is not a valid bit position, map to -1.
689  *
690  * If for example, just bits 4 through 7 are set in @buf, then @pos
691  * values 4 through 7 will get mapped to 0 through 3, respectively,
692  * and other @pos values will get mapped to -1.  When @pos value 7
693  * gets mapped to (returns) @ord value 3 in this example, that means
694  * that bit 7 is the 3rd (starting with 0th) set bit in @buf.
695  *
696  * The bit positions 0 through @bits are valid positions in @buf.
697  */
698 static int bitmap_pos_to_ord(const unsigned long *buf, unsigned int pos, unsigned int nbits)
699 {
700         if (pos >= nbits || !test_bit(pos, buf))
701                 return -1;
702
703         return __bitmap_weight(buf, pos);
704 }
705
706 /**
707  * bitmap_ord_to_pos - find position of n-th set bit in bitmap
708  *      @buf: pointer to bitmap
709  *      @ord: ordinal bit position (n-th set bit, n >= 0)
710  *      @nbits: number of valid bit positions in @buf
711  *
712  * Map the ordinal offset of bit @ord in @buf to its position in @buf.
713  * Value of @ord should be in range 0 <= @ord < weight(buf). If @ord
714  * >= weight(buf), returns @nbits.
715  *
716  * If for example, just bits 4 through 7 are set in @buf, then @ord
717  * values 0 through 3 will get mapped to 4 through 7, respectively,
718  * and all other @ord values returns @nbits.  When @ord value 3
719  * gets mapped to (returns) @pos value 7 in this example, that means
720  * that the 3rd set bit (starting with 0th) is at position 7 in @buf.
721  *
722  * The bit positions 0 through @nbits-1 are valid positions in @buf.
723  */
724 unsigned int bitmap_ord_to_pos(const unsigned long *buf, unsigned int ord, unsigned int nbits)
725 {
726         unsigned int pos;
727
728         for (pos = find_first_bit(buf, nbits);
729              pos < nbits && ord;
730              pos = find_next_bit(buf, nbits, pos + 1))
731                 ord--;
732
733         return pos;
734 }
735
736 /**
737  * bitmap_remap - Apply map defined by a pair of bitmaps to another bitmap
738  *      @dst: remapped result
739  *      @src: subset to be remapped
740  *      @old: defines domain of map
741  *      @new: defines range of map
742  *      @nbits: number of bits in each of these bitmaps
743  *
744  * Let @old and @new define a mapping of bit positions, such that
745  * whatever position is held by the n-th set bit in @old is mapped
746  * to the n-th set bit in @new.  In the more general case, allowing
747  * for the possibility that the weight 'w' of @new is less than the
748  * weight of @old, map the position of the n-th set bit in @old to
749  * the position of the m-th set bit in @new, where m == n % w.
750  *
751  * If either of the @old and @new bitmaps are empty, or if @src and
752  * @dst point to the same location, then this routine copies @src
753  * to @dst.
754  *
755  * The positions of unset bits in @old are mapped to themselves
756  * (the identify map).
757  *
758  * Apply the above specified mapping to @src, placing the result in
759  * @dst, clearing any bits previously set in @dst.
760  *
761  * For example, lets say that @old has bits 4 through 7 set, and
762  * @new has bits 12 through 15 set.  This defines the mapping of bit
763  * position 4 to 12, 5 to 13, 6 to 14 and 7 to 15, and of all other
764  * bit positions unchanged.  So if say @src comes into this routine
765  * with bits 1, 5 and 7 set, then @dst should leave with bits 1,
766  * 13 and 15 set.
767  */
768 void bitmap_remap(unsigned long *dst, const unsigned long *src,
769                 const unsigned long *old, const unsigned long *new,
770                 unsigned int nbits)
771 {
772         unsigned int oldbit, w;
773
774         if (dst == src)         /* following doesn't handle inplace remaps */
775                 return;
776         bitmap_zero(dst, nbits);
777
778         w = bitmap_weight(new, nbits);
779         for_each_set_bit(oldbit, src, nbits) {
780                 int n = bitmap_pos_to_ord(old, oldbit, nbits);
781
782                 if (n < 0 || w == 0)
783                         set_bit(oldbit, dst);   /* identity map */
784                 else
785                         set_bit(bitmap_ord_to_pos(new, n % w, nbits), dst);
786         }
787 }
788 EXPORT_SYMBOL(bitmap_remap);
789
790 /**
791  * bitmap_bitremap - Apply map defined by a pair of bitmaps to a single bit
792  *      @oldbit: bit position to be mapped
793  *      @old: defines domain of map
794  *      @new: defines range of map
795  *      @bits: number of bits in each of these bitmaps
796  *
797  * Let @old and @new define a mapping of bit positions, such that
798  * whatever position is held by the n-th set bit in @old is mapped
799  * to the n-th set bit in @new.  In the more general case, allowing
800  * for the possibility that the weight 'w' of @new is less than the
801  * weight of @old, map the position of the n-th set bit in @old to
802  * the position of the m-th set bit in @new, where m == n % w.
803  *
804  * The positions of unset bits in @old are mapped to themselves
805  * (the identify map).
806  *
807  * Apply the above specified mapping to bit position @oldbit, returning
808  * the new bit position.
809  *
810  * For example, lets say that @old has bits 4 through 7 set, and
811  * @new has bits 12 through 15 set.  This defines the mapping of bit
812  * position 4 to 12, 5 to 13, 6 to 14 and 7 to 15, and of all other
813  * bit positions unchanged.  So if say @oldbit is 5, then this routine
814  * returns 13.
815  */
816 int bitmap_bitremap(int oldbit, const unsigned long *old,
817                                 const unsigned long *new, int bits)
818 {
819         int w = bitmap_weight(new, bits);
820         int n = bitmap_pos_to_ord(old, oldbit, bits);
821         if (n < 0 || w == 0)
822                 return oldbit;
823         else
824                 return bitmap_ord_to_pos(new, n % w, bits);
825 }
826 EXPORT_SYMBOL(bitmap_bitremap);
827
828 /**
829  * bitmap_onto - translate one bitmap relative to another
830  *      @dst: resulting translated bitmap
831  *      @orig: original untranslated bitmap
832  *      @relmap: bitmap relative to which translated
833  *      @bits: number of bits in each of these bitmaps
834  *
835  * Set the n-th bit of @dst iff there exists some m such that the
836  * n-th bit of @relmap is set, the m-th bit of @orig is set, and
837  * the n-th bit of @relmap is also the m-th _set_ bit of @relmap.
838  * (If you understood the previous sentence the first time your
839  * read it, you're overqualified for your current job.)
840  *
841  * In other words, @orig is mapped onto (surjectively) @dst,
842  * using the map { <n, m> | the n-th bit of @relmap is the
843  * m-th set bit of @relmap }.
844  *
845  * Any set bits in @orig above bit number W, where W is the
846  * weight of (number of set bits in) @relmap are mapped nowhere.
847  * In particular, if for all bits m set in @orig, m >= W, then
848  * @dst will end up empty.  In situations where the possibility
849  * of such an empty result is not desired, one way to avoid it is
850  * to use the bitmap_fold() operator, below, to first fold the
851  * @orig bitmap over itself so that all its set bits x are in the
852  * range 0 <= x < W.  The bitmap_fold() operator does this by
853  * setting the bit (m % W) in @dst, for each bit (m) set in @orig.
854  *
855  * Example [1] for bitmap_onto():
856  *  Let's say @relmap has bits 30-39 set, and @orig has bits
857  *  1, 3, 5, 7, 9 and 11 set.  Then on return from this routine,
858  *  @dst will have bits 31, 33, 35, 37 and 39 set.
859  *
860  *  When bit 0 is set in @orig, it means turn on the bit in
861  *  @dst corresponding to whatever is the first bit (if any)
862  *  that is turned on in @relmap.  Since bit 0 was off in the
863  *  above example, we leave off that bit (bit 30) in @dst.
864  *
865  *  When bit 1 is set in @orig (as in the above example), it
866  *  means turn on the bit in @dst corresponding to whatever
867  *  is the second bit that is turned on in @relmap.  The second
868  *  bit in @relmap that was turned on in the above example was
869  *  bit 31, so we turned on bit 31 in @dst.
870  *
871  *  Similarly, we turned on bits 33, 35, 37 and 39 in @dst,
872  *  because they were the 4th, 6th, 8th and 10th set bits
873  *  set in @relmap, and the 4th, 6th, 8th and 10th bits of
874  *  @orig (i.e. bits 3, 5, 7 and 9) were also set.
875  *
876  *  When bit 11 is set in @orig, it means turn on the bit in
877  *  @dst corresponding to whatever is the twelfth bit that is
878  *  turned on in @relmap.  In the above example, there were
879  *  only ten bits turned on in @relmap (30..39), so that bit
880  *  11 was set in @orig had no affect on @dst.
881  *
882  * Example [2] for bitmap_fold() + bitmap_onto():
883  *  Let's say @relmap has these ten bits set:
884  *              40 41 42 43 45 48 53 61 74 95
885  *  (for the curious, that's 40 plus the first ten terms of the
886  *  Fibonacci sequence.)
887  *
888  *  Further lets say we use the following code, invoking
889  *  bitmap_fold() then bitmap_onto, as suggested above to
890  *  avoid the possibility of an empty @dst result:
891  *
892  *      unsigned long *tmp;     // a temporary bitmap's bits
893  *
894  *      bitmap_fold(tmp, orig, bitmap_weight(relmap, bits), bits);
895  *      bitmap_onto(dst, tmp, relmap, bits);
896  *
897  *  Then this table shows what various values of @dst would be, for
898  *  various @orig's.  I list the zero-based positions of each set bit.
899  *  The tmp column shows the intermediate result, as computed by
900  *  using bitmap_fold() to fold the @orig bitmap modulo ten
901  *  (the weight of @relmap).
902  *
903  *      @orig           tmp            @dst
904  *      0                0             40
905  *      1                1             41
906  *      9                9             95
907  *      10               0             40 (*)
908  *      1 3 5 7          1 3 5 7       41 43 48 61
909  *      0 1 2 3 4        0 1 2 3 4     40 41 42 43 45
910  *      0 9 18 27        0 9 8 7       40 61 74 95
911  *      0 10 20 30       0             40
912  *      0 11 22 33       0 1 2 3       40 41 42 43
913  *      0 12 24 36       0 2 4 6       40 42 45 53
914  *      78 102 211       1 2 8         41 42 74 (*)
915  *
916  * (*) For these marked lines, if we hadn't first done bitmap_fold()
917  *     into tmp, then the @dst result would have been empty.
918  *
919  * If either of @orig or @relmap is empty (no set bits), then @dst
920  * will be returned empty.
921  *
922  * If (as explained above) the only set bits in @orig are in positions
923  * m where m >= W, (where W is the weight of @relmap) then @dst will
924  * once again be returned empty.
925  *
926  * All bits in @dst not set by the above rule are cleared.
927  */
928 void bitmap_onto(unsigned long *dst, const unsigned long *orig,
929                         const unsigned long *relmap, unsigned int bits)
930 {
931         unsigned int n, m;      /* same meaning as in above comment */
932
933         if (dst == orig)        /* following doesn't handle inplace mappings */
934                 return;
935         bitmap_zero(dst, bits);
936
937         /*
938          * The following code is a more efficient, but less
939          * obvious, equivalent to the loop:
940          *      for (m = 0; m < bitmap_weight(relmap, bits); m++) {
941          *              n = bitmap_ord_to_pos(orig, m, bits);
942          *              if (test_bit(m, orig))
943          *                      set_bit(n, dst);
944          *      }
945          */
946
947         m = 0;
948         for_each_set_bit(n, relmap, bits) {
949                 /* m == bitmap_pos_to_ord(relmap, n, bits) */
950                 if (test_bit(m, orig))
951                         set_bit(n, dst);
952                 m++;
953         }
954 }
955 EXPORT_SYMBOL(bitmap_onto);
956
957 /**
958  * bitmap_fold - fold larger bitmap into smaller, modulo specified size
959  *      @dst: resulting smaller bitmap
960  *      @orig: original larger bitmap
961  *      @sz: specified size
962  *      @nbits: number of bits in each of these bitmaps
963  *
964  * For each bit oldbit in @orig, set bit oldbit mod @sz in @dst.
965  * Clear all other bits in @dst.  See further the comment and
966  * Example [2] for bitmap_onto() for why and how to use this.
967  */
968 void bitmap_fold(unsigned long *dst, const unsigned long *orig,
969                         unsigned int sz, unsigned int nbits)
970 {
971         unsigned int oldbit;
972
973         if (dst == orig)        /* following doesn't handle inplace mappings */
974                 return;
975         bitmap_zero(dst, nbits);
976
977         for_each_set_bit(oldbit, orig, nbits)
978                 set_bit(oldbit % sz, dst);
979 }
980 EXPORT_SYMBOL(bitmap_fold);
981
982 /*
983  * Common code for bitmap_*_region() routines.
984  *      bitmap: array of unsigned longs corresponding to the bitmap
985  *      pos: the beginning of the region
986  *      order: region size (log base 2 of number of bits)
987  *      reg_op: operation(s) to perform on that region of bitmap
988  *
989  * Can set, verify and/or release a region of bits in a bitmap,
990  * depending on which combination of REG_OP_* flag bits is set.
991  *
992  * A region of a bitmap is a sequence of bits in the bitmap, of
993  * some size '1 << order' (a power of two), aligned to that same
994  * '1 << order' power of two.
995  *
996  * Returns 1 if REG_OP_ISFREE succeeds (region is all zero bits).
997  * Returns 0 in all other cases and reg_ops.
998  */
999
1000 enum {
1001         REG_OP_ISFREE,          /* true if region is all zero bits */
1002         REG_OP_ALLOC,           /* set all bits in region */
1003         REG_OP_RELEASE,         /* clear all bits in region */
1004 };
1005
1006 static int __reg_op(unsigned long *bitmap, unsigned int pos, int order, int reg_op)
1007 {
1008         int nbits_reg;          /* number of bits in region */
1009         int index;              /* index first long of region in bitmap */
1010         int offset;             /* bit offset region in bitmap[index] */
1011         int nlongs_reg;         /* num longs spanned by region in bitmap */
1012         int nbitsinlong;        /* num bits of region in each spanned long */
1013         unsigned long mask;     /* bitmask for one long of region */
1014         int i;                  /* scans bitmap by longs */
1015         int ret = 0;            /* return value */
1016
1017         /*
1018          * Either nlongs_reg == 1 (for small orders that fit in one long)
1019          * or (offset == 0 && mask == ~0UL) (for larger multiword orders.)
1020          */
1021         nbits_reg = 1 << order;
1022         index = pos / BITS_PER_LONG;
1023         offset = pos - (index * BITS_PER_LONG);
1024         nlongs_reg = BITS_TO_LONGS(nbits_reg);
1025         nbitsinlong = min(nbits_reg,  BITS_PER_LONG);
1026
1027         /*
1028          * Can't do "mask = (1UL << nbitsinlong) - 1", as that
1029          * overflows if nbitsinlong == BITS_PER_LONG.
1030          */
1031         mask = (1UL << (nbitsinlong - 1));
1032         mask += mask - 1;
1033         mask <<= offset;
1034
1035         switch (reg_op) {
1036         case REG_OP_ISFREE:
1037                 for (i = 0; i < nlongs_reg; i++) {
1038                         if (bitmap[index + i] & mask)
1039                                 goto done;
1040                 }
1041                 ret = 1;        /* all bits in region free (zero) */
1042                 break;
1043
1044         case REG_OP_ALLOC:
1045                 for (i = 0; i < nlongs_reg; i++)
1046                         bitmap[index + i] |= mask;
1047                 break;
1048
1049         case REG_OP_RELEASE:
1050                 for (i = 0; i < nlongs_reg; i++)
1051                         bitmap[index + i] &= ~mask;
1052                 break;
1053         }
1054 done:
1055         return ret;
1056 }
1057
1058 /**
1059  * bitmap_find_free_region - find a contiguous aligned mem region
1060  *      @bitmap: array of unsigned longs corresponding to the bitmap
1061  *      @bits: number of bits in the bitmap
1062  *      @order: region size (log base 2 of number of bits) to find
1063  *
1064  * Find a region of free (zero) bits in a @bitmap of @bits bits and
1065  * allocate them (set them to one).  Only consider regions of length
1066  * a power (@order) of two, aligned to that power of two, which
1067  * makes the search algorithm much faster.
1068  *
1069  * Return the bit offset in bitmap of the allocated region,
1070  * or -errno on failure.
1071  */
1072 int bitmap_find_free_region(unsigned long *bitmap, unsigned int bits, int order)
1073 {
1074         unsigned int pos, end;          /* scans bitmap by regions of size order */
1075
1076         for (pos = 0 ; (end = pos + (1U << order)) <= bits; pos = end) {
1077                 if (!__reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_ISFREE))
1078                         continue;
1079                 __reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_ALLOC);
1080                 return pos;
1081         }
1082         return -ENOMEM;
1083 }
1084 EXPORT_SYMBOL(bitmap_find_free_region);
1085
1086 /**
1087  * bitmap_release_region - release allocated bitmap region
1088  *      @bitmap: array of unsigned longs corresponding to the bitmap
1089  *      @pos: beginning of bit region to release
1090  *      @order: region size (log base 2 of number of bits) to release
1091  *
1092  * This is the complement to __bitmap_find_free_region() and releases
1093  * the found region (by clearing it in the bitmap).
1094  *
1095  * No return value.
1096  */
1097 void bitmap_release_region(unsigned long *bitmap, unsigned int pos, int order)
1098 {
1099         __reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_RELEASE);
1100 }
1101 EXPORT_SYMBOL(bitmap_release_region);
1102
1103 /**
1104  * bitmap_allocate_region - allocate bitmap region
1105  *      @bitmap: array of unsigned longs corresponding to the bitmap
1106  *      @pos: beginning of bit region to allocate
1107  *      @order: region size (log base 2 of number of bits) to allocate
1108  *
1109  * Allocate (set bits in) a specified region of a bitmap.
1110  *
1111  * Return 0 on success, or %-EBUSY if specified region wasn't
1112  * free (not all bits were zero).
1113  */
1114 int bitmap_allocate_region(unsigned long *bitmap, unsigned int pos, int order)
1115 {
1116         if (!__reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_ISFREE))
1117                 return -EBUSY;
1118         return __reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_ALLOC);
1119 }
1120 EXPORT_SYMBOL(bitmap_allocate_region);
1121
1122 /**
1123  * bitmap_copy_le - copy a bitmap, putting the bits into little-endian order.
1124  * @dst:   destination buffer
1125  * @src:   bitmap to copy
1126  * @nbits: number of bits in the bitmap
1127  *
1128  * Require nbits % BITS_PER_LONG == 0.
1129  */
1130 #ifdef __BIG_ENDIAN
1131 void bitmap_copy_le(unsigned long *dst, const unsigned long *src, unsigned int nbits)
1132 {
1133         unsigned int i;
1134
1135         for (i = 0; i < nbits/BITS_PER_LONG; i++) {
1136                 if (BITS_PER_LONG == 64)
1137                         dst[i] = cpu_to_le64(src[i]);
1138                 else
1139                         dst[i] = cpu_to_le32(src[i]);
1140         }
1141 }
1142 EXPORT_SYMBOL(bitmap_copy_le);
1143 #endif