Linux-libre 5.7.3-gnu
[librecmc/linux-libre.git] / include / linux / rhashtable.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 /*
3  * Resizable, Scalable, Concurrent Hash Table
4  *
5  * Copyright (c) 2015-2016 Herbert Xu <herbert@gondor.apana.org.au>
6  * Copyright (c) 2014-2015 Thomas Graf <tgraf@suug.ch>
7  * Copyright (c) 2008-2014 Patrick McHardy <kaber@trash.net>
8  *
9  * Code partially derived from nft_hash
10  * Rewritten with rehash code from br_multicast plus single list
11  * pointer as suggested by Josh Triplett
12  *
13  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
14  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
15  * published by the Free Software Foundation.
16  */
17
18 #ifndef _LINUX_RHASHTABLE_H
19 #define _LINUX_RHASHTABLE_H
20
21 #include <linux/err.h>
22 #include <linux/errno.h>
23 #include <linux/jhash.h>
24 #include <linux/list_nulls.h>
25 #include <linux/workqueue.h>
26 #include <linux/rculist.h>
27 #include <linux/bit_spinlock.h>
28
29 #include <linux/rhashtable-types.h>
30 /*
31  * Objects in an rhashtable have an embedded struct rhash_head
32  * which is linked into as hash chain from the hash table - or one
33  * of two or more hash tables when the rhashtable is being resized.
34  * The end of the chain is marked with a special nulls marks which has
35  * the least significant bit set but otherwise stores the address of
36  * the hash bucket.  This allows us to be be sure we've found the end
37  * of the right list.
38  * The value stored in the hash bucket has BIT(0) used as a lock bit.
39  * This bit must be atomically set before any changes are made to
40  * the chain.  To avoid dereferencing this pointer without clearing
41  * the bit first, we use an opaque 'struct rhash_lock_head *' for the
42  * pointer stored in the bucket.  This struct needs to be defined so
43  * that rcu_dereference() works on it, but it has no content so a
44  * cast is needed for it to be useful.  This ensures it isn't
45  * used by mistake with clearing the lock bit first.
46  */
47 struct rhash_lock_head {};
48
49 /* Maximum chain length before rehash
50  *
51  * The maximum (not average) chain length grows with the size of the hash
52  * table, at a rate of (log N)/(log log N).
53  *
54  * The value of 16 is selected so that even if the hash table grew to
55  * 2^32 you would not expect the maximum chain length to exceed it
56  * unless we are under attack (or extremely unlucky).
57  *
58  * As this limit is only to detect attacks, we don't need to set it to a
59  * lower value as you'd need the chain length to vastly exceed 16 to have
60  * any real effect on the system.
61  */
62 #define RHT_ELASTICITY  16u
63
64 /**
65  * struct bucket_table - Table of hash buckets
66  * @size: Number of hash buckets
67  * @nest: Number of bits of first-level nested table.
68  * @rehash: Current bucket being rehashed
69  * @hash_rnd: Random seed to fold into hash
70  * @walkers: List of active walkers
71  * @rcu: RCU structure for freeing the table
72  * @future_tbl: Table under construction during rehashing
73  * @ntbl: Nested table used when out of memory.
74  * @buckets: size * hash buckets
75  */
76 struct bucket_table {
77         unsigned int            size;
78         unsigned int            nest;
79         u32                     hash_rnd;
80         struct list_head        walkers;
81         struct rcu_head         rcu;
82
83         struct bucket_table __rcu *future_tbl;
84
85         struct lockdep_map      dep_map;
86
87         struct rhash_lock_head *buckets[] ____cacheline_aligned_in_smp;
88 };
89
90 /*
91  * NULLS_MARKER() expects a hash value with the low
92  * bits mostly likely to be significant, and it discards
93  * the msb.
94  * We give it an address, in which the bottom bit is
95  * always 0, and the msb might be significant.
96  * So we shift the address down one bit to align with
97  * expectations and avoid losing a significant bit.
98  *
99  * We never store the NULLS_MARKER in the hash table
100  * itself as we need the lsb for locking.
101  * Instead we store a NULL
102  */
103 #define RHT_NULLS_MARKER(ptr)   \
104         ((void *)NULLS_MARKER(((unsigned long) (ptr)) >> 1))
105 #define INIT_RHT_NULLS_HEAD(ptr)        \
106         ((ptr) = NULL)
107
108 static inline bool rht_is_a_nulls(const struct rhash_head *ptr)
109 {
110         return ((unsigned long) ptr & 1);
111 }
112
113 static inline void *rht_obj(const struct rhashtable *ht,
114                             const struct rhash_head *he)
115 {
116         return (char *)he - ht->p.head_offset;
117 }
118
119 static inline unsigned int rht_bucket_index(const struct bucket_table *tbl,
120                                             unsigned int hash)
121 {
122         return hash & (tbl->size - 1);
123 }
124
125 static inline unsigned int rht_key_get_hash(struct rhashtable *ht,
126         const void *key, const struct rhashtable_params params,
127         unsigned int hash_rnd)
128 {
129         unsigned int hash;
130
131         /* params must be equal to ht->p if it isn't constant. */
132         if (!__builtin_constant_p(params.key_len))
133                 hash = ht->p.hashfn(key, ht->key_len, hash_rnd);
134         else if (params.key_len) {
135                 unsigned int key_len = params.key_len;
136
137                 if (params.hashfn)
138                         hash = params.hashfn(key, key_len, hash_rnd);
139                 else if (key_len & (sizeof(u32) - 1))
140                         hash = jhash(key, key_len, hash_rnd);
141                 else
142                         hash = jhash2(key, key_len / sizeof(u32), hash_rnd);
143         } else {
144                 unsigned int key_len = ht->p.key_len;
145
146                 if (params.hashfn)
147                         hash = params.hashfn(key, key_len, hash_rnd);
148                 else
149                         hash = jhash(key, key_len, hash_rnd);
150         }
151
152         return hash;
153 }
154
155 static inline unsigned int rht_key_hashfn(
156         struct rhashtable *ht, const struct bucket_table *tbl,
157         const void *key, const struct rhashtable_params params)
158 {
159         unsigned int hash = rht_key_get_hash(ht, key, params, tbl->hash_rnd);
160
161         return rht_bucket_index(tbl, hash);
162 }
163
164 static inline unsigned int rht_head_hashfn(
165         struct rhashtable *ht, const struct bucket_table *tbl,
166         const struct rhash_head *he, const struct rhashtable_params params)
167 {
168         const char *ptr = rht_obj(ht, he);
169
170         return likely(params.obj_hashfn) ?
171                rht_bucket_index(tbl, params.obj_hashfn(ptr, params.key_len ?:
172                                                             ht->p.key_len,
173                                                        tbl->hash_rnd)) :
174                rht_key_hashfn(ht, tbl, ptr + params.key_offset, params);
175 }
176
177 /**
178  * rht_grow_above_75 - returns true if nelems > 0.75 * table-size
179  * @ht:         hash table
180  * @tbl:        current table
181  */
182 static inline bool rht_grow_above_75(const struct rhashtable *ht,
183                                      const struct bucket_table *tbl)
184 {
185         /* Expand table when exceeding 75% load */
186         return atomic_read(&ht->nelems) > (tbl->size / 4 * 3) &&
187                (!ht->p.max_size || tbl->size < ht->p.max_size);
188 }
189
190 /**
191  * rht_shrink_below_30 - returns true if nelems < 0.3 * table-size
192  * @ht:         hash table
193  * @tbl:        current table
194  */
195 static inline bool rht_shrink_below_30(const struct rhashtable *ht,
196                                        const struct bucket_table *tbl)
197 {
198         /* Shrink table beneath 30% load */
199         return atomic_read(&ht->nelems) < (tbl->size * 3 / 10) &&
200                tbl->size > ht->p.min_size;
201 }
202
203 /**
204  * rht_grow_above_100 - returns true if nelems > table-size
205  * @ht:         hash table
206  * @tbl:        current table
207  */
208 static inline bool rht_grow_above_100(const struct rhashtable *ht,
209                                       const struct bucket_table *tbl)
210 {
211         return atomic_read(&ht->nelems) > tbl->size &&
212                 (!ht->p.max_size || tbl->size < ht->p.max_size);
213 }
214
215 /**
216  * rht_grow_above_max - returns true if table is above maximum
217  * @ht:         hash table
218  * @tbl:        current table
219  */
220 static inline bool rht_grow_above_max(const struct rhashtable *ht,
221                                       const struct bucket_table *tbl)
222 {
223         return atomic_read(&ht->nelems) >= ht->max_elems;
224 }
225
226 #ifdef CONFIG_PROVE_LOCKING
227 int lockdep_rht_mutex_is_held(struct rhashtable *ht);
228 int lockdep_rht_bucket_is_held(const struct bucket_table *tbl, u32 hash);
229 #else
230 static inline int lockdep_rht_mutex_is_held(struct rhashtable *ht)
231 {
232         return 1;
233 }
234
235 static inline int lockdep_rht_bucket_is_held(const struct bucket_table *tbl,
236                                              u32 hash)
237 {
238         return 1;
239 }
240 #endif /* CONFIG_PROVE_LOCKING */
241
242 void *rhashtable_insert_slow(struct rhashtable *ht, const void *key,
243                              struct rhash_head *obj);
244
245 void rhashtable_walk_enter(struct rhashtable *ht,
246                            struct rhashtable_iter *iter);
247 void rhashtable_walk_exit(struct rhashtable_iter *iter);
248 int rhashtable_walk_start_check(struct rhashtable_iter *iter) __acquires(RCU);
249
250 static inline void rhashtable_walk_start(struct rhashtable_iter *iter)
251 {
252         (void)rhashtable_walk_start_check(iter);
253 }
254
255 void *rhashtable_walk_next(struct rhashtable_iter *iter);
256 void *rhashtable_walk_peek(struct rhashtable_iter *iter);
257 void rhashtable_walk_stop(struct rhashtable_iter *iter) __releases(RCU);
258
259 void rhashtable_free_and_destroy(struct rhashtable *ht,
260                                  void (*free_fn)(void *ptr, void *arg),
261                                  void *arg);
262 void rhashtable_destroy(struct rhashtable *ht);
263
264 struct rhash_lock_head **rht_bucket_nested(const struct bucket_table *tbl,
265                                            unsigned int hash);
266 struct rhash_lock_head **__rht_bucket_nested(const struct bucket_table *tbl,
267                                              unsigned int hash);
268 struct rhash_lock_head **rht_bucket_nested_insert(struct rhashtable *ht,
269                                                   struct bucket_table *tbl,
270                                                   unsigned int hash);
271
272 #define rht_dereference(p, ht) \
273         rcu_dereference_protected(p, lockdep_rht_mutex_is_held(ht))
274
275 #define rht_dereference_rcu(p, ht) \
276         rcu_dereference_check(p, lockdep_rht_mutex_is_held(ht))
277
278 #define rht_dereference_bucket(p, tbl, hash) \
279         rcu_dereference_protected(p, lockdep_rht_bucket_is_held(tbl, hash))
280
281 #define rht_dereference_bucket_rcu(p, tbl, hash) \
282         rcu_dereference_check(p, lockdep_rht_bucket_is_held(tbl, hash))
283
284 #define rht_entry(tpos, pos, member) \
285         ({ tpos = container_of(pos, typeof(*tpos), member); 1; })
286
287 static inline struct rhash_lock_head *const *rht_bucket(
288         const struct bucket_table *tbl, unsigned int hash)
289 {
290         return unlikely(tbl->nest) ? rht_bucket_nested(tbl, hash) :
291                                      &tbl->buckets[hash];
292 }
293
294 static inline struct rhash_lock_head **rht_bucket_var(
295         struct bucket_table *tbl, unsigned int hash)
296 {
297         return unlikely(tbl->nest) ? __rht_bucket_nested(tbl, hash) :
298                                      &tbl->buckets[hash];
299 }
300
301 static inline struct rhash_lock_head **rht_bucket_insert(
302         struct rhashtable *ht, struct bucket_table *tbl, unsigned int hash)
303 {
304         return unlikely(tbl->nest) ? rht_bucket_nested_insert(ht, tbl, hash) :
305                                      &tbl->buckets[hash];
306 }
307
308 /*
309  * We lock a bucket by setting BIT(0) in the pointer - this is always
310  * zero in real pointers.  The NULLS mark is never stored in the bucket,
311  * rather we store NULL if the bucket is empty.
312  * bit_spin_locks do not handle contention well, but the whole point
313  * of the hashtable design is to achieve minimum per-bucket contention.
314  * A nested hash table might not have a bucket pointer.  In that case
315  * we cannot get a lock.  For remove and replace the bucket cannot be
316  * interesting and doesn't need locking.
317  * For insert we allocate the bucket if this is the last bucket_table,
318  * and then take the lock.
319  * Sometimes we unlock a bucket by writing a new pointer there.  In that
320  * case we don't need to unlock, but we do need to reset state such as
321  * local_bh. For that we have rht_assign_unlock().  As rcu_assign_pointer()
322  * provides the same release semantics that bit_spin_unlock() provides,
323  * this is safe.
324  * When we write to a bucket without unlocking, we use rht_assign_locked().
325  */
326
327 static inline void rht_lock(struct bucket_table *tbl,
328                             struct rhash_lock_head **bkt)
329 {
330         local_bh_disable();
331         bit_spin_lock(0, (unsigned long *)bkt);
332         lock_map_acquire(&tbl->dep_map);
333 }
334
335 static inline void rht_lock_nested(struct bucket_table *tbl,
336                                    struct rhash_lock_head **bucket,
337                                    unsigned int subclass)
338 {
339         local_bh_disable();
340         bit_spin_lock(0, (unsigned long *)bucket);
341         lock_acquire_exclusive(&tbl->dep_map, subclass, 0, NULL, _THIS_IP_);
342 }
343
344 static inline void rht_unlock(struct bucket_table *tbl,
345                               struct rhash_lock_head **bkt)
346 {
347         lock_map_release(&tbl->dep_map);
348         bit_spin_unlock(0, (unsigned long *)bkt);
349         local_bh_enable();
350 }
351
352 static inline struct rhash_head __rcu *__rht_ptr(
353         struct rhash_lock_head *const *bkt)
354 {
355         return (struct rhash_head __rcu *)
356                 ((unsigned long)*bkt & ~BIT(0) ?:
357                  (unsigned long)RHT_NULLS_MARKER(bkt));
358 }
359
360 /*
361  * Where 'bkt' is a bucket and might be locked:
362  *   rht_ptr_rcu() dereferences that pointer and clears the lock bit.
363  *   rht_ptr() dereferences in a context where the bucket is locked.
364  *   rht_ptr_exclusive() dereferences in a context where exclusive
365  *            access is guaranteed, such as when destroying the table.
366  */
367 static inline struct rhash_head *rht_ptr_rcu(
368         struct rhash_lock_head *const *bkt)
369 {
370         struct rhash_head __rcu *p = __rht_ptr(bkt);
371
372         return rcu_dereference(p);
373 }
374
375 static inline struct rhash_head *rht_ptr(
376         struct rhash_lock_head *const *bkt,
377         struct bucket_table *tbl,
378         unsigned int hash)
379 {
380         return rht_dereference_bucket(__rht_ptr(bkt), tbl, hash);
381 }
382
383 static inline struct rhash_head *rht_ptr_exclusive(
384         struct rhash_lock_head *const *bkt)
385 {
386         return rcu_dereference_protected(__rht_ptr(bkt), 1);
387 }
388
389 static inline void rht_assign_locked(struct rhash_lock_head **bkt,
390                                      struct rhash_head *obj)
391 {
392         struct rhash_head __rcu **p = (struct rhash_head __rcu **)bkt;
393
394         if (rht_is_a_nulls(obj))
395                 obj = NULL;
396         rcu_assign_pointer(*p, (void *)((unsigned long)obj | BIT(0)));
397 }
398
399 static inline void rht_assign_unlock(struct bucket_table *tbl,
400                                      struct rhash_lock_head **bkt,
401                                      struct rhash_head *obj)
402 {
403         struct rhash_head __rcu **p = (struct rhash_head __rcu **)bkt;
404
405         if (rht_is_a_nulls(obj))
406                 obj = NULL;
407         lock_map_release(&tbl->dep_map);
408         rcu_assign_pointer(*p, obj);
409         preempt_enable();
410         __release(bitlock);
411         local_bh_enable();
412 }
413
414 /**
415  * rht_for_each_from - iterate over hash chain from given head
416  * @pos:        the &struct rhash_head to use as a loop cursor.
417  * @head:       the &struct rhash_head to start from
418  * @tbl:        the &struct bucket_table
419  * @hash:       the hash value / bucket index
420  */
421 #define rht_for_each_from(pos, head, tbl, hash) \
422         for (pos = head;                        \
423              !rht_is_a_nulls(pos);              \
424              pos = rht_dereference_bucket((pos)->next, tbl, hash))
425
426 /**
427  * rht_for_each - iterate over hash chain
428  * @pos:        the &struct rhash_head to use as a loop cursor.
429  * @tbl:        the &struct bucket_table
430  * @hash:       the hash value / bucket index
431  */
432 #define rht_for_each(pos, tbl, hash) \
433         rht_for_each_from(pos, rht_ptr(rht_bucket(tbl, hash), tbl, hash),  \
434                           tbl, hash)
435
436 /**
437  * rht_for_each_entry_from - iterate over hash chain from given head
438  * @tpos:       the type * to use as a loop cursor.
439  * @pos:        the &struct rhash_head to use as a loop cursor.
440  * @head:       the &struct rhash_head to start from
441  * @tbl:        the &struct bucket_table
442  * @hash:       the hash value / bucket index
443  * @member:     name of the &struct rhash_head within the hashable struct.
444  */
445 #define rht_for_each_entry_from(tpos, pos, head, tbl, hash, member)     \
446         for (pos = head;                                                \
447              (!rht_is_a_nulls(pos)) && rht_entry(tpos, pos, member);    \
448              pos = rht_dereference_bucket((pos)->next, tbl, hash))
449
450 /**
451  * rht_for_each_entry - iterate over hash chain of given type
452  * @tpos:       the type * to use as a loop cursor.
453  * @pos:        the &struct rhash_head to use as a loop cursor.
454  * @tbl:        the &struct bucket_table
455  * @hash:       the hash value / bucket index
456  * @member:     name of the &struct rhash_head within the hashable struct.
457  */
458 #define rht_for_each_entry(tpos, pos, tbl, hash, member)                \
459         rht_for_each_entry_from(tpos, pos,                              \
460                                 rht_ptr(rht_bucket(tbl, hash), tbl, hash), \
461                                 tbl, hash, member)
462
463 /**
464  * rht_for_each_entry_safe - safely iterate over hash chain of given type
465  * @tpos:       the type * to use as a loop cursor.
466  * @pos:        the &struct rhash_head to use as a loop cursor.
467  * @next:       the &struct rhash_head to use as next in loop cursor.
468  * @tbl:        the &struct bucket_table
469  * @hash:       the hash value / bucket index
470  * @member:     name of the &struct rhash_head within the hashable struct.
471  *
472  * This hash chain list-traversal primitive allows for the looped code to
473  * remove the loop cursor from the list.
474  */
475 #define rht_for_each_entry_safe(tpos, pos, next, tbl, hash, member)           \
476         for (pos = rht_ptr(rht_bucket(tbl, hash), tbl, hash),                 \
477              next = !rht_is_a_nulls(pos) ?                                    \
478                        rht_dereference_bucket(pos->next, tbl, hash) : NULL;   \
479              (!rht_is_a_nulls(pos)) && rht_entry(tpos, pos, member);          \
480              pos = next,                                                      \
481              next = !rht_is_a_nulls(pos) ?                                    \
482                        rht_dereference_bucket(pos->next, tbl, hash) : NULL)
483
484 /**
485  * rht_for_each_rcu_from - iterate over rcu hash chain from given head
486  * @pos:        the &struct rhash_head to use as a loop cursor.
487  * @head:       the &struct rhash_head to start from
488  * @tbl:        the &struct bucket_table
489  * @hash:       the hash value / bucket index
490  *
491  * This hash chain list-traversal primitive may safely run concurrently with
492  * the _rcu mutation primitives such as rhashtable_insert() as long as the
493  * traversal is guarded by rcu_read_lock().
494  */
495 #define rht_for_each_rcu_from(pos, head, tbl, hash)                     \
496         for (({barrier(); }),                                           \
497              pos = head;                                                \
498              !rht_is_a_nulls(pos);                                      \
499              pos = rcu_dereference_raw(pos->next))
500
501 /**
502  * rht_for_each_rcu - iterate over rcu hash chain
503  * @pos:        the &struct rhash_head to use as a loop cursor.
504  * @tbl:        the &struct bucket_table
505  * @hash:       the hash value / bucket index
506  *
507  * This hash chain list-traversal primitive may safely run concurrently with
508  * the _rcu mutation primitives such as rhashtable_insert() as long as the
509  * traversal is guarded by rcu_read_lock().
510  */
511 #define rht_for_each_rcu(pos, tbl, hash)                        \
512         for (({barrier(); }),                                   \
513              pos = rht_ptr_rcu(rht_bucket(tbl, hash));          \
514              !rht_is_a_nulls(pos);                              \
515              pos = rcu_dereference_raw(pos->next))
516
517 /**
518  * rht_for_each_entry_rcu_from - iterated over rcu hash chain from given head
519  * @tpos:       the type * to use as a loop cursor.
520  * @pos:        the &struct rhash_head to use as a loop cursor.
521  * @head:       the &struct rhash_head to start from
522  * @tbl:        the &struct bucket_table
523  * @hash:       the hash value / bucket index
524  * @member:     name of the &struct rhash_head within the hashable struct.
525  *
526  * This hash chain list-traversal primitive may safely run concurrently with
527  * the _rcu mutation primitives such as rhashtable_insert() as long as the
528  * traversal is guarded by rcu_read_lock().
529  */
530 #define rht_for_each_entry_rcu_from(tpos, pos, head, tbl, hash, member) \
531         for (({barrier(); }),                                               \
532              pos = head;                                                    \
533              (!rht_is_a_nulls(pos)) && rht_entry(tpos, pos, member);        \
534              pos = rht_dereference_bucket_rcu(pos->next, tbl, hash))
535
536 /**
537  * rht_for_each_entry_rcu - iterate over rcu hash chain of given type
538  * @tpos:       the type * to use as a loop cursor.
539  * @pos:        the &struct rhash_head to use as a loop cursor.
540  * @tbl:        the &struct bucket_table
541  * @hash:       the hash value / bucket index
542  * @member:     name of the &struct rhash_head within the hashable struct.
543  *
544  * This hash chain list-traversal primitive may safely run concurrently with
545  * the _rcu mutation primitives such as rhashtable_insert() as long as the
546  * traversal is guarded by rcu_read_lock().
547  */
548 #define rht_for_each_entry_rcu(tpos, pos, tbl, hash, member)               \
549         rht_for_each_entry_rcu_from(tpos, pos,                             \
550                                     rht_ptr_rcu(rht_bucket(tbl, hash)),    \
551                                     tbl, hash, member)
552
553 /**
554  * rhl_for_each_rcu - iterate over rcu hash table list
555  * @pos:        the &struct rlist_head to use as a loop cursor.
556  * @list:       the head of the list
557  *
558  * This hash chain list-traversal primitive should be used on the
559  * list returned by rhltable_lookup.
560  */
561 #define rhl_for_each_rcu(pos, list)                                     \
562         for (pos = list; pos; pos = rcu_dereference_raw(pos->next))
563
564 /**
565  * rhl_for_each_entry_rcu - iterate over rcu hash table list of given type
566  * @tpos:       the type * to use as a loop cursor.
567  * @pos:        the &struct rlist_head to use as a loop cursor.
568  * @list:       the head of the list
569  * @member:     name of the &struct rlist_head within the hashable struct.
570  *
571  * This hash chain list-traversal primitive should be used on the
572  * list returned by rhltable_lookup.
573  */
574 #define rhl_for_each_entry_rcu(tpos, pos, list, member)                 \
575         for (pos = list; pos && rht_entry(tpos, pos, member);           \
576              pos = rcu_dereference_raw(pos->next))
577
578 static inline int rhashtable_compare(struct rhashtable_compare_arg *arg,
579                                      const void *obj)
580 {
581         struct rhashtable *ht = arg->ht;
582         const char *ptr = obj;
583
584         return memcmp(ptr + ht->p.key_offset, arg->key, ht->p.key_len);
585 }
586
587 /* Internal function, do not use. */
588 static inline struct rhash_head *__rhashtable_lookup(
589         struct rhashtable *ht, const void *key,
590         const struct rhashtable_params params)
591 {
592         struct rhashtable_compare_arg arg = {
593                 .ht = ht,
594                 .key = key,
595         };
596         struct rhash_lock_head *const *bkt;
597         struct bucket_table *tbl;
598         struct rhash_head *he;
599         unsigned int hash;
600
601         tbl = rht_dereference_rcu(ht->tbl, ht);
602 restart:
603         hash = rht_key_hashfn(ht, tbl, key, params);
604         bkt = rht_bucket(tbl, hash);
605         do {
606                 rht_for_each_rcu_from(he, rht_ptr_rcu(bkt), tbl, hash) {
607                         if (params.obj_cmpfn ?
608                             params.obj_cmpfn(&arg, rht_obj(ht, he)) :
609                             rhashtable_compare(&arg, rht_obj(ht, he)))
610                                 continue;
611                         return he;
612                 }
613                 /* An object might have been moved to a different hash chain,
614                  * while we walk along it - better check and retry.
615                  */
616         } while (he != RHT_NULLS_MARKER(bkt));
617
618         /* Ensure we see any new tables. */
619         smp_rmb();
620
621         tbl = rht_dereference_rcu(tbl->future_tbl, ht);
622         if (unlikely(tbl))
623                 goto restart;
624
625         return NULL;
626 }
627
628 /**
629  * rhashtable_lookup - search hash table
630  * @ht:         hash table
631  * @key:        the pointer to the key
632  * @params:     hash table parameters
633  *
634  * Computes the hash value for the key and traverses the bucket chain looking
635  * for a entry with an identical key. The first matching entry is returned.
636  *
637  * This must only be called under the RCU read lock.
638  *
639  * Returns the first entry on which the compare function returned true.
640  */
641 static inline void *rhashtable_lookup(
642         struct rhashtable *ht, const void *key,
643         const struct rhashtable_params params)
644 {
645         struct rhash_head *he = __rhashtable_lookup(ht, key, params);
646
647         return he ? rht_obj(ht, he) : NULL;
648 }
649
650 /**
651  * rhashtable_lookup_fast - search hash table, without RCU read lock
652  * @ht:         hash table
653  * @key:        the pointer to the key
654  * @params:     hash table parameters
655  *
656  * Computes the hash value for the key and traverses the bucket chain looking
657  * for a entry with an identical key. The first matching entry is returned.
658  *
659  * Only use this function when you have other mechanisms guaranteeing
660  * that the object won't go away after the RCU read lock is released.
661  *
662  * Returns the first entry on which the compare function returned true.
663  */
664 static inline void *rhashtable_lookup_fast(
665         struct rhashtable *ht, const void *key,
666         const struct rhashtable_params params)
667 {
668         void *obj;
669
670         rcu_read_lock();
671         obj = rhashtable_lookup(ht, key, params);
672         rcu_read_unlock();
673
674         return obj;
675 }
676
677 /**
678  * rhltable_lookup - search hash list table
679  * @hlt:        hash table
680  * @key:        the pointer to the key
681  * @params:     hash table parameters
682  *
683  * Computes the hash value for the key and traverses the bucket chain looking
684  * for a entry with an identical key.  All matching entries are returned
685  * in a list.
686  *
687  * This must only be called under the RCU read lock.
688  *
689  * Returns the list of entries that match the given key.
690  */
691 static inline struct rhlist_head *rhltable_lookup(
692         struct rhltable *hlt, const void *key,
693         const struct rhashtable_params params)
694 {
695         struct rhash_head *he = __rhashtable_lookup(&hlt->ht, key, params);
696
697         return he ? container_of(he, struct rhlist_head, rhead) : NULL;
698 }
699
700 /* Internal function, please use rhashtable_insert_fast() instead. This
701  * function returns the existing element already in hashes in there is a clash,
702  * otherwise it returns an error via ERR_PTR().
703  */
704 static inline void *__rhashtable_insert_fast(
705         struct rhashtable *ht, const void *key, struct rhash_head *obj,
706         const struct rhashtable_params params, bool rhlist)
707 {
708         struct rhashtable_compare_arg arg = {
709                 .ht = ht,
710                 .key = key,
711         };
712         struct rhash_lock_head **bkt;
713         struct rhash_head __rcu **pprev;
714         struct bucket_table *tbl;
715         struct rhash_head *head;
716         unsigned int hash;
717         int elasticity;
718         void *data;
719
720         rcu_read_lock();
721
722         tbl = rht_dereference_rcu(ht->tbl, ht);
723         hash = rht_head_hashfn(ht, tbl, obj, params);
724         elasticity = RHT_ELASTICITY;
725         bkt = rht_bucket_insert(ht, tbl, hash);
726         data = ERR_PTR(-ENOMEM);
727         if (!bkt)
728                 goto out;
729         pprev = NULL;
730         rht_lock(tbl, bkt);
731
732         if (unlikely(rcu_access_pointer(tbl->future_tbl))) {
733 slow_path:
734                 rht_unlock(tbl, bkt);
735                 rcu_read_unlock();
736                 return rhashtable_insert_slow(ht, key, obj);
737         }
738
739         rht_for_each_from(head, rht_ptr(bkt, tbl, hash), tbl, hash) {
740                 struct rhlist_head *plist;
741                 struct rhlist_head *list;
742
743                 elasticity--;
744                 if (!key ||
745                     (params.obj_cmpfn ?
746                      params.obj_cmpfn(&arg, rht_obj(ht, head)) :
747                      rhashtable_compare(&arg, rht_obj(ht, head)))) {
748                         pprev = &head->next;
749                         continue;
750                 }
751
752                 data = rht_obj(ht, head);
753
754                 if (!rhlist)
755                         goto out_unlock;
756
757
758                 list = container_of(obj, struct rhlist_head, rhead);
759                 plist = container_of(head, struct rhlist_head, rhead);
760
761                 RCU_INIT_POINTER(list->next, plist);
762                 head = rht_dereference_bucket(head->next, tbl, hash);
763                 RCU_INIT_POINTER(list->rhead.next, head);
764                 if (pprev) {
765                         rcu_assign_pointer(*pprev, obj);
766                         rht_unlock(tbl, bkt);
767                 } else
768                         rht_assign_unlock(tbl, bkt, obj);
769                 data = NULL;
770                 goto out;
771         }
772
773         if (elasticity <= 0)
774                 goto slow_path;
775
776         data = ERR_PTR(-E2BIG);
777         if (unlikely(rht_grow_above_max(ht, tbl)))
778                 goto out_unlock;
779
780         if (unlikely(rht_grow_above_100(ht, tbl)))
781                 goto slow_path;
782
783         /* Inserting at head of list makes unlocking free. */
784         head = rht_ptr(bkt, tbl, hash);
785
786         RCU_INIT_POINTER(obj->next, head);
787         if (rhlist) {
788                 struct rhlist_head *list;
789
790                 list = container_of(obj, struct rhlist_head, rhead);
791                 RCU_INIT_POINTER(list->next, NULL);
792         }
793
794         atomic_inc(&ht->nelems);
795         rht_assign_unlock(tbl, bkt, obj);
796
797         if (rht_grow_above_75(ht, tbl))
798                 schedule_work(&ht->run_work);
799
800         data = NULL;
801 out:
802         rcu_read_unlock();
803
804         return data;
805
806 out_unlock:
807         rht_unlock(tbl, bkt);
808         goto out;
809 }
810
811 /**
812  * rhashtable_insert_fast - insert object into hash table
813  * @ht:         hash table
814  * @obj:        pointer to hash head inside object
815  * @params:     hash table parameters
816  *
817  * Will take the per bucket bitlock to protect against mutual mutations
818  * on the same bucket. Multiple insertions may occur in parallel unless
819  * they map to the same bucket.
820  *
821  * It is safe to call this function from atomic context.
822  *
823  * Will trigger an automatic deferred table resizing if residency in the
824  * table grows beyond 70%.
825  */
826 static inline int rhashtable_insert_fast(
827         struct rhashtable *ht, struct rhash_head *obj,
828         const struct rhashtable_params params)
829 {
830         void *ret;
831
832         ret = __rhashtable_insert_fast(ht, NULL, obj, params, false);
833         if (IS_ERR(ret))
834                 return PTR_ERR(ret);
835
836         return ret == NULL ? 0 : -EEXIST;
837 }
838
839 /**
840  * rhltable_insert_key - insert object into hash list table
841  * @hlt:        hash list table
842  * @key:        the pointer to the key
843  * @list:       pointer to hash list head inside object
844  * @params:     hash table parameters
845  *
846  * Will take the per bucket bitlock to protect against mutual mutations
847  * on the same bucket. Multiple insertions may occur in parallel unless
848  * they map to the same bucket.
849  *
850  * It is safe to call this function from atomic context.
851  *
852  * Will trigger an automatic deferred table resizing if residency in the
853  * table grows beyond 70%.
854  */
855 static inline int rhltable_insert_key(
856         struct rhltable *hlt, const void *key, struct rhlist_head *list,
857         const struct rhashtable_params params)
858 {
859         return PTR_ERR(__rhashtable_insert_fast(&hlt->ht, key, &list->rhead,
860                                                 params, true));
861 }
862
863 /**
864  * rhltable_insert - insert object into hash list table
865  * @hlt:        hash list table
866  * @list:       pointer to hash list head inside object
867  * @params:     hash table parameters
868  *
869  * Will take the per bucket bitlock to protect against mutual mutations
870  * on the same bucket. Multiple insertions may occur in parallel unless
871  * they map to the same bucket.
872  *
873  * It is safe to call this function from atomic context.
874  *
875  * Will trigger an automatic deferred table resizing if residency in the
876  * table grows beyond 70%.
877  */
878 static inline int rhltable_insert(
879         struct rhltable *hlt, struct rhlist_head *list,
880         const struct rhashtable_params params)
881 {
882         const char *key = rht_obj(&hlt->ht, &list->rhead);
883
884         key += params.key_offset;
885
886         return rhltable_insert_key(hlt, key, list, params);
887 }
888
889 /**
890  * rhashtable_lookup_insert_fast - lookup and insert object into hash table
891  * @ht:         hash table
892  * @obj:        pointer to hash head inside object
893  * @params:     hash table parameters
894  *
895  * This lookup function may only be used for fixed key hash table (key_len
896  * parameter set). It will BUG() if used inappropriately.
897  *
898  * It is safe to call this function from atomic context.
899  *
900  * Will trigger an automatic deferred table resizing if residency in the
901  * table grows beyond 70%.
902  */
903 static inline int rhashtable_lookup_insert_fast(
904         struct rhashtable *ht, struct rhash_head *obj,
905         const struct rhashtable_params params)
906 {
907         const char *key = rht_obj(ht, obj);
908         void *ret;
909
910         BUG_ON(ht->p.obj_hashfn);
911
912         ret = __rhashtable_insert_fast(ht, key + ht->p.key_offset, obj, params,
913                                        false);
914         if (IS_ERR(ret))
915                 return PTR_ERR(ret);
916
917         return ret == NULL ? 0 : -EEXIST;
918 }
919
920 /**
921  * rhashtable_lookup_get_insert_fast - lookup and insert object into hash table
922  * @ht:         hash table
923  * @obj:        pointer to hash head inside object
924  * @params:     hash table parameters
925  *
926  * Just like rhashtable_lookup_insert_fast(), but this function returns the
927  * object if it exists, NULL if it did not and the insertion was successful,
928  * and an ERR_PTR otherwise.
929  */
930 static inline void *rhashtable_lookup_get_insert_fast(
931         struct rhashtable *ht, struct rhash_head *obj,
932         const struct rhashtable_params params)
933 {
934         const char *key = rht_obj(ht, obj);
935
936         BUG_ON(ht->p.obj_hashfn);
937
938         return __rhashtable_insert_fast(ht, key + ht->p.key_offset, obj, params,
939                                         false);
940 }
941
942 /**
943  * rhashtable_lookup_insert_key - search and insert object to hash table
944  *                                with explicit key
945  * @ht:         hash table
946  * @key:        key
947  * @obj:        pointer to hash head inside object
948  * @params:     hash table parameters
949  *
950  * Lookups may occur in parallel with hashtable mutations and resizing.
951  *
952  * Will trigger an automatic deferred table resizing if residency in the
953  * table grows beyond 70%.
954  *
955  * Returns zero on success.
956  */
957 static inline int rhashtable_lookup_insert_key(
958         struct rhashtable *ht, const void *key, struct rhash_head *obj,
959         const struct rhashtable_params params)
960 {
961         void *ret;
962
963         BUG_ON(!ht->p.obj_hashfn || !key);
964
965         ret = __rhashtable_insert_fast(ht, key, obj, params, false);
966         if (IS_ERR(ret))
967                 return PTR_ERR(ret);
968
969         return ret == NULL ? 0 : -EEXIST;
970 }
971
972 /**
973  * rhashtable_lookup_get_insert_key - lookup and insert object into hash table
974  * @ht:         hash table
975  * @key:        key
976  * @obj:        pointer to hash head inside object
977  * @params:     hash table parameters
978  *
979  * Just like rhashtable_lookup_insert_key(), but this function returns the
980  * object if it exists, NULL if it does not and the insertion was successful,
981  * and an ERR_PTR otherwise.
982  */
983 static inline void *rhashtable_lookup_get_insert_key(
984         struct rhashtable *ht, const void *key, struct rhash_head *obj,
985         const struct rhashtable_params params)
986 {
987         BUG_ON(!ht->p.obj_hashfn || !key);
988
989         return __rhashtable_insert_fast(ht, key, obj, params, false);
990 }
991
992 /* Internal function, please use rhashtable_remove_fast() instead */
993 static inline int __rhashtable_remove_fast_one(
994         struct rhashtable *ht, struct bucket_table *tbl,
995         struct rhash_head *obj, const struct rhashtable_params params,
996         bool rhlist)
997 {
998         struct rhash_lock_head **bkt;
999         struct rhash_head __rcu **pprev;
1000         struct rhash_head *he;
1001         unsigned int hash;
1002         int err = -ENOENT;
1003
1004         hash = rht_head_hashfn(ht, tbl, obj, params);
1005         bkt = rht_bucket_var(tbl, hash);
1006         if (!bkt)
1007                 return -ENOENT;
1008         pprev = NULL;
1009         rht_lock(tbl, bkt);
1010
1011         rht_for_each_from(he, rht_ptr(bkt, tbl, hash), tbl, hash) {
1012                 struct rhlist_head *list;
1013
1014                 list = container_of(he, struct rhlist_head, rhead);
1015
1016                 if (he != obj) {
1017                         struct rhlist_head __rcu **lpprev;
1018
1019                         pprev = &he->next;
1020
1021                         if (!rhlist)
1022                                 continue;
1023
1024                         do {
1025                                 lpprev = &list->next;
1026                                 list = rht_dereference_bucket(list->next,
1027                                                               tbl, hash);
1028                         } while (list && obj != &list->rhead);
1029
1030                         if (!list)
1031                                 continue;
1032
1033                         list = rht_dereference_bucket(list->next, tbl, hash);
1034                         RCU_INIT_POINTER(*lpprev, list);
1035                         err = 0;
1036                         break;
1037                 }
1038
1039                 obj = rht_dereference_bucket(obj->next, tbl, hash);
1040                 err = 1;
1041
1042                 if (rhlist) {
1043                         list = rht_dereference_bucket(list->next, tbl, hash);
1044                         if (list) {
1045                                 RCU_INIT_POINTER(list->rhead.next, obj);
1046                                 obj = &list->rhead;
1047                                 err = 0;
1048                         }
1049                 }
1050
1051                 if (pprev) {
1052                         rcu_assign_pointer(*pprev, obj);
1053                         rht_unlock(tbl, bkt);
1054                 } else {
1055                         rht_assign_unlock(tbl, bkt, obj);
1056                 }
1057                 goto unlocked;
1058         }
1059
1060         rht_unlock(tbl, bkt);
1061 unlocked:
1062         if (err > 0) {
1063                 atomic_dec(&ht->nelems);
1064                 if (unlikely(ht->p.automatic_shrinking &&
1065                              rht_shrink_below_30(ht, tbl)))
1066                         schedule_work(&ht->run_work);
1067                 err = 0;
1068         }
1069
1070         return err;
1071 }
1072
1073 /* Internal function, please use rhashtable_remove_fast() instead */
1074 static inline int __rhashtable_remove_fast(
1075         struct rhashtable *ht, struct rhash_head *obj,
1076         const struct rhashtable_params params, bool rhlist)
1077 {
1078         struct bucket_table *tbl;
1079         int err;
1080
1081         rcu_read_lock();
1082
1083         tbl = rht_dereference_rcu(ht->tbl, ht);
1084
1085         /* Because we have already taken (and released) the bucket
1086          * lock in old_tbl, if we find that future_tbl is not yet
1087          * visible then that guarantees the entry to still be in
1088          * the old tbl if it exists.
1089          */
1090         while ((err = __rhashtable_remove_fast_one(ht, tbl, obj, params,
1091                                                    rhlist)) &&
1092                (tbl = rht_dereference_rcu(tbl->future_tbl, ht)))
1093                 ;
1094
1095         rcu_read_unlock();
1096
1097         return err;
1098 }
1099
1100 /**
1101  * rhashtable_remove_fast - remove object from hash table
1102  * @ht:         hash table
1103  * @obj:        pointer to hash head inside object
1104  * @params:     hash table parameters
1105  *
1106  * Since the hash chain is single linked, the removal operation needs to
1107  * walk the bucket chain upon removal. The removal operation is thus
1108  * considerable slow if the hash table is not correctly sized.
1109  *
1110  * Will automatically shrink the table if permitted when residency drops
1111  * below 30%.
1112  *
1113  * Returns zero on success, -ENOENT if the entry could not be found.
1114  */
1115 static inline int rhashtable_remove_fast(
1116         struct rhashtable *ht, struct rhash_head *obj,
1117         const struct rhashtable_params params)
1118 {
1119         return __rhashtable_remove_fast(ht, obj, params, false);
1120 }
1121
1122 /**
1123  * rhltable_remove - remove object from hash list table
1124  * @hlt:        hash list table
1125  * @list:       pointer to hash list head inside object
1126  * @params:     hash table parameters
1127  *
1128  * Since the hash chain is single linked, the removal operation needs to
1129  * walk the bucket chain upon removal. The removal operation is thus
1130  * considerable slow if the hash table is not correctly sized.
1131  *
1132  * Will automatically shrink the table if permitted when residency drops
1133  * below 30%
1134  *
1135  * Returns zero on success, -ENOENT if the entry could not be found.
1136  */
1137 static inline int rhltable_remove(
1138         struct rhltable *hlt, struct rhlist_head *list,
1139         const struct rhashtable_params params)
1140 {
1141         return __rhashtable_remove_fast(&hlt->ht, &list->rhead, params, true);
1142 }
1143
1144 /* Internal function, please use rhashtable_replace_fast() instead */
1145 static inline int __rhashtable_replace_fast(
1146         struct rhashtable *ht, struct bucket_table *tbl,
1147         struct rhash_head *obj_old, struct rhash_head *obj_new,
1148         const struct rhashtable_params params)
1149 {
1150         struct rhash_lock_head **bkt;
1151         struct rhash_head __rcu **pprev;
1152         struct rhash_head *he;
1153         unsigned int hash;
1154         int err = -ENOENT;
1155
1156         /* Minimally, the old and new objects must have same hash
1157          * (which should mean identifiers are the same).
1158          */
1159         hash = rht_head_hashfn(ht, tbl, obj_old, params);
1160         if (hash != rht_head_hashfn(ht, tbl, obj_new, params))
1161                 return -EINVAL;
1162
1163         bkt = rht_bucket_var(tbl, hash);
1164         if (!bkt)
1165                 return -ENOENT;
1166
1167         pprev = NULL;
1168         rht_lock(tbl, bkt);
1169
1170         rht_for_each_from(he, rht_ptr(bkt, tbl, hash), tbl, hash) {
1171                 if (he != obj_old) {
1172                         pprev = &he->next;
1173                         continue;
1174                 }
1175
1176                 rcu_assign_pointer(obj_new->next, obj_old->next);
1177                 if (pprev) {
1178                         rcu_assign_pointer(*pprev, obj_new);
1179                         rht_unlock(tbl, bkt);
1180                 } else {
1181                         rht_assign_unlock(tbl, bkt, obj_new);
1182                 }
1183                 err = 0;
1184                 goto unlocked;
1185         }
1186
1187         rht_unlock(tbl, bkt);
1188
1189 unlocked:
1190         return err;
1191 }
1192
1193 /**
1194  * rhashtable_replace_fast - replace an object in hash table
1195  * @ht:         hash table
1196  * @obj_old:    pointer to hash head inside object being replaced
1197  * @obj_new:    pointer to hash head inside object which is new
1198  * @params:     hash table parameters
1199  *
1200  * Replacing an object doesn't affect the number of elements in the hash table
1201  * or bucket, so we don't need to worry about shrinking or expanding the
1202  * table here.
1203  *
1204  * Returns zero on success, -ENOENT if the entry could not be found,
1205  * -EINVAL if hash is not the same for the old and new objects.
1206  */
1207 static inline int rhashtable_replace_fast(
1208         struct rhashtable *ht, struct rhash_head *obj_old,
1209         struct rhash_head *obj_new,
1210         const struct rhashtable_params params)
1211 {
1212         struct bucket_table *tbl;
1213         int err;
1214
1215         rcu_read_lock();
1216
1217         tbl = rht_dereference_rcu(ht->tbl, ht);
1218
1219         /* Because we have already taken (and released) the bucket
1220          * lock in old_tbl, if we find that future_tbl is not yet
1221          * visible then that guarantees the entry to still be in
1222          * the old tbl if it exists.
1223          */
1224         while ((err = __rhashtable_replace_fast(ht, tbl, obj_old,
1225                                                 obj_new, params)) &&
1226                (tbl = rht_dereference_rcu(tbl->future_tbl, ht)))
1227                 ;
1228
1229         rcu_read_unlock();
1230
1231         return err;
1232 }
1233
1234 /**
1235  * rhltable_walk_enter - Initialise an iterator
1236  * @hlt:        Table to walk over
1237  * @iter:       Hash table Iterator
1238  *
1239  * This function prepares a hash table walk.
1240  *
1241  * Note that if you restart a walk after rhashtable_walk_stop you
1242  * may see the same object twice.  Also, you may miss objects if
1243  * there are removals in between rhashtable_walk_stop and the next
1244  * call to rhashtable_walk_start.
1245  *
1246  * For a completely stable walk you should construct your own data
1247  * structure outside the hash table.
1248  *
1249  * This function may be called from any process context, including
1250  * non-preemptable context, but cannot be called from softirq or
1251  * hardirq context.
1252  *
1253  * You must call rhashtable_walk_exit after this function returns.
1254  */
1255 static inline void rhltable_walk_enter(struct rhltable *hlt,
1256                                        struct rhashtable_iter *iter)
1257 {
1258         return rhashtable_walk_enter(&hlt->ht, iter);
1259 }
1260
1261 /**
1262  * rhltable_free_and_destroy - free elements and destroy hash list table
1263  * @hlt:        the hash list table to destroy
1264  * @free_fn:    callback to release resources of element
1265  * @arg:        pointer passed to free_fn
1266  *
1267  * See documentation for rhashtable_free_and_destroy.
1268  */
1269 static inline void rhltable_free_and_destroy(struct rhltable *hlt,
1270                                              void (*free_fn)(void *ptr,
1271                                                              void *arg),
1272                                              void *arg)
1273 {
1274         return rhashtable_free_and_destroy(&hlt->ht, free_fn, arg);
1275 }
1276
1277 static inline void rhltable_destroy(struct rhltable *hlt)
1278 {
1279         return rhltable_free_and_destroy(hlt, NULL, NULL);
1280 }
1281
1282 #endif /* _LINUX_RHASHTABLE_H */