]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/arm/arm/pmap-v6.c
Remove ARM_HAVE_SUPERSECTIONS. It was only supported on some XScale CPUs.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / arm / arm / pmap-v6.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause AND BSD-2-Clause-FreeBSD
3  *
4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
5  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
8  * Copyright (c) 2014-2016 Svatopluk Kraus <skra@FreeBSD.org>
9  * Copyright (c) 2014-2016 Michal Meloun <mmel@FreeBSD.org>
10  * All rights reserved.
11  *
12  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
13  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
14  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
15  *
16  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
17  * modification, are permitted provided that the following conditions
18  * are met:
19  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
20  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
21  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
22  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
23  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
24  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
25  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
26  *    without specific prior written permission.
27  *
28  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
29  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
30  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
31  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
32  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
33  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
34  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
35  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
36  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
37  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
38  * SUCH DAMAGE.
39  *
40  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
41  */
42 /*-
43  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
44  * All rights reserved.
45  *
46  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
47  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
48  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
49  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
50  * CHATS research program.
51  *
52  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
53  * modification, are permitted provided that the following conditions
54  * are met:
55  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
56  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
57  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
58  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
59  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
60  *
61  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
62  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
63  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
64  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
65  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
66  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
67  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
68  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
69  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
70  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
71  * SUCH DAMAGE.
72  */
73
74 #include <sys/cdefs.h>
75 __FBSDID("$FreeBSD$");
76
77 /*
78  *      Manages physical address maps.
79  *
80  *      Since the information managed by this module is
81  *      also stored by the logical address mapping module,
82  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
83  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
84  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
85  *      requested.
86  *
87  *      In order to cope with hardware architectures which
88  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
89  *      this module may delay invalidate or reduced protection
90  *      operations until such time as they are actually
91  *      necessary.  This module is given full information as
92  *      to which processors are currently using which maps,
93  *      and to when physical maps must be made correct.
94  */
95
96 #include "opt_vm.h"
97 #include "opt_pmap.h"
98 #include "opt_ddb.h"
99
100 #include <sys/param.h>
101 #include <sys/systm.h>
102 #include <sys/kernel.h>
103 #include <sys/ktr.h>
104 #include <sys/lock.h>
105 #include <sys/proc.h>
106 #include <sys/rwlock.h>
107 #include <sys/malloc.h>
108 #include <sys/vmmeter.h>
109 #include <sys/malloc.h>
110 #include <sys/mman.h>
111 #include <sys/sf_buf.h>
112 #include <sys/smp.h>
113 #include <sys/sched.h>
114 #include <sys/sysctl.h>
115
116 #ifdef DDB
117 #include <ddb/ddb.h>
118 #endif
119
120 #include <machine/physmem.h>
121
122 #include <vm/vm.h>
123 #include <vm/uma.h>
124 #include <vm/pmap.h>
125 #include <vm/vm_param.h>
126 #include <vm/vm_kern.h>
127 #include <vm/vm_object.h>
128 #include <vm/vm_map.h>
129 #include <vm/vm_page.h>
130 #include <vm/vm_pageout.h>
131 #include <vm/vm_phys.h>
132 #include <vm/vm_extern.h>
133 #include <vm/vm_reserv.h>
134 #include <sys/lock.h>
135 #include <sys/mutex.h>
136
137 #include <machine/md_var.h>
138 #include <machine/pmap_var.h>
139 #include <machine/cpu.h>
140 #include <machine/pcb.h>
141 #include <machine/sf_buf.h>
142 #ifdef SMP
143 #include <machine/smp.h>
144 #endif
145 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
146 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
147 #endif
148
149 #ifndef DIAGNOSTIC
150 #define PMAP_INLINE     __inline
151 #else
152 #define PMAP_INLINE
153 #endif
154
155 #ifdef PMAP_DEBUG
156 static void pmap_zero_page_check(vm_page_t m);
157 void pmap_debug(int level);
158 int pmap_pid_dump(int pid);
159
160 #define PDEBUG(_lev_,_stat_) \
161         if (pmap_debug_level >= (_lev_)) \
162                 ((_stat_))
163 #define dprintf printf
164 int pmap_debug_level = 1;
165 #else   /* PMAP_DEBUG */
166 #define PDEBUG(_lev_,_stat_) /* Nothing */
167 #define dprintf(x, arg...)
168 #endif  /* PMAP_DEBUG */
169
170 /*
171  *  Level 2 page tables map definion ('max' is excluded).
172  */
173
174 #define PT2V_MIN_ADDRESS        ((vm_offset_t)PT2MAP)
175 #define PT2V_MAX_ADDRESS        ((vm_offset_t)PT2MAP + PT2MAP_SIZE)
176
177 #define UPT2V_MIN_ADDRESS       ((vm_offset_t)PT2MAP)
178 #define UPT2V_MAX_ADDRESS \
179     ((vm_offset_t)(PT2MAP + (KERNBASE >> PT2MAP_SHIFT)))
180
181 /*
182  *  Promotion to a 1MB (PTE1) page mapping requires that the corresponding
183  *  4KB (PTE2) page mappings have identical settings for the following fields:
184  */
185 #define PTE2_PROMOTE    (PTE2_V | PTE2_A | PTE2_NM | PTE2_S | PTE2_NG | \
186                          PTE2_NX | PTE2_RO | PTE2_U | PTE2_W |          \
187                          PTE2_ATTR_MASK)
188
189 #define PTE1_PROMOTE    (PTE1_V | PTE1_A | PTE1_NM | PTE1_S | PTE1_NG | \
190                          PTE1_NX | PTE1_RO | PTE1_U | PTE1_W |          \
191                          PTE1_ATTR_MASK)
192
193 #define ATTR_TO_L1(l2_attr)     ((((l2_attr) & L2_TEX0) ? L1_S_TEX0 : 0) | \
194                                  (((l2_attr) & L2_C)    ? L1_S_C    : 0) | \
195                                  (((l2_attr) & L2_B)    ? L1_S_B    : 0) | \
196                                  (((l2_attr) & PTE2_A)  ? PTE1_A    : 0) | \
197                                  (((l2_attr) & PTE2_NM) ? PTE1_NM   : 0) | \
198                                  (((l2_attr) & PTE2_S)  ? PTE1_S    : 0) | \
199                                  (((l2_attr) & PTE2_NG) ? PTE1_NG   : 0) | \
200                                  (((l2_attr) & PTE2_NX) ? PTE1_NX   : 0) | \
201                                  (((l2_attr) & PTE2_RO) ? PTE1_RO   : 0) | \
202                                  (((l2_attr) & PTE2_U)  ? PTE1_U    : 0) | \
203                                  (((l2_attr) & PTE2_W)  ? PTE1_W    : 0))
204
205 #define ATTR_TO_L2(l1_attr)     ((((l1_attr) & L1_S_TEX0) ? L2_TEX0 : 0) | \
206                                  (((l1_attr) & L1_S_C)    ? L2_C    : 0) | \
207                                  (((l1_attr) & L1_S_B)    ? L2_B    : 0) | \
208                                  (((l1_attr) & PTE1_A)    ? PTE2_A  : 0) | \
209                                  (((l1_attr) & PTE1_NM)   ? PTE2_NM : 0) | \
210                                  (((l1_attr) & PTE1_S)    ? PTE2_S  : 0) | \
211                                  (((l1_attr) & PTE1_NG)   ? PTE2_NG : 0) | \
212                                  (((l1_attr) & PTE1_NX)   ? PTE2_NX : 0) | \
213                                  (((l1_attr) & PTE1_RO)   ? PTE2_RO : 0) | \
214                                  (((l1_attr) & PTE1_U)    ? PTE2_U  : 0) | \
215                                  (((l1_attr) & PTE1_W)    ? PTE2_W  : 0))
216
217 /*
218  *  PTE2 descriptors creation macros.
219  */
220 #define PTE2_ATTR_DEFAULT       vm_memattr_to_pte2(VM_MEMATTR_DEFAULT)
221 #define PTE2_ATTR_PT            vm_memattr_to_pte2(pt_memattr)
222
223 #define PTE2_KPT(pa)    PTE2_KERN(pa, PTE2_AP_KRW, PTE2_ATTR_PT)
224 #define PTE2_KPT_NG(pa) PTE2_KERN_NG(pa, PTE2_AP_KRW, PTE2_ATTR_PT)
225
226 #define PTE2_KRW(pa)    PTE2_KERN(pa, PTE2_AP_KRW, PTE2_ATTR_DEFAULT)
227 #define PTE2_KRO(pa)    PTE2_KERN(pa, PTE2_AP_KR, PTE2_ATTR_DEFAULT)
228
229 #define PV_STATS
230 #ifdef PV_STATS
231 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
232 #else
233 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
234 #endif
235
236 /*
237  *  The boot_pt1 is used temporary in very early boot stage as L1 page table.
238  *  We can init many things with no memory allocation thanks to its static
239  *  allocation and this brings two main advantages:
240  *  (1) other cores can be started very simply,
241  *  (2) various boot loaders can be supported as its arguments can be processed
242  *      in virtual address space and can be moved to safe location before
243  *      first allocation happened.
244  *  Only disadvantage is that boot_pt1 is used only in very early boot stage.
245  *  However, the table is uninitialized and so lays in bss. Therefore kernel
246  *  image size is not influenced.
247  *
248  *  QQQ: In the future, maybe, boot_pt1 can be used for soft reset and
249  *       CPU suspend/resume game.
250  */
251 extern pt1_entry_t boot_pt1[];
252
253 vm_paddr_t base_pt1;
254 pt1_entry_t *kern_pt1;
255 pt2_entry_t *kern_pt2tab;
256 pt2_entry_t *PT2MAP;
257
258 static uint32_t ttb_flags;
259 static vm_memattr_t pt_memattr;
260 ttb_entry_t pmap_kern_ttb;
261
262 struct pmap kernel_pmap_store;
263 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
264 static struct pmaplist allpmaps;
265 static struct mtx allpmaps_lock;
266
267 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
268 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
269
270 static vm_offset_t kernel_vm_end_new;
271 vm_offset_t kernel_vm_end = KERNBASE + NKPT2PG * NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE;
272 vm_offset_t vm_max_kernel_address;
273 vm_paddr_t kernel_l1pa;
274
275 static struct rwlock __aligned(CACHE_LINE_SIZE) pvh_global_lock;
276
277 /*
278  *  Data for the pv entry allocation mechanism
279  */
280 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
281 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
282 static struct md_page *pv_table; /* XXX: Is it used only the list in md_page? */
283 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
284
285 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
286 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
287 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
288
289 vm_paddr_t first_managed_pa;
290 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pte1_index(pa - first_managed_pa)])
291
292 /*
293  *  All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
294  */
295 caddr_t _tmppt = 0;
296
297 /*
298  *  Crashdump maps.
299  */
300 static caddr_t crashdumpmap;
301
302 static pt2_entry_t *PMAP1 = NULL, *PMAP2;
303 static pt2_entry_t *PADDR1 = NULL, *PADDR2;
304 #ifdef DDB
305 static pt2_entry_t *PMAP3;
306 static pt2_entry_t *PADDR3;
307 static int PMAP3cpu __unused; /* for SMP only */
308 #endif
309 #ifdef SMP
310 static int PMAP1cpu;
311 static int PMAP1changedcpu;
312 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD,
313     &PMAP1changedcpu, 0,
314     "Number of times pmap_pte2_quick changed CPU with same PMAP1");
315 #endif
316 static int PMAP1changed;
317 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD,
318     &PMAP1changed, 0,
319     "Number of times pmap_pte2_quick changed PMAP1");
320 static int PMAP1unchanged;
321 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD,
322     &PMAP1unchanged, 0,
323     "Number of times pmap_pte2_quick didn't change PMAP1");
324 static struct mtx PMAP2mutex;
325
326 /*
327  * Internal flags for pmap_enter()'s helper functions.
328  */
329 #define PMAP_ENTER_NORECLAIM    0x1000000       /* Don't reclaim PV entries. */
330 #define PMAP_ENTER_NOREPLACE    0x2000000       /* Don't replace mappings. */
331
332 static __inline void pt2_wirecount_init(vm_page_t m);
333 static boolean_t pmap_demote_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p,
334     vm_offset_t va);
335 static int pmap_enter_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pt1_entry_t pte1,
336     u_int flags, vm_page_t m);
337 void cache_icache_sync_fresh(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, vm_size_t size);
338
339 /*
340  *  Function to set the debug level of the pmap code.
341  */
342 #ifdef PMAP_DEBUG
343 void
344 pmap_debug(int level)
345 {
346
347         pmap_debug_level = level;
348         dprintf("pmap_debug: level=%d\n", pmap_debug_level);
349 }
350 #endif /* PMAP_DEBUG */
351
352 /*
353  *  This table must corespond with memory attribute configuration in vm.h.
354  *  First entry is used for normal system mapping.
355  *
356  *  Device memory is always marked as shared.
357  *  Normal memory is shared only in SMP .
358  *  Not outer shareable bits are not used yet.
359  *  Class 6 cannot be used on ARM11.
360  */
361 #define TEXDEF_TYPE_SHIFT       0
362 #define TEXDEF_TYPE_MASK        0x3
363 #define TEXDEF_INNER_SHIFT      2
364 #define TEXDEF_INNER_MASK       0x3
365 #define TEXDEF_OUTER_SHIFT      4
366 #define TEXDEF_OUTER_MASK       0x3
367 #define TEXDEF_NOS_SHIFT        6
368 #define TEXDEF_NOS_MASK         0x1
369
370 #define TEX(t, i, o, s)                         \
371                 ((t) << TEXDEF_TYPE_SHIFT) |    \
372                 ((i) << TEXDEF_INNER_SHIFT) |   \
373                 ((o) << TEXDEF_OUTER_SHIFT |    \
374                 ((s) << TEXDEF_NOS_SHIFT))
375
376 static uint32_t tex_class[8] = {
377 /*          type      inner cache outer cache */
378         TEX(PRRR_MEM, NMRR_WB_WA, NMRR_WB_WA, 0),  /* 0 - ATTR_WB_WA    */
379         TEX(PRRR_MEM, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 1 - ATTR_NOCACHE  */
380         TEX(PRRR_DEV, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 2 - ATTR_DEVICE   */
381         TEX(PRRR_SO,  NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 3 - ATTR_SO       */
382         TEX(PRRR_MEM, NMRR_WT,    NMRR_WT,    0),  /* 4 - ATTR_WT       */
383         TEX(PRRR_MEM, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 5 - NOT USED YET  */
384         TEX(PRRR_MEM, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 6 - NOT USED YET  */
385         TEX(PRRR_MEM, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 7 - NOT USED YET  */
386 };
387 #undef TEX
388
389 static uint32_t pte2_attr_tab[8] = {
390         PTE2_ATTR_WB_WA,        /* 0 - VM_MEMATTR_WB_WA */
391         PTE2_ATTR_NOCACHE,      /* 1 - VM_MEMATTR_NOCACHE */
392         PTE2_ATTR_DEVICE,       /* 2 - VM_MEMATTR_DEVICE */
393         PTE2_ATTR_SO,           /* 3 - VM_MEMATTR_SO */
394         PTE2_ATTR_WT,           /* 4 - VM_MEMATTR_WRITE_THROUGH */
395         0,                      /* 5 - NOT USED YET */
396         0,                      /* 6 - NOT USED YET */
397         0                       /* 7 - NOT USED YET */
398 };
399 CTASSERT(VM_MEMATTR_WB_WA == 0);
400 CTASSERT(VM_MEMATTR_NOCACHE == 1);
401 CTASSERT(VM_MEMATTR_DEVICE == 2);
402 CTASSERT(VM_MEMATTR_SO == 3);
403 CTASSERT(VM_MEMATTR_WRITE_THROUGH == 4);
404 #define VM_MEMATTR_END  (VM_MEMATTR_WRITE_THROUGH + 1)
405
406 boolean_t
407 pmap_is_valid_memattr(pmap_t pmap __unused, vm_memattr_t mode)
408 {
409
410         return (mode >= 0 && mode < VM_MEMATTR_END);
411 }
412
413 static inline uint32_t
414 vm_memattr_to_pte2(vm_memattr_t ma)
415 {
416
417         KASSERT((u_int)ma < VM_MEMATTR_END,
418             ("%s: bad vm_memattr_t %d", __func__, ma));
419         return (pte2_attr_tab[(u_int)ma]);
420 }
421
422 static inline uint32_t
423 vm_page_pte2_attr(vm_page_t m)
424 {
425
426         return (vm_memattr_to_pte2(m->md.pat_mode));
427 }
428
429 /*
430  * Convert TEX definition entry to TTB flags.
431  */
432 static uint32_t
433 encode_ttb_flags(int idx)
434 {
435         uint32_t inner, outer, nos, reg;
436
437         inner = (tex_class[idx] >> TEXDEF_INNER_SHIFT) &
438                 TEXDEF_INNER_MASK;
439         outer = (tex_class[idx] >> TEXDEF_OUTER_SHIFT) &
440                 TEXDEF_OUTER_MASK;
441         nos = (tex_class[idx] >> TEXDEF_NOS_SHIFT) &
442                 TEXDEF_NOS_MASK;
443
444         reg = nos << 5;
445         reg |= outer << 3;
446         if (cpuinfo.coherent_walk)
447                 reg |= (inner & 0x1) << 6;
448         reg |= (inner & 0x2) >> 1;
449 #ifdef SMP
450         ARM_SMP_UP(
451                 reg |= 1 << 1,
452         );
453 #endif
454         return reg;
455 }
456
457 /*
458  *  Set TEX remapping registers in current CPU.
459  */
460 void
461 pmap_set_tex(void)
462 {
463         uint32_t prrr, nmrr;
464         uint32_t type, inner, outer, nos;
465         int i;
466
467 #ifdef PMAP_PTE_NOCACHE
468         /* XXX fixme */
469         if (cpuinfo.coherent_walk) {
470                 pt_memattr = VM_MEMATTR_WB_WA;
471                 ttb_flags = encode_ttb_flags(0);
472         }
473         else {
474                 pt_memattr = VM_MEMATTR_NOCACHE;
475                 ttb_flags = encode_ttb_flags(1);
476         }
477 #else
478         pt_memattr = VM_MEMATTR_WB_WA;
479         ttb_flags = encode_ttb_flags(0);
480 #endif
481
482         prrr = 0;
483         nmrr = 0;
484
485         /* Build remapping register from TEX classes. */
486         for (i = 0; i < 8; i++) {
487                 type = (tex_class[i] >> TEXDEF_TYPE_SHIFT) &
488                         TEXDEF_TYPE_MASK;
489                 inner = (tex_class[i] >> TEXDEF_INNER_SHIFT) &
490                         TEXDEF_INNER_MASK;
491                 outer = (tex_class[i] >> TEXDEF_OUTER_SHIFT) &
492                         TEXDEF_OUTER_MASK;
493                 nos = (tex_class[i] >> TEXDEF_NOS_SHIFT) &
494                         TEXDEF_NOS_MASK;
495
496                 prrr |= type  << (i * 2);
497                 prrr |= nos   << (i + 24);
498                 nmrr |= inner << (i * 2);
499                 nmrr |= outer << (i * 2 + 16);
500         }
501         /* Add shareable bits for device memory. */
502         prrr |= PRRR_DS0 | PRRR_DS1;
503
504         /* Add shareable bits for normal memory in SMP case. */
505 #ifdef SMP
506         ARM_SMP_UP(
507                 prrr |= PRRR_NS1,
508         );
509 #endif
510         cp15_prrr_set(prrr);
511         cp15_nmrr_set(nmrr);
512
513         /* Caches are disabled, so full TLB flush should be enough. */
514         tlb_flush_all_local();
515 }
516
517 /*
518  * Remap one vm_meattr class to another one. This can be useful as
519  * workaround for SOC errata, e.g. if devices must be accessed using
520  * SO memory class.
521  *
522  * !!! Please note that this function is absolutely last resort thing.
523  * It should not be used under normal circumstances. !!!
524  *
525  * Usage rules:
526  * - it shall be called after pmap_bootstrap_prepare() and before
527  *   cpu_mp_start() (thus only on boot CPU). In practice, it's expected
528  *   to be called from platform_attach() or platform_late_init().
529  *
530  * - if remapping doesn't change caching mode, or until uncached class
531  *   is remapped to any kind of cached one, then no other restriction exists.
532  *
533  * - if pmap_remap_vm_attr() changes caching mode, but both (original and
534  *   remapped) remain cached, then caller is resposible for calling
535  *   of dcache_wbinv_poc_all().
536  *
537  * - remapping of any kind of cached class to uncached is not permitted.
538  */
539 void
540 pmap_remap_vm_attr(vm_memattr_t old_attr, vm_memattr_t new_attr)
541 {
542         int old_idx, new_idx;
543
544         /* Map VM memattrs to indexes to tex_class table. */
545         old_idx = PTE2_ATTR2IDX(pte2_attr_tab[(int)old_attr]);
546         new_idx = PTE2_ATTR2IDX(pte2_attr_tab[(int)new_attr]);
547
548         /* Replace TEX attribute and apply it. */
549         tex_class[old_idx] = tex_class[new_idx];
550         pmap_set_tex();
551 }
552
553 /*
554  * KERNBASE must be multiple of NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE. In other words,
555  * KERNBASE is mapped by first L2 page table in L2 page table page. It
556  * meets same constrain due to PT2MAP being placed just under KERNBASE.
557  */
558 CTASSERT((KERNBASE & (NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE - 1)) == 0);
559 CTASSERT((KERNBASE - VM_MAXUSER_ADDRESS) >= PT2MAP_SIZE);
560
561 /*
562  *  In crazy dreams, PAGE_SIZE could be a multiple of PTE2_SIZE in general.
563  *  For now, anyhow, the following check must be fulfilled.
564  */
565 CTASSERT(PAGE_SIZE == PTE2_SIZE);
566 /*
567  *  We don't want to mess up MI code with all MMU and PMAP definitions,
568  *  so some things, which depend on other ones, are defined independently.
569  *  Now, it is time to check that we don't screw up something.
570  */
571 CTASSERT(PDRSHIFT == PTE1_SHIFT);
572 /*
573  *  Check L1 and L2 page table entries definitions consistency.
574  */
575 CTASSERT(NB_IN_PT1 == (sizeof(pt1_entry_t) * NPTE1_IN_PT1));
576 CTASSERT(NB_IN_PT2 == (sizeof(pt2_entry_t) * NPTE2_IN_PT2));
577 /*
578  *  Check L2 page tables page consistency.
579  */
580 CTASSERT(PAGE_SIZE == (NPT2_IN_PG * NB_IN_PT2));
581 CTASSERT((1 << PT2PG_SHIFT) == NPT2_IN_PG);
582 /*
583  *  Check PT2TAB consistency.
584  *  PT2TAB_ENTRIES is defined as a division of NPTE1_IN_PT1 by NPT2_IN_PG.
585  *  This should be done without remainder.
586  */
587 CTASSERT(NPTE1_IN_PT1 == (PT2TAB_ENTRIES * NPT2_IN_PG));
588
589 /*
590  *      A PT2MAP magic.
591  *
592  *  All level 2 page tables (PT2s) are mapped continuously and accordingly
593  *  into PT2MAP address space. As PT2 size is less than PAGE_SIZE, this can
594  *  be done only if PAGE_SIZE is a multiple of PT2 size. All PT2s in one page
595  *  must be used together, but not necessary at once. The first PT2 in a page
596  *  must map things on correctly aligned address and the others must follow
597  *  in right order.
598  */
599 #define NB_IN_PT2TAB    (PT2TAB_ENTRIES * sizeof(pt2_entry_t))
600 #define NPT2_IN_PT2TAB  (NB_IN_PT2TAB / NB_IN_PT2)
601 #define NPG_IN_PT2TAB   (NB_IN_PT2TAB / PAGE_SIZE)
602
603 /*
604  *  Check PT2TAB consistency.
605  *  NPT2_IN_PT2TAB is defined as a division of NB_IN_PT2TAB by NB_IN_PT2.
606  *  NPG_IN_PT2TAB is defined as a division of NB_IN_PT2TAB by PAGE_SIZE.
607  *  The both should be done without remainder.
608  */
609 CTASSERT(NB_IN_PT2TAB == (NPT2_IN_PT2TAB * NB_IN_PT2));
610 CTASSERT(NB_IN_PT2TAB == (NPG_IN_PT2TAB * PAGE_SIZE));
611 /*
612  *  The implementation was made general, however, with the assumption
613  *  bellow in mind. In case of another value of NPG_IN_PT2TAB,
614  *  the code should be once more rechecked.
615  */
616 CTASSERT(NPG_IN_PT2TAB == 1);
617
618 /*
619  *  Get offset of PT2 in a page
620  *  associated with given PT1 index.
621  */
622 static __inline u_int
623 page_pt2off(u_int pt1_idx)
624 {
625
626         return ((pt1_idx & PT2PG_MASK) * NB_IN_PT2);
627 }
628
629 /*
630  *  Get physical address of PT2
631  *  associated with given PT2s page and PT1 index.
632  */
633 static __inline vm_paddr_t
634 page_pt2pa(vm_paddr_t pgpa, u_int pt1_idx)
635 {
636
637         return (pgpa + page_pt2off(pt1_idx));
638 }
639
640 /*
641  *  Get first entry of PT2
642  *  associated with given PT2s page and PT1 index.
643  */
644 static __inline pt2_entry_t *
645 page_pt2(vm_offset_t pgva, u_int pt1_idx)
646 {
647
648         return ((pt2_entry_t *)(pgva + page_pt2off(pt1_idx)));
649 }
650
651 /*
652  *  Get virtual address of PT2s page (mapped in PT2MAP)
653  *  which holds PT2 which holds entry which maps given virtual address.
654  */
655 static __inline vm_offset_t
656 pt2map_pt2pg(vm_offset_t va)
657 {
658
659         va &= ~(NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE - 1);
660         return ((vm_offset_t)pt2map_entry(va));
661 }
662
663 /*****************************************************************************
664  *
665  *     THREE pmap initialization milestones exist:
666  *
667  *  locore.S
668  *    -> fundamental init (including MMU) in ASM
669  *
670  *  initarm()
671  *    -> fundamental init continues in C
672  *    -> first available physical address is known
673  *
674  *    pmap_bootstrap_prepare() -> FIRST PMAP MILESTONE (first epoch begins)
675  *      -> basic (safe) interface for physical address allocation is made
676  *      -> basic (safe) interface for virtual mapping is made
677  *      -> limited not SMP coherent work is possible
678  *
679  *    -> more fundamental init continues in C
680  *    -> locks and some more things are available
681  *    -> all fundamental allocations and mappings are done
682  *
683  *    pmap_bootstrap() -> SECOND PMAP MILESTONE (second epoch begins)
684  *      -> phys_avail[] and virtual_avail is set
685  *      -> control is passed to vm subsystem
686  *      -> physical and virtual address allocation are off limit
687  *      -> low level mapping functions, some SMP coherent,
688  *         are available, which cannot be used before vm subsystem
689  *         is being inited
690  *
691  *  mi_startup()
692  *    -> vm subsystem is being inited
693  *
694  *      pmap_init() -> THIRD PMAP MILESTONE (third epoch begins)
695  *        -> pmap is fully inited
696  *
697  *****************************************************************************/
698
699 /*****************************************************************************
700  *
701  *      PMAP first stage initialization and utility functions
702  *      for pre-bootstrap epoch.
703  *
704  *  After pmap_bootstrap_prepare() is called, the following functions
705  *  can be used:
706  *
707  *  (1) strictly only for this stage functions for physical page allocations,
708  *      virtual space allocations, and mappings:
709  *
710  *  vm_paddr_t pmap_preboot_get_pages(u_int num);
711  *  void pmap_preboot_map_pages(vm_paddr_t pa, vm_offset_t va, u_int num);
712  *  vm_offset_t pmap_preboot_reserve_pages(u_int num);
713  *  vm_offset_t pmap_preboot_get_vpages(u_int num);
714  *  void pmap_preboot_map_attr(vm_paddr_t pa, vm_offset_t va, vm_size_t size,
715  *      vm_prot_t prot, vm_memattr_t attr);
716  *
717  *  (2) for all stages:
718  *
719  *  vm_paddr_t pmap_kextract(vm_offset_t va);
720  *
721  *  NOTE: This is not SMP coherent stage.
722  *
723  *****************************************************************************/
724
725 #define KERNEL_P2V(pa) \
726     ((vm_offset_t)((pa) - arm_physmem_kernaddr + KERNVIRTADDR))
727 #define KERNEL_V2P(va) \
728     ((vm_paddr_t)((va) - KERNVIRTADDR + arm_physmem_kernaddr))
729
730 static vm_paddr_t last_paddr;
731
732 /*
733  *  Pre-bootstrap epoch page allocator.
734  */
735 vm_paddr_t
736 pmap_preboot_get_pages(u_int num)
737 {
738         vm_paddr_t ret;
739
740         ret = last_paddr;
741         last_paddr += num * PAGE_SIZE;
742
743         return (ret);
744 }
745
746 /*
747  *      The fundamental initialization of PMAP stuff.
748  *
749  *  Some things already happened in locore.S and some things could happen
750  *  before pmap_bootstrap_prepare() is called, so let's recall what is done:
751  *  1. Caches are disabled.
752  *  2. We are running on virtual addresses already with 'boot_pt1'
753  *     as L1 page table.
754  *  3. So far, all virtual addresses can be converted to physical ones and
755  *     vice versa by the following macros:
756  *       KERNEL_P2V(pa) .... physical to virtual ones,
757  *       KERNEL_V2P(va) .... virtual to physical ones.
758  *
759  *  What is done herein:
760  *  1. The 'boot_pt1' is replaced by real kernel L1 page table 'kern_pt1'.
761  *  2. PT2MAP magic is brought to live.
762  *  3. Basic preboot functions for page allocations and mappings can be used.
763  *  4. Everything is prepared for L1 cache enabling.
764  *
765  *  Variations:
766  *  1. To use second TTB register, so kernel and users page tables will be
767  *     separated. This way process forking - pmap_pinit() - could be faster,
768  *     it saves physical pages and KVA per a process, and it's simple change.
769  *     However, it will lead, due to hardware matter, to the following:
770  *     (a) 2G space for kernel and 2G space for users.
771  *     (b) 1G space for kernel in low addresses and 3G for users above it.
772  *     A question is: Is the case (b) really an option? Note that case (b)
773  *     does save neither physical memory and KVA.
774  */
775 void
776 pmap_bootstrap_prepare(vm_paddr_t last)
777 {
778         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2tab_pa, pa, size;
779         vm_offset_t pt2pg_va;
780         pt1_entry_t *pte1p;
781         pt2_entry_t *pte2p;
782         u_int i;
783         uint32_t l1_attr;
784
785         /*
786          * Now, we are going to make real kernel mapping. Note that we are
787          * already running on some mapping made in locore.S and we expect
788          * that it's large enough to ensure nofault access to physical memory
789          * allocated herein before switch.
790          *
791          * As kernel image and everything needed before are and will be mapped
792          * by section mappings, we align last physical address to PTE1_SIZE.
793          */
794         last_paddr = pte1_roundup(last);
795
796         /*
797          * Allocate and zero page(s) for kernel L1 page table.
798          *
799          * Note that it's first allocation on space which was PTE1_SIZE
800          * aligned and as such base_pt1 is aligned to NB_IN_PT1 too.
801          */
802         base_pt1 = pmap_preboot_get_pages(NPG_IN_PT1);
803         kern_pt1 = (pt1_entry_t *)KERNEL_P2V(base_pt1);
804         bzero((void*)kern_pt1, NB_IN_PT1);
805         pte1_sync_range(kern_pt1, NB_IN_PT1);
806
807         /* Allocate and zero page(s) for kernel PT2TAB. */
808         pt2tab_pa = pmap_preboot_get_pages(NPG_IN_PT2TAB);
809         kern_pt2tab = (pt2_entry_t *)KERNEL_P2V(pt2tab_pa);
810         bzero(kern_pt2tab, NB_IN_PT2TAB);
811         pte2_sync_range(kern_pt2tab, NB_IN_PT2TAB);
812
813         /* Allocate and zero page(s) for kernel L2 page tables. */
814         pt2pg_pa = pmap_preboot_get_pages(NKPT2PG);
815         pt2pg_va = KERNEL_P2V(pt2pg_pa);
816         size = NKPT2PG * PAGE_SIZE;
817         bzero((void*)pt2pg_va, size);
818         pte2_sync_range((pt2_entry_t *)pt2pg_va, size);
819
820         /*
821          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
822          * preallocated pages for kernel L2 page tables so that vm_page
823          * structures representing these pages will be created. The vm_page
824          * structures are required for promotion of the corresponding kernel
825          * virtual addresses to section mappings.
826          */
827         vm_phys_add_seg(pt2tab_pa, pmap_preboot_get_pages(0));
828
829         /*
830          * Insert allocated L2 page table pages to PT2TAB and make
831          * link to all PT2s in L1 page table. See how kernel_vm_end
832          * is initialized.
833          *
834          * We play simple and safe. So every KVA will have underlaying
835          * L2 page table, even kernel image mapped by sections.
836          */
837         pte2p = kern_pt2tab_entry(KERNBASE);
838         for (pa = pt2pg_pa; pa < pt2pg_pa + size; pa += PTE2_SIZE)
839                 pt2tab_store(pte2p++, PTE2_KPT(pa));
840
841         pte1p = kern_pte1(KERNBASE);
842         for (pa = pt2pg_pa; pa < pt2pg_pa + size; pa += NB_IN_PT2)
843                 pte1_store(pte1p++, PTE1_LINK(pa));
844
845         /* Make section mappings for kernel. */
846         l1_attr = ATTR_TO_L1(PTE2_ATTR_DEFAULT);
847         pte1p = kern_pte1(KERNBASE);
848         for (pa = KERNEL_V2P(KERNBASE); pa < last; pa += PTE1_SIZE)
849                 pte1_store(pte1p++, PTE1_KERN(pa, PTE1_AP_KRW, l1_attr));
850
851         /*
852          * Get free and aligned space for PT2MAP and make L1 page table links
853          * to L2 page tables held in PT2TAB.
854          *
855          * Note that pages holding PT2s are stored in PT2TAB as pt2_entry_t
856          * descriptors and PT2TAB page(s) itself is(are) used as PT2s. Thus
857          * each entry in PT2TAB maps all PT2s in a page. This implies that
858          * virtual address of PT2MAP must be aligned to NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE.
859          */
860         PT2MAP = (pt2_entry_t *)(KERNBASE - PT2MAP_SIZE);
861         pte1p = kern_pte1((vm_offset_t)PT2MAP);
862         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPT2_IN_PT2TAB; i++, pa += NB_IN_PT2) {
863                 pte1_store(pte1p++, PTE1_LINK(pa));
864         }
865
866         /*
867          * Store PT2TAB in PT2TAB itself, i.e. self reference mapping.
868          * Each pmap will hold own PT2TAB, so the mapping should be not global.
869          */
870         pte2p = kern_pt2tab_entry((vm_offset_t)PT2MAP);
871         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPG_IN_PT2TAB; i++, pa += PTE2_SIZE) {
872                 pt2tab_store(pte2p++, PTE2_KPT_NG(pa));
873         }
874
875         /*
876          * Choose correct L2 page table and make mappings for allocations
877          * made herein which replaces temporary locore.S mappings after a while.
878          * Note that PT2MAP cannot be used until we switch to kern_pt1.
879          *
880          * Note, that these allocations started aligned on 1M section and
881          * kernel PT1 was allocated first. Making of mappings must follow
882          * order of physical allocations as we've used KERNEL_P2V() macro
883          * for virtual addresses resolution.
884          */
885         pte2p = kern_pt2tab_entry((vm_offset_t)kern_pt1);
886         pt2pg_va = KERNEL_P2V(pte2_pa(pte2_load(pte2p)));
887
888         pte2p = page_pt2(pt2pg_va, pte1_index((vm_offset_t)kern_pt1));
889
890         /* Make mapping for kernel L1 page table. */
891         for (pa = base_pt1, i = 0; i < NPG_IN_PT1; i++, pa += PTE2_SIZE)
892                 pte2_store(pte2p++, PTE2_KPT(pa));
893
894         /* Make mapping for kernel PT2TAB. */
895         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPG_IN_PT2TAB; i++, pa += PTE2_SIZE)
896                 pte2_store(pte2p++, PTE2_KPT(pa));
897
898         /* Finally, switch from 'boot_pt1' to 'kern_pt1'. */
899         pmap_kern_ttb = base_pt1 | ttb_flags;
900         cpuinfo_reinit_mmu(pmap_kern_ttb);
901         /*
902          * Initialize the first available KVA. As kernel image is mapped by
903          * sections, we are leaving some gap behind.
904          */
905         virtual_avail = (vm_offset_t)kern_pt2tab + NPG_IN_PT2TAB * PAGE_SIZE;
906 }
907
908 /*
909  *  Setup L2 page table page for given KVA.
910  *  Used in pre-bootstrap epoch.
911  *
912  *  Note that we have allocated NKPT2PG pages for L2 page tables in advance
913  *  and used them for mapping KVA starting from KERNBASE. However, this is not
914  *  enough. Vectors and devices need L2 page tables too. Note that they are
915  *  even above VM_MAX_KERNEL_ADDRESS.
916  */
917 static __inline vm_paddr_t
918 pmap_preboot_pt2pg_setup(vm_offset_t va)
919 {
920         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
921         vm_paddr_t pt2pg_pa;
922
923         /* Get associated entry in PT2TAB. */
924         pte2p = kern_pt2tab_entry(va);
925
926         /* Just return, if PT2s page exists already. */
927         pte2 = pt2tab_load(pte2p);
928         if (pte2_is_valid(pte2))
929                 return (pte2_pa(pte2));
930
931         KASSERT(va >= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS,
932             ("%s: NKPT2PG too small", __func__));
933
934         /*
935          * Allocate page for PT2s and insert it to PT2TAB.
936          * In other words, map it into PT2MAP space.
937          */
938         pt2pg_pa = pmap_preboot_get_pages(1);
939         pt2tab_store(pte2p, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
940
941         /* Zero all PT2s in allocated page. */
942         bzero((void*)pt2map_pt2pg(va), PAGE_SIZE);
943         pte2_sync_range((pt2_entry_t *)pt2map_pt2pg(va), PAGE_SIZE);
944
945         return (pt2pg_pa);
946 }
947
948 /*
949  *  Setup L2 page table for given KVA.
950  *  Used in pre-bootstrap epoch.
951  */
952 static void
953 pmap_preboot_pt2_setup(vm_offset_t va)
954 {
955         pt1_entry_t *pte1p;
956         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2_pa;
957
958         /* Setup PT2's page. */
959         pt2pg_pa = pmap_preboot_pt2pg_setup(va);
960         pt2_pa = page_pt2pa(pt2pg_pa, pte1_index(va));
961
962         /* Insert PT2 to PT1. */
963         pte1p = kern_pte1(va);
964         pte1_store(pte1p, PTE1_LINK(pt2_pa));
965 }
966
967 /*
968  *  Get L2 page entry associated with given KVA.
969  *  Used in pre-bootstrap epoch.
970  */
971 static __inline pt2_entry_t*
972 pmap_preboot_vtopte2(vm_offset_t va)
973 {
974         pt1_entry_t *pte1p;
975
976         /* Setup PT2 if needed. */
977         pte1p = kern_pte1(va);
978         if (!pte1_is_valid(pte1_load(pte1p))) /* XXX - sections ?! */
979                 pmap_preboot_pt2_setup(va);
980
981         return (pt2map_entry(va));
982 }
983
984 /*
985  *  Pre-bootstrap epoch page(s) mapping(s).
986  */
987 void
988 pmap_preboot_map_pages(vm_paddr_t pa, vm_offset_t va, u_int num)
989 {
990         u_int i;
991         pt2_entry_t *pte2p;
992
993         /* Map all the pages. */
994         for (i = 0; i < num; i++) {
995                 pte2p = pmap_preboot_vtopte2(va);
996                 pte2_store(pte2p, PTE2_KRW(pa));
997                 va += PAGE_SIZE;
998                 pa += PAGE_SIZE;
999         }
1000 }
1001
1002 /*
1003  *  Pre-bootstrap epoch virtual space alocator.
1004  */
1005 vm_offset_t
1006 pmap_preboot_reserve_pages(u_int num)
1007 {
1008         u_int i;
1009         vm_offset_t start, va;
1010         pt2_entry_t *pte2p;
1011
1012         /* Allocate virtual space. */
1013         start = va = virtual_avail;
1014         virtual_avail += num * PAGE_SIZE;
1015
1016         /* Zero the mapping. */
1017         for (i = 0; i < num; i++) {
1018                 pte2p = pmap_preboot_vtopte2(va);
1019                 pte2_store(pte2p, 0);
1020                 va += PAGE_SIZE;
1021         }
1022
1023         return (start);
1024 }
1025
1026 /*
1027  *  Pre-bootstrap epoch page(s) allocation and mapping(s).
1028  */
1029 vm_offset_t
1030 pmap_preboot_get_vpages(u_int num)
1031 {
1032         vm_paddr_t  pa;
1033         vm_offset_t va;
1034
1035         /* Allocate physical page(s). */
1036         pa = pmap_preboot_get_pages(num);
1037
1038         /* Allocate virtual space. */
1039         va = virtual_avail;
1040         virtual_avail += num * PAGE_SIZE;
1041
1042         /* Map and zero all. */
1043         pmap_preboot_map_pages(pa, va, num);
1044         bzero((void *)va, num * PAGE_SIZE);
1045
1046         return (va);
1047 }
1048
1049 /*
1050  *  Pre-bootstrap epoch page mapping(s) with attributes.
1051  */
1052 void
1053 pmap_preboot_map_attr(vm_paddr_t pa, vm_offset_t va, vm_size_t size,
1054     vm_prot_t prot, vm_memattr_t attr)
1055 {
1056         u_int num;
1057         u_int l1_attr, l1_prot, l2_prot, l2_attr;
1058         pt1_entry_t *pte1p;
1059         pt2_entry_t *pte2p;
1060
1061         l2_prot = prot & VM_PROT_WRITE ? PTE2_AP_KRW : PTE2_AP_KR;
1062         l2_prot |= (prot & VM_PROT_EXECUTE) ? PTE2_X : PTE2_NX;
1063         l2_attr = vm_memattr_to_pte2(attr);
1064         l1_prot = ATTR_TO_L1(l2_prot);
1065         l1_attr = ATTR_TO_L1(l2_attr);
1066
1067         /* Map all the pages. */
1068         num = round_page(size);
1069         while (num > 0) {
1070                 if ((((va | pa) & PTE1_OFFSET) == 0) && (num >= PTE1_SIZE)) {
1071                         pte1p = kern_pte1(va);
1072                         pte1_store(pte1p, PTE1_KERN(pa, l1_prot, l1_attr));
1073                         va += PTE1_SIZE;
1074                         pa += PTE1_SIZE;
1075                         num -= PTE1_SIZE;
1076                 } else {
1077                         pte2p = pmap_preboot_vtopte2(va);
1078                         pte2_store(pte2p, PTE2_KERN(pa, l2_prot, l2_attr));
1079                         va += PAGE_SIZE;
1080                         pa += PAGE_SIZE;
1081                         num -= PAGE_SIZE;
1082                 }
1083         }
1084 }
1085
1086 /*
1087  *  Extract from the kernel page table the physical address
1088  *  that is mapped by the given virtual address "va".
1089  */
1090 vm_paddr_t
1091 pmap_kextract(vm_offset_t va)
1092 {
1093         vm_paddr_t pa;
1094         pt1_entry_t pte1;
1095         pt2_entry_t pte2;
1096
1097         pte1 = pte1_load(kern_pte1(va));
1098         if (pte1_is_section(pte1)) {
1099                 pa = pte1_pa(pte1) | (va & PTE1_OFFSET);
1100         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
1101                 /*
1102                  * We should beware of concurrent promotion that changes
1103                  * pte1 at this point. However, it's not a problem as PT2
1104                  * page is preserved by promotion in PT2TAB. So even if
1105                  * it happens, using of PT2MAP is still safe.
1106                  *
1107                  * QQQ: However, concurrent removing is a problem which
1108                  *      ends in abort on PT2MAP space. Locking must be used
1109                  *      to deal with this.
1110                  */
1111                 pte2 = pte2_load(pt2map_entry(va));
1112                 pa = pte2_pa(pte2) | (va & PTE2_OFFSET);
1113         }
1114         else {
1115                 panic("%s: va %#x pte1 %#x", __func__, va, pte1);
1116         }
1117         return (pa);
1118 }
1119
1120 /*
1121  *  Extract from the kernel page table the physical address
1122  *  that is mapped by the given virtual address "va". Also
1123  *  return L2 page table entry which maps the address.
1124  *
1125  *  This is only intended to be used for panic dumps.
1126  */
1127 vm_paddr_t
1128 pmap_dump_kextract(vm_offset_t va, pt2_entry_t *pte2p)
1129 {
1130         vm_paddr_t pa;
1131         pt1_entry_t pte1;
1132         pt2_entry_t pte2;
1133
1134         pte1 = pte1_load(kern_pte1(va));
1135         if (pte1_is_section(pte1)) {
1136                 pa = pte1_pa(pte1) | (va & PTE1_OFFSET);
1137                 pte2 = pa | ATTR_TO_L2(pte1) | PTE2_V;
1138         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
1139                 pte2 = pte2_load(pt2map_entry(va));
1140                 pa = pte2_pa(pte2);
1141         } else {
1142                 pte2 = 0;
1143                 pa = 0;
1144         }
1145         if (pte2p != NULL)
1146                 *pte2p = pte2;
1147         return (pa);
1148 }
1149
1150 /*****************************************************************************
1151  *
1152  *      PMAP second stage initialization and utility functions
1153  *      for bootstrap epoch.
1154  *
1155  *  After pmap_bootstrap() is called, the following functions for
1156  *  mappings can be used:
1157  *
1158  *  void pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
1159  *  void pmap_kremove(vm_offset_t va);
1160  *  vm_offset_t pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end,
1161  *      int prot);
1162  *
1163  *  NOTE: This is not SMP coherent stage. And physical page allocation is not
1164  *        allowed during this stage.
1165  *
1166  *****************************************************************************/
1167
1168 /*
1169  *  Initialize kernel PMAP locks and lists, kernel_pmap itself, and
1170  *  reserve various virtual spaces for temporary mappings.
1171  */
1172 void
1173 pmap_bootstrap(vm_offset_t firstaddr)
1174 {
1175         pt2_entry_t *unused __unused;
1176         struct pcpu *pc;
1177
1178         /*
1179          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
1180          */
1181         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
1182         kernel_l1pa = (vm_paddr_t)kern_pt1;  /* for libkvm */
1183         kernel_pmap->pm_pt1 = kern_pt1;
1184         kernel_pmap->pm_pt2tab = kern_pt2tab;
1185         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);  /* don't allow deactivation */
1186         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
1187
1188         /*
1189          * Initialize the global pv list lock.
1190          */
1191         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
1192
1193         LIST_INIT(&allpmaps);
1194
1195         /*
1196          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
1197          * preempted by smp_rendezvous_cpus().
1198          */
1199         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
1200         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1201         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
1202         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1203
1204         /*
1205          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
1206          * mapping of pages.
1207          */
1208 #define SYSMAP(c, p, v, n)  do {                \
1209         v = (c)pmap_preboot_reserve_pages(n);   \
1210         p = pt2map_entry((vm_offset_t)v);       \
1211         } while (0)
1212
1213         /*
1214          * Local CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
1215          * Local CMAP2 is also used for data cache cleaning.
1216          */
1217         pc = get_pcpu();
1218         mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
1219         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap1_pte2p, pc->pc_cmap1_addr, 1);
1220         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap2_pte2p, pc->pc_cmap2_addr, 1);
1221         SYSMAP(vm_offset_t, pc->pc_qmap_pte2p, pc->pc_qmap_addr, 1);
1222
1223         /*
1224          * Crashdump maps.
1225          */
1226         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
1227
1228         /*
1229          * _tmppt is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
1230          */
1231         SYSMAP(caddr_t, unused, _tmppt, 1);
1232
1233         /*
1234          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte2_quick() and pmap_pte2(),
1235          * respectively. PADDR3 is used by pmap_pte2_ddb().
1236          */
1237         SYSMAP(pt2_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1);
1238         SYSMAP(pt2_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1);
1239 #ifdef DDB
1240         SYSMAP(pt2_entry_t *, PMAP3, PADDR3, 1);
1241 #endif
1242         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
1243
1244         /*
1245          * Note that in very short time in initarm(), we are going to
1246          * initialize phys_avail[] array and no further page allocation
1247          * can happen after that until vm subsystem will be initialized.
1248          */
1249         kernel_vm_end_new = kernel_vm_end;
1250         virtual_end = vm_max_kernel_address;
1251 }
1252
1253 static void
1254 pmap_init_reserved_pages(void)
1255 {
1256         struct pcpu *pc;
1257         vm_offset_t pages;
1258         int i;
1259
1260         CPU_FOREACH(i) {
1261                 pc = pcpu_find(i);
1262                 /*
1263                  * Skip if the mapping has already been initialized,
1264                  * i.e. this is the BSP.
1265                  */
1266                 if (pc->pc_cmap1_addr != 0)
1267                         continue;
1268                 mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
1269                 pages = kva_alloc(PAGE_SIZE * 3);
1270                 if (pages == 0)
1271                         panic("%s: unable to allocate KVA", __func__);
1272                 pc->pc_cmap1_pte2p = pt2map_entry(pages);
1273                 pc->pc_cmap2_pte2p = pt2map_entry(pages + PAGE_SIZE);
1274                 pc->pc_qmap_pte2p = pt2map_entry(pages + (PAGE_SIZE * 2));
1275                 pc->pc_cmap1_addr = (caddr_t)pages;
1276                 pc->pc_cmap2_addr = (caddr_t)(pages + PAGE_SIZE);
1277                 pc->pc_qmap_addr = pages + (PAGE_SIZE * 2);
1278         }
1279 }
1280 SYSINIT(rpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_reserved_pages, NULL);
1281
1282 /*
1283  *  The function can already be use in second initialization stage.
1284  *  As such, the function DOES NOT call pmap_growkernel() where PT2
1285  *  allocation can happen. So if used, be sure that PT2 for given
1286  *  virtual address is allocated already!
1287  *
1288  *  Add a wired page to the kva.
1289  *  Note: not SMP coherent.
1290  */
1291 static __inline void
1292 pmap_kenter_prot_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, uint32_t prot,
1293     uint32_t attr)
1294 {
1295         pt1_entry_t *pte1p;
1296         pt2_entry_t *pte2p;
1297
1298         pte1p = kern_pte1(va);
1299         if (!pte1_is_valid(pte1_load(pte1p))) { /* XXX - sections ?! */
1300                 /*
1301                  * This is a very low level function, so PT2 and particularly
1302                  * PT2PG associated with given virtual address must be already
1303                  * allocated. It's a pain mainly during pmap initialization
1304                  * stage. However, called after pmap initialization with
1305                  * virtual address not under kernel_vm_end will lead to
1306                  * the same misery.
1307                  */
1308                 if (!pte2_is_valid(pte2_load(kern_pt2tab_entry(va))))
1309                         panic("%s: kernel PT2 not allocated!", __func__);
1310         }
1311
1312         pte2p = pt2map_entry(va);
1313         pte2_store(pte2p, PTE2_KERN(pa, prot, attr));
1314 }
1315
1316 PMAP_INLINE void
1317 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1318 {
1319
1320         pmap_kenter_prot_attr(va, pa, PTE2_AP_KRW, PTE2_ATTR_DEFAULT);
1321 }
1322
1323 /*
1324  *  Remove a page from the kernel pagetables.
1325  *  Note: not SMP coherent.
1326  */
1327 PMAP_INLINE void
1328 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1329 {
1330         pt1_entry_t *pte1p;
1331         pt2_entry_t *pte2p;
1332
1333         pte1p = kern_pte1(va);
1334         if (pte1_is_section(pte1_load(pte1p))) {
1335                 pte1_clear(pte1p);
1336         } else {
1337                 pte2p = pt2map_entry(va);
1338                 pte2_clear(pte2p);
1339         }
1340 }
1341
1342 /*
1343  *  Share new kernel PT2PG with all pmaps.
1344  *  The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
1345  */
1346 static void
1347 pmap_kenter_pt2tab(vm_offset_t va, pt2_entry_t npte2)
1348 {
1349         pmap_t pmap;
1350         pt2_entry_t *pte2p;
1351
1352         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1353         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1354                 pte2p = pmap_pt2tab_entry(pmap, va);
1355                 pt2tab_store(pte2p, npte2);
1356         }
1357         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1358 }
1359
1360 /*
1361  *  Share new kernel PTE1 with all pmaps.
1362  *  The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
1363  */
1364 static void
1365 pmap_kenter_pte1(vm_offset_t va, pt1_entry_t npte1)
1366 {
1367         pmap_t pmap;
1368         pt1_entry_t *pte1p;
1369
1370         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1371         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1372                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
1373                 pte1_store(pte1p, npte1);
1374         }
1375         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1376 }
1377
1378 /*
1379  *  Used to map a range of physical addresses into kernel
1380  *  virtual address space.
1381  *
1382  *  The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1383  *  the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1384  *  physical to virtual region can return the appropriate address
1385  *  within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1386  *  architectures should map the pages starting at '*virt' and
1387  *  update '*virt' with the first usable address after the mapped
1388  *  region.
1389  *
1390  *  NOTE: Read the comments above pmap_kenter_prot_attr() as
1391  *        the function is used herein!
1392  */
1393 vm_offset_t
1394 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1395 {
1396         vm_offset_t va, sva;
1397         vm_paddr_t pte1_offset;
1398         pt1_entry_t npte1;
1399         uint32_t l1prot, l2prot;
1400         uint32_t l1attr, l2attr;
1401
1402         PDEBUG(1, printf("%s: virt = %#x, start = %#x, end = %#x (size = %#x),"
1403             " prot = %d\n", __func__, *virt, start, end, end - start,  prot));
1404
1405         l2prot = (prot & VM_PROT_WRITE) ? PTE2_AP_KRW : PTE2_AP_KR;
1406         l2prot |= (prot & VM_PROT_EXECUTE) ? PTE2_X : PTE2_NX;
1407         l1prot = ATTR_TO_L1(l2prot);
1408
1409         l2attr = PTE2_ATTR_DEFAULT;
1410         l1attr = ATTR_TO_L1(l2attr);
1411
1412         va = *virt;
1413         /*
1414          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1415          * least one section mapping to be created?
1416          */
1417         pte1_offset = start & PTE1_OFFSET;
1418         if ((end - start) - ((PTE1_SIZE - pte1_offset) & PTE1_OFFSET) >=
1419             PTE1_SIZE) {
1420                 /*
1421                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1422                  * does not preclude the use of section mappings.
1423                  */
1424                 if ((va & PTE1_OFFSET) < pte1_offset)
1425                         va = pte1_trunc(va) + pte1_offset;
1426                 else if ((va & PTE1_OFFSET) > pte1_offset)
1427                         va = pte1_roundup(va) + pte1_offset;
1428         }
1429         sva = va;
1430         while (start < end) {
1431                 if ((start & PTE1_OFFSET) == 0 && end - start >= PTE1_SIZE) {
1432                         KASSERT((va & PTE1_OFFSET) == 0,
1433                             ("%s: misaligned va %#x", __func__, va));
1434                         npte1 = PTE1_KERN(start, l1prot, l1attr);
1435                         pmap_kenter_pte1(va, npte1);
1436                         va += PTE1_SIZE;
1437                         start += PTE1_SIZE;
1438                 } else {
1439                         pmap_kenter_prot_attr(va, start, l2prot, l2attr);
1440                         va += PAGE_SIZE;
1441                         start += PAGE_SIZE;
1442                 }
1443         }
1444         tlb_flush_range(sva, va - sva);
1445         *virt = va;
1446         return (sva);
1447 }
1448
1449 /*
1450  *  Make a temporary mapping for a physical address.
1451  *  This is only intended to be used for panic dumps.
1452  */
1453 void *
1454 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
1455 {
1456         vm_offset_t va;
1457
1458         /* QQQ: 'i' should be less or equal to MAXDUMPPGS. */
1459
1460         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
1461         pmap_kenter(va, pa);
1462         tlb_flush_local(va);
1463         return ((void *)crashdumpmap);
1464 }
1465
1466
1467 /*************************************
1468  *
1469  *  TLB & cache maintenance routines.
1470  *
1471  *************************************/
1472
1473 /*
1474  *  We inline these within pmap.c for speed.
1475  */
1476 PMAP_INLINE void
1477 pmap_tlb_flush(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1478 {
1479
1480         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1481                 tlb_flush(va);
1482 }
1483
1484 PMAP_INLINE void
1485 pmap_tlb_flush_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_size_t size)
1486 {
1487
1488         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1489                 tlb_flush_range(sva, size);
1490 }
1491
1492 /*
1493  *  Abuse the pte2 nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
1494  *  Requirements:
1495  *   - Must deal with pages in order to ensure that none of the PTE2_* bits
1496  *     are ever set, PTE2_V in particular.
1497  *   - Assumes we can write to pte2s without pte2_store() atomic ops.
1498  *   - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
1499  *     no mapping instead of correctly checking PTE2_V.
1500  *   - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte2 (true for arm).
1501  *  Because PTE2_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
1502  */
1503 static vm_offset_t
1504 pmap_pte2list_alloc(vm_offset_t *head)
1505 {
1506         pt2_entry_t *pte2p;
1507         vm_offset_t va;
1508
1509         va = *head;
1510         if (va == 0)
1511                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
1512         pte2p = pt2map_entry(va);
1513         *head = *pte2p;
1514         if (*head & PTE2_V)
1515                 panic("%s: va with PTE2_V set!", __func__);
1516         *pte2p = 0;
1517         return (va);
1518 }
1519
1520 static void
1521 pmap_pte2list_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
1522 {
1523         pt2_entry_t *pte2p;
1524
1525         if (va & PTE2_V)
1526                 panic("%s: freeing va with PTE2_V set!", __func__);
1527         pte2p = pt2map_entry(va);
1528         *pte2p = *head;         /* virtual! PTE2_V is 0 though */
1529         *head = va;
1530 }
1531
1532 static void
1533 pmap_pte2list_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
1534 {
1535         int i;
1536         vm_offset_t va;
1537
1538         *head = 0;
1539         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
1540                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
1541                 pmap_pte2list_free(head, va);
1542         }
1543 }
1544
1545 /*****************************************************************************
1546  *
1547  *      PMAP third and final stage initialization.
1548  *
1549  *  After pmap_init() is called, PMAP subsystem is fully initialized.
1550  *
1551  *****************************************************************************/
1552
1553 SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
1554
1555 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
1556     "Max number of PV entries");
1557 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
1558     "Page share factor per proc");
1559
1560 static u_long nkpt2pg = NKPT2PG;
1561 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap, OID_AUTO, nkpt2pg, CTLFLAG_RD,
1562     &nkpt2pg, 0, "Pre-allocated pages for kernel PT2s");
1563
1564 static int sp_enabled = 1;
1565 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, sp_enabled, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
1566     &sp_enabled, 0, "Are large page mappings enabled?");
1567
1568 bool
1569 pmap_ps_enabled(pmap_t pmap __unused)
1570 {
1571
1572         return (sp_enabled != 0);
1573 }
1574
1575 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pte1, CTLFLAG_RD, 0,
1576     "1MB page mapping counters");
1577
1578 static u_long pmap_pte1_demotions;
1579 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
1580     &pmap_pte1_demotions, 0, "1MB page demotions");
1581
1582 static u_long pmap_pte1_mappings;
1583 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
1584     &pmap_pte1_mappings, 0, "1MB page mappings");
1585
1586 static u_long pmap_pte1_p_failures;
1587 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
1588     &pmap_pte1_p_failures, 0, "1MB page promotion failures");
1589
1590 static u_long pmap_pte1_promotions;
1591 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
1592     &pmap_pte1_promotions, 0, "1MB page promotions");
1593
1594 static u_long pmap_pte1_kern_demotions;
1595 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, kern_demotions, CTLFLAG_RD,
1596     &pmap_pte1_kern_demotions, 0, "1MB page kernel demotions");
1597
1598 static u_long pmap_pte1_kern_promotions;
1599 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, kern_promotions, CTLFLAG_RD,
1600     &pmap_pte1_kern_promotions, 0, "1MB page kernel promotions");
1601
1602 static __inline ttb_entry_t
1603 pmap_ttb_get(pmap_t pmap)
1604 {
1605
1606         return (vtophys(pmap->pm_pt1) | ttb_flags);
1607 }
1608
1609 /*
1610  *  Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
1611  *
1612  *  Variations:
1613  *  1. Pages for L2 page tables are always not managed. So, pv_list and
1614  *     pt2_wirecount can share same physical space. However, proper
1615  *     initialization on a page alloc for page tables and reinitialization
1616  *     on the page free must be ensured.
1617  */
1618 void
1619 pmap_page_init(vm_page_t m)
1620 {
1621
1622         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
1623         pt2_wirecount_init(m);
1624         m->md.pat_mode = VM_MEMATTR_DEFAULT;
1625 }
1626
1627 /*
1628  *  Virtualization for faster way how to zero whole page.
1629  */
1630 static __inline void
1631 pagezero(void *page)
1632 {
1633
1634         bzero(page, PAGE_SIZE);
1635 }
1636
1637 /*
1638  *  Zero L2 page table page.
1639  *  Use same KVA as in pmap_zero_page().
1640  */
1641 static __inline vm_paddr_t
1642 pmap_pt2pg_zero(vm_page_t m)
1643 {
1644         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
1645         vm_paddr_t pa;
1646         struct pcpu *pc;
1647
1648         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1649
1650         /*
1651          * XXX: For now, we map whole page even if it's already zero,
1652          *      to sync it even if the sync is only DSB.
1653          */
1654         sched_pin();
1655         pc = get_pcpu();
1656         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
1657         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
1658         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
1659                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
1660         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(pa, PTE2_AP_KRW,
1661             vm_page_pte2_attr(m)));
1662         /*  Even VM_ALLOC_ZERO request is only advisory. */
1663         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1664                 pagezero(pc->pc_cmap2_addr);
1665         pte2_sync_range((pt2_entry_t *)pc->pc_cmap2_addr, PAGE_SIZE);
1666         pte2_clear(cmap2_pte2p);
1667         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
1668
1669         /*
1670          * Unpin the thread before releasing the lock.  Otherwise the thread
1671          * could be rescheduled while still bound to the current CPU, only
1672          * to unpin itself immediately upon resuming execution.
1673          */
1674         sched_unpin();
1675         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
1676
1677         return (pa);
1678 }
1679
1680 /*
1681  *  Init just allocated page as L2 page table(s) holder
1682  *  and return its physical address.
1683  */
1684 static __inline vm_paddr_t
1685 pmap_pt2pg_init(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1686 {
1687         vm_paddr_t pa;
1688         pt2_entry_t *pte2p;
1689
1690         /* Check page attributes. */
1691         if (m->md.pat_mode != pt_memattr)
1692                 pmap_page_set_memattr(m, pt_memattr);
1693
1694         /* Zero page and init wire counts. */
1695         pa = pmap_pt2pg_zero(m);
1696         pt2_wirecount_init(m);
1697
1698         /*
1699          * Map page to PT2MAP address space for given pmap.
1700          * Note that PT2MAP space is shared with all pmaps.
1701          */
1702         if (pmap == kernel_pmap)
1703                 pmap_kenter_pt2tab(va, PTE2_KPT(pa));
1704         else {
1705                 pte2p = pmap_pt2tab_entry(pmap, va);
1706                 pt2tab_store(pte2p, PTE2_KPT_NG(pa));
1707         }
1708
1709         return (pa);
1710 }
1711
1712 /*
1713  *  Initialize the pmap module.
1714  *  Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
1715  *  system needs to map virtual memory.
1716  */
1717 void
1718 pmap_init(void)
1719 {
1720         vm_size_t s;
1721         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
1722         u_int i, pte1_idx, pv_npg;
1723
1724         PDEBUG(1, printf("%s: phys_start = %#x\n", __func__, PHYSADDR));
1725
1726         /*
1727          * Initialize the vm page array entries for kernel pmap's
1728          * L2 page table pages allocated in advance.
1729          */
1730         pte1_idx = pte1_index(KERNBASE - PT2MAP_SIZE);
1731         pte2p = kern_pt2tab_entry(KERNBASE - PT2MAP_SIZE);
1732         for (i = 0; i < nkpt2pg + NPG_IN_PT2TAB; i++, pte2p++) {
1733                 vm_paddr_t pa;
1734                 vm_page_t m;
1735
1736                 pte2 = pte2_load(pte2p);
1737                 KASSERT(pte2_is_valid(pte2), ("%s: no valid entry", __func__));
1738
1739                 pa = pte2_pa(pte2);
1740                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1741                 KASSERT(m >= vm_page_array &&
1742                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
1743                     ("%s: L2 page table page is out of range", __func__));
1744
1745                 m->pindex = pte1_idx;
1746                 m->phys_addr = pa;
1747                 pte1_idx += NPT2_IN_PG;
1748         }
1749
1750         /*
1751          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
1752          * high water mark so that the system can recover from excessive
1753          * numbers of pv entries.
1754          */
1755         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
1756         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
1757         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
1758         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
1759         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
1760
1761         /*
1762          * Are large page mappings enabled?
1763          */
1764         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.sp_enabled", &sp_enabled);
1765         if (sp_enabled) {
1766                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
1767                     ("%s: can't assign to pagesizes[1]", __func__));
1768                 pagesizes[1] = PTE1_SIZE;
1769         }
1770
1771         /*
1772          * Calculate the size of the pv head table for sections.
1773          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
1774          * Note that the table is only for sections which could be promoted.
1775          */
1776         first_managed_pa = pte1_trunc(vm_phys_segs[0].start);
1777         pv_npg = (pte1_trunc(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end - PAGE_SIZE)
1778             - first_managed_pa) / PTE1_SIZE + 1;
1779
1780         /*
1781          * Allocate memory for the pv head table for sections.
1782          */
1783         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
1784         s = round_page(s);
1785         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
1786             M_WAITOK | M_ZERO);
1787         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
1788                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
1789
1790         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
1791         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
1792         if (pv_chunkbase == NULL)
1793                 panic("%s: not enough kvm for pv chunks", __func__);
1794         pmap_pte2list_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
1795 }
1796
1797 /*
1798  *  Add a list of wired pages to the kva
1799  *  this routine is only used for temporary
1800  *  kernel mappings that do not need to have
1801  *  page modification or references recorded.
1802  *  Note that old mappings are simply written
1803  *  over.  The page *must* be wired.
1804  *  Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1805  */
1806 void
1807 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1808 {
1809         u_int anychanged;
1810         pt2_entry_t *epte2p, *pte2p, pte2;
1811         vm_page_t m;
1812         vm_paddr_t pa;
1813
1814         anychanged = 0;
1815         pte2p = pt2map_entry(sva);
1816         epte2p = pte2p + count;
1817         while (pte2p < epte2p) {
1818                 m = *ma++;
1819                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1820                 pte2 = pte2_load(pte2p);
1821                 if ((pte2_pa(pte2) != pa) ||
1822                     (pte2_attr(pte2) != vm_page_pte2_attr(m))) {
1823                         anychanged++;
1824                         pte2_store(pte2p, PTE2_KERN(pa, PTE2_AP_KRW,
1825                             vm_page_pte2_attr(m)));
1826                 }
1827                 pte2p++;
1828         }
1829         if (__predict_false(anychanged))
1830                 tlb_flush_range(sva, count * PAGE_SIZE);
1831 }
1832
1833 /*
1834  *  This routine tears out page mappings from the
1835  *  kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1836  *  Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1837  */
1838 void
1839 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1840 {
1841         vm_offset_t va;
1842
1843         va = sva;
1844         while (count-- > 0) {
1845                 pmap_kremove(va);
1846                 va += PAGE_SIZE;
1847         }
1848         tlb_flush_range(sva, va - sva);
1849 }
1850
1851 /*
1852  *  Are we current address space or kernel?
1853  */
1854 static __inline int
1855 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1856 {
1857
1858         return (pmap == kernel_pmap ||
1859                 (pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace)));
1860 }
1861
1862 /*
1863  *  If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned
1864  *  pte2 must be released by passing it to pmap_pte2_release().
1865  */
1866 static pt2_entry_t *
1867 pmap_pte2(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1868 {
1869         pt1_entry_t pte1;
1870         vm_paddr_t pt2pg_pa;
1871
1872         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
1873         if (pte1_is_section(pte1))
1874                 panic("%s: attempt to map PTE1", __func__);
1875         if (pte1_is_link(pte1)) {
1876                 /* Are we current address space or kernel? */
1877                 if (pmap_is_current(pmap))
1878                         return (pt2map_entry(va));
1879                 /* Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE. */
1880                 pt2pg_pa = trunc_page(pte1_link_pa(pte1));
1881                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1882                 if (pte2_pa(pte2_load(PMAP2)) != pt2pg_pa) {
1883                         pte2_store(PMAP2, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
1884                         tlb_flush((vm_offset_t)PADDR2);
1885                 }
1886                 return (PADDR2 + (arm32_btop(va) & (NPTE2_IN_PG - 1)));
1887         }
1888         return (NULL);
1889 }
1890
1891 /*
1892  *  Releases a pte2 that was obtained from pmap_pte2().
1893  *  Be prepared for the pte2p being NULL.
1894  */
1895 static __inline void
1896 pmap_pte2_release(pt2_entry_t *pte2p)
1897 {
1898
1899         if ((pt2_entry_t *)(trunc_page((vm_offset_t)pte2p)) == PADDR2) {
1900                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1901         }
1902 }
1903
1904 /*
1905  *  Super fast pmap_pte2 routine best used when scanning
1906  *  the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1907  *  invltlb calls.  Note that many of the pv list
1908  *  scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1909  *  to do an entire tlb flush for checking a single mapping.
1910  *
1911  *  If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1912  *  must be held and curthread pinned to a CPU.
1913  */
1914 static pt2_entry_t *
1915 pmap_pte2_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1916 {
1917         pt1_entry_t pte1;
1918         vm_paddr_t pt2pg_pa;
1919
1920         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
1921         if (pte1_is_section(pte1))
1922                 panic("%s: attempt to map PTE1", __func__);
1923         if (pte1_is_link(pte1)) {
1924                 /* Are we current address space or kernel? */
1925                 if (pmap_is_current(pmap))
1926                         return (pt2map_entry(va));
1927                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1928                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0,
1929                     ("%s: curthread not pinned", __func__));
1930                 /* Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE. */
1931                 pt2pg_pa = trunc_page(pte1_link_pa(pte1));
1932                 if (pte2_pa(pte2_load(PMAP1)) != pt2pg_pa) {
1933                         pte2_store(PMAP1, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
1934 #ifdef SMP
1935                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1936 #endif
1937                         tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR1);
1938                         PMAP1changed++;
1939                 } else
1940 #ifdef SMP
1941                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1942                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1943                         tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR1);
1944                         PMAP1changedcpu++;
1945                 } else
1946 #endif
1947                         PMAP1unchanged++;
1948                 return (PADDR1 + (arm32_btop(va) & (NPTE2_IN_PG - 1)));
1949         }
1950         return (NULL);
1951 }
1952
1953 /*
1954  *  Routine: pmap_extract
1955  *  Function:
1956  *      Extract the physical page address associated
1957  *      with the given map/virtual_address pair.
1958  */
1959 vm_paddr_t
1960 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1961 {
1962         vm_paddr_t pa;
1963         pt1_entry_t pte1;
1964         pt2_entry_t *pte2p;
1965
1966         PMAP_LOCK(pmap);
1967         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
1968         if (pte1_is_section(pte1))
1969                 pa = pte1_pa(pte1) | (va & PTE1_OFFSET);
1970         else if (pte1_is_link(pte1)) {
1971                 pte2p = pmap_pte2(pmap, va);
1972                 pa = pte2_pa(pte2_load(pte2p)) | (va & PTE2_OFFSET);
1973                 pmap_pte2_release(pte2p);
1974         } else
1975                 pa = 0;
1976         PMAP_UNLOCK(pmap);
1977         return (pa);
1978 }
1979
1980 /*
1981  *  Routine: pmap_extract_and_hold
1982  *  Function:
1983  *      Atomically extract and hold the physical page
1984  *      with the given pmap and virtual address pair
1985  *      if that mapping permits the given protection.
1986  */
1987 vm_page_t
1988 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1989 {
1990         vm_paddr_t pa, lockpa;
1991         pt1_entry_t pte1;
1992         pt2_entry_t pte2, *pte2p;
1993         vm_page_t m;
1994
1995         lockpa = 0;
1996         m = NULL;
1997         PMAP_LOCK(pmap);
1998 retry:
1999         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
2000         if (pte1_is_section(pte1)) {
2001                 if (!(pte1 & PTE1_RO) || !(prot & VM_PROT_WRITE)) {
2002                         pa = pte1_pa(pte1) | (va & PTE1_OFFSET);
2003                         if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, &lockpa))
2004                                 goto retry;
2005                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2006                         vm_page_hold(m);
2007                 }
2008         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
2009                 pte2p = pmap_pte2(pmap, va);
2010                 pte2 = pte2_load(pte2p);
2011                 pmap_pte2_release(pte2p);
2012                 if (pte2_is_valid(pte2) &&
2013                     (!(pte2 & PTE2_RO) || !(prot & VM_PROT_WRITE))) {
2014                         pa = pte2_pa(pte2);
2015                         if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, &lockpa))
2016                                 goto retry;
2017                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2018                         vm_page_hold(m);
2019                 }
2020         }
2021         PA_UNLOCK_COND(lockpa);
2022         PMAP_UNLOCK(pmap);
2023         return (m);
2024 }
2025
2026 /*
2027  *  Grow the number of kernel L2 page table entries, if needed.
2028  */
2029 void
2030 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2031 {
2032         vm_page_t m;
2033         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2_pa;
2034         pt1_entry_t pte1;
2035         pt2_entry_t pte2;
2036
2037         PDEBUG(1, printf("%s: addr = %#x\n", __func__, addr));
2038         /*
2039          * All the time kernel_vm_end is first KVA for which underlying
2040          * L2 page table is either not allocated or linked from L1 page table
2041          * (not considering sections). Except for two possible cases:
2042          *
2043          *   (1) in the very beginning as long as pmap_growkernel() was
2044          *       not called, it could be first unused KVA (which is not
2045          *       rounded up to PTE1_SIZE),
2046          *
2047          *   (2) when all KVA space is mapped and kernel_map->max_offset
2048          *       address is not rounded up to PTE1_SIZE. (For example,
2049          *       it could be 0xFFFFFFFF.)
2050          */
2051         kernel_vm_end = pte1_roundup(kernel_vm_end);
2052         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2053         addr = roundup2(addr, PTE1_SIZE);
2054         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2055                 addr = kernel_map->max_offset;
2056         while (kernel_vm_end < addr) {
2057                 pte1 = pte1_load(kern_pte1(kernel_vm_end));
2058                 if (pte1_is_valid(pte1)) {
2059                         kernel_vm_end += PTE1_SIZE;
2060                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2061                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2062                                 break;
2063                         }
2064                         continue;
2065                 }
2066
2067                 /*
2068                  * kernel_vm_end_new is used in pmap_pinit() when kernel
2069                  * mappings are entered to new pmap all at once to avoid race
2070                  * between pmap_kenter_pte1() and kernel_vm_end increase.
2071                  * The same aplies to pmap_kenter_pt2tab().
2072                  */
2073                 kernel_vm_end_new = kernel_vm_end + PTE1_SIZE;
2074
2075                 pte2 = pt2tab_load(kern_pt2tab_entry(kernel_vm_end));
2076                 if (!pte2_is_valid(pte2)) {
2077                         /*
2078                          * Install new PT2s page into kernel PT2TAB.
2079                          */
2080                         m = vm_page_alloc(NULL,
2081                             pte1_index(kernel_vm_end) & ~PT2PG_MASK,
2082                             VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ |
2083                             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
2084                         if (m == NULL)
2085                                 panic("%s: no memory to grow kernel", __func__);
2086                         /*
2087                          * QQQ: To link all new L2 page tables from L1 page
2088                          *      table now and so pmap_kenter_pte1() them
2089                          *      at once together with pmap_kenter_pt2tab()
2090                          *      could be nice speed up. However,
2091                          *      pmap_growkernel() does not happen so often...
2092                          * QQQ: The other TTBR is another option.
2093                          */
2094                         pt2pg_pa = pmap_pt2pg_init(kernel_pmap, kernel_vm_end,
2095                             m);
2096                 } else
2097                         pt2pg_pa = pte2_pa(pte2);
2098
2099                 pt2_pa = page_pt2pa(pt2pg_pa, pte1_index(kernel_vm_end));
2100                 pmap_kenter_pte1(kernel_vm_end, PTE1_LINK(pt2_pa));
2101
2102                 kernel_vm_end = kernel_vm_end_new;
2103                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2104                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2105                         break;
2106                 }
2107         }
2108 }
2109
2110 static int
2111 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2112 {
2113         unsigned long ksize = vm_max_kernel_address - KERNBASE;
2114
2115         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2116 }
2117 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD,
2118     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2119
2120 static int
2121 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2122 {
2123         unsigned long kfree = vm_max_kernel_address - kernel_vm_end;
2124
2125         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2126 }
2127 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD,
2128     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2129
2130 /***********************************************
2131  *
2132  *  Pmap allocation/deallocation routines.
2133  *
2134  ***********************************************/
2135
2136 /*
2137  *  Initialize the pmap for the swapper process.
2138  */
2139 void
2140 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
2141 {
2142         PDEBUG(1, printf("%s: pmap = %p\n", __func__, pmap));
2143
2144         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
2145
2146         /*
2147          * Kernel page table directory and pmap stuff around is already
2148          * initialized, we are using it right now and here. So, finish
2149          * only PMAP structures initialization for process0 ...
2150          *
2151          * Since the L1 page table and PT2TAB is shared with the kernel pmap,
2152          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
2153          * not need to be inserted into that list.
2154          */
2155         pmap->pm_pt1 = kern_pt1;
2156         pmap->pm_pt2tab = kern_pt2tab;
2157         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2158         PCPU_SET(curpmap, pmap);
2159         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2160         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2161         CPU_SET(0, &pmap->pm_active);
2162 }
2163
2164 static __inline void
2165 pte1_copy_nosync(pt1_entry_t *spte1p, pt1_entry_t *dpte1p, vm_offset_t sva,
2166     vm_offset_t eva)
2167 {
2168         u_int idx, count;
2169
2170         idx = pte1_index(sva);
2171         count = (pte1_index(eva) - idx + 1) * sizeof(pt1_entry_t);
2172         bcopy(spte1p + idx, dpte1p + idx, count);
2173 }
2174
2175 static __inline void
2176 pt2tab_copy_nosync(pt2_entry_t *spte2p, pt2_entry_t *dpte2p, vm_offset_t sva,
2177     vm_offset_t eva)
2178 {
2179         u_int idx, count;
2180
2181         idx = pt2tab_index(sva);
2182         count = (pt2tab_index(eva) - idx + 1) * sizeof(pt2_entry_t);
2183         bcopy(spte2p + idx, dpte2p + idx, count);
2184 }
2185
2186 /*
2187  *  Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
2188  *  such as one in a vmspace structure.
2189  */
2190 int
2191 pmap_pinit(pmap_t pmap)
2192 {
2193         pt1_entry_t *pte1p;
2194         pt2_entry_t *pte2p;
2195         vm_paddr_t pa, pt2tab_pa;
2196         u_int i;
2197
2198         PDEBUG(6, printf("%s: pmap = %p, pm_pt1 = %p\n", __func__, pmap,
2199             pmap->pm_pt1));
2200
2201         /*
2202          * No need to allocate L2 page table space yet but we do need
2203          * a valid L1 page table and PT2TAB table.
2204          *
2205          * Install shared kernel mappings to these tables. It's a little
2206          * tricky as some parts of KVA are reserved for vectors, devices,
2207          * and whatever else. These parts are supposed to be above
2208          * vm_max_kernel_address. Thus two regions should be installed:
2209          *
2210          *   (1) <KERNBASE, kernel_vm_end),
2211          *   (2) <vm_max_kernel_address, 0xFFFFFFFF>.
2212          *
2213          * QQQ: The second region should be stable enough to be installed
2214          *      only once in time when the tables are allocated.
2215          * QQQ: Maybe copy of both regions at once could be faster ...
2216          * QQQ: Maybe the other TTBR is an option.
2217          *
2218          * Finally, install own PT2TAB table to these tables.
2219          */
2220
2221         if (pmap->pm_pt1 == NULL) {
2222                 pmap->pm_pt1 = (pt1_entry_t *)kmem_alloc_contig(kernel_arena,
2223                     NB_IN_PT1, M_NOWAIT | M_ZERO, 0, -1UL, NB_IN_PT1, 0,
2224                     pt_memattr);
2225                 if (pmap->pm_pt1 == NULL)
2226                         return (0);
2227         }
2228         if (pmap->pm_pt2tab == NULL) {
2229                 /*
2230                  * QQQ: (1) PT2TAB must be contiguous. If PT2TAB is one page
2231                  *      only, what should be the only size for 32 bit systems,
2232                  *      then we could allocate it with vm_page_alloc() and all
2233                  *      the stuff needed as other L2 page table pages.
2234                  *      (2) Note that a process PT2TAB is special L2 page table
2235                  *      page. Its mapping in kernel_arena is permanent and can
2236                  *      be used no matter which process is current. Its mapping
2237                  *      in PT2MAP can be used only for current process.
2238                  */
2239                 pmap->pm_pt2tab = (pt2_entry_t *)kmem_alloc_attr(kernel_arena,
2240                     NB_IN_PT2TAB, M_NOWAIT | M_ZERO, 0, -1UL, pt_memattr);
2241                 if (pmap->pm_pt2tab == NULL) {
2242                         /*
2243                          * QQQ: As struct pmap is allocated from UMA with
2244                          *      UMA_ZONE_NOFREE flag, it's important to leave
2245                          *      no allocation in pmap if initialization failed.
2246                          */
2247                         kmem_free(kernel_arena, (vm_offset_t)pmap->pm_pt1,
2248                             NB_IN_PT1);
2249                         pmap->pm_pt1 = NULL;
2250                         return (0);
2251                 }
2252                 /*
2253                  * QQQ: Each L2 page table page vm_page_t has pindex set to
2254                  *      pte1 index of virtual address mapped by this page.
2255                  *      It's not valid for non kernel PT2TABs themselves.
2256                  *      The pindex of these pages can not be altered because
2257                  *      of the way how they are allocated now. However, it
2258                  *      should not be a problem.
2259                  */
2260         }
2261
2262         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2263         /*
2264          * To avoid race with pmap_kenter_pte1() and pmap_kenter_pt2tab(),
2265          * kernel_vm_end_new is used here instead of kernel_vm_end.
2266          */
2267         pte1_copy_nosync(kern_pt1, pmap->pm_pt1, KERNBASE,
2268             kernel_vm_end_new - 1);
2269         pte1_copy_nosync(kern_pt1, pmap->pm_pt1, vm_max_kernel_address,
2270             0xFFFFFFFF);
2271         pt2tab_copy_nosync(kern_pt2tab, pmap->pm_pt2tab, KERNBASE,
2272             kernel_vm_end_new - 1);
2273         pt2tab_copy_nosync(kern_pt2tab, pmap->pm_pt2tab, vm_max_kernel_address,
2274             0xFFFFFFFF);
2275         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
2276         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2277
2278         /*
2279          * Store PT2MAP PT2 pages (a.k.a. PT2TAB) in PT2TAB itself.
2280          * I.e. self reference mapping.  The PT2TAB is private, however mapped
2281          * into shared PT2MAP space, so the mapping should be not global.
2282          */
2283         pt2tab_pa = vtophys(pmap->pm_pt2tab);
2284         pte2p = pmap_pt2tab_entry(pmap, (vm_offset_t)PT2MAP);
2285         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPG_IN_PT2TAB; i++, pa += PTE2_SIZE) {
2286                 pt2tab_store(pte2p++, PTE2_KPT_NG(pa));
2287         }
2288
2289         /* Insert PT2MAP PT2s into pmap PT1. */
2290         pte1p = pmap_pte1(pmap, (vm_offset_t)PT2MAP);
2291         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPT2_IN_PT2TAB; i++, pa += NB_IN_PT2) {
2292                 pte1_store(pte1p++, PTE1_LINK(pa));
2293         }
2294
2295         /*
2296          * Now synchronize new mapping which was made above.
2297          */
2298         pte1_sync_range(pmap->pm_pt1, NB_IN_PT1);
2299         pte2_sync_range(pmap->pm_pt2tab, NB_IN_PT2TAB);
2300
2301         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2302         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2303         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2304
2305         return (1);
2306 }
2307
2308 #ifdef INVARIANTS
2309 static boolean_t
2310 pt2tab_user_is_empty(pt2_entry_t *tab)
2311 {
2312         u_int i, end;
2313
2314         end = pt2tab_index(VM_MAXUSER_ADDRESS);
2315         for (i = 0; i < end; i++)
2316                 if (tab[i] != 0) return (FALSE);
2317         return (TRUE);
2318 }
2319 #endif
2320 /*
2321  *  Release any resources held by the given physical map.
2322  *  Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2323  *  Should only be called if the map contains no valid mappings.
2324  */
2325 void
2326 pmap_release(pmap_t pmap)
2327 {
2328 #ifdef INVARIANTS
2329         vm_offset_t start, end;
2330 #endif
2331         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2332             ("%s: pmap resident count %ld != 0", __func__,
2333             pmap->pm_stats.resident_count));
2334         KASSERT(pt2tab_user_is_empty(pmap->pm_pt2tab),
2335             ("%s: has allocated user PT2(s)", __func__));
2336         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
2337             ("%s: pmap %p is active on some CPU(s)", __func__, pmap));
2338
2339         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2340         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
2341         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2342
2343 #ifdef INVARIANTS
2344         start = pte1_index(KERNBASE) * sizeof(pt1_entry_t);
2345         end = (pte1_index(0xFFFFFFFF) + 1) * sizeof(pt1_entry_t);
2346         bzero((char *)pmap->pm_pt1 + start, end - start);
2347
2348         start = pt2tab_index(KERNBASE) * sizeof(pt2_entry_t);
2349         end = (pt2tab_index(0xFFFFFFFF) + 1) * sizeof(pt2_entry_t);
2350         bzero((char *)pmap->pm_pt2tab + start, end - start);
2351 #endif
2352         /*
2353          * We are leaving PT1 and PT2TAB allocated on released pmap,
2354          * so hopefully UMA vmspace_zone will always be inited with
2355          * UMA_ZONE_NOFREE flag.
2356          */
2357 }
2358
2359 /*********************************************************
2360  *
2361  *  L2 table pages and their pages management routines.
2362  *
2363  *********************************************************/
2364
2365 /*
2366  *  Virtual interface for L2 page table wire counting.
2367  *
2368  *  Each L2 page table in a page has own counter which counts a number of
2369  *  valid mappings in a table. Global page counter counts mappings in all
2370  *  tables in a page plus a single itself mapping in PT2TAB.
2371  *
2372  *  During a promotion we leave the associated L2 page table counter
2373  *  untouched, so the table (strictly speaking a page which holds it)
2374  *  is never freed if promoted.
2375  *
2376  *  If a page m->wire_count == 1 then no valid mappings exist in any L2 page
2377  *  table in the page and the page itself is only mapped in PT2TAB.
2378  */
2379
2380 static __inline void
2381 pt2_wirecount_init(vm_page_t m)
2382 {
2383         u_int i;
2384
2385         /*
2386          * Note: A page m is allocated with VM_ALLOC_WIRED flag and
2387          *       m->wire_count should be already set correctly.
2388          *       So, there is no need to set it again herein.
2389          */
2390         for (i = 0; i < NPT2_IN_PG; i++)
2391                 m->md.pt2_wirecount[i] = 0;
2392 }
2393
2394 static __inline void
2395 pt2_wirecount_inc(vm_page_t m, uint32_t pte1_idx)
2396 {
2397
2398         /*
2399          * Note: A just modificated pte2 (i.e. already allocated)
2400          *       is acquiring one extra reference which must be
2401          *       explicitly cleared. It influences the KASSERTs herein.
2402          *       All L2 page tables in a page always belong to the same
2403          *       pmap, so we allow only one extra reference for the page.
2404          */
2405         KASSERT(m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK] < (NPTE2_IN_PT2 + 1),
2406             ("%s: PT2 is overflowing ...", __func__));
2407         KASSERT(m->wire_count <= (NPTE2_IN_PG + 1),
2408             ("%s: PT2PG is overflowing ...", __func__));
2409
2410         m->wire_count++;
2411         m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK]++;
2412 }
2413
2414 static __inline void
2415 pt2_wirecount_dec(vm_page_t m, uint32_t pte1_idx)
2416 {
2417
2418         KASSERT(m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK] != 0,
2419             ("%s: PT2 is underflowing ...", __func__));
2420         KASSERT(m->wire_count > 1,
2421             ("%s: PT2PG is underflowing ...", __func__));
2422
2423         m->wire_count--;
2424         m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK]--;
2425 }
2426
2427 static __inline void
2428 pt2_wirecount_set(vm_page_t m, uint32_t pte1_idx, uint16_t count)
2429 {
2430
2431         KASSERT(count <= NPTE2_IN_PT2,
2432             ("%s: invalid count %u", __func__, count));
2433         KASSERT(m->wire_count >  m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK],
2434             ("%s: PT2PG corrupting (%u, %u) ...", __func__, m->wire_count,
2435             m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK]));
2436
2437         m->wire_count -= m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK];
2438         m->wire_count += count;
2439         m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK] = count;
2440
2441         KASSERT(m->wire_count <= (NPTE2_IN_PG + 1),
2442             ("%s: PT2PG is overflowed (%u) ...", __func__, m->wire_count));
2443 }
2444
2445 static __inline uint32_t
2446 pt2_wirecount_get(vm_page_t m, uint32_t pte1_idx)
2447 {
2448
2449         return (m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK]);
2450 }
2451
2452 static __inline boolean_t
2453 pt2_is_empty(vm_page_t m, vm_offset_t va)
2454 {
2455
2456         return (m->md.pt2_wirecount[pte1_index(va) & PT2PG_MASK] == 0);
2457 }
2458
2459 static __inline boolean_t
2460 pt2_is_full(vm_page_t m, vm_offset_t va)
2461 {
2462
2463         return (m->md.pt2_wirecount[pte1_index(va) & PT2PG_MASK] ==
2464             NPTE2_IN_PT2);
2465 }
2466
2467 static __inline boolean_t
2468 pt2pg_is_empty(vm_page_t m)
2469 {
2470
2471         return (m->wire_count == 1);
2472 }
2473
2474 /*
2475  *  This routine is called if the L2 page table
2476  *  is not mapped correctly.
2477  */
2478 static vm_page_t
2479 _pmap_allocpte2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
2480 {
2481         uint32_t pte1_idx;
2482         pt1_entry_t *pte1p;
2483         pt2_entry_t pte2;
2484         vm_page_t  m;
2485         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2_pa;
2486
2487         pte1_idx = pte1_index(va);
2488         pte1p = pmap->pm_pt1 + pte1_idx;
2489
2490         KASSERT(pte1_load(pte1p) == 0,
2491             ("%s: pm_pt1[%#x] is not zero: %#x", __func__, pte1_idx,
2492             pte1_load(pte1p)));
2493
2494         pte2 = pt2tab_load(pmap_pt2tab_entry(pmap, va));
2495         if (!pte2_is_valid(pte2)) {
2496                 /*
2497                  * Install new PT2s page into pmap PT2TAB.
2498                  */
2499                 m = vm_page_alloc(NULL, pte1_idx & ~PT2PG_MASK,
2500                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
2501                 if (m == NULL) {
2502                         if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
2503                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2504                                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2505                                 vm_wait(NULL);
2506                                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
2507                                 PMAP_LOCK(pmap);
2508                         }
2509
2510                         /*
2511                          * Indicate the need to retry.  While waiting,
2512                          * the L2 page table page may have been allocated.
2513                          */
2514                         return (NULL);
2515                 }
2516                 pmap->pm_stats.resident_count++;
2517                 pt2pg_pa = pmap_pt2pg_init(pmap, va, m);
2518         } else {
2519                 pt2pg_pa = pte2_pa(pte2);
2520                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pt2pg_pa);
2521         }
2522
2523         pt2_wirecount_inc(m, pte1_idx);
2524         pt2_pa = page_pt2pa(pt2pg_pa, pte1_idx);
2525         pte1_store(pte1p, PTE1_LINK(pt2_pa));
2526
2527         return (m);
2528 }
2529
2530 static vm_page_t
2531 pmap_allocpte2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
2532 {
2533         u_int pte1_idx;
2534         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
2535         vm_page_t m;
2536
2537         pte1_idx = pte1_index(va);
2538 retry:
2539         pte1p = pmap->pm_pt1 + pte1_idx;
2540         pte1 = pte1_load(pte1p);
2541
2542         /*
2543          * This supports switching from a 1MB page to a
2544          * normal 4K page.
2545          */
2546         if (pte1_is_section(pte1)) {
2547                 (void)pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, va);
2548                 /*
2549                  * Reload pte1 after demotion.
2550                  *
2551                  * Note: Demotion can even fail as either PT2 is not find for
2552                  *       the virtual address or PT2PG can not be allocated.
2553                  */
2554                 pte1 = pte1_load(pte1p);
2555         }
2556
2557         /*
2558          * If the L2 page table page is mapped, we just increment the
2559          * hold count, and activate it.
2560          */
2561         if (pte1_is_link(pte1)) {
2562                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(pte1));
2563                 pt2_wirecount_inc(m, pte1_idx);
2564         } else  {
2565                 /*
2566                  * Here if the PT2 isn't mapped, or if it has
2567                  * been deallocated.
2568                  */
2569                 m = _pmap_allocpte2(pmap, va, flags);
2570                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
2571                         goto retry;
2572         }
2573
2574         return (m);
2575 }
2576
2577 /*
2578  *  Schedule the specified unused L2 page table page to be freed. Specifically,
2579  *  add the page to the specified list of pages that will be released to the
2580  *  physical memory manager after the TLB has been updated.
2581  */
2582 static __inline void
2583 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free)
2584 {
2585
2586         /*
2587          * Put page on a list so that it is released after
2588          * *ALL* TLB shootdown is done
2589          */
2590 #ifdef PMAP_DEBUG
2591         pmap_zero_page_check(m);
2592 #endif
2593         m->flags |= PG_ZERO;
2594         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
2595 }
2596
2597 /*
2598  *  Unwire L2 page tables page.
2599  */
2600 static void
2601 pmap_unwire_pt2pg(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2602 {
2603         pt1_entry_t *pte1p, opte1 __unused;
2604         pt2_entry_t *pte2p;
2605         uint32_t i;
2606
2607         KASSERT(pt2pg_is_empty(m),
2608             ("%s: pmap %p PT2PG %p wired", __func__, pmap, m));
2609
2610         /*
2611          * Unmap all L2 page tables in the page from L1 page table.
2612          *
2613          * QQQ: Individual L2 page tables (except the last one) can be unmapped
2614          * earlier. However, we are doing that this way.
2615          */
2616         KASSERT(m->pindex == (pte1_index(va) & ~PT2PG_MASK),
2617             ("%s: pmap %p va %#x PT2PG %p bad index", __func__, pmap, va, m));
2618         pte1p = pmap->pm_pt1 + m->pindex;
2619         for (i = 0; i < NPT2_IN_PG; i++, pte1p++) {
2620                 KASSERT(m->md.pt2_wirecount[i] == 0,
2621                     ("%s: pmap %p PT2 %u (PG %p) wired", __func__, pmap, i, m));
2622                 opte1 = pte1_load(pte1p);
2623                 if (pte1_is_link(opte1)) {
2624                         pte1_clear(pte1p);
2625                         /*
2626                          * Flush intermediate TLB cache.
2627                          */
2628                         pmap_tlb_flush(pmap, (m->pindex + i) << PTE1_SHIFT);
2629                 }
2630 #ifdef INVARIANTS
2631                 else
2632                         KASSERT((opte1 == 0) || pte1_is_section(opte1),
2633                             ("%s: pmap %p va %#x bad pte1 %x at %u", __func__,
2634                             pmap, va, opte1, i));
2635 #endif
2636         }
2637
2638         /*
2639          * Unmap the page from PT2TAB.
2640          */
2641         pte2p = pmap_pt2tab_entry(pmap, va);
2642         (void)pt2tab_load_clear(pte2p);
2643         pmap_tlb_flush(pmap, pt2map_pt2pg(va));
2644
2645         m->wire_count = 0;
2646         pmap->pm_stats.resident_count--;
2647
2648         /*
2649          * This barrier is so that the ordinary store unmapping
2650          * the L2 page table page is globally performed before TLB shoot-
2651          * down is begun.
2652          */
2653         wmb();
2654         vm_wire_sub(1);
2655 }
2656
2657 /*
2658  *  Decrements a L2 page table page's wire count, which is used to record the
2659  *  number of valid page table entries within the page.  If the wire count
2660  *  drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
2661  *  page table page was unmapped and FALSE otherwise.
2662  */
2663 static __inline boolean_t
2664 pmap_unwire_pt2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, struct spglist *free)
2665 {
2666         pt2_wirecount_dec(m, pte1_index(va));
2667         if (pt2pg_is_empty(m)) {
2668                 /*
2669                  * QQQ: Wire count is zero, so whole page should be zero and
2670                  *      we can set PG_ZERO flag to it.
2671                  *      Note that when promotion is enabled, it takes some
2672                  *      more efforts. See pmap_unwire_pt2_all() below.
2673                  */
2674                 pmap_unwire_pt2pg(pmap, va, m);
2675                 pmap_add_delayed_free_list(m, free);
2676                 return (TRUE);
2677         } else
2678                 return (FALSE);
2679 }
2680
2681 /*
2682  *  Drop a L2 page table page's wire count at once, which is used to record
2683  *  the number of valid L2 page table entries within the page. If the wire
2684  *  count drops to zero, then the L2 page table page is unmapped.
2685  */
2686 static __inline void
2687 pmap_unwire_pt2_all(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
2688     struct spglist *free)
2689 {
2690         u_int pte1_idx = pte1_index(va);
2691
2692         KASSERT(m->pindex == (pte1_idx & ~PT2PG_MASK),
2693                 ("%s: PT2 page's pindex is wrong", __func__));
2694         KASSERT(m->wire_count > pt2_wirecount_get(m, pte1_idx),
2695             ("%s: bad pt2 wire count %u > %u", __func__, m->wire_count,
2696             pt2_wirecount_get(m, pte1_idx)));
2697
2698         /*
2699          * It's possible that the L2 page table was never used.
2700          * It happened in case that a section was created without promotion.
2701          */
2702         if (pt2_is_full(m, va)) {
2703                 pt2_wirecount_set(m, pte1_idx, 0);
2704
2705                 /*
2706                  * QQQ: We clear L2 page table now, so when L2 page table page
2707                  *      is going to be freed, we can set it PG_ZERO flag ...
2708                  *      This function is called only on section mappings, so
2709                  *      hopefully it's not to big overload.
2710                  *
2711                  * XXX: If pmap is current, existing PT2MAP mapping could be
2712                  *      used for zeroing.
2713                  */
2714                 pmap_zero_page_area(m, page_pt2off(pte1_idx), NB_IN_PT2);
2715         }
2716 #ifdef INVARIANTS
2717         else
2718                 KASSERT(pt2_is_empty(m, va), ("%s: PT2 is not empty (%u)",
2719                     __func__, pt2_wirecount_get(m, pte1_idx)));
2720 #endif
2721         if (pt2pg_is_empty(m)) {
2722                 pmap_unwire_pt2pg(pmap, va, m);
2723                 pmap_add_delayed_free_list(m, free);
2724         }
2725 }
2726
2727 /*
2728  *  After removing a L2 page table entry, this routine is used to
2729  *  conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
2730  */
2731 static boolean_t
2732 pmap_unuse_pt2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
2733 {
2734         pt1_entry_t pte1;
2735         vm_page_t mpte;
2736
2737         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
2738                 return (FALSE);
2739         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
2740         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(pte1));
2741         return (pmap_unwire_pt2(pmap, va, mpte, free));
2742 }
2743
2744 /*************************************
2745  *
2746  *  Page management routines.
2747  *
2748  *************************************/
2749
2750 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2751 CTASSERT(_NPCM == 11);
2752 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2753
2754 static __inline struct pv_chunk *
2755 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2756 {
2757
2758         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2759 }
2760
2761 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2762
2763 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2764 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2765
2766 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2767         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2768         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2769         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2770         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2771 };
2772
2773 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2774         "Current number of pv entries");
2775
2776 #ifdef PV_STATS
2777 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2778
2779 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2780     "Current number of pv entry chunks");
2781 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2782     "Current number of pv entry chunks allocated");
2783 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2784     "Current number of pv entry chunks frees");
2785 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail,
2786     0, "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2787
2788 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2789 static int pv_entry_spare;
2790
2791 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2792     "Current number of pv entry frees");
2793 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs,
2794     0, "Current number of pv entry allocs");
2795 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2796     "Current number of spare pv entries");
2797 #endif
2798
2799 /*
2800  *  Is given page managed?
2801  */
2802 static __inline bool
2803 is_managed(vm_paddr_t pa)
2804 {
2805         vm_page_t m;
2806
2807         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2808         if (m == NULL)
2809                 return (false);
2810         return ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0);
2811 }
2812
2813 static __inline bool
2814 pte1_is_managed(pt1_entry_t pte1)
2815 {
2816
2817         return (is_managed(pte1_pa(pte1)));
2818 }
2819
2820 static __inline bool
2821 pte2_is_managed(pt2_entry_t pte2)
2822 {
2823
2824         return (is_managed(pte2_pa(pte2)));
2825 }
2826
2827 /*
2828  *  We are in a serious low memory condition.  Resort to
2829  *  drastic measures to free some pages so we can allocate
2830  *  another pv entry chunk.
2831  */
2832 static vm_page_t
2833 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2834 {
2835         struct pch newtail;
2836         struct pv_chunk *pc;
2837         struct md_page *pvh;
2838         pt1_entry_t *pte1p;
2839         pmap_t pmap;
2840         pt2_entry_t *pte2p, tpte2;
2841         pv_entry_t pv;
2842         vm_offset_t va;
2843         vm_page_t m, m_pc;
2844         struct spglist free;
2845         uint32_t inuse;
2846         int bit, field, freed;
2847
2848         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2849         pmap = NULL;
2850         m_pc = NULL;
2851         SLIST_INIT(&free);
2852         TAILQ_INIT(&newtail);
2853         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2854             SLIST_EMPTY(&free))) {
2855                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2856                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2857                         if (pmap != NULL) {
2858                                 if (pmap != locked_pmap)
2859                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2860                         }
2861                         pmap = pc->pc_pmap;
2862                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2863                         if (pmap > locked_pmap)
2864                                 PMAP_LOCK(pmap);
2865                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2866                                 pmap = NULL;
2867                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2868                                 continue;
2869                         }
2870                 }
2871
2872                 /*
2873                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2874                  */
2875                 freed = 0;
2876                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2877                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2878                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2879                                 bit = ffs(inuse) - 1;
2880                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2881                                 va = pv->pv_va;
2882                                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
2883                                 if (pte1_is_section(pte1_load(pte1p)))
2884                                         continue;
2885                                 pte2p = pmap_pte2(pmap, va);
2886                                 tpte2 = pte2_load(pte2p);
2887                                 if ((tpte2 & PTE2_W) == 0)
2888                                         tpte2 = pte2_load_clear(pte2p);
2889                                 pmap_pte2_release(pte2p);
2890                                 if ((tpte2 & PTE2_W) != 0)
2891                                         continue;
2892                                 KASSERT(tpte2 != 0,
2893                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %#x zero pte",
2894                                     pmap, va));
2895                                 pmap_tlb_flush(pmap, va);
2896                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(tpte2));
2897                                 if (pte2_is_dirty(tpte2))
2898                                         vm_page_dirty(m);
2899                                 if ((tpte2 & PTE2_A) != 0)
2900                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2901                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2902                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2903                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2904                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2905                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2906                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2907                                                     PGA_WRITEABLE);
2908                                         }
2909                                 }
2910                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2911                                 pmap_unuse_pt2(pmap, va, &free);
2912                                 freed++;
2913                         }
2914                 }
2915                 if (freed == 0) {
2916                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2917                         continue;
2918                 }
2919                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2920                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2921                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2922                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2923                 pv_entry_count -= freed;
2924                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2925                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2926                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2927                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2928                                     pc_list);
2929                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2930
2931                                 /*
2932                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2933                                  * sufficient.
2934                                  */
2935                                 if (pmap == locked_pmap)
2936                                         goto out;
2937                                 break;
2938                         }
2939                 if (field == _NPCM) {
2940                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2941                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2942                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2943                         /* Entire chunk is free; return it. */
2944                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2945                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2946                         pmap_pte2list_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2947                         break;
2948                 }
2949         }
2950 out:
2951         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2952         if (pmap != NULL) {
2953                 if (pmap != locked_pmap)
2954                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2955         }
2956         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2957                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2958                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2959                 /* Recycle a freed page table page. */
2960                 m_pc->wire_count = 1;
2961                 vm_wire_add(1);
2962         }
2963         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
2964         return (m_pc);
2965 }
2966
2967 static void
2968 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2969 {
2970         vm_page_t m;
2971
2972         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2973         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2974         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2975         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2976         /* entire chunk is free, return it */
2977         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2978         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2979         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
2980         vm_page_free(m);
2981         pmap_pte2list_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2982 }
2983
2984 /*
2985  *  Free the pv_entry back to the free list.
2986  */
2987 static void
2988 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2989 {
2990         struct pv_chunk *pc;
2991         int idx, field, bit;
2992
2993         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2994         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2995         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2996         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2997         pv_entry_count--;
2998         pc = pv_to_chunk(pv);
2999         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
3000         field = idx / 32;
3001         bit = idx % 32;
3002         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
3003         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
3004                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
3005                         /*
3006                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
3007                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
3008                          */
3009                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
3010                             pc)) {
3011                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3012                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
3013                                     pc_list);
3014                         }
3015                         return;
3016                 }
3017         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3018         free_pv_chunk(pc);
3019 }
3020
3021 /*
3022  *  Get a new pv_entry, allocating a block from the system
3023  *  when needed.
3024  */
3025 static pv_entry_t
3026 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
3027 {
3028         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
3029         static struct timeval lastprint;
3030         int bit, field;
3031         pv_entry_t pv;
3032         struct pv_chunk *pc;
3033         vm_page_t m;
3034
3035         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3036         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3037         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
3038         pv_entry_count++;
3039         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
3040                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
3041                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
3042                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
3043                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
3044 retry:
3045         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
3046         if (pc != NULL) {
3047                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
3048                         if (pc->pc_map[field]) {
3049                                 bit = ffs(pc->pc_map[field]) - 1;
3050                                 break;
3051                         }
3052                 }
3053                 if (field < _NPCM) {
3054                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
3055                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
3056                         /* If this was the last item, move it to tail */
3057                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
3058                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
3059                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
3060                                         return (pv);    /* not full, return */
3061                                 }
3062                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3063                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3064                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
3065                         return (pv);
3066                 }
3067         }
3068         /*
3069          * Access to the pte2list "pv_vafree" is synchronized by the pvh
3070          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
3071          * remain non-empty until pmap_pte2list_alloc() completes.
3072          */
3073         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
3074             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
3075                 if (try) {
3076                         pv_entry_count--;
3077                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
3078                         return (NULL);
3079                 }
3080                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
3081                 if (m == NULL)
3082                         goto retry;
3083         }
3084         PV_STAT(pc_chunk_count++);
3085         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
3086         pc = (struct pv_chunk *)pmap_pte2list_alloc(&pv_vafree);
3087         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
3088         pc->pc_pmap = pmap;
3089         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
3090         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
3091                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
3092         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
3093         pv = &pc->pc_pventry[0];
3094         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3095         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
3096         return (pv);
3097 }
3098
3099 /*
3100  *  Create a pv entry for page at pa for
3101  *  (pmap, va).
3102  */
3103 static void
3104 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
3105 {
3106         pv_entry_t pv;
3107
3108         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3109         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3110         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3111         pv->pv_va = va;
3112         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3113 }
3114
3115 static __inline pv_entry_t
3116 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
3117 {
3118         pv_entry_t pv;
3119
3120         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3121         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3122                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
3123                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
3124                         break;
3125                 }
3126         }
3127         return (pv);
3128 }
3129
3130 static void
3131 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
3132 {
3133         pv_entry_t pv;
3134
3135         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
3136         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
3137         free_pv_entry(pmap, pv);
3138 }
3139
3140 static void
3141 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
3142 {
3143         struct md_page *pvh;
3144
3145         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3146         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
3147         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3148                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3149                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
3150                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3151         }
3152 }
3153
3154 static void
3155 pmap_pv_demote_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
3156 {
3157         struct md_page *pvh;
3158         pv_entry_t pv;
3159         vm_offset_t va_last;
3160         vm_page_t m;
3161
3162         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3163         KASSERT((pa & PTE1_OFFSET) == 0,
3164             ("pmap_pv_demote_pte1: pa is not 1mpage aligned"));
3165
3166         /*
3167          * Transfer the 1mpage's pv entry for this mapping to the first
3168          * page's pv list.
3169          */
3170         pvh = pa_to_pvh(pa);
3171         va = pte1_trunc(va);
3172         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
3173         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pte1: pv not found"));
3174         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3175         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3176         /* Instantiate the remaining NPTE2_IN_PT2 - 1 pv entries. */
3177         va_last = va + PTE1_SIZE - PAGE_SIZE;
3178         do {
3179                 m++;
3180                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3181                     ("pmap_pv_demote_pte1: page %p is not managed", m));
3182                 va += PAGE_SIZE;
3183                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
3184         } while (va < va_last);
3185 }
3186
3187 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3188 static void
3189 pmap_pv_promote_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
3190 {
3191         struct md_page *pvh;
3192         pv_entry_t pv;
3193         vm_offset_t va_last;
3194         vm_page_t m;
3195
3196         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3197         KASSERT((pa & PTE1_OFFSET) == 0,
3198             ("pmap_pv_promote_pte1: pa is not 1mpage aligned"));
3199
3200         /*
3201          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
3202          * 1mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
3203          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
3204          * get_pv_entry() calls pmap_pv_reclaim() and that pmap_pv_reclaim()
3205          * removes one of the mappings that is being promoted.
3206          */
3207         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3208         va = pte1_trunc(va);
3209         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
3210         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pte1: pv not found"));
3211         pvh = pa_to_pvh(pa);
3212         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
3213         /* Free the remaining NPTE2_IN_PT2 - 1 pv entries. */
3214         va_last = va + PTE1_SIZE - PAGE_SIZE;
3215         do {
3216                 m++;
3217                 va += PAGE_SIZE;
3218                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
3219         } while (va < va_last);
3220 }
3221 #endif
3222
3223 /*
3224  *  Conditionally create a pv entry.
3225  */
3226 static boolean_t
3227 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
3228 {
3229         pv_entry_t pv;
3230
3231         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3232         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3233         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water &&
3234             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
3235                 pv->pv_va = va;
3236                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3237                 return (TRUE);
3238         } else
3239                 return (FALSE);
3240 }
3241
3242 /*
3243  *  Create the pv entries for each of the pages within a section.
3244  */
3245 static bool
3246 pmap_pv_insert_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pt1_entry_t pte1, u_int flags)
3247 {
3248         struct md_page *pvh;
3249         pv_entry_t pv;
3250         bool noreclaim;
3251
3252         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3253         noreclaim = (flags & PMAP_ENTER_NORECLAIM) != 0;
3254         if ((noreclaim && pv_entry_count >= pv_entry_high_water) ||
3255             (pv = get_pv_entry(pmap, noreclaim)) == NULL)
3256                 return (false);
3257         pv->pv_va = va;
3258         pvh = pa_to_pvh(pte1_pa(pte1));
3259         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
3260         return (true);
3261 }
3262
3263 static inline void
3264 pmap_tlb_flush_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pt1_entry_t npte1)
3265 {
3266
3267         /* Kill all the small mappings or the big one only. */
3268         if (pte1_is_section(npte1))
3269                 pmap_tlb_flush_range(pmap, pte1_trunc(va), PTE1_SIZE);
3270         else
3271                 pmap_tlb_flush(pmap, pte1_trunc(va));
3272 }
3273
3274 /*
3275  *  Update kernel pte1 on all pmaps.
3276  *
3277  *  The following function is called only on one cpu with disabled interrupts.
3278  *  In SMP case, smp_rendezvous_cpus() is used to stop other cpus. This way
3279  *  nobody can invoke explicit hardware table walk during the update of pte1.
3280  *  Unsolicited hardware table walk can still happen, invoked by speculative
3281  *  data or instruction prefetch or even by speculative hardware table walk.
3282  *
3283  *  The break-before-make approach should be implemented here. However, it's
3284  *  not so easy to do that for kernel mappings as it would be unhappy to unmap
3285  *  itself unexpectedly but voluntarily.
3286  */
3287 static void
3288 pmap_update_pte1_kernel(vm_offset_t va, pt1_entry_t npte1)
3289 {
3290         pmap_t pmap;
3291         pt1_entry_t *pte1p;
3292
3293         /*
3294          * Get current pmap. Interrupts should be disabled here
3295          * so PCPU_GET() is done atomically.
3296          */
3297         pmap = PCPU_GET(curpmap);
3298         if (pmap == NULL)
3299                 pmap = kernel_pmap;
3300
3301         /*
3302          * (1) Change pte1 on current pmap.
3303          * (2) Flush all obsolete TLB entries on current CPU.
3304          * (3) Change pte1 on all pmaps.
3305          * (4) Flush all obsolete TLB entries on all CPUs in SMP case.
3306          */
3307
3308         pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
3309         pte1_store(pte1p, npte1);
3310
3311         /* Kill all the small mappings or the big one only. */
3312         if (pte1_is_section(npte1)) {
3313                 pmap_pte1_kern_promotions++;
3314                 tlb_flush_range_local(pte1_trunc(va), PTE1_SIZE);
3315         } else {
3316                 pmap_pte1_kern_demotions++;
3317                 tlb_flush_local(pte1_trunc(va));
3318         }
3319
3320         /*
3321          * In SMP case, this function is called when all cpus are at smp
3322          * rendezvous, so there is no need to use 'allpmaps_lock' lock here.
3323          * In UP case, the function is called with this lock locked.
3324          */
3325         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
3326                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
3327                 pte1_store(pte1p, npte1);
3328         }
3329
3330 #ifdef SMP
3331         /* Kill all the small mappings or the big one only. */
3332         if (pte1_is_section(npte1))
3333                 tlb_flush_range(pte1_trunc(va), PTE1_SIZE);
3334         else
3335                 tlb_flush(pte1_trunc(va));
3336 #endif
3337 }
3338
3339 #ifdef SMP
3340 struct pte1_action {
3341         vm_offset_t va;
3342         pt1_entry_t npte1;
3343         u_int update;           /* CPU that updates the PTE1 */
3344 };
3345
3346 static void
3347 pmap_update_pte1_action(void *arg)
3348 {
3349         struct pte1_action *act = arg;
3350
3351         if (act->update == PCPU_GET(cpuid))
3352                 pmap_update_pte1_kernel(act->va, act->npte1);
3353 }
3354
3355 /*
3356  *  Change pte1 on current pmap.
3357  *  Note that kernel pte1 must be changed on all pmaps.
3358  *
3359  *  According to the architecture reference manual published by ARM,
3360  *  the behaviour is UNPREDICTABLE when two or more TLB entries map the same VA.
3361  *  According to this manual, UNPREDICTABLE behaviours must never happen in
3362  *  a viable system. In contrast, on x86 processors, it is not specified which
3363  *  TLB entry mapping the virtual address will be used, but the MMU doesn't
3364  *  generate a bogus translation the way it does on Cortex-A8 rev 2 (Beaglebone
3365  *  Black).
3366  *
3367  *  It's a problem when either promotion or demotion is being done. The pte1
3368  *  update and appropriate TLB flush must be done atomically in general.
3369  */
3370 static void
3371 pmap_change_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va,
3372     pt1_entry_t npte1)
3373 {
3374
3375         if (pmap == kernel_pmap) {
3376                 struct pte1_action act;
3377
3378                 sched_pin();
3379                 act.va = va;
3380                 act.npte1 = npte1;
3381                 act.update = PCPU_GET(cpuid);
3382                 smp_rendezvous_cpus(all_cpus, smp_no_rendezvous_barrier,
3383                     pmap_update_pte1_action, NULL, &act);
3384                 sched_unpin();
3385         } else {
3386                 register_t cspr;
3387
3388                 /*
3389                  * Use break-before-make approach for changing userland
3390                  * mappings. It can cause L1 translation aborts on other
3391                  * cores in SMP case. So, special treatment is implemented
3392                  * in pmap_fault(). To reduce the likelihood that another core
3393                  * will be affected by the broken mapping, disable interrupts
3394                  * until the mapping change is completed.
3395                  */
3396                 cspr = disable_interrupts(PSR_I | PSR_F);
3397                 pte1_clear(pte1p);
3398                 pmap_tlb_flush_pte1(pmap, va, npte1);
3399                 pte1_store(pte1p, npte1);
3400                 restore_interrupts(cspr);
3401         }
3402 }
3403 #else
3404 static void
3405 pmap_change_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va,
3406     pt1_entry_t npte1)
3407 {
3408
3409         if (pmap == kernel_pmap) {
3410                 mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
3411                 pmap_update_pte1_kernel(va, npte1);
3412                 mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
3413         } else {
3414                 register_t cspr;
3415
3416                 /*
3417                  * Use break-before-make approach for changing userland
3418                  * mappings. It's absolutely safe in UP case when interrupts
3419                  * are disabled.
3420                  */
3421                 cspr = disable_interrupts(PSR_I | PSR_F);
3422                 pte1_clear(pte1p);
3423                 pmap_tlb_flush_pte1(pmap, va, npte1);
3424                 pte1_store(pte1p, npte1);
3425                 restore_interrupts(cspr);
3426         }
3427 }
3428 #endif
3429
3430 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3431 /*
3432  *  Tries to promote the NPTE2_IN_PT2, contiguous 4KB page mappings that are
3433  *  within a single page table page (PT2) to a single 1MB page mapping.
3434  *  For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3435  *  mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3436  *  mappings must have identical characteristics.
3437  *
3438  *  Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3439  *  promoted.  The reason is that kernel PTE1s are replicated in each pmap but
3440  *  pmap_remove_write(), pmap_clear_modify(), and pmap_clear_reference() only
3441  *  read the PTE1 from the kernel pmap.
3442  */
3443 static void
3444 pmap_promote_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va)
3445 {
3446         pt1_entry_t npte1;
3447         pt2_entry_t *fpte2p, fpte2, fpte2_fav;
3448         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
3449         vm_offset_t pteva __unused;
3450         vm_page_t m __unused;
3451
3452         PDEBUG(6, printf("%s(%p): try for va %#x pte1 %#x at %p\n", __func__,
3453             pmap, va, pte1_load(pte1p), pte1p));
3454
3455         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3456
3457         /*
3458          * Examine the first PTE2 in the specified PT2. Abort if this PTE2 is
3459          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3460          * within a 1MB page.
3461          */
3462         fpte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pte1_trunc(va));
3463         fpte2 = pte2_load(fpte2p);
3464         if ((fpte2 & ((PTE2_FRAME & PTE1_OFFSET) | PTE2_A | PTE2_V)) !=
3465             (PTE2_A | PTE2_V)) {
3466                 pmap_pte1_p_failures++;
3467                 CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure(1) for va %#x in pmap %p",
3468                     __func__, va, pmap);
3469                 return;
3470         }
3471         if (pte2_is_managed(fpte2) && pmap == kernel_pmap) {
3472                 pmap_pte1_p_failures++;
3473                 CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure(2) for va %#x in pmap %p",
3474                     __func__, va, pmap);
3475                 return;
3476         }
3477         if ((fpte2 & (PTE2_NM | PTE2_RO)) == PTE2_NM) {
3478                 /*
3479                  * When page is not modified, PTE2_RO can be set without
3480                  * a TLB invalidation.
3481                  */
3482                 fpte2 |= PTE2_RO;
3483                 pte2_store(fpte2p, fpte2);
3484         }
3485
3486         /*
3487          * Examine each of the other PTE2s in the specified PT2. Abort if this
3488          * PTE2 maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3489          * characteristics to the first PTE2.
3490          */
3491         fpte2_fav = (fpte2 & (PTE2_FRAME | PTE2_A | PTE2_V));
3492         fpte2_fav += PTE1_SIZE - PTE2_SIZE; /* examine from the end */
3493         for (pte2p = fpte2p + NPTE2_IN_PT2 - 1; pte2p > fpte2p; pte2p--) {
3494                 pte2 = pte2_load(pte2p);
3495                 if ((pte2 & (PTE2_FRAME | PTE2_A | PTE2_V)) != fpte2_fav) {
3496                         pmap_pte1_p_failures++;
3497                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure(3) for va %#x in pmap %p",
3498                             __func__, va, pmap);
3499                         return;
3500                 }
3501                 if ((pte2 & (PTE2_NM | PTE2_RO)) == PTE2_NM) {
3502                         /*
3503                          * When page is not modified, PTE2_RO can be set
3504                          * without a TLB invalidation. See note above.
3505                          */
3506                         pte2 |= PTE2_RO;
3507                         pte2_store(pte2p, pte2);
3508                         pteva = pte1_trunc(va) | (pte2 & PTE1_OFFSET &
3509                             PTE2_FRAME);
3510                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: protect for va %#x in pmap %p",
3511                             __func__, pteva, pmap);
3512                 }
3513                 if ((pte2 & PTE2_PROMOTE) != (fpte2 & PTE2_PROMOTE)) {
3514                         pmap_pte1_p_failures++;
3515                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure(4) for va %#x in pmap %p",
3516                             __func__, va, pmap);
3517                         return;
3518                 }
3519
3520                 fpte2_fav -= PTE2_SIZE;
3521         }
3522         /*
3523          * The page table page in its current state will stay in PT2TAB
3524          * until the PTE1 mapping the section is demoted by pmap_demote_pte1()
3525          * or destroyed by pmap_remove_pte1().
3526          *
3527          * Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE.
3528          */
3529         m = PHYS_TO_VM_PAGE(trunc_page(pte1_link_pa(pte1_load(pte1p))));
3530         KASSERT(m >= vm_page_array && m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3531             ("%s: PT2 page is out of range", __func__));
3532         KASSERT(m->pindex == (pte1_index(va) & ~PT2PG_MASK),
3533             ("%s: PT2 page's pindex is wrong", __func__));
3534
3535         /*
3536          * Get pte1 from pte2 format.
3537          */
3538         npte1 = (fpte2 & PTE1_FRAME) | ATTR_TO_L1(fpte2) | PTE1_V;
3539
3540         /*
3541          * Promote the pv entries.
3542          */
3543         if (pte2_is_managed(fpte2))
3544                 pmap_pv_promote_pte1(pmap, va, pte1_pa(npte1));
3545
3546         /*
3547          * Promote the mappings.
3548          */
3549         pmap_change_pte1(pmap, pte1p, va, npte1);
3550
3551         pmap_pte1_promotions++;
3552         CTR3(KTR_PMAP, "%s: success for va %#x in pmap %p",
3553             __func__, va, pmap);
3554
3555         PDEBUG(6, printf("%s(%p): success for va %#x pte1 %#x(%#x) at %p\n",
3556             __func__, pmap, va, npte1, pte1_load(pte1p), pte1p));
3557 }
3558 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
3559
3560 /*
3561  *  Zero L2 page table page.
3562  */
3563 static __inline void
3564 pmap_clear_pt2(pt2_entry_t *fpte2p)
3565 {
3566         pt2_entry_t *pte2p;
3567
3568         for (pte2p = fpte2p; pte2p < fpte2p + NPTE2_IN_PT2; pte2p++)
3569                 pte2_clear(pte2p);
3570
3571 }
3572
3573 /*
3574  *  Removes a 1MB page mapping from the kernel pmap.
3575  */
3576 static void
3577 pmap_remove_kernel_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va)
3578 {
3579         vm_page_t m;
3580         uint32_t pte1_idx;
3581         pt2_entry_t *fpte2p;
3582         vm_paddr_t pt2_pa;
3583
3584         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3585         m = pmap_pt2_page(pmap, va);
3586         if (m == NULL)
3587                 /*
3588                  * QQQ: Is this function called only on promoted pte1?
3589                  *      We certainly do section mappings directly
3590                  *      (without promotion) in kernel !!!
3591                  */
3592                 panic("%s: missing pt2 page", __func__);
3593
3594         pte1_idx = pte1_index(va);
3595
3596         /*
3597          * Initialize the L2 page table.
3598          */
3599         fpte2p = page_pt2(pt2map_pt2pg(va), pte1_idx);
3600         pmap_clear_pt2(fpte2p);
3601
3602         /*
3603          * Remove the mapping.
3604          */
3605         pt2_pa = page_pt2pa(VM_PAGE_TO_PHYS(m), pte1_idx);
3606         pmap_kenter_pte1(va, PTE1_LINK(pt2_pa));
3607
3608         /*
3609          * QQQ: We do not need to invalidate PT2MAP mapping
3610          * as we did not change it. I.e. the L2 page table page
3611          * was and still is mapped the same way.
3612          */
3613 }
3614
3615 /*
3616  *  Do the things to unmap a section in a process
3617  */
3618 static void
3619 pmap_remove_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t sva,
3620     struct spglist *free)
3621 {
3622         pt1_entry_t opte1;
3623         struct md_page *pvh;
3624         vm_offset_t eva, va;
3625         vm_page_t m;
3626
3627         PDEBUG(6, printf("%s(%p): va %#x pte1 %#x at %p\n", __func__, pmap, sva,
3628             pte1_load(pte1p), pte1p));
3629
3630         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3631         KASSERT((sva & PTE1_OFFSET) == 0,
3632             ("%s: sva is not 1mpage aligned", __func__));
3633
3634         /*
3635          * Clear and invalidate the mapping. It should occupy one and only TLB
3636          * entry. So, pmap_tlb_flush() called with aligned address should be
3637          * sufficient.
3638          */
3639         opte1 = pte1_load_clear(pte1p);
3640         pmap_tlb_flush(pmap, sva);
3641
3642         if (pte1_is_wired(opte1))
3643                 pmap->pm_stats.wired_count -= PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
3644         pmap->pm_stats.resident_count -= PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
3645         if (pte1_is_managed(opte1)) {
3646                 pvh = pa_to_pvh(pte1_pa(opte1));
3647                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
3648                 eva = sva + PTE1_SIZE;
3649                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_pa(opte1));
3650                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
3651                         if (pte1_is_dirty(opte1))
3652                                 vm_page_dirty(m);
3653                         if (opte1 & PTE1_A)
3654                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3655                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
3656                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
3657                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3658                 }
3659         }
3660         if (pmap == kernel_pmap) {
3661                 /*
3662                  * L2 page table(s) can't be removed from kernel map as
3663                  * kernel counts on it (stuff around pmap_growkernel()).
3664                  */
3665                  pmap_remove_kernel_pte1(pmap, pte1p, sva);
3666         } else {
3667                 /*
3668                  * Get associated L2 page table page.
3669                  * It's possible that the page was never allocated.
3670                  */
3671                 m = pmap_pt2_page(pmap, sva);
3672                 if (m != NULL)
3673                         pmap_unwire_pt2_all(pmap, sva, m, free);
3674         }
3675 }
3676
3677 /*
3678  *  Fills L2 page table page with mappings to consecutive physical pages.
3679  */
3680 static __inline void
3681 pmap_fill_pt2(pt2_entry_t *fpte2p, pt2_entry_t npte2)
3682 {
3683         pt2_entry_t *pte2p;
3684
3685         for (pte2p = fpte2p; pte2p < fpte2p + NPTE2_IN_PT2; pte2p++) {
3686                 pte2_store(pte2p, npte2);
3687                 npte2 += PTE2_SIZE;
3688         }
3689 }
3690
3691 /*
3692  *  Tries to demote a 1MB page mapping. If demotion fails, the
3693  *  1MB page mapping is invalidated.
3694  */
3695 static boolean_t
3696 pmap_demote_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va)
3697 {
3698         pt1_entry_t opte1, npte1;
3699         pt2_entry_t *fpte2p, npte2;
3700         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2_pa;
3701         vm_page_t m;
3702         struct spglist free;
3703         uint32_t pte1_idx, isnew = 0;
3704
3705         PDEBUG(6, printf("%s(%p): try for va %#x pte1 %#x at %p\n", __func__,
3706             pmap, va, pte1_load(pte1p), pte1p));
3707
3708         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3709
3710         opte1 = pte1_load(pte1p);
3711         KASSERT(pte1_is_section(opte1), ("%s: opte1 not a section", __func__));
3712
3713         if ((opte1 & PTE1_A) == 0 || (m = pmap_pt2_page(pmap, va)) == NULL) {
3714                 KASSERT(!pte1_is_wired(opte1),
3715                     ("%s: PT2 page for a wired mapping is missing", __func__));
3716
3717                 /*
3718                  * Invalidate the 1MB page mapping and return
3719                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
3720                  * allocation of the new page table page fails.
3721                  */
3722                 if ((opte1 & PTE1_A) == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL,
3723                     pte1_index(va) & ~PT2PG_MASK, VM_ALLOC_NOOBJ |
3724                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
3725                         SLIST_INIT(&free);
3726                         pmap_remove_pte1(pmap, pte1p, pte1_trunc(va), &free);
3727                         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
3728                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure for va %#x in pmap %p",
3729                             __func__, va, pmap);
3730                         return (FALSE);
3731                 }
3732                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3733                         pmap->pm_stats.resident_count++;
3734
3735                 isnew = 1;
3736
3737                 /*
3738                  * We init all L2 page tables in the page even if
3739                  * we are going to change everything for one L2 page
3740                  * table in a while.
3741                  */
3742                 pt2pg_pa = pmap_pt2pg_init(pmap, va, m);
3743         } else {
3744                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3745                         if (pt2_is_empty(m, va))
3746                                 isnew = 1; /* Demoting section w/o promotion. */
3747 #ifdef INVARIANTS
3748                         else
3749                                 KASSERT(pt2_is_full(m, va), ("%s: bad PT2 wire"
3750                                     " count %u", __func__,
3751                                     pt2_wirecount_get(m, pte1_index(va))));
3752 #endif
3753                 }
3754         }
3755
3756         pt2pg_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3757         pte1_idx = pte1_index(va);
3758         /*
3759          * If the pmap is current, then the PT2MAP can provide access to
3760          * the page table page (promoted L2 page tables are not unmapped).
3761          * Otherwise, temporarily map the L2 page table page (m) into
3762          * the kernel's address space at either PADDR1 or PADDR2.
3763          *
3764          * Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE.
3765          */
3766         if (pmap_is_current(pmap))
3767                 fpte2p = page_pt2(pt2map_pt2pg(va), pte1_idx);
3768         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
3769                 if (pte2_pa(pte2_load(PMAP1)) != pt2pg_pa) {
3770                         pte2_store(PMAP1, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
3771 #ifdef SMP
3772                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
3773 #endif
3774                         tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR1);
3775                         PMAP1changed++;
3776                 } else
3777 #ifdef SMP
3778                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
3779                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
3780                         tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR1);
3781                         PMAP1changedcpu++;
3782                 } else
3783 #endif
3784                         PMAP1unchanged++;
3785                 fpte2p = page_pt2((vm_offset_t)PADDR1, pte1_idx);
3786         } else {
3787                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
3788                 if (pte2_pa(pte2_load(PMAP2)) != pt2pg_pa) {
3789                         pte2_store(PMAP2, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
3790                         tlb_flush((vm_offset_t)PADDR2);
3791                 }
3792                 fpte2p = page_pt2((vm_offset_t)PADDR2, pte1_idx);
3793         }
3794         pt2_pa = page_pt2pa(pt2pg_pa, pte1_idx);
3795         npte1 = PTE1_LINK(pt2_pa);
3796
3797         KASSERT((opte1 & PTE1_A) != 0,
3798             ("%s: opte1 is missing PTE1_A", __func__));
3799         KASSERT((opte1 & (PTE1_NM | PTE1_RO)) != PTE1_NM,
3800             ("%s: opte1 has PTE1_NM", __func__));
3801
3802         /*
3803          *  Get pte2 from pte1 format.
3804         */
3805         npte2 = pte1_pa(opte1) | ATTR_TO_L2(opte1) | PTE2_V;
3806
3807         /*
3808          * If the L2 page table page is new, initialize it. If the mapping
3809          * has changed attributes, update the page table entries.
3810          */
3811         if (isnew != 0) {
3812                 pt2_wirecount_set(m, pte1_idx, NPTE2_IN_PT2);
3813                 pmap_fill_pt2(fpte2p, npte2);
3814         } else if ((pte2_load(fpte2p) & PTE2_PROMOTE) !=
3815                     (npte2 & PTE2_PROMOTE))
3816                 pmap_fill_pt2(fpte2p, npte2);
3817
3818         KASSERT(pte2_pa(pte2_load(fpte2p)) == pte2_pa(npte2),
3819             ("%s: fpte2p and npte2 map different physical addresses",
3820             __func__));
3821
3822         if (fpte2p == PADDR2)
3823                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
3824
3825         /*
3826          * Demote the mapping. This pmap is locked. The old PTE1 has
3827          * PTE1_A set. If the old PTE1 has not PTE1_RO set, it also
3828          * has not PTE1_NM set. Thus, there is no danger of a race with
3829          * another processor changing the setting of PTE1_A and/or PTE1_NM
3830          * between the read above and the store below.
3831          */
3832         pmap_change_pte1(pmap, pte1p, va, npte1);
3833
3834         /*
3835          * Demote the pv entry. This depends on the earlier demotion
3836          * of the mapping. Specifically, the (re)creation of a per-
3837          * page pv entry might trigger the execution of pmap_pv_reclaim(),
3838          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
3839          * and destroy the associated mapping. In order to destroy
3840          * the mapping, the PTE1 must have already changed from mapping
3841          * the 1mpage to referencing the page table page.
3842          */
3843         if (pte1_is_managed(opte1))
3844                 pmap_pv_demote_pte1(pmap, va, pte1_pa(opte1));
3845
3846         pmap_pte1_demotions++;
3847         CTR3(KTR_PMAP, "%s: success for va %#x in pmap %p",
3848             __func__, va, pmap);
3849
3850         PDEBUG(6, printf("%s(%p): success for va %#x pte1 %#x(%#x) at %p\n",
3851             __func__, pmap, va, npte1, pte1_load(pte1p), pte1p));
3852         return (TRUE);
3853 }
3854
3855 /*
3856  *      Insert the given physical page (p) at
3857  *      the specified virtual address (v) in the
3858  *      target physical map with the protection requested.
3859  *
3860  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3861  *      that the related pte can not be reclaimed.
3862  *
3863  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3864  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3865  *      insert this page into the given map NOW.
3866  */
3867 int
3868 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3869     u_int flags, int8_t psind)
3870 {
3871         pt1_entry_t *pte1p;
3872         pt2_entry_t *pte2p;
3873         pt2_entry_t npte2, opte2;
3874         pv_entry_t pv;
3875         vm_paddr_t opa, pa;
3876         vm_page_t mpte2, om;
3877         int rv;
3878
3879         va = trunc_page(va);
3880         KASSERT(va <= vm_max_kernel_address, ("%s: toobig", __func__));
3881         KASSERT(va < UPT2V_MIN_ADDRESS || va >= UPT2V_MAX_ADDRESS,
3882             ("%s: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)", __func__,
3883             va));
3884         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 || va < kmi.clean_sva ||
3885             va >= kmi.clean_eva,
3886             ("%s: managed mapping within the clean submap", __func__));
3887         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3888                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3889         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_RESERVED) == 0,
3890             ("%s: flags %u has reserved bits set", __func__, flags));
3891         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3892         npte2 = PTE2(pa, PTE2_A, vm_page_pte2_attr(m));
3893         if ((flags & VM_PROT_WRITE) == 0)
3894                 npte2 |= PTE2_NM;
3895         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3896                 npte2 |= PTE2_RO;
3897         KASSERT((npte2 & (PTE2_NM | PTE2_RO)) != PTE2_RO,
3898             ("%s: flags includes VM_PROT_WRITE but prot doesn't", __func__));
3899         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3900                 npte2 |= PTE2_NX;
3901         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
3902                 npte2 |= PTE2_W;
3903         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3904                 npte2 |= PTE2_U;
3905         if (pmap != kernel_pmap)
3906                 npte2 |= PTE2_NG;
3907
3908         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3909         PMAP_LOCK(pmap);
3910         sched_pin();
3911         if (psind == 1) {
3912                 /* Assert the required virtual and physical alignment. */
3913                 KASSERT((va & PTE1_OFFSET) == 0,
3914                     ("%s: va unaligned", __func__));
3915                 KASSERT(m->psind > 0, ("%s: m->psind < psind", __func__));
3916                 rv = pmap_enter_pte1(pmap, va, PTE1_PA(pa) | ATTR_TO_L1(npte2) |
3917                     PTE1_V, flags, m);
3918                 goto out;
3919         }
3920
3921         /*
3922          * In the case that a page table page is not
3923          * resident, we are creating it here.
3924          */
3925         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3926                 mpte2 = pmap_allocpte2(pmap, va, flags);
3927                 if (mpte2 == NULL) {
3928                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3929                             ("pmap_allocpte2 failed with sleep allowed"));
3930                         rv = KERN_RESOURCE_SHORTAGE;
3931                         goto out;
3932                 }
3933         } else
3934                 mpte2 = NULL;
3935         pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
3936         if (pte1_is_section(pte1_load(pte1p)))
3937                 panic("%s: attempted on 1MB page", __func__);
3938         pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, va);
3939         if (pte2p == NULL)
3940                 panic("%s: invalid L1 page table entry va=%#x", __func__, va);
3941
3942         om = NULL;
3943         opte2 = pte2_load(pte2p);
3944         opa = pte2_pa(opte2);
3945         /*
3946          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3947          */
3948         if (pte2_is_valid(opte2) && (opa == pa)) {
3949                 /*
3950                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3951                  * wiring PT2 pages as they remain resident as long as there
3952                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3953                  * the PT2 page will be also.
3954                  */
3955                 if (pte2_is_wired(npte2) && !pte2_is_wired(opte2))
3956                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3957                 else if (!pte2_is_wired(npte2) && pte2_is_wired(opte2))
3958                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3959
3960                 /*
3961                  * Remove extra pte2 reference
3962                  */
3963                 if (mpte2)
3964                         pt2_wirecount_dec(mpte2, pte1_index(va));
3965                 if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3966                         om = m;
3967                 goto validate;
3968         }
3969
3970         /*
3971          * QQQ: We think that changing physical address on writeable mapping
3972          *      is not safe. Well, maybe on kernel address space with correct
3973          *      locking, it can make a sense. However, we have no idea why
3974          *      anyone should do that on user address space. Are we wrong?
3975          */
3976         KASSERT((opa == 0) || (opa == pa) ||
3977             !pte2_is_valid(opte2) || ((opte2 & PTE2_RO) != 0),
3978             ("%s: pmap %p va %#x(%#x) opa %#x pa %#x - gotcha %#x %#x!",
3979             __func__, pmap, va, opte2, opa, pa, flags, prot));
3980
3981         pv = NULL;
3982
3983         /*
3984          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3985          * handle validating new mapping.
3986          */
3987         if (opa) {
3988                 if (pte2_is_wired(opte2))
3989                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3990                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3991                 if (om != NULL && (om->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3992                         om = NULL;
3993                 if (om != NULL)
3994                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3995
3996                 /*
3997                  * Remove extra pte2 reference
3998                  */
3999                 if (mpte2 != NULL)
4000                         pt2_wirecount_dec(mpte2, va >> PTE1_SHIFT);
4001         } else
4002                 pmap->pm_stats.resident_count++;
4003
4004         /*
4005          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
4006          */
4007         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
4008                 if (pv == NULL) {
4009                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
4010                         pv->pv_va = va;
4011                 }
4012                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4013         } else if (pv != NULL)
4014                 free_pv_entry(pmap, pv);
4015
4016         /*
4017          * Increment counters
4018          */
4019         if (pte2_is_wired(npte2))
4020                 pmap->pm_stats.wired_count++;
4021
4022 validate:
4023         /*
4024          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
4025          */
4026         if (prot & VM_PROT_WRITE) {
4027                 if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
4028                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
4029         }
4030
4031         /*
4032          * If the mapping or permission bits are different, we need
4033          * to update the pte2.
4034          *
4035          * QQQ: Think again and again what to do
4036          *      if the mapping is going to be changed!
4037          */
4038         if ((opte2 & ~(PTE2_NM | PTE2_A)) != (npte2 & ~(PTE2_NM | PTE2_A))) {
4039                 /*
4040                  * Sync icache if exec permission and attribute VM_MEMATTR_WB_WA
4041                  * is set. Do it now, before the mapping is stored and made
4042                  * valid for hardware table walk. If done later, there is a race
4043                  * for other threads of current process in lazy loading case.
4044                  * Don't do it for kernel memory which is mapped with exec
4045                  * permission even if the memory isn't going to hold executable
4046                  * code. The only time when icache sync is needed is after
4047                  * kernel module is loaded and the relocation info is processed.
4048                  * And it's done in elf_cpu_load_file().
4049                  *
4050                  * QQQ: (1) Does it exist any better way where
4051                  *          or how to sync icache?
4052                  *      (2) Now, we do it on a page basis.
4053                  */
4054                 if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) && pmap != kernel_pmap &&
4055                     m->md.pat_mode == VM_MEMATTR_WB_WA &&
4056                     (opa != pa || (opte2 & PTE2_NX)))
4057                         cache_icache_sync_fresh(va, pa, PAGE_SIZE);
4058
4059                 if (opte2 & PTE2_V) {
4060                         /* Change mapping with break-before-make approach. */
4061                         opte2 = pte2_load_clear(pte2p);
4062                         pmap_tlb_flush(pmap, va);
4063                         pte2_store(pte2p, npte2);
4064                         if (om != NULL) {
4065                                 KASSERT((om->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4066                                     ("%s: om %p unmanaged", __func__, om));
4067                                 if ((opte2 & PTE2_A) != 0)
4068                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
4069                                 if (pte2_is_dirty(opte2))
4070                                         vm_page_dirty(om);
4071                                 if (TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
4072                                     ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4073                                     TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
4074                                         vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
4075                         }
4076                 } else
4077                         pte2_store(pte2p, npte2);
4078         }
4079 #if 0
4080         else {
4081                 /*
4082                  * QQQ: In time when both access and not mofified bits are
4083                  *      emulated by software, this should not happen. Some
4084                  *      analysis is need, if this really happen. Missing
4085                  *      tlb flush somewhere could be the reason.
4086                  */
4087                 panic("%s: pmap %p va %#x opte2 %x npte2 %x !!", __func__, pmap,
4088                     va, opte2, npte2);
4089         }
4090 #endif
4091
4092 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
4093         /*
4094          * If both the L2 page table page and the reservation are fully
4095          * populated, then attempt promotion.
4096          */
4097         if ((mpte2 == NULL || pt2_is_full(mpte2, va)) &&
4098             sp_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4099             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
4100                 pmap_promote_pte1(pmap, pte1p, va);
4101 #endif
4102
4103         rv = KERN_SUCCESS;
4104 out:
4105         sched_unpin();
4106         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4107         PMAP_UNLOCK(pmap);
4108         return (rv);
4109 }
4110
4111 /*
4112  *  Do the things to unmap a page in a process.
4113  */
4114 static int
4115 pmap_remove_pte2(pmap_t pmap, pt2_entry_t *pte2p, vm_offset_t va,
4116     struct spglist *free)
4117 {
4118         pt2_entry_t opte2;
4119         vm_page_t m;
4120
4121         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4122         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4123
4124         /* Clear and invalidate the mapping. */
4125         opte2 = pte2_load_clear(pte2p);
4126         pmap_tlb_flush(pmap, va);
4127
4128         KASSERT(pte2_is_valid(opte2), ("%s: pmap %p va %#x not link pte2 %#x",
4129             __func__, pmap, va, opte2));
4130
4131         if (opte2 & PTE2_W)
4132                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
4133         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
4134         if (pte2_is_managed(opte2)) {
4135                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(opte2));
4136                 if (pte2_is_dirty(opte2))
4137                         vm_page_dirty(m);
4138                 if (opte2 & PTE2_A)
4139                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
4140                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
4141         }
4142         return (pmap_unuse_pt2(pmap, va, free));
4143 }
4144
4145 /*
4146  *  Remove a single page from a process address space.
4147  */
4148 static void
4149 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
4150 {
4151         pt2_entry_t *pte2p;
4152
4153         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4154         KASSERT(curthread->td_pinned > 0,
4155             ("%s: curthread not pinned", __func__));
4156         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4157         if ((pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, va)) == NULL ||
4158             !pte2_is_valid(pte2_load(pte2p)))
4159                 return;
4160         pmap_remove_pte2(pmap, pte2p, va, free);
4161 }
4162
4163 /*
4164  *  Remove the given range of addresses from the specified map.
4165  *
4166  *  It is assumed that the start and end are properly
4167  *  rounded to the page size.
4168  */
4169 void
4170 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4171 {
4172         vm_offset_t nextva;
4173         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
4174         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
4175         struct spglist free;
4176
4177         /*
4178          * Perform an unsynchronized read. This is, however, safe.
4179          */
4180         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
4181                 return;
4182
4183         SLIST_INIT(&free);
4184
4185         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4186         sched_pin();
4187         PMAP_LOCK(pmap);
4188
4189         /*
4190          * Special handling of removing one page. A very common
4191          * operation and easy to short circuit some code.
4192          */
4193         if (sva + PAGE_SIZE == eva) {
4194                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, sva));
4195                 if (pte1_is_link(pte1)) {
4196                         pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
4197                         goto out;
4198                 }
4199         }
4200
4201         for (; sva < eva; sva = nextva) {
4202                 /*
4203                  * Calculate address for next L2 page table.
4204                  */
4205                 nextva = pte1_trunc(sva + PTE1_SIZE);
4206                 if (nextva < sva)
4207                         nextva = eva;
4208                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
4209                         break;
4210
4211                 pte1p = pmap_pte1(pmap, sva);
4212                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4213
4214                 /*
4215                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the L1 page
4216                  * table is always allocated, and in kernel virtual.
4217                  */
4218                 if (pte1 == 0)
4219                         continue;
4220
4221                 if (pte1_is_section(pte1)) {
4222                         /*
4223                          * Are we removing the entire large page?  If not,
4224                          * demote the mapping and fall through.
4225                          */
4226                         if (sva + PTE1_SIZE == nextva && eva >= nextva) {
4227                                 pmap_remove_pte1(pmap, pte1p, sva, &free);
4228                                 continue;
4229                         } else if (!pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, sva)) {
4230                                 /* The large page mapping was destroyed. */
4231                                 continue;
4232                         }
4233 #ifdef INVARIANTS
4234                         else {
4235                                 /* Update pte1 after demotion. */
4236                                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4237                         }
4238 #endif
4239                 }
4240
4241                 KASSERT(pte1_is_link(pte1), ("%s: pmap %p va %#x pte1 %#x at %p"
4242                     " is not link", __func__, pmap, sva, pte1, pte1p));
4243
4244                 /*
4245                  * Limit our scan to either the end of the va represented
4246                  * by the current L2 page table page, or to the end of the
4247                  * range being removed.
4248                  */
4249                 if (nextva > eva)
4250                         nextva = eva;
4251
4252                 for (pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva); sva != nextva;
4253                     pte2p++, sva += PAGE_SIZE) {
4254                         pte2 = pte2_load(pte2p);
4255                         if (!pte2_is_valid(pte2))
4256                                 continue;
4257                         if (pmap_remove_pte2(pmap, pte2p, sva, &free))
4258                                 break;
4259                 }
4260         }
4261 out:
4262         sched_unpin();
4263         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4264         PMAP_UNLOCK(pmap);
4265         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
4266 }
4267
4268 /*
4269  *      Routine:        pmap_remove_all
4270  *      Function:
4271  *              Removes this physical page from
4272  *              all physical maps in which it resides.
4273  *              Reflects back modify bits to the pager.
4274  *
4275  *      Notes:
4276  *              Original versions of this routine were very
4277  *              inefficient because they iteratively called
4278  *              pmap_remove (slow...)
4279  */
4280
4281 void
4282 pmap_remove_all(vm_page_t m)
4283 {
4284         struct md_page *pvh;
4285         pv_entry_t pv;
4286         pmap_t pmap;
4287         pt2_entry_t *pte2p, opte2;
4288         pt1_entry_t *pte1p;
4289         vm_offset_t va;
4290         struct spglist free;
4291
4292         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4293             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
4294         SLIST_INIT(&free);
4295         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4296         sched_pin();
4297         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4298                 goto small_mappings;
4299         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4300         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
4301                 va = pv->pv_va;
4302                 pmap = PV_PMAP(pv);
4303                 PMAP_LOCK(pmap);
4304                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
4305                 (void)pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, va);
4306                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4307         }
4308 small_mappings:
4309         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
4310                 pmap = PV_PMAP(pv);
4311                 PMAP_LOCK(pmap);
4312                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4313                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
4314                 KASSERT(!pte1_is_section(pte1_load(pte1p)), ("%s: found "
4315                     "a 1mpage in page %p's pv list", __func__, m));
4316                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va);
4317                 opte2 = pte2_load_clear(pte2p);
4318                 pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
4319                 KASSERT(pte2_is_valid(opte2), ("%s: pmap %p va %x zero pte2",
4320                     __func__, pmap, pv->pv_va));
4321                 if (pte2_is_wired(opte2))
4322                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4323                 if (opte2 & PTE2_A)
4324                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
4325
4326                 /*
4327                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
4328                  */
4329                 if (pte2_is_dirty(opte2))
4330                         vm_page_dirty(m);
4331                 pmap_unuse_pt2(pmap, pv->pv_va, &free);
4332                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4333                 free_pv_entry(pmap, pv);
4334                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4335         }
4336         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4337         sched_unpin();
4338         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4339         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
4340 }
4341
4342 /*
4343  *  Just subroutine for pmap_remove_pages() to reasonably satisfy
4344  *  good coding style, a.k.a. 80 character line width limit hell.
4345  */
4346 static __inline void
4347 pmap_remove_pte1_quick(pmap_t pmap, pt1_entry_t pte1, pv_entry_t pv,
4348     struct spglist *free)
4349 {
4350         vm_paddr_t pa;
4351         vm_page_t m, mt, mpt2pg;
4352         struct md_page *pvh;
4353
4354         pa = pte1_pa(pte1);
4355         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
4356
4357         KASSERT(m->phys_addr == pa, ("%s: vm_page_t %p addr mismatch %#x %#x",
4358             __func__, m, m->phys_addr, pa));
4359         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4360             m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4361             ("%s: bad pte1 %#x", __func__, pte1));
4362
4363         if (pte1_is_dirty(pte1)) {
4364                 for (mt = m; mt < &m[PTE1_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
4365                         vm_page_dirty(mt);
4366         }
4367
4368         pmap->pm_stats.resident_count -= PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
4369         pvh = pa_to_pvh(pa);
4370         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4371         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4372                 for (mt = m; mt < &m[PTE1_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
4373                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4374                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4375         }
4376         mpt2pg = pmap_pt2_page(pmap, pv->pv_va);
4377         if (mpt2pg != NULL)
4378                 pmap_unwire_pt2_all(pmap, pv->pv_va, mpt2pg, free);
4379 }
4380
4381 /*
4382  *  Just subroutine for pmap_remove_pages() to reasonably satisfy
4383  *  good coding style, a.k.a. 80 character line width limit hell.
4384  */
4385 static __inline void
4386 pmap_remove_pte2_quick(pmap_t pmap, pt2_entry_t pte2, pv_entry_t pv,
4387     struct spglist *free)
4388 {
4389         vm_paddr_t pa;
4390         vm_page_t m;
4391         struct md_page *pvh;
4392
4393         pa = pte2_pa(pte2);
4394         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
4395
4396         KASSERT(m->phys_addr == pa, ("%s: vm_page_t %p addr mismatch %#x %#x",
4397             __func__, m, m->phys_addr, pa));
4398         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4399             m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4400             ("%s: bad pte2 %#x", __func__, pte2));
4401
4402         if (pte2_is_dirty(pte2))
4403                 vm_page_dirty(m);
4404
4405         pmap->pm_stats.resident_count--;
4406         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4407         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4408                 pvh = pa_to_pvh(pa);
4409                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4410                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4411         }
4412         pmap_unuse_pt2(pmap, pv->pv_va, free);
4413 }
4414
4415 /*
4416  *  Remove all pages from specified address space this aids process
4417  *  exit speeds. Also, this code is special cased for current process
4418  *  only, but can have the more generic (and slightly slower) mode enabled.
4419  *  This is much faster than pmap_remove in the case of running down
4420  *  an entire address space.
4421  */
4422 void
4423 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4424 {
4425         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
4426         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
4427         pv_entry_t pv;
4428         struct pv_chunk *pc, *npc;
4429         struct spglist free;
4430         int field, idx;
4431         int32_t bit;
4432         uint32_t inuse, bitmask;
4433         boolean_t allfree;
4434
4435         /*
4436          * Assert that the given pmap is only active on the current
4437          * CPU.  Unfortunately, we cannot block another CPU from
4438          * activating the pmap while this function is executing.
4439          */
4440         KASSERT(pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace),
4441             ("%s: non-current pmap %p", __func__, pmap));
4442 #if defined(SMP) && defined(INVARIANTS)
4443         {
4444                 cpuset_t other_cpus;
4445
4446                 sched_pin();
4447                 other_cpus = pmap->pm_active;
4448                 CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &other_cpus);
4449                 sched_unpin();
4450                 KASSERT(CPU_EMPTY(&other_cpus),
4451                     ("%s: pmap %p active on other cpus", __func__, pmap));
4452         }
4453 #endif
4454         SLIST_INIT(&free);
4455         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4456         PMAP_LOCK(pmap);
4457         sched_pin();
4458         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4459                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("%s: wrong pmap %p %p",
4460                     __func__, pmap, pc->pc_pmap));
4461                 allfree = TRUE;
4462                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4463                         inuse = (~(pc->pc_map[field])) & pc_freemask[field];
4464                         while (inuse != 0) {
4465                                 bit = ffs(inuse) - 1;
4466                                 bitmask = 1UL << bit;
4467                                 idx = field * 32 + bit;
4468                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4469                                 inuse &= ~bitmask;
4470
4471                                 /*
4472                                  * Note that we cannot remove wired pages
4473                                  * from a process' mapping at this time
4474                                  */
4475                                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
4476                                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4477                                 if (pte1_is_section(pte1)) {
4478                                         if (pte1_is_wired(pte1))  {
4479                                                 allfree = FALSE;
4480                                                 continue;
4481                                         }
4482                                         pte1_clear(pte1p);
4483                                         pmap_remove_pte1_quick(pmap, pte1, pv,
4484                                             &free);
4485                                 }
4486                                 else if (pte1_is_link(pte1)) {
4487                                         pte2p = pt2map_entry(pv->pv_va);
4488                                         pte2 = pte2_load(pte2p);
4489
4490                                         if (!pte2_is_valid(pte2)) {
4491                                                 printf("%s: pmap %p va %#x "
4492                                                     "pte2 %#x\n", __func__,
4493                                                     pmap, pv->pv_va, pte2);
4494                                                 panic("bad pte2");
4495                                         }
4496
4497                                         if (pte2_is_wired(pte2))   {
4498                                                 allfree = FALSE;
4499                                                 continue;
4500                                         }
4501                                         pte2_clear(pte2p);
4502                                         pmap_remove_pte2_quick(pmap, pte2, pv,
4503                                             &free);
4504                                 } else {
4505                                         printf("%s: pmap %p va %#x pte1 %#x\n",
4506                                             __func__, pmap, pv->pv_va, pte1);
4507                                         panic("bad pte1");
4508                                 }
4509
4510                                 /* Mark free */
4511                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4512                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4513                                 pv_entry_count--;
4514                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4515                         }
4516                 }
4517                 if (allfree) {
4518                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4519                         free_pv_chunk(pc);
4520                 }
4521         }
4522         tlb_flush_all_ng_local();
4523         sched_unpin();
4524         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4525         PMAP_UNLOCK(pmap);
4526         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
4527 }
4528
4529 /*
4530  *  This code makes some *MAJOR* assumptions:
4531  *  1. Current pmap & pmap exists.
4532  *  2. Not wired.
4533  *  3. Read access.
4534  *  4. No L2 page table pages.
4535  *  but is *MUCH* faster than pmap_enter...
4536  */
4537 static vm_page_t
4538 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
4539     vm_prot_t prot, vm_page_t mpt2pg)
4540 {
4541         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
4542         vm_paddr_t pa;
4543         struct spglist free;
4544         uint32_t l2prot;
4545
4546         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
4547             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
4548             ("%s: managed mapping within the clean submap", __func__));
4549         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4550         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4551
4552         /*
4553          * In the case that a L2 page table page is not
4554          * resident, we are creating it here.
4555          */
4556         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
4557                 u_int pte1_idx;
4558                 pt1_entry_t pte1, *pte1p;
4559                 vm_paddr_t pt2_pa;
4560
4561                 /*
4562                  * Get L1 page table things.
4563                  */
4564                 pte1_idx = pte1_index(va);
4565                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
4566                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4567
4568                 if (mpt2pg && (mpt2pg->pindex == (pte1_idx & ~PT2PG_MASK))) {
4569                         /*
4570                          * Each of NPT2_IN_PG L2 page tables on the page can
4571                          * come here. Make sure that associated L1 page table
4572                          * link is established.
4573                          *
4574                          * QQQ: It comes that we don't establish all links to
4575                          *      L2 page tables for newly allocated L2 page
4576                          *      tables page.
4577                          */
4578                         KASSERT(!pte1_is_section(pte1),
4579                             ("%s: pte1 %#x is section", __func__, pte1));
4580                         if (!pte1_is_link(pte1)) {
4581                                 pt2_pa = page_pt2pa(VM_PAGE_TO_PHYS(mpt2pg),
4582                                     pte1_idx);
4583                                 pte1_store(pte1p, PTE1_LINK(pt2_pa));
4584                         }
4585                         pt2_wirecount_inc(mpt2pg, pte1_idx);
4586                 } else {
4587                         /*
4588                          * If the L2 page table page is mapped, we just
4589                          * increment the hold count, and activate it.
4590                          */
4591                         if (pte1_is_section(pte1)) {
4592                                 return (NULL);
4593                         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
4594                                 mpt2pg = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(pte1));
4595                                 pt2_wirecount_inc(mpt2pg, pte1_idx);
4596                         } else {
4597                                 mpt2pg = _pmap_allocpte2(pmap, va,
4598                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4599                                 if (mpt2pg == NULL)
4600                                         return (NULL);
4601                         }
4602                 }
4603         } else {
4604                 mpt2pg = NULL;
4605         }
4606
4607         /*
4608          * This call to pt2map_entry() makes the assumption that we are
4609          * entering the page into the current pmap.  In order to support
4610          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte2_quick().
4611          * But that isn't as quick as pt2map_entry().
4612          */
4613         pte2p = pt2map_entry(va);
4614         pte2 = pte2_load(pte2p);
4615         if (pte2_is_valid(pte2)) {
4616                 if (mpt2pg != NULL) {
4617                         /*
4618                          * Remove extra pte2 reference
4619                          */
4620                         pt2_wirecount_dec(mpt2pg, pte1_index(va));
4621                         mpt2pg = NULL;
4622                 }
4623                 return (NULL);
4624         }
4625
4626         /*
4627          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
4628          */
4629         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
4630             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
4631                 if (mpt2pg != NULL) {
4632                         SLIST_INIT(&free);
4633                         if (pmap_unwire_pt2(pmap, va, mpt2pg, &free)) {
4634                                 pmap_tlb_flush(pmap, va);
4635                                 vm_page_free_pages_toq(&free, false);
4636                         }
4637
4638                         mpt2pg = NULL;
4639                 }
4640                 return (NULL);
4641         }
4642
4643         /*
4644          * Increment counters
4645          */
4646         pmap->pm_stats.resident_count++;
4647
4648         /*
4649          * Now validate mapping with RO protection
4650          */
4651         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4652         l2prot = PTE2_RO | PTE2_NM;
4653         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
4654                 l2prot |= PTE2_U | PTE2_NG;
4655         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4656                 l2prot |= PTE2_NX;
4657         else if (m->md.pat_mode == VM_MEMATTR_WB_WA && pmap != kernel_pmap) {
4658                 /*
4659                  * Sync icache if exec permission and attribute VM_MEMATTR_WB_WA
4660                  * is set. QQQ: For more info, see comments in pmap_enter().
4661                  */
4662                 cache_icache_sync_fresh(va, pa, PAGE_SIZE);
4663         }
4664         pte2_store(pte2p, PTE2(pa, l2prot, vm_page_pte2_attr(m)));
4665
4666         return (mpt2pg);
4667 }
4668
4669 void
4670 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
4671 {
4672
4673         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4674         PMAP_LOCK(pmap);
4675         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
4676         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4677         PMAP_UNLOCK(pmap);
4678 }
4679
4680 /*
4681  *  Tries to create a read- and/or execute-only 1 MB page mapping.  Returns
4682  *  true if successful.  Returns false if (1) a mapping already exists at the
4683  *  specified virtual address or (2) a PV entry cannot be allocated without
4684  *  reclaiming another PV entry.
4685  */
4686 static bool
4687 pmap_enter_1mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
4688 {
4689         pt1_entry_t pte1;
4690         vm_paddr_t pa;
4691
4692         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4693         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4694         pte1 = PTE1(pa, PTE1_NM | PTE1_RO, ATTR_TO_L1(vm_page_pte2_attr(m)));
4695         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4696                 pte1 |= PTE1_NX;
4697         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
4698                 pte1 |= PTE1_U;
4699         if (pmap != kernel_pmap)
4700                 pte1 |= PTE1_NG;
4701         return (pmap_enter_pte1(pmap, va, pte1, PMAP_ENTER_NOSLEEP |
4702             PMAP_ENTER_NOREPLACE | PMAP_ENTER_NORECLAIM, m) == KERN_SUCCESS);
4703 }
4704
4705 /*
4706  *  Tries to create the specified 1 MB page mapping.  Returns KERN_SUCCESS if
4707  *  the mapping was created, and either KERN_FAILURE or KERN_RESOURCE_SHORTAGE
4708  *  otherwise.  Returns KERN_FAILURE if PMAP_ENTER_NOREPLACE was specified and
4709  *  a mapping already exists at the specified virtual address.  Returns
4710  *  KERN_RESOURCE_SHORTAGE if PMAP_ENTER_NORECLAIM was specified and PV entry
4711  *  allocation failed.
4712  */
4713 static int
4714 pmap_enter_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pt1_entry_t pte1, u_int flags,
4715     vm_page_t m)
4716 {
4717         struct spglist free;
4718         pt1_entry_t opte1, *pte1p;
4719         pt2_entry_t pte2, *pte2p;
4720         vm_offset_t cur, end;
4721         vm_page_t mt;
4722
4723         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4724         KASSERT((pte1 & (PTE1_NM | PTE1_RO)) == 0 ||
4725             (pte1 & (PTE1_NM | PTE1_RO)) == (PTE1_NM | PTE1_RO),
4726             ("%s: pte1 has inconsistent NM and RO attributes", __func__));
4727         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4728         pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
4729         opte1 = pte1_load(pte1p);
4730         if (pte1_is_valid(opte1)) {
4731                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOREPLACE) != 0) {
4732                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure for va %#lx in pmap %p",
4733                             __func__, va, pmap);
4734                         return (KERN_FAILURE);
4735                 }
4736                 /* Break the existing mapping(s). */
4737                 SLIST_INIT(&free);
4738                 if (pte1_is_section(opte1)) {
4739                         /*
4740                          * If the section resulted from a promotion, then a
4741                          * reserved PT page could be freed.
4742                          */
4743                         pmap_remove_pte1(pmap, pte1p, va, &free);
4744                 } else {
4745                         sched_pin();
4746                         end = va + PTE1_SIZE;
4747                         for (cur = va, pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, va);
4748                             cur != end; cur += PAGE_SIZE, pte2p++) {
4749                                 pte2 = pte2_load(pte2p);
4750                                 if (!pte2_is_valid(pte2))
4751                                         continue;
4752                                 if (pmap_remove_pte2(pmap, pte2p, cur, &free))
4753                                         break;
4754                         }
4755                         sched_unpin();
4756                 }
4757                 vm_page_free_pages_toq(&free, false);
4758         }
4759         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
4760                 /*
4761                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
4762                  */
4763                 if (!pmap_pv_insert_pte1(pmap, va, pte1, flags)) {
4764                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure for va %#lx in pmap %p",
4765                             __func__, va, pmap);
4766                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
4767                 }
4768                 if ((pte1 & PTE1_RO) == 0) {
4769                         for (mt = m; mt < &m[PTE1_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
4770                                 vm_page_aflag_set(mt, PGA_WRITEABLE);
4771                 }
4772         }
4773
4774         /*
4775          * Increment counters.
4776          */
4777         if (pte1_is_wired(pte1))
4778                 pmap->pm_stats.wired_count += PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
4779         pmap->pm_stats.resident_count += PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
4780
4781         /*
4782          * Sync icache if exec permission and attribute VM_MEMATTR_WB_WA
4783          * is set.  QQQ: For more info, see comments in pmap_enter().
4784          */
4785         if ((pte1 & PTE1_NX) == 0 && m->md.pat_mode == VM_MEMATTR_WB_WA &&
4786             pmap != kernel_pmap && (!pte1_is_section(opte1) ||
4787             pte1_pa(opte1) != VM_PAGE_TO_PHYS(m) || (opte1 & PTE2_NX) != 0))
4788                 cache_icache_sync_fresh(va, VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE1_SIZE);
4789
4790         /*
4791          * Map the section.
4792          */
4793         pte1_store(pte1p, pte1);
4794
4795         pmap_pte1_mappings++;
4796         CTR3(KTR_PMAP, "%s: success for va %#lx in pmap %p", __func__, va,
4797             pmap);
4798         return (KERN_SUCCESS);
4799 }
4800
4801 /*
4802  *  Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
4803  *  The sequence begins with the given page m_start.  This page is
4804  *  mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
4805  *  mapped at a virtual address that is offset from start by the same
4806  *  amount as the page is offset from m_start within the object.  The
4807  *  last page in the sequence is the page with the largest offset from
4808  *  m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
4809  *  virtual address end.  Not every virtual page between start and end
4810  *  is mapped; only those for which a resident page exists with the
4811  *  corresponding offset from m_start are mapped.
4812  */
4813 void
4814 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
4815     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
4816 {
4817         vm_offset_t va;
4818         vm_page_t m, mpt2pg;
4819         vm_pindex_t diff, psize;
4820
4821         PDEBUG(6, printf("%s: pmap %p start %#x end  %#x m %p prot %#x\n",
4822             __func__, pmap, start, end, m_start, prot));
4823
4824         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
4825         psize = atop(end - start);
4826         mpt2pg = NULL;
4827         m = m_start;
4828         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4829         PMAP_LOCK(pmap);
4830         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
4831                 va = start + ptoa(diff);
4832                 if ((va & PTE1_OFFSET) == 0 && va + PTE1_SIZE <= end &&
4833                     m->psind == 1 && sp_enabled &&
4834                     pmap_enter_1mpage(pmap, va, m, prot))
4835                         m = &m[PTE1_SIZE / PAGE_SIZE - 1];
4836                 else
4837                         mpt2pg = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
4838                             mpt2pg);
4839                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
4840         }
4841         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4842         PMAP_UNLOCK(pmap);
4843 }
4844
4845 /*
4846  *  This code maps large physical mmap regions into the
4847  *  processor address space.  Note that some shortcuts
4848  *  are taken, but the code works.
4849  */
4850 void
4851 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
4852     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
4853 {
4854         pt1_entry_t *pte1p;
4855         vm_paddr_t pa, pte2_pa;
4856         vm_page_t p;
4857         vm_memattr_t pat_mode;
4858         u_int l1attr, l1prot;
4859
4860         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
4861         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
4862             ("%s: non-device object", __func__));
4863         if ((addr & PTE1_OFFSET) == 0 && (size & PTE1_OFFSET) == 0) {
4864                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
4865                         return;
4866                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
4867                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4868                     ("%s: invalid page %p", __func__, p));
4869                 pat_mode = p->md.pat_mode;
4870
4871                 /*
4872                  * Abort the mapping if the first page is not physically
4873                  * aligned to a 1MB page boundary.
4874                  */
4875                 pte2_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
4876                 if (pte2_pa & PTE1_OFFSET)
4877                         return;
4878
4879                 /*
4880                  * Skip the first page. Abort the mapping if the rest of
4881                  * the pages are not physically contiguous or have differing
4882                  * memory attributes.
4883                  */
4884                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4885                 for (pa = pte2_pa + PAGE_SIZE; pa < pte2_pa + size;
4886                     pa += PAGE_SIZE) {
4887                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4888                             ("%s: invalid page %p", __func__, p));
4889                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
4890                             pat_mode != p->md.pat_mode)
4891                                 return;
4892                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4893                 }
4894
4895                 /*
4896                  * Map using 1MB pages.
4897                  *
4898                  * QQQ: Well, we are mapping a section, so same condition must
4899                  * be hold like during promotion. It looks that only RW mapping
4900                  * is done here, so readonly mapping must be done elsewhere.
4901                  */
4902                 l1prot = PTE1_U | PTE1_NG | PTE1_RW | PTE1_M | PTE1_A;
4903                 l1attr = ATTR_TO_L1(vm_memattr_to_pte2(pat_mode));
4904                 PMAP_LOCK(pmap);
4905                 for (pa = pte2_pa; pa < pte2_pa + size; pa += PTE1_SIZE) {
4906                         pte1p = pmap_pte1(pmap, addr);
4907                         if (!pte1_is_valid(pte1_load(pte1p))) {
4908                                 pte1_store(pte1p, PTE1(pa, l1prot, l1attr));
4909                                 pmap->pm_stats.resident_count += PTE1_SIZE /
4910                                     PAGE_SIZE;
4911                                 pmap_pte1_mappings++;
4912                         }
4913                         /* Else continue on if the PTE1 is already valid. */
4914                         addr += PTE1_SIZE;
4915                 }
4916                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4917         }
4918 }
4919
4920 /*
4921  *  Do the things to protect a 1mpage in a process.
4922  */
4923 static void
4924 pmap_protect_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t sva,
4925     vm_prot_t prot)
4926 {
4927         pt1_entry_t npte1, opte1;
4928         vm_offset_t eva, va;
4929         vm_page_t m;
4930
4931         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4932         KASSERT((sva & PTE1_OFFSET) == 0,
4933             ("%s: sva is not 1mpage aligned", __func__));
4934
4935         opte1 = npte1 = pte1_load(pte1p);
4936         if (pte1_is_managed(opte1) && pte1_is_dirty(opte1)) {
4937                 eva = sva + PTE1_SIZE;
4938                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_pa(opte1));
4939                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
4940                         vm_page_dirty(m);
4941         }
4942         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
4943                 npte1 |= PTE1_RO | PTE1_NM;
4944         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4945                 npte1 |= PTE1_NX;
4946
4947         /*
4948          * QQQ: Herein, execute permission is never set.
4949          *      It only can be cleared. So, no icache
4950          *      syncing is needed.
4951          */
4952
4953         if (npte1 != opte1) {
4954                 pte1_store(pte1p, npte1);
4955                 pmap_tlb_flush(pmap, sva);
4956         }
4957 }
4958
4959 /*
4960  *      Set the physical protection on the
4961  *      specified range of this map as requested.
4962  */
4963 void
4964 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
4965 {
4966         boolean_t pv_lists_locked;
4967         vm_offset_t nextva;
4968         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
4969         pt2_entry_t *pte2p, opte2, npte2;
4970
4971         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
4972         if (prot == VM_PROT_NONE) {
4973                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
4974                 return;
4975         }
4976
4977         if ((prot & (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE)) ==
4978             (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE))
4979                 return;
4980
4981         if (pmap_is_current(pmap))
4982                 pv_lists_locked = FALSE;
4983         else {
4984                 pv_lists_locked = TRUE;
4985 resume:
4986                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4987                 sched_pin();
4988         }
4989
4990         PMAP_LOCK(pmap);
4991         for (; sva < eva; sva = nextva) {
4992                 /*
4993                  * Calculate address for next L2 page table.
4994                  */
4995                 nextva = pte1_trunc(sva + PTE1_SIZE);
4996                 if (nextva < sva)
4997                         nextva = eva;
4998
4999                 pte1p = pmap_pte1(pmap, sva);
5000                 pte1 = pte1_load(pte1p);
5001
5002                 /*
5003                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that L1 page
5004                  * page table is always allocated, and in kernel virtual.
5005                  */
5006                 if (pte1 == 0)
5007                         continue;
5008
5009                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5010                         /*
5011                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
5012                          * demote the mapping and fall through.
5013                          */
5014                         if (sva + PTE1_SIZE == nextva && eva >= nextva) {
5015                                 pmap_protect_pte1(pmap, pte1p, sva, prot);
5016                                 continue;
5017                         } else {
5018                                 if (!pv_lists_locked) {
5019                                         pv_lists_locked = TRUE;
5020                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5021                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5022                                                 goto resume;
5023                                         }
5024                                         sched_pin();
5025                                 }
5026                                 if (!pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, sva)) {
5027                                         /*
5028                                          * The large page mapping
5029                                          * was destroyed.
5030                                          */
5031                                         continue;
5032                                 }
5033 #ifdef INVARIANTS
5034                                 else {
5035                                         /* Update pte1 after demotion */
5036                                         pte1 = pte1_load(pte1p);
5037                                 }
5038 #endif
5039                         }
5040                 }
5041
5042                 KASSERT(pte1_is_link(pte1), ("%s: pmap %p va %#x pte1 %#x at %p"
5043                     " is not link", __func__, pmap, sva, pte1, pte1p));
5044
5045                 /*
5046                  * Limit our scan to either the end of the va represented
5047                  * by the current L2 page table page, or to the end of the
5048                  * range being protected.
5049                  */
5050                 if (nextva > eva)
5051                         nextva = eva;
5052
5053                 for (pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva); sva != nextva; pte2p++,
5054                     sva += PAGE_SIZE) {
5055                         vm_page_t m;
5056
5057                         opte2 = npte2 = pte2_load(pte2p);
5058                         if (!pte2_is_valid(opte2))
5059                                 continue;
5060
5061                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
5062                                 if (pte2_is_managed(opte2) &&
5063                                     pte2_is_dirty(opte2)) {
5064                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(opte2));
5065                                         vm_page_dirty(m);
5066                                 }
5067                                 npte2 |= PTE2_RO | PTE2_NM;
5068                         }
5069
5070                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
5071                                 npte2 |= PTE2_NX;
5072
5073                         /*
5074                          * QQQ: Herein, execute permission is never set.
5075                          *      It only can be cleared. So, no icache
5076                          *      syncing is needed.
5077                          */
5078
5079                         if (npte2 != opte2) {
5080                                 pte2_store(pte2p, npte2);
5081                                 pmap_tlb_flush(pmap, sva);
5082                         }
5083                 }
5084         }
5085         if (pv_lists_locked) {
5086                 sched_unpin();
5087                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5088         }
5089         PMAP_UNLOCK(pmap);
5090 }
5091
5092 /*
5093  *      pmap_pvh_wired_mappings:
5094  *
5095  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
5096  */
5097 static int
5098 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
5099 {
5100         pmap_t pmap;
5101         pt1_entry_t pte1;
5102         pt2_entry_t pte2;
5103         pv_entry_t pv;
5104
5105         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
5106         sched_pin();
5107         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5108                 pmap = PV_PMAP(pv);
5109                 PMAP_LOCK(pmap);
5110                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, pv->pv_va));
5111                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5112                         if (pte1_is_wired(pte1))
5113                                 count++;
5114                 } else {
5115                         KASSERT(pte1_is_link(pte1),
5116                             ("%s: pte1 %#x is not link", __func__, pte1));
5117                         pte2 = pte2_load(pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va));
5118                         if (pte2_is_wired(pte2))
5119                                 count++;
5120                 }
5121                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5122         }
5123         sched_unpin();
5124         return (count);
5125 }
5126
5127 /*
5128  *      pmap_page_wired_mappings:
5129  *
5130  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
5131  *      that are wired.
5132  */
5133 int
5134 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
5135 {
5136         int count;
5137
5138         count = 0;
5139         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
5140                 return (count);
5141         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5142         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
5143         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
5144                 count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
5145                     count);
5146         }
5147         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5148         return (count);
5149 }
5150
5151 /*
5152  *  Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
5153  *  physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 1mpage
5154  *  mappings are supported.
5155  */
5156 static boolean_t
5157 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
5158 {
5159         pv_entry_t pv;
5160         pt1_entry_t pte1;
5161         pt2_entry_t pte2;
5162         pmap_t pmap;
5163         boolean_t rv;
5164
5165         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
5166         rv = FALSE;
5167         sched_pin();
5168         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5169                 pmap = PV_PMAP(pv);
5170                 PMAP_LOCK(pmap);
5171                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, pv->pv_va));
5172                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5173                         rv = pte1_is_dirty(pte1);
5174                 } else {
5175                         KASSERT(pte1_is_link(pte1),
5176                             ("%s: pte1 %#x is not link", __func__, pte1));
5177                         pte2 = pte2_load(pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va));
5178                         rv = pte2_is_dirty(pte2);
5179                 }
5180                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5181                 if (rv)
5182                         break;
5183         }
5184         sched_unpin();
5185         return (rv);
5186 }
5187
5188 /*
5189  *      pmap_is_modified:
5190  *
5191  *      Return whether or not the specified physical page was modified
5192  *      in any physical maps.
5193  */
5194 boolean_t
5195 pmap_is_modified(vm_page_t m)
5196 {
5197         boolean_t rv;
5198
5199         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5200             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5201
5202         /*
5203          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
5204          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
5205          * is clear, no PTE2s can have PG_M set.
5206          */
5207         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5208         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5209                 return (FALSE);
5210         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5211         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
5212             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
5213             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
5214         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5215         return (rv);
5216 }
5217
5218 /*
5219  *      pmap_is_prefaultable:
5220  *
5221  *      Return whether or not the specified virtual address is eligible
5222  *      for prefault.
5223  */
5224 boolean_t
5225 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
5226 {
5227         pt1_entry_t pte1;
5228         pt2_entry_t pte2;
5229         boolean_t rv;
5230
5231         rv = FALSE;
5232         PMAP_LOCK(pmap);
5233         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, addr));
5234         if (pte1_is_link(pte1)) {
5235                 pte2 = pte2_load(pt2map_entry(addr));
5236                 rv = !pte2_is_valid(pte2) ;
5237         }
5238         PMAP_UNLOCK(pmap);
5239         return (rv);
5240 }
5241
5242 /*
5243  *  Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
5244  *  otherwise. Both page and 1mpage mappings are supported.
5245  */
5246 static boolean_t
5247 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
5248 {
5249
5250         pv_entry_t pv;
5251         pt1_entry_t pte1;
5252         pt2_entry_t pte2;
5253         pmap_t pmap;
5254         boolean_t rv;
5255
5256         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
5257         rv = FALSE;
5258         sched_pin();
5259         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5260                 pmap = PV_PMAP(pv);
5261                 PMAP_LOCK(pmap);
5262                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, pv->pv_va));
5263                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5264                         rv = (pte1 & (PTE1_A | PTE1_V)) == (PTE1_A | PTE1_V);
5265                 } else {
5266                         pte2 = pte2_load(pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va));
5267                         rv = (pte2 & (PTE2_A | PTE2_V)) == (PTE2_A | PTE2_V);
5268                 }
5269                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5270                 if (rv)
5271                         break;
5272         }
5273         sched_unpin();
5274         return (rv);
5275 }
5276
5277 /*
5278  *      pmap_is_referenced:
5279  *
5280  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
5281  *      in any physical maps.
5282  */
5283 boolean_t
5284 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
5285 {
5286         boolean_t rv;
5287
5288         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5289             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5290         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5291         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
5292             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
5293             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
5294         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5295         return (rv);
5296 }
5297
5298 /*
5299  *      pmap_ts_referenced:
5300  *
5301  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
5302  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
5303  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
5304  *      reference bits set.
5305  *
5306  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
5307  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
5308  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
5309  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
5310  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
5311  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
5312  *      to pmap_is_modified().
5313  */
5314 int
5315 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
5316 {
5317         struct md_page *pvh;
5318         pv_entry_t pv, pvf;
5319         pmap_t pmap;
5320         pt1_entry_t  *pte1p, opte1;
5321         pt2_entry_t *pte2p, opte2;
5322         vm_paddr_t pa;
5323         int rtval = 0;
5324
5325         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5326             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5327         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
5328         pvh = pa_to_pvh(pa);
5329         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5330         sched_pin();
5331         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
5332             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
5333                 goto small_mappings;
5334         pv = pvf;
5335         do {
5336                 pmap = PV_PMAP(pv);
5337                 PMAP_LOCK(pmap);
5338                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
5339                 opte1 = pte1_load(pte1p);
5340                 if (pte1_is_dirty(opte1)) {
5341                         /*
5342                          * Although "opte1" is mapping a 1MB page, because
5343                          * this function is called at a 4KB page granularity,
5344                          * we only update the 4KB page under test.
5345                          */
5346                         vm_page_dirty(m);
5347                 }
5348                 if ((opte1 & PTE1_A) != 0) {
5349                         /*
5350                          * Since this reference bit is shared by 256 4KB pages,
5351                          * it should not be cleared every time it is tested.
5352                          * Apply a simple "hash" function on the physical page
5353                          * number, the virtual section number, and the pmap
5354                          * address to select one 4KB page out of the 256
5355                          * on which testing the reference bit will result
5356                          * in clearing that bit. This function is designed
5357                          * to avoid the selection of the same 4KB page
5358                          * for every 1MB page mapping.
5359                          *
5360                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
5361                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
5362                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
5363                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
5364                          * since the section is wired, the current state of
5365                          * its reference bit won't affect page replacement.
5366                          */
5367                          if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PTE1_SHIFT) ^
5368                             (uintptr_t)pmap) & (NPTE2_IN_PG - 1)) == 0 &&
5369                             !pte1_is_wired(opte1)) {
5370                                 pte1_clear_bit(pte1p, PTE1_A);
5371                                 pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
5372                         }
5373                         rtval++;
5374                 }
5375                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5376                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5377                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5378                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5379                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5380                 }
5381                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
5382                         goto out;
5383         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
5384 small_mappings:
5385         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
5386                 goto out;
5387         pv = pvf;
5388         do {
5389                 pmap = PV_PMAP(pv);
5390                 PMAP_LOCK(pmap);
5391                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
5392                 KASSERT(pte1_is_link(pte1_load(pte1p)),
5393                     ("%s: not found a link in page %p's pv list", __func__, m));
5394
5395                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va);
5396                 opte2 = pte2_load(pte2p);
5397                 if (pte2_is_dirty(opte2))
5398                         vm_page_dirty(m);
5399                 if ((opte2 & PTE2_A) != 0) {
5400                         pte2_clear_bit(pte2p, PTE2_A);
5401                         pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
5402                         rtval++;
5403                 }
5404                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5405                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5406                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5407                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5408                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5409                 }
5410         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
5411             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
5412 out:
5413         sched_unpin();
5414         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5415         return (rtval);
5416 }
5417
5418 /*
5419  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
5420  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
5421  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
5422  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
5423  *
5424  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
5425  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
5426  */
5427 void
5428 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
5429 {
5430         vm_offset_t nextva;
5431         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
5432         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
5433         boolean_t pv_lists_locked;
5434
5435         if (pmap_is_current(pmap))
5436                 pv_lists_locked = FALSE;
5437         else {
5438                 pv_lists_locked = TRUE;
5439 resume:
5440                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
5441                 sched_pin();
5442         }
5443         PMAP_LOCK(pmap);
5444         for (; sva < eva; sva = nextva) {
5445                 nextva = pte1_trunc(sva + PTE1_SIZE);
5446                 if (nextva < sva)
5447                         nextva = eva;
5448
5449                 pte1p = pmap_pte1(pmap, sva);
5450                 pte1 = pte1_load(pte1p);
5451
5452                 /*
5453                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that L1 page
5454                  * page table is always allocated, and in kernel virtual.
5455                  */
5456                 if (pte1 == 0)
5457                         continue;
5458
5459                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5460                         if (!pte1_is_wired(pte1))
5461                                 panic("%s: pte1 %#x not wired", __func__, pte1);
5462
5463                         /*
5464                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
5465                          * demote the mapping and fall through.
5466                          */
5467                         if (sva + PTE1_SIZE == nextva && eva >= nextva) {
5468                                 pte1_clear_bit(pte1p, PTE1_W);
5469                                 pmap->pm_stats.wired_count -= PTE1_SIZE /
5470                                     PAGE_SIZE;
5471                                 continue;
5472                         } else {
5473                                 if (!pv_lists_locked) {
5474                                         pv_lists_locked = TRUE;
5475                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5476                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5477                                                 /* Repeat sva. */
5478                                                 goto resume;
5479                                         }
5480                                         sched_pin();
5481                                 }
5482                                 if (!pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, sva))
5483                                         panic("%s: demotion failed", __func__);
5484 #ifdef INVARIANTS
5485                                 else {
5486                                         /* Update pte1 after demotion */
5487                                         pte1 = pte1_load(pte1p);
5488                                 }
5489 #endif
5490                         }
5491                 }
5492
5493                 KASSERT(pte1_is_link(pte1), ("%s: pmap %p va %#x pte1 %#x at %p"
5494                     " is not link", __func__, pmap, sva, pte1, pte1p));
5495
5496                 /*
5497                  * Limit our scan to either the end of the va represented
5498                  * by the current L2 page table page, or to the end of the
5499                  * range being protected.
5500                  */
5501                 if (nextva > eva)
5502                         nextva = eva;
5503
5504                 for (pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva); sva != nextva; pte2p++,
5505                     sva += PAGE_SIZE) {
5506                         pte2 = pte2_load(pte2p);
5507                         if (!pte2_is_valid(pte2))
5508                                 continue;
5509                         if (!pte2_is_wired(pte2))
5510                                 panic("%s: pte2 %#x is missing PTE2_W",
5511                                     __func__, pte2);
5512
5513                         /*
5514                          * PTE2_W must be cleared atomically. Although the pmap
5515                          * lock synchronizes access to PTE2_W, another processor
5516                          * could be changing PTE2_NM and/or PTE2_A concurrently.
5517                          */
5518                         pte2_clear_bit(pte2p, PTE2_W);
5519                         pmap->pm_stats.wired_count--;
5520                 }
5521         }
5522         if (pv_lists_locked) {
5523                 sched_unpin();
5524                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5525         }
5526         PMAP_UNLOCK(pmap);
5527 }
5528
5529 /*
5530  *  Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
5531  */
5532 void
5533 pmap_remove_write(vm_page_t m)
5534 {
5535         struct md_page *pvh;
5536         pv_entry_t next_pv, pv;
5537         pmap_t pmap;
5538         pt1_entry_t *pte1p;
5539         pt2_entry_t *pte2p, opte2;
5540         vm_offset_t va;
5541
5542         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5543             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5544
5545         /*
5546          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
5547          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
5548          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
5549          */
5550         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5551         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5552                 return;
5553         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5554         sched_pin();
5555         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5556                 goto small_mappings;
5557         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5558         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5559                 va = pv->pv_va;
5560                 pmap = PV_PMAP(pv);
5561                 PMAP_LOCK(pmap);
5562                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
5563                 if (!(pte1_load(pte1p) & PTE1_RO))
5564                         (void)pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, va);
5565                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5566         }
5567 small_mappings:
5568         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5569                 pmap = PV_PMAP(pv);
5570                 PMAP_LOCK(pmap);
5571                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
5572                 KASSERT(!pte1_is_section(pte1_load(pte1p)), ("%s: found"
5573                     " a section in page %p's pv list", __func__, m));
5574                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va);
5575                 opte2 = pte2_load(pte2p);
5576                 if (!(opte2 & PTE2_RO)) {
5577                         pte2_store(pte2p, opte2 | PTE2_RO | PTE2_NM);
5578                         if (pte2_is_dirty(opte2))
5579                                 vm_page_dirty(m);
5580                         pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
5581                 }
5582                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5583         }
5584         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
5585         sched_unpin();
5586         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5587 }
5588
5589 /*
5590  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
5591  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
5592  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
5593  */
5594 void
5595 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
5596 {
5597         pt1_entry_t *pte1p, opte1;
5598         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
5599         vm_offset_t pdnxt;
5600         vm_page_t m;
5601         boolean_t pv_lists_locked;
5602
5603         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
5604                 return;
5605         if (pmap_is_current(pmap))
5606                 pv_lists_locked = FALSE;
5607         else {
5608                 pv_lists_locked = TRUE;
5609 resume:
5610                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
5611                 sched_pin();
5612         }
5613         PMAP_LOCK(pmap);
5614         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
5615                 pdnxt = pte1_trunc(sva + PTE1_SIZE);
5616                 if (pdnxt < sva)
5617                         pdnxt = eva;
5618                 pte1p = pmap_pte1(pmap, sva);
5619                 opte1 = pte1_load(pte1p);
5620                 if (!pte1_is_valid(opte1)) /* XXX */
5621                         continue;
5622                 else if (pte1_is_section(opte1)) {
5623                         if (!pte1_is_managed(opte1))
5624                                 continue;
5625                         if (!pv_lists_locked) {
5626                                 pv_lists_locked = TRUE;
5627                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5628                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
5629                                         goto resume;
5630                                 }
5631                                 sched_pin();
5632                         }
5633                         if (!pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, sva)) {
5634                                 /*
5635                                  * The large page mapping was destroyed.
5636                                  */
5637                                 continue;
5638                         }
5639
5640                         /*
5641                          * Unless the page mappings are wired, remove the
5642                          * mapping to a single page so that a subsequent
5643                          * access may repromote.  Since the underlying L2 page
5644                          * table is fully populated, this removal never
5645                          * frees a L2 page table page.
5646                          */
5647                         if (!pte1_is_wired(opte1)) {
5648                                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva);
5649                                 KASSERT(pte2_is_valid(pte2_load(pte2p)),
5650                                     ("%s: invalid PTE2", __func__));
5651                                 pmap_remove_pte2(pmap, pte2p, sva, NULL);
5652                         }
5653                 }
5654                 if (pdnxt > eva)
5655                         pdnxt = eva;
5656                 for (pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte2p++,
5657                     sva += PAGE_SIZE) {
5658                         pte2 = pte2_load(pte2p);
5659                         if (!pte2_is_valid(pte2) || !pte2_is_managed(pte2))
5660                                 continue;
5661                         else if (pte2_is_dirty(pte2)) {
5662                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
5663                                         /*
5664                                          * Future calls to pmap_is_modified()
5665                                          * can be avoided by making the page
5666                                          * dirty now.
5667                                          */
5668                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(pte2));
5669                                         vm_page_dirty(m);
5670                                 }
5671                                 pte2_set_bit(pte2p, PTE2_NM);
5672                                 pte2_clear_bit(pte2p, PTE2_A);
5673                         } else if ((pte2 & PTE2_A) != 0)
5674                                 pte2_clear_bit(pte2p, PTE2_A);
5675                         else
5676                                 continue;
5677                         pmap_tlb_flush(pmap, sva);
5678                 }
5679         }
5680         if (pv_lists_locked) {
5681                 sched_unpin();
5682                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5683         }
5684         PMAP_UNLOCK(pmap);
5685 }
5686
5687 /*
5688  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5689  */
5690 void
5691 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5692 {
5693         struct md_page *pvh;
5694         pv_entry_t next_pv, pv;
5695         pmap_t pmap;
5696         pt1_entry_t *pte1p, opte1;
5697         pt2_entry_t *pte2p, opte2;
5698         vm_offset_t va;
5699
5700         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5701             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5702         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5703         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5704             ("%s: page %p is exclusive busy", __func__, m));
5705
5706         /*
5707          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTE2s can have PTE2_NM
5708          * cleared. If the object containing the page is locked and the page
5709          * is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently
5710          * set.
5711          */
5712         if ((m->flags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5713                 return;
5714         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5715         sched_pin();
5716         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5717                 goto small_mappings;
5718         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5719         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5720                 va = pv->pv_va;
5721                 pmap = PV_PMAP(pv);
5722                 PMAP_LOCK(pmap);
5723                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
5724                 opte1 = pte1_load(pte1p);
5725                 if (!(opte1 & PTE1_RO)) {
5726                         if (pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, va) &&
5727                             !pte1_is_wired(opte1)) {
5728                                 /*
5729                                  * Write protect the mapping to a
5730                                  * single page so that a subsequent
5731                                  * write access may repromote.
5732                                  */
5733                                 va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - pte1_pa(opte1);
5734                                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, va);
5735                                 opte2 = pte2_load(pte2p);
5736                                 if ((opte2 & PTE2_V)) {
5737                                         pte2_set_bit(pte2p, PTE2_NM | PTE2_RO);
5738                                         vm_page_dirty(m);
5739                                         pmap_tlb_flush(pmap, va);
5740                                 }
5741                         }
5742                 }
5743                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5744         }
5745 small_mappings:
5746         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5747                 pmap = PV_PMAP(pv);
5748                 PMAP_LOCK(pmap);
5749                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
5750                 KASSERT(!pte1_is_section(pte1_load(pte1p)), ("%s: found"
5751                     " a section in page %p's pv list", __func__, m));
5752                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va);
5753                 if (pte2_is_dirty(pte2_load(pte2p))) {
5754                         pte2_set_bit(pte2p, PTE2_NM);
5755                         pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
5756                 }
5757                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5758         }
5759         sched_unpin();
5760         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5761 }
5762
5763
5764 /*
5765  *  Sets the memory attribute for the specified page.
5766  */
5767 void
5768 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5769 {
5770         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
5771         vm_memattr_t oma;
5772         vm_paddr_t pa;
5773         struct pcpu *pc;
5774
5775         oma = m->md.pat_mode;
5776         m->md.pat_mode = ma;
5777
5778         CTR5(KTR_PMAP, "%s: page %p - 0x%08X oma: %d, ma: %d", __func__, m,
5779             VM_PAGE_TO_PHYS(m), oma, ma);
5780         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5781                 return;
5782 #if 0
5783         /*
5784          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5785          *
5786          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5787          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5788          * flushes the cache.
5789          */
5790         if (sf_buf_invalidate_cache(m, oma))
5791                 return;
5792 #endif
5793         /*
5794          * If page is not mapped by sf buffer, map the page
5795          * transient and do invalidation.
5796          */
5797         if (ma != oma) {
5798                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
5799                 sched_pin();
5800                 pc = get_pcpu();
5801                 cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5802                 mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5803                 if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5804                         panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
5805                 pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(pa, PTE2_AP_KRW,
5806                     vm_memattr_to_pte2(ma)));
5807                 dcache_wbinv_poc((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr, pa, PAGE_SIZE);
5808                 pte2_clear(cmap2_pte2p);
5809                 tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5810                 sched_unpin();
5811                 mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5812         }
5813 }
5814
5815 /*
5816  *  Miscellaneous support routines follow
5817  */
5818
5819 /*
5820  *  Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
5821  *  a 1mpage.  Otherwise, returns FALSE.
5822  */
5823 boolean_t
5824 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
5825 {
5826         boolean_t rv;
5827
5828         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
5829                 return (FALSE);
5830         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5831         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
5832             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
5833             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
5834         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5835         return (rv);
5836 }
5837
5838 /*
5839  *  Returns true if the pmap's pv is one of the first
5840  *  16 pvs linked to from this page.  This count may
5841  *  be changed upwards or downwards in the future; it
5842  *  is only necessary that true be returned for a small
5843  *  subset of pmaps for proper page aging.
5844  */
5845 boolean_t
5846 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
5847 {
5848         struct md_page *pvh;
5849         pv_entry_t pv;
5850         int loops = 0;
5851         boolean_t rv;
5852
5853         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5854             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5855         rv = FALSE;
5856         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5857         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5858                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
5859                         rv = TRUE;
5860                         break;
5861                 }
5862                 loops++;
5863                 if (loops >= 16)
5864                         break;
5865         }
5866         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
5867                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5868                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5869                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
5870                                 rv = TRUE;
5871                                 break;
5872                         }
5873                         loops++;
5874                         if (loops >= 16)
5875                                 break;
5876                 }
5877         }
5878         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5879         return (rv);
5880 }
5881
5882 /*
5883  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping
5884  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
5885  */
5886 void
5887 pmap_zero_page(vm_page_t m)
5888 {
5889         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
5890         struct pcpu *pc;
5891
5892         sched_pin();
5893         pc = get_pcpu();
5894         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5895         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5896         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5897                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
5898         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE2_AP_KRW,
5899             vm_page_pte2_attr(m)));
5900         pagezero(pc->pc_cmap2_addr);
5901         pte2_clear(cmap2_pte2p);
5902         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5903         sched_unpin();
5904         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5905 }
5906
5907 /*
5908  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping
5909  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
5910  *
5911  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
5912  */
5913 void
5914 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
5915 {
5916         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
5917         struct pcpu *pc;
5918
5919         sched_pin();
5920         pc = get_pcpu();
5921         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5922         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5923         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5924                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
5925         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE2_AP_KRW,
5926             vm_page_pte2_attr(m)));
5927         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE)
5928                 pagezero(pc->pc_cmap2_addr);
5929         else
5930                 bzero(pc->pc_cmap2_addr + off, size);
5931         pte2_clear(cmap2_pte2p);
5932         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5933         sched_unpin();
5934         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5935 }
5936
5937 /*
5938  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
5939  *      page by mapping the page into virtual memory and using
5940  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
5941  *      time.
5942  */
5943 void
5944 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
5945 {
5946         pt2_entry_t *cmap1_pte2p, *cmap2_pte2p;
5947         struct pcpu *pc;
5948
5949         sched_pin();
5950         pc = get_pcpu();
5951         cmap1_pte2p = pc->pc_cmap1_pte2p;
5952         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5953         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5954         if (pte2_load(cmap1_pte2p) != 0)
5955                 panic("%s: CMAP1 busy", __func__);
5956         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5957                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
5958         pte2_store(cmap1_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(src),
5959             PTE2_AP_KR | PTE2_NM, vm_page_pte2_attr(src)));
5960         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(dst),
5961             PTE2_AP_KRW, vm_page_pte2_attr(dst)));
5962         bcopy(pc->pc_cmap1_addr, pc->pc_cmap2_addr, PAGE_SIZE);
5963         pte2_clear(cmap1_pte2p);
5964         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap1_addr);
5965         pte2_clear(cmap2_pte2p);
5966         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5967         sched_unpin();
5968         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5969 }
5970
5971 int unmapped_buf_allowed = 1;
5972
5973 void
5974 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
5975     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
5976 {
5977         pt2_entry_t *cmap1_pte2p, *cmap2_pte2p;
5978         vm_page_t a_pg, b_pg;
5979         char *a_cp, *b_cp;
5980         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
5981         struct pcpu *pc;
5982         int cnt;
5983
5984         sched_pin();
5985         pc = get_pcpu();
5986         cmap1_pte2p = pc->pc_cmap1_pte2p;
5987         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5988         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5989         if (pte2_load(cmap1_pte2p) != 0)
5990                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
5991         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5992                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
5993         while (xfersize > 0) {
5994                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
5995                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
5996                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
5997                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
5998                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
5999                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
6000                 pte2_store(cmap1_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg),
6001                     PTE2_AP_KR | PTE2_NM, vm_page_pte2_attr(a_pg)));
6002                 tlb_flush_local((vm_offset_t)pc->pc_cmap1_addr);
6003                 pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg),
6004                     PTE2_AP_KRW, vm_page_pte2_attr(b_pg)));
6005                 tlb_flush_local((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
6006                 a_cp = pc->pc_cmap1_addr + a_pg_offset;
6007                 b_cp = pc->pc_cmap2_addr + b_pg_offset;
6008                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
6009                 a_offset += cnt;
6010                 b_offset += cnt;
6011                 xfersize -= cnt;
6012         }
6013         pte2_clear(cmap1_pte2p);
6014         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap1_addr);
6015         pte2_clear(cmap2_pte2p);
6016         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
6017         sched_unpin();
6018         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
6019 }
6020
6021 vm_offset_t
6022 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
6023 {
6024         struct pcpu *pc;
6025         pt2_entry_t *pte2p;
6026
6027         critical_enter();
6028         pc = get_pcpu();
6029         pte2p = pc->pc_qmap_pte2p;
6030
6031         KASSERT(pte2_load(pte2p) == 0, ("%s: PTE2 busy", __func__));
6032
6033         pte2_store(pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE2_AP_KRW,
6034             vm_page_pte2_attr(m)));
6035         return (pc->pc_qmap_addr);
6036 }
6037
6038 void
6039 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
6040 {
6041         struct pcpu *pc;
6042         pt2_entry_t *pte2p;
6043
6044         pc = get_pcpu();
6045         pte2p = pc->pc_qmap_pte2p;
6046
6047         KASSERT(addr == pc->pc_qmap_addr, ("%s: invalid address", __func__));
6048         KASSERT(pte2_load(pte2p) != 0, ("%s: PTE2 not in use", __func__));
6049
6050         pte2_clear(pte2p);
6051         tlb_flush(pc->pc_qmap_addr);
6052         critical_exit();
6053 }
6054
6055 /*
6056  *      Copy the range specified by src_addr/len
6057  *      from the source map to the range dst_addr/len
6058  *      in the destination map.
6059  *
6060  *      This routine is only advisory and need not do anything.
6061  */
6062 void
6063 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
6064     vm_offset_t src_addr)
6065 {
6066         struct spglist free;
6067         vm_offset_t addr;
6068         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
6069         vm_offset_t nextva;
6070
6071         if (dst_addr != src_addr)
6072                 return;
6073
6074         if (!pmap_is_current(src_pmap))
6075                 return;
6076
6077         rw_wlock(&pvh_global_lock);
6078         if (dst_pmap < src_pmap) {
6079                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
6080                 PMAP_LOCK(src_pmap);
6081         } else {
6082                 PMAP_LOCK(src_pmap);
6083                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
6084         }
6085         sched_pin();
6086         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = nextva) {
6087                 pt2_entry_t *src_pte2p, *dst_pte2p;
6088                 vm_page_t dst_mpt2pg, src_mpt2pg;
6089                 pt1_entry_t src_pte1;
6090                 u_int pte1_idx;
6091
6092                 KASSERT(addr < VM_MAXUSER_ADDRESS,
6093                     ("%s: invalid to pmap_copy page tables", __func__));
6094
6095                 nextva = pte1_trunc(addr + PTE1_SIZE);
6096                 if (nextva < addr)
6097                         nextva = end_addr;
6098
6099                 pte1_idx = pte1_index(addr);
6100                 src_pte1 = src_pmap->pm_pt1[pte1_idx];
6101                 if (pte1_is_section(src_pte1)) {
6102                         if ((addr & PTE1_OFFSET) != 0 ||
6103                             (addr + PTE1_SIZE) > end_addr)
6104                                 continue;
6105                         if (dst_pmap->pm_pt1[pte1_idx] == 0 &&
6106                             (!pte1_is_managed(src_pte1) ||
6107                             pmap_pv_insert_pte1(dst_pmap, addr, src_pte1,
6108                             PMAP_ENTER_NORECLAIM))) {
6109                                 dst_pmap->pm_pt1[pte1_idx] = src_pte1 &
6110                                     ~PTE1_W;
6111                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
6112                                     PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
6113                                 pmap_pte1_mappings++;
6114                         }
6115                         continue;
6116                 } else if (!pte1_is_link(src_pte1))
6117                         continue;
6118
6119                 src_mpt2pg = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(src_pte1));
6120
6121                 /*
6122                  * We leave PT2s to be linked from PT1 even if they are not
6123                  * referenced until all PT2s in a page are without reference.
6124                  *
6125                  * QQQ: It could be changed ...
6126                  */
6127 #if 0 /* single_pt2_link_is_cleared */
6128                 KASSERT(pt2_wirecount_get(src_mpt2pg, pte1_idx) > 0,
6129                     ("%s: source page table page is unused", __func__));
6130 #else
6131                 if (pt2_wirecount_get(src_mpt2pg, pte1_idx) == 0)
6132                         continue;
6133 #endif
6134                 if (nextva > end_addr)
6135                         nextva = end_addr;
6136
6137                 src_pte2p = pt2map_entry(addr);
6138                 while (addr < nextva) {
6139                         pt2_entry_t temp_pte2;
6140                         temp_pte2 = pte2_load(src_pte2p);
6141                         /*
6142                          * we only virtual copy managed pages
6143                          */
6144                         if (pte2_is_managed(temp_pte2)) {
6145                                 dst_mpt2pg = pmap_allocpte2(dst_pmap, addr,
6146                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
6147                                 if (dst_mpt2pg == NULL)
6148                                         goto out;
6149                                 dst_pte2p = pmap_pte2_quick(dst_pmap, addr);
6150                                 if (!pte2_is_valid(pte2_load(dst_pte2p)) &&
6151                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
6152                                     PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(temp_pte2)))) {
6153                                         /*
6154                                          * Clear the wired, modified, and
6155                                          * accessed (referenced) bits
6156                                          * during the copy.
6157                                          */
6158                                         temp_pte2 &=  ~(PTE2_W | PTE2_A);
6159                                         temp_pte2 |= PTE2_NM;
6160                                         pte2_store(dst_pte2p, temp_pte2);
6161                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
6162                                 } else {
6163                                         SLIST_INIT(&free);
6164                                         if (pmap_unwire_pt2(dst_pmap, addr,
6165                                             dst_mpt2pg, &free)) {
6166                                                 pmap_tlb_flush(dst_pmap, addr);
6167                                                 vm_page_free_pages_toq(&free,
6168                                                     false);
6169                                         }
6170                                         goto out;
6171                                 }
6172                                 if (pt2_wirecount_get(dst_mpt2pg, pte1_idx) >=
6173                                     pt2_wirecount_get(src_mpt2pg, pte1_idx))
6174                                         break;
6175                         }
6176                         addr += PAGE_SIZE;
6177                         src_pte2p++;
6178                 }
6179         }
6180 out:
6181         sched_unpin();
6182         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
6183         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
6184         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
6185 }
6186
6187 /*
6188  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
6189  *      different alignment might result in more section mappings.
6190  */
6191 void
6192 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
6193     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
6194 {
6195         vm_offset_t pte1_offset;
6196
6197         if (size < PTE1_SIZE)
6198                 return;
6199         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
6200                 offset += ptoa(object->pg_color);
6201         pte1_offset = offset & PTE1_OFFSET;
6202         if (size - ((PTE1_SIZE - pte1_offset) & PTE1_OFFSET) < PTE1_SIZE ||
6203             (*addr & PTE1_OFFSET) == pte1_offset)
6204                 return;
6205         if ((*addr & PTE1_OFFSET) < pte1_offset)
6206                 *addr = pte1_trunc(*addr) + pte1_offset;
6207         else
6208                 *addr = pte1_roundup(*addr) + pte1_offset;
6209 }
6210
6211 void
6212 pmap_activate(struct thread *td)
6213 {
6214         pmap_t pmap, oldpmap;
6215         u_int cpuid, ttb;
6216
6217         PDEBUG(9, printf("%s: td = %08x\n", __func__, (uint32_t)td));
6218
6219         critical_enter();
6220         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
6221         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
6222         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
6223
6224 #if defined(SMP)
6225         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
6226         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
6227 #else
6228         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
6229         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
6230 #endif
6231
6232         ttb = pmap_ttb_get(pmap);
6233
6234         /*
6235          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
6236          */
6237         td->td_pcb->pcb_pagedir = ttb;
6238         cp15_ttbr_set(ttb);
6239         PCPU_SET(curpmap, pmap);
6240         critical_exit();
6241 }
6242
6243 /*
6244  *  Perform the pmap work for mincore.
6245  */
6246 int
6247 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
6248 {
6249         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
6250         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
6251         vm_paddr_t pa;
6252         bool managed;
6253         int val;
6254
6255         PMAP_LOCK(pmap);
6256 retry:
6257         pte1p = pmap_pte1(pmap, addr);
6258         pte1 = pte1_load(pte1p);
6259         if (pte1_is_section(pte1)) {
6260                 pa = trunc_page(pte1_pa(pte1) | (addr & PTE1_OFFSET));
6261                 managed = pte1_is_managed(pte1);
6262                 val = MINCORE_SUPER | MINCORE_INCORE;
6263                 if (pte1_is_dirty(pte1))
6264                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
6265                 if (pte1 & PTE1_A)
6266                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
6267         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
6268                 pte2p = pmap_pte2(pmap, addr);
6269                 pte2 = pte2_load(pte2p);
6270                 pmap_pte2_release(pte2p);
6271                 pa = pte2_pa(pte2);
6272                 managed = pte2_is_managed(pte2);
6273                 val = MINCORE_INCORE;
6274                 if (pte2_is_dirty(pte2))
6275                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
6276                 if (pte2 & PTE2_A)
6277                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
6278         } else {
6279                 managed = false;
6280                 val = 0;
6281         }
6282         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
6283             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) && managed) {
6284                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
6285                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
6286                         goto retry;
6287         } else
6288                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
6289         PMAP_UNLOCK(pmap);
6290         return (val);
6291 }
6292
6293 void
6294 pmap_kenter_device(vm_offset_t va, vm_size_t size, vm_paddr_t pa)
6295 {
6296         vm_offset_t sva;
6297         uint32_t l2attr;
6298
6299         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
6300             ("%s: device mapping not page-sized", __func__));
6301
6302         sva = va;
6303         l2attr = vm_memattr_to_pte2(VM_MEMATTR_DEVICE);
6304         while (size != 0) {
6305                 pmap_kenter_prot_attr(va, pa, PTE2_AP_KRW, l2attr);
6306                 va += PAGE_SIZE;
6307                 pa += PAGE_SIZE;
6308                 size -= PAGE_SIZE;
6309         }
6310         tlb_flush_range(sva, va - sva);
6311 }
6312
6313 void
6314 pmap_kremove_device(vm_offset_t va, vm_size_t size)
6315 {
6316         vm_offset_t sva;
6317
6318         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
6319             ("%s: device mapping not page-sized", __func__));
6320
6321         sva = va;
6322         while (size != 0) {
6323                 pmap_kremove(va);
6324                 va += PAGE_SIZE;
6325                 size -= PAGE_SIZE;
6326         }
6327         tlb_flush_range(sva, va - sva);
6328 }
6329
6330 void
6331 pmap_set_pcb_pagedir(pmap_t pmap, struct pcb *pcb)
6332 {
6333
6334         pcb->pcb_pagedir = pmap_ttb_get(pmap);
6335 }
6336
6337
6338 /*
6339  *  Clean L1 data cache range by physical address.
6340  *  The range must be within a single page.
6341  */
6342 static void
6343 pmap_dcache_wb_pou(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, uint32_t attr)
6344 {
6345         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
6346         struct pcpu *pc;
6347
6348         KASSERT(((pa & PAGE_MASK) + size) <= PAGE_SIZE,
6349             ("%s: not on single page", __func__));
6350
6351         sched_pin();
6352         pc = get_pcpu();
6353         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
6354         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
6355         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
6356                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
6357         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(pa, PTE2_AP_KRW, attr));
6358         dcache_wb_pou((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr + (pa & PAGE_MASK), size);
6359         pte2_clear(cmap2_pte2p);
6360         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
6361         sched_unpin();
6362         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
6363 }
6364
6365 /*
6366  *  Sync instruction cache range which is not mapped yet.
6367  */
6368 void
6369 cache_icache_sync_fresh(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
6370 {
6371         uint32_t len, offset;
6372         vm_page_t m;
6373
6374         /* Write back d-cache on given address range. */
6375         offset = pa & PAGE_MASK;
6376         for ( ; size != 0; size -= len, pa += len, offset = 0) {
6377                 len = min(PAGE_SIZE - offset, size);
6378                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6379                 KASSERT(m != NULL, ("%s: vm_page_t is null for %#x",
6380                   __func__, pa));
6381                 pmap_dcache_wb_pou(pa, len, vm_page_pte2_attr(m));
6382         }
6383         /*
6384          * I-cache is VIPT. Only way how to flush all virtual mappings
6385          * on given physical address is to invalidate all i-cache.
6386          */
6387         icache_inv_all();
6388 }
6389
6390 void
6391 pmap_sync_icache(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_size_t size)
6392 {
6393
6394         /* Write back d-cache on given address range. */
6395         if (va >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
6396                 dcache_wb_pou(va, size);
6397         } else {
6398                 uint32_t len, offset;
6399                 vm_paddr_t pa;
6400                 vm_page_t m;
6401
6402                 offset = va & PAGE_MASK;
6403                 for ( ; size != 0; size -= len, va += len, offset = 0) {
6404                         pa = pmap_extract(pmap, va); /* offset is preserved */
6405                         len = min(PAGE_SIZE - offset, size);
6406                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6407                         KASSERT(m != NULL, ("%s: vm_page_t is null for %#x",
6408                                 __func__, pa));
6409                         pmap_dcache_wb_pou(pa, len, vm_page_pte2_attr(m));
6410                 }
6411         }
6412         /*
6413          * I-cache is VIPT. Only way how to flush all virtual mappings
6414          * on given physical address is to invalidate all i-cache.
6415          */
6416         icache_inv_all();
6417 }
6418
6419 /*
6420  *  The implementation of pmap_fault() uses IN_RANGE2() macro which
6421  *  depends on the fact that given range size is a power of 2.
6422  */
6423 CTASSERT(powerof2(NB_IN_PT1));
6424 CTASSERT(powerof2(PT2MAP_SIZE));
6425
6426 #define IN_RANGE2(addr, start, size)    \
6427     ((vm_offset_t)(start) == ((vm_offset_t)(addr) & ~((size) - 1)))
6428
6429 /*
6430  *  Handle access and R/W emulation faults.
6431  */
6432 int
6433 pmap_fault(pmap_t pmap, vm_offset_t far, uint32_t fsr, int idx, bool usermode)
6434 {
6435         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
6436         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
6437
6438         if (pmap == NULL)
6439                 pmap = kernel_pmap;
6440
6441         /*
6442          * In kernel, we should never get abort with FAR which is in range of
6443          * pmap->pm_pt1 or PT2MAP address spaces. If it happens, stop here
6444          * and print out a useful abort message and even get to the debugger
6445          * otherwise it likely ends with never ending loop of aborts.
6446          */
6447         if (__predict_false(IN_RANGE2(far, pmap->pm_pt1, NB_IN_PT1))) {
6448                 /*
6449                  * All L1 tables should always be mapped and present.
6450                  * However, we check only current one herein. For user mode,
6451                  * only permission abort from malicious user is not fatal.
6452                  * And alignment abort as it may have higher priority.
6453                  */
6454                 if (!usermode || (idx != FAULT_ALIGN && idx != FAULT_PERM_L2)) {
6455                         CTR4(KTR_PMAP, "%s: pmap %#x pm_pt1 %#x far %#x",
6456                             __func__, pmap, pmap->pm_pt1, far);
6457                         panic("%s: pm_pt1 abort", __func__);
6458                 }
6459                 return (KERN_INVALID_ADDRESS);
6460         }
6461         if (__predict_false(IN_RANGE2(far, PT2MAP, PT2MAP_SIZE))) {
6462                 /*
6463                  * PT2MAP should be always mapped and present in current
6464                  * L1 table. However, only existing L2 tables are mapped
6465                  * in PT2MAP. For user mode, only L2 translation abort and
6466                  * permission abort from malicious user is not fatal.
6467                  * And alignment abort as it may have higher priority.
6468                  */
6469                 if (!usermode || (idx != FAULT_ALIGN &&
6470                     idx != FAULT_TRAN_L2 && idx != FAULT_PERM_L2)) {
6471                         CTR4(KTR_PMAP, "%s: pmap %#x PT2MAP %#x far %#x",
6472                             __func__, pmap, PT2MAP, far);
6473                         panic("%s: PT2MAP abort", __func__);
6474                 }
6475                 return (KERN_INVALID_ADDRESS);
6476         }
6477
6478         /*
6479          * A pmap lock is used below for handling of access and R/W emulation
6480          * aborts. They were handled by atomic operations before so some
6481          * analysis of new situation is needed to answer the following question:
6482          * Is it safe to use the lock even for these aborts?
6483          *
6484          * There may happen two cases in general:
6485          *
6486          * (1) Aborts while the pmap lock is locked already - this should not
6487          * happen as pmap lock is not recursive. However, under pmap lock only
6488          * internal kernel data should be accessed and such data should be
6489          * mapped with A bit set and NM bit cleared. If double abort happens,
6490          * then a mapping of data which has caused it must be fixed. Further,
6491          * all new mappings are always made with A bit set and the bit can be
6492          * cleared only on managed mappings.
6493          *
6494          * (2) Aborts while another lock(s) is/are locked - this already can
6495          * happen. However, there is no difference here if it's either access or
6496          * R/W emulation abort, or if it's some other abort.
6497          */
6498
6499         PMAP_LOCK(pmap);
6500 #ifdef INVARIANTS
6501         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, far));
6502         if (pte1_is_link(pte1)) {
6503                 /*
6504                  * Check in advance that associated L2 page table is mapped into
6505                  * PT2MAP space. Note that faulty access to not mapped L2 page
6506                  * table is caught in more general check above where "far" is
6507                  * checked that it does not lay in PT2MAP space. Note also that
6508                  * L1 page table and PT2TAB always exist and are mapped.
6509                  */
6510                 pte2 = pt2tab_load(pmap_pt2tab_entry(pmap, far));
6511                 if (!pte2_is_valid(pte2))
6512                         panic("%s: missing L2 page table (%p, %#x)",
6513                             __func__, pmap, far);
6514         }
6515 #endif
6516 #ifdef SMP
6517         /*
6518          * Special treatment is due to break-before-make approach done when
6519          * pte1 is updated for userland mapping during section promotion or
6520          * demotion. If not caught here, pmap_enter() can find a section
6521          * mapping on faulting address. That is not allowed.
6522          */
6523         if (idx == FAULT_TRAN_L1 && usermode && cp15_ats1cur_check(far) == 0) {
6524                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6525                 return (KERN_SUCCESS);
6526         }
6527 #endif
6528         /*
6529          * Accesss bits for page and section. Note that the entry
6530          * is not in TLB yet, so TLB flush is not necessary.
6531          *
6532          * QQQ: This is hardware emulation, we do not call userret()
6533          *      for aborts from user mode.
6534          */
6535         if (idx == FAULT_ACCESS_L2) {
6536                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, far));
6537                 if (pte1_is_link(pte1)) {
6538                         /* L2 page table should exist and be mapped. */
6539                         pte2p = pt2map_entry(far);
6540                         pte2 = pte2_load(pte2p);
6541                         if (pte2_is_valid(pte2)) {
6542                                 pte2_store(pte2p, pte2 | PTE2_A);
6543                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6544                                 return (KERN_SUCCESS);
6545                         }
6546                 } else {
6547                         /*
6548                          * We got L2 access fault but PTE1 is not a link.
6549                          * Probably some race happened, do nothing.
6550                          */
6551                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: FAULT_ACCESS_L2 - pmap %#x far %#x",
6552                             __func__, pmap, far);
6553                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6554                         return (KERN_SUCCESS);
6555                 }
6556         }
6557         if (idx == FAULT_ACCESS_L1) {
6558                 pte1p = pmap_pte1(pmap, far);
6559                 pte1 = pte1_load(pte1p);
6560                 if (pte1_is_section(pte1)) {
6561                         pte1_store(pte1p, pte1 | PTE1_A);
6562                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6563                         return (KERN_SUCCESS);
6564                 } else {
6565                         /*
6566                          * We got L1 access fault but PTE1 is not section
6567                          * mapping. Probably some race happened, do nothing.
6568                          */
6569                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: FAULT_ACCESS_L1 - pmap %#x far %#x",
6570                             __func__, pmap, far);
6571                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6572                         return (KERN_SUCCESS);
6573                 }
6574         }
6575
6576         /*
6577          * Handle modify bits for page and section. Note that the modify
6578          * bit is emulated by software. So PTEx_RO is software read only
6579          * bit and PTEx_NM flag is real hardware read only bit.
6580          *
6581          * QQQ: This is hardware emulation, we do not call userret()
6582          *      for aborts from user mode.
6583          */
6584         if ((fsr & FSR_WNR) && (idx == FAULT_PERM_L2)) {
6585                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, far));
6586                 if (pte1_is_link(pte1)) {
6587                         /* L2 page table should exist and be mapped. */
6588                         pte2p = pt2map_entry(far);
6589                         pte2 = pte2_load(pte2p);
6590                         if (pte2_is_valid(pte2) && !(pte2 & PTE2_RO) &&
6591                             (pte2 & PTE2_NM)) {
6592                                 pte2_store(pte2p, pte2 & ~PTE2_NM);
6593                                 tlb_flush(trunc_page(far));
6594                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6595                                 return (KERN_SUCCESS);
6596                         }
6597                 } else {
6598                         /*
6599                          * We got L2 permission fault but PTE1 is not a link.
6600                          * Probably some race happened, do nothing.
6601                          */
6602                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: FAULT_PERM_L2 - pmap %#x far %#x",
6603                             __func__, pmap, far);
6604                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6605                         return (KERN_SUCCESS);
6606                 }
6607         }
6608         if ((fsr & FSR_WNR) && (idx == FAULT_PERM_L1)) {
6609                 pte1p = pmap_pte1(pmap, far);
6610                 pte1 = pte1_load(pte1p);
6611                 if (pte1_is_section(pte1)) {
6612                         if (!(pte1 & PTE1_RO) && (pte1 & PTE1_NM)) {
6613                                 pte1_store(pte1p, pte1 & ~PTE1_NM);
6614                                 tlb_flush(pte1_trunc(far));
6615                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6616                                 return (KERN_SUCCESS);
6617                         }
6618                 } else {
6619                         /*
6620                          * We got L1 permission fault but PTE1 is not section
6621                          * mapping. Probably some race happened, do nothing.
6622                          */
6623                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: FAULT_PERM_L1 - pmap %#x far %#x",
6624                             __func__, pmap, far);
6625                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6626                         return (KERN_SUCCESS);
6627                 }
6628         }
6629
6630         /*
6631          * QQQ: The previous code, mainly fast handling of access and
6632          *      modify bits aborts, could be moved to ASM. Now we are
6633          *      starting to deal with not fast aborts.
6634          */
6635         PMAP_UNLOCK(pmap);
6636         return (KERN_FAILURE);
6637 }
6638
6639 #if defined(PMAP_DEBUG)
6640 /*
6641  *  Reusing of KVA used in pmap_zero_page function !!!
6642  */
6643 static void
6644 pmap_zero_page_check(vm_page_t m)
6645 {
6646         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
6647         uint32_t *p, *end;
6648         struct pcpu *pc;
6649
6650         sched_pin();
6651         pc = get_pcpu();
6652         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
6653         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
6654         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
6655                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
6656         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE2_AP_KRW,
6657             vm_page_pte2_attr(m)));
6658         end = (uint32_t*)(pc->pc_cmap2_addr + PAGE_SIZE);
6659         for (p = (uint32_t*)pc->pc_cmap2_addr; p < end; p++)
6660                 if (*p != 0)
6661                         panic("%s: page %p not zero, va: %p", __func__, m,
6662                             pc->pc_cmap2_addr);
6663         pte2_clear(cmap2_pte2p);
6664         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
6665         sched_unpin();
6666         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
6667 }
6668
6669 int
6670 pmap_pid_dump(int pid)
6671 {
6672         pmap_t pmap;
6673         struct proc *p;
6674         int npte2 = 0;
6675         int i, j, index;
6676
6677         sx_slock(&allproc_lock);
6678         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
6679                 if (p->p_pid != pid || p->p_vmspace == NULL)
6680                         continue;
6681                 index = 0;
6682                 pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
6683                 for (i = 0; i < NPTE1_IN_PT1; i++) {
6684                         pt1_entry_t pte1;
6685                         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
6686                         vm_offset_t base, va;
6687                         vm_paddr_t pa;
6688                         vm_page_t m;
6689
6690                         base = i << PTE1_SHIFT;
6691                         pte1 = pte1_load(&pmap->pm_pt1[i]);
6692
6693                         if (pte1_is_section(pte1)) {
6694                                 /*
6695                                  * QQQ: Do something here!
6696                                  */
6697                         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
6698                                 for (j = 0; j < NPTE2_IN_PT2; j++) {
6699                                         va = base + (j << PAGE_SHIFT);
6700                                         if (va >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
6701                                                 if (index) {
6702                                                         index = 0;
6703                                                         printf("\n");
6704                                                 }
6705                                                 sx_sunlock(&allproc_lock);
6706                                                 return (npte2);
6707                                         }
6708                                         pte2p = pmap_pte2(pmap, va);
6709                                         pte2 = pte2_load(pte2p);
6710                                         pmap_pte2_release(pte2p);
6711                                         if (!pte2_is_valid(pte2))
6712                                                 continue;
6713
6714                                         pa = pte2_pa(pte2);
6715                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6716                                         printf("va: 0x%x, pa: 0x%x, h: %d, w:"
6717                                             " %d, f: 0x%x", va, pa,
6718                                             m->hold_count, m->wire_count,
6719                                             m->flags);
6720                                         npte2++;
6721                                         index++;
6722                                         if (index >= 2) {
6723                                                 index = 0;
6724                                                 printf("\n");
6725                                         } else {
6726                                                 printf(" ");
6727                                         }
6728                                 }
6729                         }
6730                 }
6731         }
6732         sx_sunlock(&allproc_lock);
6733         return (npte2);
6734 }
6735
6736 #endif
6737
6738 #ifdef DDB
6739 static pt2_entry_t *
6740 pmap_pte2_ddb(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
6741 {
6742         pt1_entry_t pte1;
6743         vm_paddr_t pt2pg_pa;
6744
6745         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
6746         if (!pte1_is_link(pte1))
6747                 return (NULL);
6748
6749         if (pmap_is_current(pmap))
6750                 return (pt2map_entry(va));
6751
6752         /* Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE. */
6753         pt2pg_pa = trunc_page(pte1_link_pa(pte1));
6754         if (pte2_pa(pte2_load(PMAP3)) != pt2pg_pa) {
6755                 pte2_store(PMAP3, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
6756 #ifdef SMP
6757                 PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
6758 #endif
6759                 tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR3);
6760         }
6761 #ifdef SMP
6762         else if (PMAP3cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
6763                 PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
6764                 tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR3);
6765         }
6766 #endif
6767         return (PADDR3 + (arm32_btop(va) & (NPTE2_IN_PG - 1)));
6768 }
6769
6770 static void
6771 dump_pmap(pmap_t pmap)
6772 {
6773
6774         printf("pmap %p\n", pmap);
6775         printf("  pm_pt1: %p\n", pmap->pm_pt1);
6776         printf("  pm_pt2tab: %p\n", pmap->pm_pt2tab);
6777         printf("  pm_active: 0x%08lX\n", pmap->pm_active.__bits[0]);
6778 }
6779
6780 DB_SHOW_COMMAND(pmaps, pmap_list_pmaps)
6781 {
6782
6783         pmap_t pmap;
6784         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
6785                 dump_pmap(pmap);
6786         }
6787 }
6788
6789 static int
6790 pte2_class(pt2_entry_t pte2)
6791 {
6792         int cls;
6793
6794         cls = (pte2 >> 2) & 0x03;
6795         cls |= (pte2 >> 4) & 0x04;
6796         return (cls);
6797 }
6798
6799 static void
6800 dump_section(pmap_t pmap, uint32_t pte1_idx)
6801 {
6802 }
6803
6804 static void
6805 dump_link(pmap_t pmap, uint32_t pte1_idx, boolean_t invalid_ok)
6806 {
6807         uint32_t i;
6808         vm_offset_t va;
6809         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
6810         vm_page_t m;
6811
6812         va = pte1_idx << PTE1_SHIFT;
6813         pte2p = pmap_pte2_ddb(pmap, va);
6814         for (i = 0; i < NPTE2_IN_PT2; i++, pte2p++, va += PAGE_SIZE) {
6815                 pte2 = pte2_load(pte2p);
6816                 if (pte2 == 0)
6817                         continue;
6818                 if (!pte2_is_valid(pte2)) {
6819                         printf(" 0x%08X: 0x%08X", va, pte2);
6820                         if (!invalid_ok)
6821                                 printf(" - not valid !!!");
6822                         printf("\n");
6823                         continue;
6824                 }
6825                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(pte2));
6826                 printf(" 0x%08X: 0x%08X, TEX%d, s:%d, g:%d, m:%p", va , pte2,
6827                     pte2_class(pte2), !!(pte2 & PTE2_S), !(pte2 & PTE2_NG), m);
6828                 if (m != NULL) {
6829                         printf(" v:%d h:%d w:%d f:0x%04X\n", m->valid,
6830                             m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
6831                 } else {
6832                         printf("\n");
6833                 }
6834         }
6835 }
6836
6837 static __inline boolean_t
6838 is_pv_chunk_space(vm_offset_t va)
6839 {
6840
6841         if ((((vm_offset_t)pv_chunkbase) <= va) &&
6842             (va < ((vm_offset_t)pv_chunkbase + PAGE_SIZE * pv_maxchunks)))
6843                 return (TRUE);
6844         return (FALSE);
6845 }
6846
6847 DB_SHOW_COMMAND(pmap, pmap_pmap_print)
6848 {
6849         /* XXX convert args. */
6850         pmap_t pmap = (pmap_t)addr;
6851         pt1_entry_t pte1;
6852         pt2_entry_t pte2;
6853         vm_offset_t va, eva;
6854         vm_page_t m;
6855         uint32_t i;
6856         boolean_t invalid_ok, dump_link_ok, dump_pv_chunk;
6857
6858         if (have_addr) {
6859                 pmap_t pm;
6860
6861                 LIST_FOREACH(pm, &allpmaps, pm_list)
6862                         if (pm == pmap) break;
6863                 if (pm == NULL) {
6864                         printf("given pmap %p is not in allpmaps list\n", pmap);
6865                         return;
6866                 }
6867         } else
6868                 pmap = PCPU_GET(curpmap);
6869
6870         eva = (modif[0] == 'u') ? VM_MAXUSER_ADDRESS : 0xFFFFFFFF;
6871         dump_pv_chunk = FALSE; /* XXX evaluate from modif[] */
6872
6873         printf("pmap: 0x%08X\n", (uint32_t)pmap);
6874         printf("PT2MAP: 0x%08X\n", (uint32_t)PT2MAP);
6875         printf("pt2tab: 0x%08X\n", (uint32_t)pmap->pm_pt2tab);
6876
6877         for(i = 0; i < NPTE1_IN_PT1; i++) {
6878                 pte1 = pte1_load(&pmap->pm_pt1[i]);
6879                 if (pte1 == 0)
6880                         continue;
6881                 va = i << PTE1_SHIFT;
6882                 if (va >= eva)
6883                         break;
6884
6885                 if (pte1_is_section(pte1)) {
6886                         printf("0x%08X: Section 0x%08X, s:%d g:%d\n", va, pte1,
6887                             !!(pte1 & PTE1_S), !(pte1 & PTE1_NG));
6888                         dump_section(pmap, i);
6889                 } else if (pte1_is_link(pte1)) {
6890                         dump_link_ok = TRUE;
6891                         invalid_ok = FALSE;
6892                         pte2 = pte2_load(pmap_pt2tab_entry(pmap, va));
6893                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(pte1));
6894                         printf("0x%08X: Link 0x%08X, pt2tab: 0x%08X m: %p",
6895                             va, pte1, pte2, m);
6896                         if (is_pv_chunk_space(va)) {
6897                                 printf(" - pv_chunk space");
6898                                 if (dump_pv_chunk)
6899                                         invalid_ok = TRUE;
6900                                 else
6901                                         dump_link_ok = FALSE;
6902                         }
6903                         else if (m != NULL)
6904                                 printf(" w:%d w2:%u", m->wire_count,
6905                                     pt2_wirecount_get(m, pte1_index(va)));
6906                         if (pte2 == 0)
6907                                 printf(" !!! pt2tab entry is ZERO");
6908                         else if (pte2_pa(pte1) != pte2_pa(pte2))
6909                                 printf(" !!! pt2tab entry is DIFFERENT - m: %p",
6910                                     PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(pte2)));
6911                         printf("\n");
6912                         if (dump_link_ok)
6913                                 dump_link(pmap, i, invalid_ok);
6914                 } else
6915                         printf("0x%08X: Invalid entry 0x%08X\n", va, pte1);
6916         }
6917 }
6918
6919 static void
6920 dump_pt2tab(pmap_t pmap)
6921 {
6922         uint32_t i;
6923         pt2_entry_t pte2;
6924         vm_offset_t va;
6925         vm_paddr_t pa;
6926         vm_page_t m;
6927
6928         printf("PT2TAB:\n");
6929         for (i = 0; i < PT2TAB_ENTRIES; i++) {
6930                 pte2 = pte2_load(&pmap->pm_pt2tab[i]);
6931                 if (!pte2_is_valid(pte2))
6932                         continue;
6933                 va = i << PT2TAB_SHIFT;
6934                 pa = pte2_pa(pte2);
6935                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6936                 printf(" 0x%08X: 0x%08X, TEX%d, s:%d, m:%p", va, pte2,
6937                     pte2_class(pte2), !!(pte2 & PTE2_S), m);
6938                 if (m != NULL)
6939                         printf(" , h: %d, w: %d, f: 0x%04X pidx: %lld",
6940                             m->hold_count, m->wire_count, m->flags, m->pindex);
6941                 printf("\n");
6942         }
6943 }
6944
6945 DB_SHOW_COMMAND(pmap_pt2tab, pmap_pt2tab_print)
6946 {
6947         /* XXX convert args. */
6948         pmap_t pmap = (pmap_t)addr;
6949         pt1_entry_t pte1;
6950         pt2_entry_t pte2;
6951         vm_offset_t va;
6952         uint32_t i, start;
6953
6954         if (have_addr) {
6955                 printf("supported only on current pmap\n");
6956                 return;
6957         }
6958
6959         pmap = PCPU_GET(curpmap);
6960         printf("curpmap: 0x%08X\n", (uint32_t)pmap);
6961         printf("PT2MAP: 0x%08X\n", (uint32_t)PT2MAP);
6962         printf("pt2tab: 0x%08X\n", (uint32_t)pmap->pm_pt2tab);
6963
6964         start = pte1_index((vm_offset_t)PT2MAP);
6965         for (i = start; i < (start + NPT2_IN_PT2TAB); i++) {
6966                 pte1 = pte1_load(&pmap->pm_pt1[i]);
6967                 if (pte1 == 0)
6968                         continue;
6969                 va = i << PTE1_SHIFT;
6970                 if (pte1_is_section(pte1)) {
6971                         printf("0x%08X: Section 0x%08X, s:%d\n", va, pte1,
6972                             !!(pte1 & PTE1_S));
6973                         dump_section(pmap, i);
6974                 } else if (pte1_is_link(pte1)) {
6975                         pte2 = pte2_load(pmap_pt2tab_entry(pmap, va));
6976                         printf("0x%08X: Link 0x%08X, pt2tab: 0x%08X\n", va,
6977                             pte1, pte2);
6978                         if (pte2 == 0)
6979                                 printf("  !!! pt2tab entry is ZERO\n");
6980                 } else
6981                         printf("0x%08X: Invalid entry 0x%08X\n", va, pte1);
6982         }
6983         dump_pt2tab(pmap);
6984 }
6985 #endif