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