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