]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/arm/arm/pmap-v6.c
MFV r361322:
[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 <vm/vm.h>
121 #include <vm/uma.h>
122 #include <vm/pmap.h>
123 #include <vm/vm_param.h>
124 #include <vm/vm_kern.h>
125 #include <vm/vm_object.h>
126 #include <vm/vm_map.h>
127 #include <vm/vm_page.h>
128 #include <vm/vm_pageout.h>
129 #include <vm/vm_phys.h>
130 #include <vm/vm_extern.h>
131 #include <vm/vm_reserv.h>
132 #include <sys/lock.h>
133 #include <sys/mutex.h>
134
135 #include <machine/md_var.h>
136 #include <machine/pmap_var.h>
137 #include <machine/cpu.h>
138 #include <machine/pcb.h>
139 #include <machine/sf_buf.h>
140 #ifdef SMP
141 #include <machine/smp.h>
142 #endif
143 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
144 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
145 #endif
146
147 #ifndef DIAGNOSTIC
148 #define PMAP_INLINE     __inline
149 #else
150 #define PMAP_INLINE
151 #endif
152
153 #ifdef PMAP_DEBUG
154 static void pmap_zero_page_check(vm_page_t m);
155 void pmap_debug(int level);
156 int pmap_pid_dump(int pid);
157
158 #define PDEBUG(_lev_,_stat_) \
159         if (pmap_debug_level >= (_lev_)) \
160                 ((_stat_))
161 #define dprintf printf
162 int pmap_debug_level = 1;
163 #else   /* PMAP_DEBUG */
164 #define PDEBUG(_lev_,_stat_) /* Nothing */
165 #define dprintf(x, arg...)
166 #endif  /* PMAP_DEBUG */
167
168 /*
169  *  Level 2 page tables map definion ('max' is excluded).
170  */
171
172 #define PT2V_MIN_ADDRESS        ((vm_offset_t)PT2MAP)
173 #define PT2V_MAX_ADDRESS        ((vm_offset_t)PT2MAP + PT2MAP_SIZE)
174
175 #define UPT2V_MIN_ADDRESS       ((vm_offset_t)PT2MAP)
176 #define UPT2V_MAX_ADDRESS \
177     ((vm_offset_t)(PT2MAP + (KERNBASE >> PT2MAP_SHIFT)))
178
179 /*
180  *  Promotion to a 1MB (PTE1) page mapping requires that the corresponding
181  *  4KB (PTE2) page mappings have identical settings for the following fields:
182  */
183 #define PTE2_PROMOTE    (PTE2_V | PTE2_A | PTE2_NM | PTE2_S | PTE2_NG | \
184                          PTE2_NX | PTE2_RO | PTE2_U | PTE2_W |          \
185                          PTE2_ATTR_MASK)
186
187 #define PTE1_PROMOTE    (PTE1_V | PTE1_A | PTE1_NM | PTE1_S | PTE1_NG | \
188                          PTE1_NX | PTE1_RO | PTE1_U | PTE1_W |          \
189                          PTE1_ATTR_MASK)
190
191 #define ATTR_TO_L1(l2_attr)     ((((l2_attr) & L2_TEX0) ? L1_S_TEX0 : 0) | \
192                                  (((l2_attr) & L2_C)    ? L1_S_C    : 0) | \
193                                  (((l2_attr) & L2_B)    ? L1_S_B    : 0) | \
194                                  (((l2_attr) & PTE2_A)  ? PTE1_A    : 0) | \
195                                  (((l2_attr) & PTE2_NM) ? PTE1_NM   : 0) | \
196                                  (((l2_attr) & PTE2_S)  ? PTE1_S    : 0) | \
197                                  (((l2_attr) & PTE2_NG) ? PTE1_NG   : 0) | \
198                                  (((l2_attr) & PTE2_NX) ? PTE1_NX   : 0) | \
199                                  (((l2_attr) & PTE2_RO) ? PTE1_RO   : 0) | \
200                                  (((l2_attr) & PTE2_U)  ? PTE1_U    : 0) | \
201                                  (((l2_attr) & PTE2_W)  ? PTE1_W    : 0))
202
203 #define ATTR_TO_L2(l1_attr)     ((((l1_attr) & L1_S_TEX0) ? L2_TEX0 : 0) | \
204                                  (((l1_attr) & L1_S_C)    ? L2_C    : 0) | \
205                                  (((l1_attr) & L1_S_B)    ? L2_B    : 0) | \
206                                  (((l1_attr) & PTE1_A)    ? PTE2_A  : 0) | \
207                                  (((l1_attr) & PTE1_NM)   ? PTE2_NM : 0) | \
208                                  (((l1_attr) & PTE1_S)    ? PTE2_S  : 0) | \
209                                  (((l1_attr) & PTE1_NG)   ? PTE2_NG : 0) | \
210                                  (((l1_attr) & PTE1_NX)   ? PTE2_NX : 0) | \
211                                  (((l1_attr) & PTE1_RO)   ? PTE2_RO : 0) | \
212                                  (((l1_attr) & PTE1_U)    ? PTE2_U  : 0) | \
213                                  (((l1_attr) & PTE1_W)    ? PTE2_W  : 0))
214
215 /*
216  *  PTE2 descriptors creation macros.
217  */
218 #define PTE2_ATTR_DEFAULT       vm_memattr_to_pte2(VM_MEMATTR_DEFAULT)
219 #define PTE2_ATTR_PT            vm_memattr_to_pte2(pt_memattr)
220
221 #define PTE2_KPT(pa)    PTE2_KERN(pa, PTE2_AP_KRW, PTE2_ATTR_PT)
222 #define PTE2_KPT_NG(pa) PTE2_KERN_NG(pa, PTE2_AP_KRW, PTE2_ATTR_PT)
223
224 #define PTE2_KRW(pa)    PTE2_KERN(pa, PTE2_AP_KRW, PTE2_ATTR_DEFAULT)
225 #define PTE2_KRO(pa)    PTE2_KERN(pa, PTE2_AP_KR, PTE2_ATTR_DEFAULT)
226
227 #define PV_STATS
228 #ifdef PV_STATS
229 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
230 #else
231 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
232 #endif
233
234 /*
235  *  The boot_pt1 is used temporary in very early boot stage as L1 page table.
236  *  We can init many things with no memory allocation thanks to its static
237  *  allocation and this brings two main advantages:
238  *  (1) other cores can be started very simply,
239  *  (2) various boot loaders can be supported as its arguments can be processed
240  *      in virtual address space and can be moved to safe location before
241  *      first allocation happened.
242  *  Only disadvantage is that boot_pt1 is used only in very early boot stage.
243  *  However, the table is uninitialized and so lays in bss. Therefore kernel
244  *  image size is not influenced.
245  *
246  *  QQQ: In the future, maybe, boot_pt1 can be used for soft reset and
247  *       CPU suspend/resume game.
248  */
249 extern pt1_entry_t boot_pt1[];
250
251 vm_paddr_t base_pt1;
252 pt1_entry_t *kern_pt1;
253 pt2_entry_t *kern_pt2tab;
254 pt2_entry_t *PT2MAP;
255
256 static uint32_t ttb_flags;
257 static vm_memattr_t pt_memattr;
258 ttb_entry_t pmap_kern_ttb;
259
260 struct pmap kernel_pmap_store;
261 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
262 static struct pmaplist allpmaps;
263 static struct mtx allpmaps_lock;
264
265 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
266 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
267
268 static vm_offset_t kernel_vm_end_new;
269 vm_offset_t kernel_vm_end = KERNBASE + NKPT2PG * NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE;
270 vm_offset_t vm_max_kernel_address;
271 vm_paddr_t kernel_l1pa;
272
273 static struct rwlock __aligned(CACHE_LINE_SIZE) pvh_global_lock;
274
275 /*
276  *  Data for the pv entry allocation mechanism
277  */
278 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
279 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
280 static struct md_page *pv_table; /* XXX: Is it used only the list in md_page? */
281 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
282
283 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
284 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
285 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
286
287 vm_paddr_t first_managed_pa;
288 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pte1_index(pa - first_managed_pa)])
289
290 /*
291  *  All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
292  */
293 caddr_t _tmppt = 0;
294
295 /*
296  *  Crashdump maps.
297  */
298 static caddr_t crashdumpmap;
299
300 static pt2_entry_t *PMAP1 = NULL, *PMAP2;
301 static pt2_entry_t *PADDR1 = NULL, *PADDR2;
302 #ifdef DDB
303 static pt2_entry_t *PMAP3;
304 static pt2_entry_t *PADDR3;
305 static int PMAP3cpu __unused; /* for SMP only */
306 #endif
307 #ifdef SMP
308 static int PMAP1cpu;
309 static int PMAP1changedcpu;
310 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD,
311     &PMAP1changedcpu, 0,
312     "Number of times pmap_pte2_quick changed CPU with same PMAP1");
313 #endif
314 static int PMAP1changed;
315 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD,
316     &PMAP1changed, 0,
317     "Number of times pmap_pte2_quick changed PMAP1");
318 static int PMAP1unchanged;
319 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD,
320     &PMAP1unchanged, 0,
321     "Number of times pmap_pte2_quick didn't change PMAP1");
322 static struct mtx PMAP2mutex;
323
324 /*
325  * Internal flags for pmap_enter()'s helper functions.
326  */
327 #define PMAP_ENTER_NORECLAIM    0x1000000       /* Don't reclaim PV entries. */
328 #define PMAP_ENTER_NOREPLACE    0x2000000       /* Don't replace mappings. */
329
330 static __inline void pt2_wirecount_init(vm_page_t m);
331 static boolean_t pmap_demote_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p,
332     vm_offset_t va);
333 static int pmap_enter_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pt1_entry_t pte1,
334     u_int flags, vm_page_t m);
335 void cache_icache_sync_fresh(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, vm_size_t size);
336
337 /*
338  *  Function to set the debug level of the pmap code.
339  */
340 #ifdef PMAP_DEBUG
341 void
342 pmap_debug(int level)
343 {
344
345         pmap_debug_level = level;
346         dprintf("pmap_debug: level=%d\n", pmap_debug_level);
347 }
348 #endif /* PMAP_DEBUG */
349
350 /*
351  *  This table must corespond with memory attribute configuration in vm.h.
352  *  First entry is used for normal system mapping.
353  *
354  *  Device memory is always marked as shared.
355  *  Normal memory is shared only in SMP .
356  *  Not outer shareable bits are not used yet.
357  *  Class 6 cannot be used on ARM11.
358  */
359 #define TEXDEF_TYPE_SHIFT       0
360 #define TEXDEF_TYPE_MASK        0x3
361 #define TEXDEF_INNER_SHIFT      2
362 #define TEXDEF_INNER_MASK       0x3
363 #define TEXDEF_OUTER_SHIFT      4
364 #define TEXDEF_OUTER_MASK       0x3
365 #define TEXDEF_NOS_SHIFT        6
366 #define TEXDEF_NOS_MASK         0x1
367
368 #define TEX(t, i, o, s)                         \
369                 ((t) << TEXDEF_TYPE_SHIFT) |    \
370                 ((i) << TEXDEF_INNER_SHIFT) |   \
371                 ((o) << TEXDEF_OUTER_SHIFT |    \
372                 ((s) << TEXDEF_NOS_SHIFT))
373
374 static uint32_t tex_class[8] = {
375 /*          type      inner cache outer cache */
376         TEX(PRRR_MEM, NMRR_WB_WA, NMRR_WB_WA, 0),  /* 0 - ATTR_WB_WA    */
377         TEX(PRRR_MEM, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 1 - ATTR_NOCACHE  */
378         TEX(PRRR_DEV, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 2 - ATTR_DEVICE   */
379         TEX(PRRR_SO,  NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 3 - ATTR_SO       */
380         TEX(PRRR_MEM, NMRR_WT,    NMRR_WT,    0),  /* 4 - ATTR_WT       */
381         TEX(PRRR_MEM, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 5 - NOT USED YET  */
382         TEX(PRRR_MEM, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 6 - NOT USED YET  */
383         TEX(PRRR_MEM, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 7 - NOT USED YET  */
384 };
385 #undef TEX
386
387 static uint32_t pte2_attr_tab[8] = {
388         PTE2_ATTR_WB_WA,        /* 0 - VM_MEMATTR_WB_WA */
389         PTE2_ATTR_NOCACHE,      /* 1 - VM_MEMATTR_NOCACHE */
390         PTE2_ATTR_DEVICE,       /* 2 - VM_MEMATTR_DEVICE */
391         PTE2_ATTR_SO,           /* 3 - VM_MEMATTR_SO */
392         PTE2_ATTR_WT,           /* 4 - VM_MEMATTR_WRITE_THROUGH */
393         0,                      /* 5 - NOT USED YET */
394         0,                      /* 6 - NOT USED YET */
395         0                       /* 7 - NOT USED YET */
396 };
397 CTASSERT(VM_MEMATTR_WB_WA == 0);
398 CTASSERT(VM_MEMATTR_NOCACHE == 1);
399 CTASSERT(VM_MEMATTR_DEVICE == 2);
400 CTASSERT(VM_MEMATTR_SO == 3);
401 CTASSERT(VM_MEMATTR_WRITE_THROUGH == 4);
402 #define VM_MEMATTR_END  (VM_MEMATTR_WRITE_THROUGH + 1)
403
404 boolean_t
405 pmap_is_valid_memattr(pmap_t pmap __unused, vm_memattr_t mode)
406 {
407
408         return (mode >= 0 && mode < VM_MEMATTR_END);
409 }
410
411 static inline uint32_t
412 vm_memattr_to_pte2(vm_memattr_t ma)
413 {
414
415         KASSERT((u_int)ma < VM_MEMATTR_END,
416             ("%s: bad vm_memattr_t %d", __func__, ma));
417         return (pte2_attr_tab[(u_int)ma]);
418 }
419
420 static inline uint32_t
421 vm_page_pte2_attr(vm_page_t m)
422 {
423
424         return (vm_memattr_to_pte2(m->md.pat_mode));
425 }
426
427 /*
428  * Convert TEX definition entry to TTB flags.
429  */
430 static uint32_t
431 encode_ttb_flags(int idx)
432 {
433         uint32_t inner, outer, nos, reg;
434
435         inner = (tex_class[idx] >> TEXDEF_INNER_SHIFT) &
436                 TEXDEF_INNER_MASK;
437         outer = (tex_class[idx] >> TEXDEF_OUTER_SHIFT) &
438                 TEXDEF_OUTER_MASK;
439         nos = (tex_class[idx] >> TEXDEF_NOS_SHIFT) &
440                 TEXDEF_NOS_MASK;
441
442         reg = nos << 5;
443         reg |= outer << 3;
444         if (cpuinfo.coherent_walk)
445                 reg |= (inner & 0x1) << 6;
446         reg |= (inner & 0x2) >> 1;
447 #ifdef SMP
448         ARM_SMP_UP(
449                 reg |= 1 << 1,
450         );
451 #endif
452         return reg;
453 }
454
455 /*
456  *  Set TEX remapping registers in current CPU.
457  */
458 void
459 pmap_set_tex(void)
460 {
461         uint32_t prrr, nmrr;
462         uint32_t type, inner, outer, nos;
463         int i;
464
465 #ifdef PMAP_PTE_NOCACHE
466         /* XXX fixme */
467         if (cpuinfo.coherent_walk) {
468                 pt_memattr = VM_MEMATTR_WB_WA;
469                 ttb_flags = encode_ttb_flags(0);
470         }
471         else {
472                 pt_memattr = VM_MEMATTR_NOCACHE;
473                 ttb_flags = encode_ttb_flags(1);
474         }
475 #else
476         pt_memattr = VM_MEMATTR_WB_WA;
477         ttb_flags = encode_ttb_flags(0);
478 #endif
479
480         prrr = 0;
481         nmrr = 0;
482
483         /* Build remapping register from TEX classes. */
484         for (i = 0; i < 8; i++) {
485                 type = (tex_class[i] >> TEXDEF_TYPE_SHIFT) &
486                         TEXDEF_TYPE_MASK;
487                 inner = (tex_class[i] >> TEXDEF_INNER_SHIFT) &
488                         TEXDEF_INNER_MASK;
489                 outer = (tex_class[i] >> TEXDEF_OUTER_SHIFT) &
490                         TEXDEF_OUTER_MASK;
491                 nos = (tex_class[i] >> TEXDEF_NOS_SHIFT) &
492                         TEXDEF_NOS_MASK;
493
494                 prrr |= type  << (i * 2);
495                 prrr |= nos   << (i + 24);
496                 nmrr |= inner << (i * 2);
497                 nmrr |= outer << (i * 2 + 16);
498         }
499         /* Add shareable bits for device memory. */
500         prrr |= PRRR_DS0 | PRRR_DS1;
501
502         /* Add shareable bits for normal memory in SMP case. */
503 #ifdef SMP
504         ARM_SMP_UP(
505                 prrr |= PRRR_NS1,
506         );
507 #endif
508         cp15_prrr_set(prrr);
509         cp15_nmrr_set(nmrr);
510
511         /* Caches are disabled, so full TLB flush should be enough. */
512         tlb_flush_all_local();
513 }
514
515 /*
516  * Remap one vm_meattr class to another one. This can be useful as
517  * workaround for SOC errata, e.g. if devices must be accessed using
518  * SO memory class.
519  *
520  * !!! Please note that this function is absolutely last resort thing.
521  * It should not be used under normal circumstances. !!!
522  *
523  * Usage rules:
524  * - it shall be called after pmap_bootstrap_prepare() and before
525  *   cpu_mp_start() (thus only on boot CPU). In practice, it's expected
526  *   to be called from platform_attach() or platform_late_init().
527  *
528  * - if remapping doesn't change caching mode, or until uncached class
529  *   is remapped to any kind of cached one, then no other restriction exists.
530  *
531  * - if pmap_remap_vm_attr() changes caching mode, but both (original and
532  *   remapped) remain cached, then caller is resposible for calling
533  *   of dcache_wbinv_poc_all().
534  *
535  * - remapping of any kind of cached class to uncached is not permitted.
536  */
537 void
538 pmap_remap_vm_attr(vm_memattr_t old_attr, vm_memattr_t new_attr)
539 {
540         int old_idx, new_idx;
541
542         /* Map VM memattrs to indexes to tex_class table. */
543         old_idx = PTE2_ATTR2IDX(pte2_attr_tab[(int)old_attr]);
544         new_idx = PTE2_ATTR2IDX(pte2_attr_tab[(int)new_attr]);
545
546         /* Replace TEX attribute and apply it. */
547         tex_class[old_idx] = tex_class[new_idx];
548         pmap_set_tex();
549 }
550
551 /*
552  * KERNBASE must be multiple of NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE. In other words,
553  * KERNBASE is mapped by first L2 page table in L2 page table page. It
554  * meets same constrain due to PT2MAP being placed just under KERNBASE.
555  */
556 CTASSERT((KERNBASE & (NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE - 1)) == 0);
557 CTASSERT((KERNBASE - VM_MAXUSER_ADDRESS) >= PT2MAP_SIZE);
558
559 /*
560  *  In crazy dreams, PAGE_SIZE could be a multiple of PTE2_SIZE in general.
561  *  For now, anyhow, the following check must be fulfilled.
562  */
563 CTASSERT(PAGE_SIZE == PTE2_SIZE);
564 /*
565  *  We don't want to mess up MI code with all MMU and PMAP definitions,
566  *  so some things, which depend on other ones, are defined independently.
567  *  Now, it is time to check that we don't screw up something.
568  */
569 CTASSERT(PDRSHIFT == PTE1_SHIFT);
570 /*
571  *  Check L1 and L2 page table entries definitions consistency.
572  */
573 CTASSERT(NB_IN_PT1 == (sizeof(pt1_entry_t) * NPTE1_IN_PT1));
574 CTASSERT(NB_IN_PT2 == (sizeof(pt2_entry_t) * NPTE2_IN_PT2));
575 /*
576  *  Check L2 page tables page consistency.
577  */
578 CTASSERT(PAGE_SIZE == (NPT2_IN_PG * NB_IN_PT2));
579 CTASSERT((1 << PT2PG_SHIFT) == NPT2_IN_PG);
580 /*
581  *  Check PT2TAB consistency.
582  *  PT2TAB_ENTRIES is defined as a division of NPTE1_IN_PT1 by NPT2_IN_PG.
583  *  This should be done without remainder.
584  */
585 CTASSERT(NPTE1_IN_PT1 == (PT2TAB_ENTRIES * NPT2_IN_PG));
586
587 /*
588  *      A PT2MAP magic.
589  *
590  *  All level 2 page tables (PT2s) are mapped continuously and accordingly
591  *  into PT2MAP address space. As PT2 size is less than PAGE_SIZE, this can
592  *  be done only if PAGE_SIZE is a multiple of PT2 size. All PT2s in one page
593  *  must be used together, but not necessary at once. The first PT2 in a page
594  *  must map things on correctly aligned address and the others must follow
595  *  in right order.
596  */
597 #define NB_IN_PT2TAB    (PT2TAB_ENTRIES * sizeof(pt2_entry_t))
598 #define NPT2_IN_PT2TAB  (NB_IN_PT2TAB / NB_IN_PT2)
599 #define NPG_IN_PT2TAB   (NB_IN_PT2TAB / PAGE_SIZE)
600
601 /*
602  *  Check PT2TAB consistency.
603  *  NPT2_IN_PT2TAB is defined as a division of NB_IN_PT2TAB by NB_IN_PT2.
604  *  NPG_IN_PT2TAB is defined as a division of NB_IN_PT2TAB by PAGE_SIZE.
605  *  The both should be done without remainder.
606  */
607 CTASSERT(NB_IN_PT2TAB == (NPT2_IN_PT2TAB * NB_IN_PT2));
608 CTASSERT(NB_IN_PT2TAB == (NPG_IN_PT2TAB * PAGE_SIZE));
609 /*
610  *  The implementation was made general, however, with the assumption
611  *  bellow in mind. In case of another value of NPG_IN_PT2TAB,
612  *  the code should be once more rechecked.
613  */
614 CTASSERT(NPG_IN_PT2TAB == 1);
615
616 /*
617  *  Get offset of PT2 in a page
618  *  associated with given PT1 index.
619  */
620 static __inline u_int
621 page_pt2off(u_int pt1_idx)
622 {
623
624         return ((pt1_idx & PT2PG_MASK) * NB_IN_PT2);
625 }
626
627 /*
628  *  Get physical address of PT2
629  *  associated with given PT2s page and PT1 index.
630  */
631 static __inline vm_paddr_t
632 page_pt2pa(vm_paddr_t pgpa, u_int pt1_idx)
633 {
634
635         return (pgpa + page_pt2off(pt1_idx));
636 }
637
638 /*
639  *  Get first entry of PT2
640  *  associated with given PT2s page and PT1 index.
641  */
642 static __inline pt2_entry_t *
643 page_pt2(vm_offset_t pgva, u_int pt1_idx)
644 {
645
646         return ((pt2_entry_t *)(pgva + page_pt2off(pt1_idx)));
647 }
648
649 /*
650  *  Get virtual address of PT2s page (mapped in PT2MAP)
651  *  which holds PT2 which holds entry which maps given virtual address.
652  */
653 static __inline vm_offset_t
654 pt2map_pt2pg(vm_offset_t va)
655 {
656
657         va &= ~(NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE - 1);
658         return ((vm_offset_t)pt2map_entry(va));
659 }
660
661 /*****************************************************************************
662  *
663  *     THREE pmap initialization milestones exist:
664  *
665  *  locore.S
666  *    -> fundamental init (including MMU) in ASM
667  *
668  *  initarm()
669  *    -> fundamental init continues in C
670  *    -> first available physical address is known
671  *
672  *    pmap_bootstrap_prepare() -> FIRST PMAP MILESTONE (first epoch begins)
673  *      -> basic (safe) interface for physical address allocation is made
674  *      -> basic (safe) interface for virtual mapping is made
675  *      -> limited not SMP coherent work is possible
676  *
677  *    -> more fundamental init continues in C
678  *    -> locks and some more things are available
679  *    -> all fundamental allocations and mappings are done
680  *
681  *    pmap_bootstrap() -> SECOND PMAP MILESTONE (second epoch begins)
682  *      -> phys_avail[] and virtual_avail is set
683  *      -> control is passed to vm subsystem
684  *      -> physical and virtual address allocation are off limit
685  *      -> low level mapping functions, some SMP coherent,
686  *         are available, which cannot be used before vm subsystem
687  *         is being inited
688  *
689  *  mi_startup()
690  *    -> vm subsystem is being inited
691  *
692  *      pmap_init() -> THIRD PMAP MILESTONE (third epoch begins)
693  *        -> pmap is fully inited
694  *
695  *****************************************************************************/
696
697 /*****************************************************************************
698  *
699  *      PMAP first stage initialization and utility functions
700  *      for pre-bootstrap epoch.
701  *
702  *  After pmap_bootstrap_prepare() is called, the following functions
703  *  can be used:
704  *
705  *  (1) strictly only for this stage functions for physical page allocations,
706  *      virtual space allocations, and mappings:
707  *
708  *  vm_paddr_t pmap_preboot_get_pages(u_int num);
709  *  void pmap_preboot_map_pages(vm_paddr_t pa, vm_offset_t va, u_int num);
710  *  vm_offset_t pmap_preboot_reserve_pages(u_int num);
711  *  vm_offset_t pmap_preboot_get_vpages(u_int num);
712  *  void pmap_preboot_map_attr(vm_paddr_t pa, vm_offset_t va, vm_size_t size,
713  *      vm_prot_t prot, vm_memattr_t attr);
714  *
715  *  (2) for all stages:
716  *
717  *  vm_paddr_t pmap_kextract(vm_offset_t va);
718  *
719  *  NOTE: This is not SMP coherent stage.
720  *
721  *****************************************************************************/
722
723 #define KERNEL_P2V(pa) \
724     ((vm_offset_t)((pa) - arm_physmem_kernaddr + KERNVIRTADDR))
725 #define KERNEL_V2P(va) \
726     ((vm_paddr_t)((va) - KERNVIRTADDR + arm_physmem_kernaddr))
727
728 static vm_paddr_t last_paddr;
729
730 /*
731  *  Pre-bootstrap epoch page allocator.
732  */
733 vm_paddr_t
734 pmap_preboot_get_pages(u_int num)
735 {
736         vm_paddr_t ret;
737
738         ret = last_paddr;
739         last_paddr += num * PAGE_SIZE;
740
741         return (ret);
742 }
743
744 /*
745  *      The fundamental initialization of PMAP stuff.
746  *
747  *  Some things already happened in locore.S and some things could happen
748  *  before pmap_bootstrap_prepare() is called, so let's recall what is done:
749  *  1. Caches are disabled.
750  *  2. We are running on virtual addresses already with 'boot_pt1'
751  *     as L1 page table.
752  *  3. So far, all virtual addresses can be converted to physical ones and
753  *     vice versa by the following macros:
754  *       KERNEL_P2V(pa) .... physical to virtual ones,
755  *       KERNEL_V2P(va) .... virtual to physical ones.
756  *
757  *  What is done herein:
758  *  1. The 'boot_pt1' is replaced by real kernel L1 page table 'kern_pt1'.
759  *  2. PT2MAP magic is brought to live.
760  *  3. Basic preboot functions for page allocations and mappings can be used.
761  *  4. Everything is prepared for L1 cache enabling.
762  *
763  *  Variations:
764  *  1. To use second TTB register, so kernel and users page tables will be
765  *     separated. This way process forking - pmap_pinit() - could be faster,
766  *     it saves physical pages and KVA per a process, and it's simple change.
767  *     However, it will lead, due to hardware matter, to the following:
768  *     (a) 2G space for kernel and 2G space for users.
769  *     (b) 1G space for kernel in low addresses and 3G for users above it.
770  *     A question is: Is the case (b) really an option? Note that case (b)
771  *     does save neither physical memory and KVA.
772  */
773 void
774 pmap_bootstrap_prepare(vm_paddr_t last)
775 {
776         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2tab_pa, pa, size;
777         vm_offset_t pt2pg_va;
778         pt1_entry_t *pte1p;
779         pt2_entry_t *pte2p;
780         u_int i;
781         uint32_t l1_attr;
782
783         /*
784          * Now, we are going to make real kernel mapping. Note that we are
785          * already running on some mapping made in locore.S and we expect
786          * that it's large enough to ensure nofault access to physical memory
787          * allocated herein before switch.
788          *
789          * As kernel image and everything needed before are and will be mapped
790          * by section mappings, we align last physical address to PTE1_SIZE.
791          */
792         last_paddr = pte1_roundup(last);
793
794         /*
795          * Allocate and zero page(s) for kernel L1 page table.
796          *
797          * Note that it's first allocation on space which was PTE1_SIZE
798          * aligned and as such base_pt1 is aligned to NB_IN_PT1 too.
799          */
800         base_pt1 = pmap_preboot_get_pages(NPG_IN_PT1);
801         kern_pt1 = (pt1_entry_t *)KERNEL_P2V(base_pt1);
802         bzero((void*)kern_pt1, NB_IN_PT1);
803         pte1_sync_range(kern_pt1, NB_IN_PT1);
804
805         /* Allocate and zero page(s) for kernel PT2TAB. */
806         pt2tab_pa = pmap_preboot_get_pages(NPG_IN_PT2TAB);
807         kern_pt2tab = (pt2_entry_t *)KERNEL_P2V(pt2tab_pa);
808         bzero(kern_pt2tab, NB_IN_PT2TAB);
809         pte2_sync_range(kern_pt2tab, NB_IN_PT2TAB);
810
811         /* Allocate and zero page(s) for kernel L2 page tables. */
812         pt2pg_pa = pmap_preboot_get_pages(NKPT2PG);
813         pt2pg_va = KERNEL_P2V(pt2pg_pa);
814         size = NKPT2PG * PAGE_SIZE;
815         bzero((void*)pt2pg_va, size);
816         pte2_sync_range((pt2_entry_t *)pt2pg_va, size);
817
818         /*
819          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
820          * preallocated pages for kernel L2 page tables so that vm_page
821          * structures representing these pages will be created. The vm_page
822          * structures are required for promotion of the corresponding kernel
823          * virtual addresses to section mappings.
824          */
825         vm_phys_add_seg(pt2tab_pa, pmap_preboot_get_pages(0));
826
827         /*
828          * Insert allocated L2 page table pages to PT2TAB and make
829          * link to all PT2s in L1 page table. See how kernel_vm_end
830          * is initialized.
831          *
832          * We play simple and safe. So every KVA will have underlaying
833          * L2 page table, even kernel image mapped by sections.
834          */
835         pte2p = kern_pt2tab_entry(KERNBASE);
836         for (pa = pt2pg_pa; pa < pt2pg_pa + size; pa += PTE2_SIZE)
837                 pt2tab_store(pte2p++, PTE2_KPT(pa));
838
839         pte1p = kern_pte1(KERNBASE);
840         for (pa = pt2pg_pa; pa < pt2pg_pa + size; pa += NB_IN_PT2)
841                 pte1_store(pte1p++, PTE1_LINK(pa));
842
843         /* Make section mappings for kernel. */
844         l1_attr = ATTR_TO_L1(PTE2_ATTR_DEFAULT);
845         pte1p = kern_pte1(KERNBASE);
846         for (pa = KERNEL_V2P(KERNBASE); pa < last; pa += PTE1_SIZE)
847                 pte1_store(pte1p++, PTE1_KERN(pa, PTE1_AP_KRW, l1_attr));
848
849         /*
850          * Get free and aligned space for PT2MAP and make L1 page table links
851          * to L2 page tables held in PT2TAB.
852          *
853          * Note that pages holding PT2s are stored in PT2TAB as pt2_entry_t
854          * descriptors and PT2TAB page(s) itself is(are) used as PT2s. Thus
855          * each entry in PT2TAB maps all PT2s in a page. This implies that
856          * virtual address of PT2MAP must be aligned to NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE.
857          */
858         PT2MAP = (pt2_entry_t *)(KERNBASE - PT2MAP_SIZE);
859         pte1p = kern_pte1((vm_offset_t)PT2MAP);
860         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPT2_IN_PT2TAB; i++, pa += NB_IN_PT2) {
861                 pte1_store(pte1p++, PTE1_LINK(pa));
862         }
863
864         /*
865          * Store PT2TAB in PT2TAB itself, i.e. self reference mapping.
866          * Each pmap will hold own PT2TAB, so the mapping should be not global.
867          */
868         pte2p = kern_pt2tab_entry((vm_offset_t)PT2MAP);
869         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPG_IN_PT2TAB; i++, pa += PTE2_SIZE) {
870                 pt2tab_store(pte2p++, PTE2_KPT_NG(pa));
871         }
872
873         /*
874          * Choose correct L2 page table and make mappings for allocations
875          * made herein which replaces temporary locore.S mappings after a while.
876          * Note that PT2MAP cannot be used until we switch to kern_pt1.
877          *
878          * Note, that these allocations started aligned on 1M section and
879          * kernel PT1 was allocated first. Making of mappings must follow
880          * order of physical allocations as we've used KERNEL_P2V() macro
881          * for virtual addresses resolution.
882          */
883         pte2p = kern_pt2tab_entry((vm_offset_t)kern_pt1);
884         pt2pg_va = KERNEL_P2V(pte2_pa(pte2_load(pte2p)));
885
886         pte2p = page_pt2(pt2pg_va, pte1_index((vm_offset_t)kern_pt1));
887
888         /* Make mapping for kernel L1 page table. */
889         for (pa = base_pt1, i = 0; i < NPG_IN_PT1; i++, pa += PTE2_SIZE)
890                 pte2_store(pte2p++, PTE2_KPT(pa));
891
892         /* Make mapping for kernel PT2TAB. */
893         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPG_IN_PT2TAB; i++, pa += PTE2_SIZE)
894                 pte2_store(pte2p++, PTE2_KPT(pa));
895
896         /* Finally, switch from 'boot_pt1' to 'kern_pt1'. */
897         pmap_kern_ttb = base_pt1 | ttb_flags;
898         cpuinfo_reinit_mmu(pmap_kern_ttb);
899         /*
900          * Initialize the first available KVA. As kernel image is mapped by
901          * sections, we are leaving some gap behind.
902          */
903         virtual_avail = (vm_offset_t)kern_pt2tab + NPG_IN_PT2TAB * PAGE_SIZE;
904 }
905
906 /*
907  *  Setup L2 page table page for given KVA.
908  *  Used in pre-bootstrap epoch.
909  *
910  *  Note that we have allocated NKPT2PG pages for L2 page tables in advance
911  *  and used them for mapping KVA starting from KERNBASE. However, this is not
912  *  enough. Vectors and devices need L2 page tables too. Note that they are
913  *  even above VM_MAX_KERNEL_ADDRESS.
914  */
915 static __inline vm_paddr_t
916 pmap_preboot_pt2pg_setup(vm_offset_t va)
917 {
918         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
919         vm_paddr_t pt2pg_pa;
920
921         /* Get associated entry in PT2TAB. */
922         pte2p = kern_pt2tab_entry(va);
923
924         /* Just return, if PT2s page exists already. */
925         pte2 = pt2tab_load(pte2p);
926         if (pte2_is_valid(pte2))
927                 return (pte2_pa(pte2));
928
929         KASSERT(va >= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS,
930             ("%s: NKPT2PG too small", __func__));
931
932         /*
933          * Allocate page for PT2s and insert it to PT2TAB.
934          * In other words, map it into PT2MAP space.
935          */
936         pt2pg_pa = pmap_preboot_get_pages(1);
937         pt2tab_store(pte2p, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
938
939         /* Zero all PT2s in allocated page. */
940         bzero((void*)pt2map_pt2pg(va), PAGE_SIZE);
941         pte2_sync_range((pt2_entry_t *)pt2map_pt2pg(va), PAGE_SIZE);
942
943         return (pt2pg_pa);
944 }
945
946 /*
947  *  Setup L2 page table for given KVA.
948  *  Used in pre-bootstrap epoch.
949  */
950 static void
951 pmap_preboot_pt2_setup(vm_offset_t va)
952 {
953         pt1_entry_t *pte1p;
954         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2_pa;
955
956         /* Setup PT2's page. */
957         pt2pg_pa = pmap_preboot_pt2pg_setup(va);
958         pt2_pa = page_pt2pa(pt2pg_pa, pte1_index(va));
959
960         /* Insert PT2 to PT1. */
961         pte1p = kern_pte1(va);
962         pte1_store(pte1p, PTE1_LINK(pt2_pa));
963 }
964
965 /*
966  *  Get L2 page entry associated with given KVA.
967  *  Used in pre-bootstrap epoch.
968  */
969 static __inline pt2_entry_t*
970 pmap_preboot_vtopte2(vm_offset_t va)
971 {
972         pt1_entry_t *pte1p;
973
974         /* Setup PT2 if needed. */
975         pte1p = kern_pte1(va);
976         if (!pte1_is_valid(pte1_load(pte1p))) /* XXX - sections ?! */
977                 pmap_preboot_pt2_setup(va);
978
979         return (pt2map_entry(va));
980 }
981
982 /*
983  *  Pre-bootstrap epoch page(s) mapping(s).
984  */
985 void
986 pmap_preboot_map_pages(vm_paddr_t pa, vm_offset_t va, u_int num)
987 {
988         u_int i;
989         pt2_entry_t *pte2p;
990
991         /* Map all the pages. */
992         for (i = 0; i < num; i++) {
993                 pte2p = pmap_preboot_vtopte2(va);
994                 pte2_store(pte2p, PTE2_KRW(pa));
995                 va += PAGE_SIZE;
996                 pa += PAGE_SIZE;
997         }
998 }
999
1000 /*
1001  *  Pre-bootstrap epoch virtual space alocator.
1002  */
1003 vm_offset_t
1004 pmap_preboot_reserve_pages(u_int num)
1005 {
1006         u_int i;
1007         vm_offset_t start, va;
1008         pt2_entry_t *pte2p;
1009
1010         /* Allocate virtual space. */
1011         start = va = virtual_avail;
1012         virtual_avail += num * PAGE_SIZE;
1013
1014         /* Zero the mapping. */
1015         for (i = 0; i < num; i++) {
1016                 pte2p = pmap_preboot_vtopte2(va);
1017                 pte2_store(pte2p, 0);
1018                 va += PAGE_SIZE;
1019         }
1020
1021         return (start);
1022 }
1023
1024 /*
1025  *  Pre-bootstrap epoch page(s) allocation and mapping(s).
1026  */
1027 vm_offset_t
1028 pmap_preboot_get_vpages(u_int num)
1029 {
1030         vm_paddr_t  pa;
1031         vm_offset_t va;
1032
1033         /* Allocate physical page(s). */
1034         pa = pmap_preboot_get_pages(num);
1035
1036         /* Allocate virtual space. */
1037         va = virtual_avail;
1038         virtual_avail += num * PAGE_SIZE;
1039
1040         /* Map and zero all. */
1041         pmap_preboot_map_pages(pa, va, num);
1042         bzero((void *)va, num * PAGE_SIZE);
1043
1044         return (va);
1045 }
1046
1047 /*
1048  *  Pre-bootstrap epoch page mapping(s) with attributes.
1049  */
1050 void
1051 pmap_preboot_map_attr(vm_paddr_t pa, vm_offset_t va, vm_size_t size,
1052     vm_prot_t prot, vm_memattr_t attr)
1053 {
1054         u_int num;
1055         u_int l1_attr, l1_prot, l2_prot, l2_attr;
1056         pt1_entry_t *pte1p;
1057         pt2_entry_t *pte2p;
1058
1059         l2_prot = prot & VM_PROT_WRITE ? PTE2_AP_KRW : PTE2_AP_KR;
1060         l2_prot |= (prot & VM_PROT_EXECUTE) ? PTE2_X : PTE2_NX;
1061         l2_attr = vm_memattr_to_pte2(attr);
1062         l1_prot = ATTR_TO_L1(l2_prot);
1063         l1_attr = ATTR_TO_L1(l2_attr);
1064
1065         /* Map all the pages. */
1066         num = round_page(size);
1067         while (num > 0) {
1068                 if ((((va | pa) & PTE1_OFFSET) == 0) && (num >= PTE1_SIZE)) {
1069                         pte1p = kern_pte1(va);
1070                         pte1_store(pte1p, PTE1_KERN(pa, l1_prot, l1_attr));
1071                         va += PTE1_SIZE;
1072                         pa += PTE1_SIZE;
1073                         num -= PTE1_SIZE;
1074                 } else {
1075                         pte2p = pmap_preboot_vtopte2(va);
1076                         pte2_store(pte2p, PTE2_KERN(pa, l2_prot, l2_attr));
1077                         va += PAGE_SIZE;
1078                         pa += PAGE_SIZE;
1079                         num -= PAGE_SIZE;
1080                 }
1081         }
1082 }
1083
1084 /*
1085  *  Extract from the kernel page table the physical address
1086  *  that is mapped by the given virtual address "va".
1087  */
1088 vm_paddr_t
1089 pmap_kextract(vm_offset_t va)
1090 {
1091         vm_paddr_t pa;
1092         pt1_entry_t pte1;
1093         pt2_entry_t pte2;
1094
1095         pte1 = pte1_load(kern_pte1(va));
1096         if (pte1_is_section(pte1)) {
1097                 pa = pte1_pa(pte1) | (va & PTE1_OFFSET);
1098         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
1099                 /*
1100                  * We should beware of concurrent promotion that changes
1101                  * pte1 at this point. However, it's not a problem as PT2
1102                  * page is preserved by promotion in PT2TAB. So even if
1103                  * it happens, using of PT2MAP is still safe.
1104                  *
1105                  * QQQ: However, concurrent removing is a problem which
1106                  *      ends in abort on PT2MAP space. Locking must be used
1107                  *      to deal with this.
1108                  */
1109                 pte2 = pte2_load(pt2map_entry(va));
1110                 pa = pte2_pa(pte2) | (va & PTE2_OFFSET);
1111         }
1112         else {
1113                 panic("%s: va %#x pte1 %#x", __func__, va, pte1);
1114         }
1115         return (pa);
1116 }
1117
1118 /*
1119  *  Extract from the kernel page table the physical address
1120  *  that is mapped by the given virtual address "va". Also
1121  *  return L2 page table entry which maps the address.
1122  *
1123  *  This is only intended to be used for panic dumps.
1124  */
1125 vm_paddr_t
1126 pmap_dump_kextract(vm_offset_t va, pt2_entry_t *pte2p)
1127 {
1128         vm_paddr_t pa;
1129         pt1_entry_t pte1;
1130         pt2_entry_t pte2;
1131
1132         pte1 = pte1_load(kern_pte1(va));
1133         if (pte1_is_section(pte1)) {
1134                 pa = pte1_pa(pte1) | (va & PTE1_OFFSET);
1135                 pte2 = pa | ATTR_TO_L2(pte1) | PTE2_V;
1136         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
1137                 pte2 = pte2_load(pt2map_entry(va));
1138                 pa = pte2_pa(pte2);
1139         } else {
1140                 pte2 = 0;
1141                 pa = 0;
1142         }
1143         if (pte2p != NULL)
1144                 *pte2p = pte2;
1145         return (pa);
1146 }
1147
1148 /*****************************************************************************
1149  *
1150  *      PMAP second stage initialization and utility functions
1151  *      for bootstrap epoch.
1152  *
1153  *  After pmap_bootstrap() is called, the following functions for
1154  *  mappings can be used:
1155  *
1156  *  void pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
1157  *  void pmap_kremove(vm_offset_t va);
1158  *  vm_offset_t pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end,
1159  *      int prot);
1160  *
1161  *  NOTE: This is not SMP coherent stage. And physical page allocation is not
1162  *        allowed during this stage.
1163  *
1164  *****************************************************************************/
1165
1166 /*
1167  *  Initialize kernel PMAP locks and lists, kernel_pmap itself, and
1168  *  reserve various virtual spaces for temporary mappings.
1169  */
1170 void
1171 pmap_bootstrap(vm_offset_t firstaddr)
1172 {
1173         pt2_entry_t *unused __unused;
1174         struct pcpu *pc;
1175
1176         /*
1177          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
1178          */
1179         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
1180         kernel_l1pa = (vm_paddr_t)kern_pt1;  /* for libkvm */
1181         kernel_pmap->pm_pt1 = kern_pt1;
1182         kernel_pmap->pm_pt2tab = kern_pt2tab;
1183         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);  /* don't allow deactivation */
1184         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
1185
1186         /*
1187          * Initialize the global pv list lock.
1188          */
1189         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
1190
1191         LIST_INIT(&allpmaps);
1192
1193         /*
1194          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
1195          * preempted by smp_rendezvous_cpus().
1196          */
1197         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
1198         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1199         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
1200         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1201
1202         /*
1203          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
1204          * mapping of pages.
1205          */
1206 #define SYSMAP(c, p, v, n)  do {                \
1207         v = (c)pmap_preboot_reserve_pages(n);   \
1208         p = pt2map_entry((vm_offset_t)v);       \
1209         } while (0)
1210
1211         /*
1212          * Local CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
1213          * Local CMAP2 is also used for data cache cleaning.
1214          */
1215         pc = get_pcpu();
1216         mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
1217         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap1_pte2p, pc->pc_cmap1_addr, 1);
1218         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap2_pte2p, pc->pc_cmap2_addr, 1);
1219         SYSMAP(vm_offset_t, pc->pc_qmap_pte2p, pc->pc_qmap_addr, 1);
1220
1221         /*
1222          * Crashdump maps.
1223          */
1224         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
1225
1226         /*
1227          * _tmppt is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
1228          */
1229         SYSMAP(caddr_t, unused, _tmppt, 1);
1230
1231         /*
1232          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte2_quick() and pmap_pte2(),
1233          * respectively. PADDR3 is used by pmap_pte2_ddb().
1234          */
1235         SYSMAP(pt2_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1);
1236         SYSMAP(pt2_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1);
1237 #ifdef DDB
1238         SYSMAP(pt2_entry_t *, PMAP3, PADDR3, 1);
1239 #endif
1240         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
1241
1242         /*
1243          * Note that in very short time in initarm(), we are going to
1244          * initialize phys_avail[] array and no further page allocation
1245          * can happen after that until vm subsystem will be initialized.
1246          */
1247         kernel_vm_end_new = kernel_vm_end;
1248         virtual_end = vm_max_kernel_address;
1249 }
1250
1251 static void
1252 pmap_init_reserved_pages(void)
1253 {
1254         struct pcpu *pc;
1255         vm_offset_t pages;
1256         int i;
1257
1258         CPU_FOREACH(i) {
1259                 pc = pcpu_find(i);
1260                 /*
1261                  * Skip if the mapping has already been initialized,
1262                  * i.e. this is the BSP.
1263                  */
1264                 if (pc->pc_cmap1_addr != 0)
1265                         continue;
1266                 mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
1267                 pages = kva_alloc(PAGE_SIZE * 3);
1268                 if (pages == 0)
1269                         panic("%s: unable to allocate KVA", __func__);
1270                 pc->pc_cmap1_pte2p = pt2map_entry(pages);
1271                 pc->pc_cmap2_pte2p = pt2map_entry(pages + PAGE_SIZE);
1272                 pc->pc_qmap_pte2p = pt2map_entry(pages + (PAGE_SIZE * 2));
1273                 pc->pc_cmap1_addr = (caddr_t)pages;
1274                 pc->pc_cmap2_addr = (caddr_t)(pages + PAGE_SIZE);
1275                 pc->pc_qmap_addr = pages + (PAGE_SIZE * 2);
1276         }
1277 }
1278 SYSINIT(rpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_reserved_pages, NULL);
1279
1280 /*
1281  *  The function can already be use in second initialization stage.
1282  *  As such, the function DOES NOT call pmap_growkernel() where PT2
1283  *  allocation can happen. So if used, be sure that PT2 for given
1284  *  virtual address is allocated already!
1285  *
1286  *  Add a wired page to the kva.
1287  *  Note: not SMP coherent.
1288  */
1289 static __inline void
1290 pmap_kenter_prot_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, uint32_t prot,
1291     uint32_t attr)
1292 {
1293         pt1_entry_t *pte1p;
1294         pt2_entry_t *pte2p;
1295
1296         pte1p = kern_pte1(va);
1297         if (!pte1_is_valid(pte1_load(pte1p))) { /* XXX - sections ?! */
1298                 /*
1299                  * This is a very low level function, so PT2 and particularly
1300                  * PT2PG associated with given virtual address must be already
1301                  * allocated. It's a pain mainly during pmap initialization
1302                  * stage. However, called after pmap initialization with
1303                  * virtual address not under kernel_vm_end will lead to
1304                  * the same misery.
1305                  */
1306                 if (!pte2_is_valid(pte2_load(kern_pt2tab_entry(va))))
1307                         panic("%s: kernel PT2 not allocated!", __func__);
1308         }
1309
1310         pte2p = pt2map_entry(va);
1311         pte2_store(pte2p, PTE2_KERN(pa, prot, attr));
1312 }
1313
1314 PMAP_INLINE void
1315 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1316 {
1317
1318         pmap_kenter_prot_attr(va, pa, PTE2_AP_KRW, PTE2_ATTR_DEFAULT);
1319 }
1320
1321 /*
1322  *  Remove a page from the kernel pagetables.
1323  *  Note: not SMP coherent.
1324  */
1325 PMAP_INLINE void
1326 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1327 {
1328         pt1_entry_t *pte1p;
1329         pt2_entry_t *pte2p;
1330
1331         pte1p = kern_pte1(va);
1332         if (pte1_is_section(pte1_load(pte1p))) {
1333                 pte1_clear(pte1p);
1334         } else {
1335                 pte2p = pt2map_entry(va);
1336                 pte2_clear(pte2p);
1337         }
1338 }
1339
1340 /*
1341  *  Share new kernel PT2PG with all pmaps.
1342  *  The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
1343  */
1344 static void
1345 pmap_kenter_pt2tab(vm_offset_t va, pt2_entry_t npte2)
1346 {
1347         pmap_t pmap;
1348         pt2_entry_t *pte2p;
1349
1350         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1351         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1352                 pte2p = pmap_pt2tab_entry(pmap, va);
1353                 pt2tab_store(pte2p, npte2);
1354         }
1355         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1356 }
1357
1358 /*
1359  *  Share new kernel PTE1 with all pmaps.
1360  *  The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
1361  */
1362 static void
1363 pmap_kenter_pte1(vm_offset_t va, pt1_entry_t npte1)
1364 {
1365         pmap_t pmap;
1366         pt1_entry_t *pte1p;
1367
1368         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1369         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1370                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
1371                 pte1_store(pte1p, npte1);
1372         }
1373         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1374 }
1375
1376 /*
1377  *  Used to map a range of physical addresses into kernel
1378  *  virtual address space.
1379  *
1380  *  The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1381  *  the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1382  *  physical to virtual region can return the appropriate address
1383  *  within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1384  *  architectures should map the pages starting at '*virt' and
1385  *  update '*virt' with the first usable address after the mapped
1386  *  region.
1387  *
1388  *  NOTE: Read the comments above pmap_kenter_prot_attr() as
1389  *        the function is used herein!
1390  */
1391 vm_offset_t
1392 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1393 {
1394         vm_offset_t va, sva;
1395         vm_paddr_t pte1_offset;
1396         pt1_entry_t npte1;
1397         uint32_t l1prot, l2prot;
1398         uint32_t l1attr, l2attr;
1399
1400         PDEBUG(1, printf("%s: virt = %#x, start = %#x, end = %#x (size = %#x),"
1401             " prot = %d\n", __func__, *virt, start, end, end - start,  prot));
1402
1403         l2prot = (prot & VM_PROT_WRITE) ? PTE2_AP_KRW : PTE2_AP_KR;
1404         l2prot |= (prot & VM_PROT_EXECUTE) ? PTE2_X : PTE2_NX;
1405         l1prot = ATTR_TO_L1(l2prot);
1406
1407         l2attr = PTE2_ATTR_DEFAULT;
1408         l1attr = ATTR_TO_L1(l2attr);
1409
1410         va = *virt;
1411         /*
1412          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1413          * least one section mapping to be created?
1414          */
1415         pte1_offset = start & PTE1_OFFSET;
1416         if ((end - start) - ((PTE1_SIZE - pte1_offset) & PTE1_OFFSET) >=
1417             PTE1_SIZE) {
1418                 /*
1419                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1420                  * does not preclude the use of section mappings.
1421                  */
1422                 if ((va & PTE1_OFFSET) < pte1_offset)
1423                         va = pte1_trunc(va) + pte1_offset;
1424                 else if ((va & PTE1_OFFSET) > pte1_offset)
1425                         va = pte1_roundup(va) + pte1_offset;
1426         }
1427         sva = va;
1428         while (start < end) {
1429                 if ((start & PTE1_OFFSET) == 0 && end - start >= PTE1_SIZE) {
1430                         KASSERT((va & PTE1_OFFSET) == 0,
1431                             ("%s: misaligned va %#x", __func__, va));
1432                         npte1 = PTE1_KERN(start, l1prot, l1attr);
1433                         pmap_kenter_pte1(va, npte1);
1434                         va += PTE1_SIZE;
1435                         start += PTE1_SIZE;
1436                 } else {
1437                         pmap_kenter_prot_attr(va, start, l2prot, l2attr);
1438                         va += PAGE_SIZE;
1439                         start += PAGE_SIZE;
1440                 }
1441         }
1442         tlb_flush_range(sva, va - sva);
1443         *virt = va;
1444         return (sva);
1445 }
1446
1447 /*
1448  *  Make a temporary mapping for a physical address.
1449  *  This is only intended to be used for panic dumps.
1450  */
1451 void *
1452 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
1453 {
1454         vm_offset_t va;
1455
1456         /* QQQ: 'i' should be less or equal to MAXDUMPPGS. */
1457
1458         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
1459         pmap_kenter(va, pa);
1460         tlb_flush_local(va);
1461         return ((void *)crashdumpmap);
1462 }
1463
1464
1465 /*************************************
1466  *
1467  *  TLB & cache maintenance routines.
1468  *
1469  *************************************/
1470
1471 /*
1472  *  We inline these within pmap.c for speed.
1473  */
1474 PMAP_INLINE void
1475 pmap_tlb_flush(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1476 {
1477
1478         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1479                 tlb_flush(va);
1480 }
1481
1482 PMAP_INLINE void
1483 pmap_tlb_flush_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_size_t size)
1484 {
1485
1486         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1487                 tlb_flush_range(sva, size);
1488 }
1489
1490 /*
1491  *  Abuse the pte2 nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
1492  *  Requirements:
1493  *   - Must deal with pages in order to ensure that none of the PTE2_* bits
1494  *     are ever set, PTE2_V in particular.
1495  *   - Assumes we can write to pte2s without pte2_store() atomic ops.
1496  *   - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
1497  *     no mapping instead of correctly checking PTE2_V.
1498  *   - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte2 (true for arm).
1499  *  Because PTE2_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
1500  */
1501 static vm_offset_t
1502 pmap_pte2list_alloc(vm_offset_t *head)
1503 {
1504         pt2_entry_t *pte2p;
1505         vm_offset_t va;
1506
1507         va = *head;
1508         if (va == 0)
1509                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
1510         pte2p = pt2map_entry(va);
1511         *head = *pte2p;
1512         if (*head & PTE2_V)
1513                 panic("%s: va with PTE2_V set!", __func__);
1514         *pte2p = 0;
1515         return (va);
1516 }
1517
1518 static void
1519 pmap_pte2list_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
1520 {
1521         pt2_entry_t *pte2p;
1522
1523         if (va & PTE2_V)
1524                 panic("%s: freeing va with PTE2_V set!", __func__);
1525         pte2p = pt2map_entry(va);
1526         *pte2p = *head;         /* virtual! PTE2_V is 0 though */
1527         *head = va;
1528 }
1529
1530 static void
1531 pmap_pte2list_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
1532 {
1533         int i;
1534         vm_offset_t va;
1535
1536         *head = 0;
1537         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
1538                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
1539                 pmap_pte2list_free(head, va);
1540         }
1541 }
1542
1543 /*****************************************************************************
1544  *
1545  *      PMAP third and final stage initialization.
1546  *
1547  *  After pmap_init() is called, PMAP subsystem is fully initialized.
1548  *
1549  *****************************************************************************/
1550
1551 SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
1552     "VM/pmap parameters");
1553
1554 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
1555     "Max number of PV entries");
1556 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
1557     "Page share factor per proc");
1558
1559 static u_long nkpt2pg = NKPT2PG;
1560 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap, OID_AUTO, nkpt2pg, CTLFLAG_RD,
1561     &nkpt2pg, 0, "Pre-allocated pages for kernel PT2s");
1562
1563 static int sp_enabled = 1;
1564 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, sp_enabled, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
1565     &sp_enabled, 0, "Are large page mappings enabled?");
1566
1567 bool
1568 pmap_ps_enabled(pmap_t pmap __unused)
1569 {
1570
1571         return (sp_enabled != 0);
1572 }
1573
1574 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pte1, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
1575     "1MB page mapping counters");
1576
1577 static u_long pmap_pte1_demotions;
1578 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
1579     &pmap_pte1_demotions, 0, "1MB page demotions");
1580
1581 static u_long pmap_pte1_mappings;
1582 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
1583     &pmap_pte1_mappings, 0, "1MB page mappings");
1584
1585 static u_long pmap_pte1_p_failures;
1586 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
1587     &pmap_pte1_p_failures, 0, "1MB page promotion failures");
1588
1589 static u_long pmap_pte1_promotions;
1590 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
1591     &pmap_pte1_promotions, 0, "1MB page promotions");
1592
1593 static u_long pmap_pte1_kern_demotions;
1594 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, kern_demotions, CTLFLAG_RD,
1595     &pmap_pte1_kern_demotions, 0, "1MB page kernel demotions");
1596
1597 static u_long pmap_pte1_kern_promotions;
1598 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, kern_promotions, CTLFLAG_RD,
1599     &pmap_pte1_kern_promotions, 0, "1MB page kernel promotions");
1600
1601 static __inline ttb_entry_t
1602 pmap_ttb_get(pmap_t pmap)
1603 {
1604
1605         return (vtophys(pmap->pm_pt1) | ttb_flags);
1606 }
1607
1608 /*
1609  *  Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
1610  *
1611  *  Variations:
1612  *  1. Pages for L2 page tables are always not managed. So, pv_list and
1613  *     pt2_wirecount can share same physical space. However, proper
1614  *     initialization on a page alloc for page tables and reinitialization
1615  *     on the page free must be ensured.
1616  */
1617 void
1618 pmap_page_init(vm_page_t m)
1619 {
1620
1621         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
1622         pt2_wirecount_init(m);
1623         m->md.pat_mode = VM_MEMATTR_DEFAULT;
1624 }
1625
1626 /*
1627  *  Virtualization for faster way how to zero whole page.
1628  */
1629 static __inline void
1630 pagezero(void *page)
1631 {
1632
1633         bzero(page, PAGE_SIZE);
1634 }
1635
1636 /*
1637  *  Zero L2 page table page.
1638  *  Use same KVA as in pmap_zero_page().
1639  */
1640 static __inline vm_paddr_t
1641 pmap_pt2pg_zero(vm_page_t m)
1642 {
1643         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
1644         vm_paddr_t pa;
1645         struct pcpu *pc;
1646
1647         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1648
1649         /*
1650          * XXX: For now, we map whole page even if it's already zero,
1651          *      to sync it even if the sync is only DSB.
1652          */
1653         sched_pin();
1654         pc = get_pcpu();
1655         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
1656         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
1657         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
1658                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
1659         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(pa, PTE2_AP_KRW,
1660             vm_page_pte2_attr(m)));
1661         /*  Even VM_ALLOC_ZERO request is only advisory. */
1662         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1663                 pagezero(pc->pc_cmap2_addr);
1664         pte2_sync_range((pt2_entry_t *)pc->pc_cmap2_addr, PAGE_SIZE);
1665         pte2_clear(cmap2_pte2p);
1666         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
1667
1668         /*
1669          * Unpin the thread before releasing the lock.  Otherwise the thread
1670          * could be rescheduled while still bound to the current CPU, only
1671          * to unpin itself immediately upon resuming execution.
1672          */
1673         sched_unpin();
1674         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
1675
1676         return (pa);
1677 }
1678
1679 /*
1680  *  Init just allocated page as L2 page table(s) holder
1681  *  and return its physical address.
1682  */
1683 static __inline vm_paddr_t
1684 pmap_pt2pg_init(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1685 {
1686         vm_paddr_t pa;
1687         pt2_entry_t *pte2p;
1688
1689         /* Check page attributes. */
1690         if (m->md.pat_mode != pt_memattr)
1691                 pmap_page_set_memattr(m, pt_memattr);
1692
1693         /* Zero page and init wire counts. */
1694         pa = pmap_pt2pg_zero(m);
1695         pt2_wirecount_init(m);
1696
1697         /*
1698          * Map page to PT2MAP address space for given pmap.
1699          * Note that PT2MAP space is shared with all pmaps.
1700          */
1701         if (pmap == kernel_pmap)
1702                 pmap_kenter_pt2tab(va, PTE2_KPT(pa));
1703         else {
1704                 pte2p = pmap_pt2tab_entry(pmap, va);
1705                 pt2tab_store(pte2p, PTE2_KPT_NG(pa));
1706         }
1707
1708         return (pa);
1709 }
1710
1711 /*
1712  *  Initialize the pmap module.
1713  *  Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
1714  *  system needs to map virtual memory.
1715  */
1716 void
1717 pmap_init(void)
1718 {
1719         vm_size_t s;
1720         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
1721         u_int i, pte1_idx, pv_npg;
1722
1723         PDEBUG(1, printf("%s: phys_start = %#x\n", __func__, PHYSADDR));
1724
1725         /*
1726          * Initialize the vm page array entries for kernel pmap's
1727          * L2 page table pages allocated in advance.
1728          */
1729         pte1_idx = pte1_index(KERNBASE - PT2MAP_SIZE);
1730         pte2p = kern_pt2tab_entry(KERNBASE - PT2MAP_SIZE);
1731         for (i = 0; i < nkpt2pg + NPG_IN_PT2TAB; i++, pte2p++) {
1732                 vm_paddr_t pa;
1733                 vm_page_t m;
1734
1735                 pte2 = pte2_load(pte2p);
1736                 KASSERT(pte2_is_valid(pte2), ("%s: no valid entry", __func__));
1737
1738                 pa = pte2_pa(pte2);
1739                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1740                 KASSERT(m >= vm_page_array &&
1741                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
1742                     ("%s: L2 page table page is out of range", __func__));
1743
1744                 m->pindex = pte1_idx;
1745                 m->phys_addr = pa;
1746                 pte1_idx += NPT2_IN_PG;
1747         }
1748
1749         /*
1750          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
1751          * high water mark so that the system can recover from excessive
1752          * numbers of pv entries.
1753          */
1754         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
1755         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
1756         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
1757         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
1758         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
1759
1760         /*
1761          * Are large page mappings enabled?
1762          */
1763         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.sp_enabled", &sp_enabled);
1764         if (sp_enabled) {
1765                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
1766                     ("%s: can't assign to pagesizes[1]", __func__));
1767                 pagesizes[1] = PTE1_SIZE;
1768         }
1769
1770         /*
1771          * Calculate the size of the pv head table for sections.
1772          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
1773          * Note that the table is only for sections which could be promoted.
1774          */
1775         first_managed_pa = pte1_trunc(vm_phys_segs[0].start);
1776         pv_npg = (pte1_trunc(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end - PAGE_SIZE)
1777             - first_managed_pa) / PTE1_SIZE + 1;
1778
1779         /*
1780          * Allocate memory for the pv head table for sections.
1781          */
1782         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
1783         s = round_page(s);
1784         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(s, M_WAITOK | M_ZERO);
1785         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
1786                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
1787
1788         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
1789         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
1790         if (pv_chunkbase == NULL)
1791                 panic("%s: not enough kvm for pv chunks", __func__);
1792         pmap_pte2list_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
1793 }
1794
1795 /*
1796  *  Add a list of wired pages to the kva
1797  *  this routine is only used for temporary
1798  *  kernel mappings that do not need to have
1799  *  page modification or references recorded.
1800  *  Note that old mappings are simply written
1801  *  over.  The page *must* be wired.
1802  *  Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1803  */
1804 void
1805 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1806 {
1807         u_int anychanged;
1808         pt2_entry_t *epte2p, *pte2p, pte2;
1809         vm_page_t m;
1810         vm_paddr_t pa;
1811
1812         anychanged = 0;
1813         pte2p = pt2map_entry(sva);
1814         epte2p = pte2p + count;
1815         while (pte2p < epte2p) {
1816                 m = *ma++;
1817                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1818                 pte2 = pte2_load(pte2p);
1819                 if ((pte2_pa(pte2) != pa) ||
1820                     (pte2_attr(pte2) != vm_page_pte2_attr(m))) {
1821                         anychanged++;
1822                         pte2_store(pte2p, PTE2_KERN(pa, PTE2_AP_KRW,
1823                             vm_page_pte2_attr(m)));
1824                 }
1825                 pte2p++;
1826         }
1827         if (__predict_false(anychanged))
1828                 tlb_flush_range(sva, count * PAGE_SIZE);
1829 }
1830
1831 /*
1832  *  This routine tears out page mappings from the
1833  *  kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1834  *  Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1835  */
1836 void
1837 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1838 {
1839         vm_offset_t va;
1840
1841         va = sva;
1842         while (count-- > 0) {
1843                 pmap_kremove(va);
1844                 va += PAGE_SIZE;
1845         }
1846         tlb_flush_range(sva, va - sva);
1847 }
1848
1849 /*
1850  *  Are we current address space or kernel?
1851  */
1852 static __inline int
1853 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1854 {
1855
1856         return (pmap == kernel_pmap ||
1857                 (pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace)));
1858 }
1859
1860 /*
1861  *  If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned
1862  *  pte2 must be released by passing it to pmap_pte2_release().
1863  */
1864 static pt2_entry_t *
1865 pmap_pte2(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1866 {
1867         pt1_entry_t pte1;
1868         vm_paddr_t pt2pg_pa;
1869
1870         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
1871         if (pte1_is_section(pte1))
1872                 panic("%s: attempt to map PTE1", __func__);
1873         if (pte1_is_link(pte1)) {
1874                 /* Are we current address space or kernel? */
1875                 if (pmap_is_current(pmap))
1876                         return (pt2map_entry(va));
1877                 /* Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE. */
1878                 pt2pg_pa = trunc_page(pte1_link_pa(pte1));
1879                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1880                 if (pte2_pa(pte2_load(PMAP2)) != pt2pg_pa) {
1881                         pte2_store(PMAP2, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
1882                         tlb_flush((vm_offset_t)PADDR2);
1883                 }
1884                 return (PADDR2 + (arm32_btop(va) & (NPTE2_IN_PG - 1)));
1885         }
1886         return (NULL);
1887 }
1888
1889 /*
1890  *  Releases a pte2 that was obtained from pmap_pte2().
1891  *  Be prepared for the pte2p being NULL.
1892  */
1893 static __inline void
1894 pmap_pte2_release(pt2_entry_t *pte2p)
1895 {
1896
1897         if ((pt2_entry_t *)(trunc_page((vm_offset_t)pte2p)) == PADDR2) {
1898                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1899         }
1900 }
1901
1902 /*
1903  *  Super fast pmap_pte2 routine best used when scanning
1904  *  the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1905  *  invltlb calls.  Note that many of the pv list
1906  *  scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1907  *  to do an entire tlb flush for checking a single mapping.
1908  *
1909  *  If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1910  *  must be held and curthread pinned to a CPU.
1911  */
1912 static pt2_entry_t *
1913 pmap_pte2_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1914 {
1915         pt1_entry_t pte1;
1916         vm_paddr_t pt2pg_pa;
1917
1918         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
1919         if (pte1_is_section(pte1))
1920                 panic("%s: attempt to map PTE1", __func__);
1921         if (pte1_is_link(pte1)) {
1922                 /* Are we current address space or kernel? */
1923                 if (pmap_is_current(pmap))
1924                         return (pt2map_entry(va));
1925                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1926                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0,
1927                     ("%s: curthread not pinned", __func__));
1928                 /* Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE. */
1929                 pt2pg_pa = trunc_page(pte1_link_pa(pte1));
1930                 if (pte2_pa(pte2_load(PMAP1)) != pt2pg_pa) {
1931                         pte2_store(PMAP1, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
1932 #ifdef SMP
1933                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1934 #endif
1935                         tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR1);
1936                         PMAP1changed++;
1937                 } else
1938 #ifdef SMP
1939                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1940                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1941                         tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR1);
1942                         PMAP1changedcpu++;
1943                 } else
1944 #endif
1945                         PMAP1unchanged++;
1946                 return (PADDR1 + (arm32_btop(va) & (NPTE2_IN_PG - 1)));
1947         }
1948         return (NULL);
1949 }
1950
1951 /*
1952  *  Routine: pmap_extract
1953  *  Function:
1954  *      Extract the physical page address associated
1955  *      with the given map/virtual_address pair.
1956  */
1957 vm_paddr_t
1958 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1959 {
1960         vm_paddr_t pa;
1961         pt1_entry_t pte1;
1962         pt2_entry_t *pte2p;
1963
1964         PMAP_LOCK(pmap);
1965         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
1966         if (pte1_is_section(pte1))
1967                 pa = pte1_pa(pte1) | (va & PTE1_OFFSET);
1968         else if (pte1_is_link(pte1)) {
1969                 pte2p = pmap_pte2(pmap, va);
1970                 pa = pte2_pa(pte2_load(pte2p)) | (va & PTE2_OFFSET);
1971                 pmap_pte2_release(pte2p);
1972         } else
1973                 pa = 0;
1974         PMAP_UNLOCK(pmap);
1975         return (pa);
1976 }
1977
1978 /*
1979  *  Routine: pmap_extract_and_hold
1980  *  Function:
1981  *      Atomically extract and hold the physical page
1982  *      with the given pmap and virtual address pair
1983  *      if that mapping permits the given protection.
1984  */
1985 vm_page_t
1986 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1987 {
1988         vm_paddr_t pa;
1989         pt1_entry_t pte1;
1990         pt2_entry_t pte2, *pte2p;
1991         vm_page_t m;
1992
1993         m = NULL;
1994         PMAP_LOCK(pmap);
1995         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
1996         if (pte1_is_section(pte1)) {
1997                 if (!(pte1 & PTE1_RO) || !(prot & VM_PROT_WRITE)) {
1998                         pa = pte1_pa(pte1) | (va & PTE1_OFFSET);
1999                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2000                         if (!vm_page_wire_mapped(m))
2001                                 m = NULL;
2002                 }
2003         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
2004                 pte2p = pmap_pte2(pmap, va);
2005                 pte2 = pte2_load(pte2p);
2006                 pmap_pte2_release(pte2p);
2007                 if (pte2_is_valid(pte2) &&
2008                     (!(pte2 & PTE2_RO) || !(prot & VM_PROT_WRITE))) {
2009                         pa = pte2_pa(pte2);
2010                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2011                         if (!vm_page_wire_mapped(m))
2012                                 m = NULL;
2013                 }
2014         }
2015         PMAP_UNLOCK(pmap);
2016         return (m);
2017 }
2018
2019 /*
2020  *  Grow the number of kernel L2 page table entries, if needed.
2021  */
2022 void
2023 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2024 {
2025         vm_page_t m;
2026         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2_pa;
2027         pt1_entry_t pte1;
2028         pt2_entry_t pte2;
2029
2030         PDEBUG(1, printf("%s: addr = %#x\n", __func__, addr));
2031         /*
2032          * All the time kernel_vm_end is first KVA for which underlying
2033          * L2 page table is either not allocated or linked from L1 page table
2034          * (not considering sections). Except for two possible cases:
2035          *
2036          *   (1) in the very beginning as long as pmap_growkernel() was
2037          *       not called, it could be first unused KVA (which is not
2038          *       rounded up to PTE1_SIZE),
2039          *
2040          *   (2) when all KVA space is mapped and vm_map_max(kernel_map)
2041          *       address is not rounded up to PTE1_SIZE. (For example,
2042          *       it could be 0xFFFFFFFF.)
2043          */
2044         kernel_vm_end = pte1_roundup(kernel_vm_end);
2045         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2046         addr = roundup2(addr, PTE1_SIZE);
2047         if (addr - 1 >= vm_map_max(kernel_map))
2048                 addr = vm_map_max(kernel_map);
2049         while (kernel_vm_end < addr) {
2050                 pte1 = pte1_load(kern_pte1(kernel_vm_end));
2051                 if (pte1_is_valid(pte1)) {
2052                         kernel_vm_end += PTE1_SIZE;
2053                         if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
2054                                 kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
2055                                 break;
2056                         }
2057                         continue;
2058                 }
2059
2060                 /*
2061                  * kernel_vm_end_new is used in pmap_pinit() when kernel
2062                  * mappings are entered to new pmap all at once to avoid race
2063                  * between pmap_kenter_pte1() and kernel_vm_end increase.
2064                  * The same aplies to pmap_kenter_pt2tab().
2065                  */
2066                 kernel_vm_end_new = kernel_vm_end + PTE1_SIZE;
2067
2068                 pte2 = pt2tab_load(kern_pt2tab_entry(kernel_vm_end));
2069                 if (!pte2_is_valid(pte2)) {
2070                         /*
2071                          * Install new PT2s page into kernel PT2TAB.
2072                          */
2073                         m = vm_page_alloc(NULL,
2074                             pte1_index(kernel_vm_end) & ~PT2PG_MASK,
2075                             VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ |
2076                             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
2077                         if (m == NULL)
2078                                 panic("%s: no memory to grow kernel", __func__);
2079                         /*
2080                          * QQQ: To link all new L2 page tables from L1 page
2081                          *      table now and so pmap_kenter_pte1() them
2082                          *      at once together with pmap_kenter_pt2tab()
2083                          *      could be nice speed up. However,
2084                          *      pmap_growkernel() does not happen so often...
2085                          * QQQ: The other TTBR is another option.
2086                          */
2087                         pt2pg_pa = pmap_pt2pg_init(kernel_pmap, kernel_vm_end,
2088                             m);
2089                 } else
2090                         pt2pg_pa = pte2_pa(pte2);
2091
2092                 pt2_pa = page_pt2pa(pt2pg_pa, pte1_index(kernel_vm_end));
2093                 pmap_kenter_pte1(kernel_vm_end, PTE1_LINK(pt2_pa));
2094
2095                 kernel_vm_end = kernel_vm_end_new;
2096                 if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
2097                         kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
2098                         break;
2099                 }
2100         }
2101 }
2102
2103 static int
2104 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2105 {
2106         unsigned long ksize = vm_max_kernel_address - KERNBASE;
2107
2108         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2109 }
2110 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size,
2111     CTLTYPE_LONG | CTLFLAG_RD | CTLFLAG_NEEDGIANT, 0, 0, kvm_size, "IU",
2112     "Size of KVM");
2113
2114 static int
2115 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2116 {
2117         unsigned long kfree = vm_max_kernel_address - kernel_vm_end;
2118
2119         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2120 }
2121 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free,
2122     CTLTYPE_LONG | CTLFLAG_RD | CTLFLAG_NEEDGIANT, 0, 0, kvm_free, "IU",
2123     "Amount of KVM free");
2124
2125 /***********************************************
2126  *
2127  *  Pmap allocation/deallocation routines.
2128  *
2129  ***********************************************/
2130
2131 /*
2132  *  Initialize the pmap for the swapper process.
2133  */
2134 void
2135 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
2136 {
2137         PDEBUG(1, printf("%s: pmap = %p\n", __func__, pmap));
2138
2139         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
2140
2141         /*
2142          * Kernel page table directory and pmap stuff around is already
2143          * initialized, we are using it right now and here. So, finish
2144          * only PMAP structures initialization for process0 ...
2145          *
2146          * Since the L1 page table and PT2TAB is shared with the kernel pmap,
2147          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
2148          * not need to be inserted into that list.
2149          */
2150         pmap->pm_pt1 = kern_pt1;
2151         pmap->pm_pt2tab = kern_pt2tab;
2152         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2153         PCPU_SET(curpmap, pmap);
2154         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2155         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2156         CPU_SET(0, &pmap->pm_active);
2157 }
2158
2159 static __inline void
2160 pte1_copy_nosync(pt1_entry_t *spte1p, pt1_entry_t *dpte1p, vm_offset_t sva,
2161     vm_offset_t eva)
2162 {
2163         u_int idx, count;
2164
2165         idx = pte1_index(sva);
2166         count = (pte1_index(eva) - idx + 1) * sizeof(pt1_entry_t);
2167         bcopy(spte1p + idx, dpte1p + idx, count);
2168 }
2169
2170 static __inline void
2171 pt2tab_copy_nosync(pt2_entry_t *spte2p, pt2_entry_t *dpte2p, vm_offset_t sva,
2172     vm_offset_t eva)
2173 {
2174         u_int idx, count;
2175
2176         idx = pt2tab_index(sva);
2177         count = (pt2tab_index(eva) - idx + 1) * sizeof(pt2_entry_t);
2178         bcopy(spte2p + idx, dpte2p + idx, count);
2179 }
2180
2181 /*
2182  *  Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
2183  *  such as one in a vmspace structure.
2184  */
2185 int
2186 pmap_pinit(pmap_t pmap)
2187 {
2188         pt1_entry_t *pte1p;
2189         pt2_entry_t *pte2p;
2190         vm_paddr_t pa, pt2tab_pa;
2191         u_int i;
2192
2193         PDEBUG(6, printf("%s: pmap = %p, pm_pt1 = %p\n", __func__, pmap,
2194             pmap->pm_pt1));
2195
2196         /*
2197          * No need to allocate L2 page table space yet but we do need
2198          * a valid L1 page table and PT2TAB table.
2199          *
2200          * Install shared kernel mappings to these tables. It's a little
2201          * tricky as some parts of KVA are reserved for vectors, devices,
2202          * and whatever else. These parts are supposed to be above
2203          * vm_max_kernel_address. Thus two regions should be installed:
2204          *
2205          *   (1) <KERNBASE, kernel_vm_end),
2206          *   (2) <vm_max_kernel_address, 0xFFFFFFFF>.
2207          *
2208          * QQQ: The second region should be stable enough to be installed
2209          *      only once in time when the tables are allocated.
2210          * QQQ: Maybe copy of both regions at once could be faster ...
2211          * QQQ: Maybe the other TTBR is an option.
2212          *
2213          * Finally, install own PT2TAB table to these tables.
2214          */
2215
2216         if (pmap->pm_pt1 == NULL) {
2217                 pmap->pm_pt1 = (pt1_entry_t *)kmem_alloc_contig(NB_IN_PT1,
2218                     M_NOWAIT | M_ZERO, 0, -1UL, NB_IN_PT1, 0, pt_memattr);
2219                 if (pmap->pm_pt1 == NULL)
2220                         return (0);
2221         }
2222         if (pmap->pm_pt2tab == NULL) {
2223                 /*
2224                  * QQQ: (1) PT2TAB must be contiguous. If PT2TAB is one page
2225                  *      only, what should be the only size for 32 bit systems,
2226                  *      then we could allocate it with vm_page_alloc() and all
2227                  *      the stuff needed as other L2 page table pages.
2228                  *      (2) Note that a process PT2TAB is special L2 page table
2229                  *      page. Its mapping in kernel_arena is permanent and can
2230                  *      be used no matter which process is current. Its mapping
2231                  *      in PT2MAP can be used only for current process.
2232                  */
2233                 pmap->pm_pt2tab = (pt2_entry_t *)kmem_alloc_attr(NB_IN_PT2TAB,
2234                     M_NOWAIT | M_ZERO, 0, -1UL, pt_memattr);
2235                 if (pmap->pm_pt2tab == NULL) {
2236                         /*
2237                          * QQQ: As struct pmap is allocated from UMA with
2238                          *      UMA_ZONE_NOFREE flag, it's important to leave
2239                          *      no allocation in pmap if initialization failed.
2240                          */
2241                         kmem_free((vm_offset_t)pmap->pm_pt1, NB_IN_PT1);
2242                         pmap->pm_pt1 = NULL;
2243                         return (0);
2244                 }
2245                 /*
2246                  * QQQ: Each L2 page table page vm_page_t has pindex set to
2247                  *      pte1 index of virtual address mapped by this page.
2248                  *      It's not valid for non kernel PT2TABs themselves.
2249                  *      The pindex of these pages can not be altered because
2250                  *      of the way how they are allocated now. However, it
2251                  *      should not be a problem.
2252                  */
2253         }
2254
2255         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2256         /*
2257          * To avoid race with pmap_kenter_pte1() and pmap_kenter_pt2tab(),
2258          * kernel_vm_end_new is used here instead of kernel_vm_end.
2259          */
2260         pte1_copy_nosync(kern_pt1, pmap->pm_pt1, KERNBASE,
2261             kernel_vm_end_new - 1);
2262         pte1_copy_nosync(kern_pt1, pmap->pm_pt1, vm_max_kernel_address,
2263             0xFFFFFFFF);
2264         pt2tab_copy_nosync(kern_pt2tab, pmap->pm_pt2tab, KERNBASE,
2265             kernel_vm_end_new - 1);
2266         pt2tab_copy_nosync(kern_pt2tab, pmap->pm_pt2tab, vm_max_kernel_address,
2267             0xFFFFFFFF);
2268         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
2269         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2270
2271         /*
2272          * Store PT2MAP PT2 pages (a.k.a. PT2TAB) in PT2TAB itself.
2273          * I.e. self reference mapping.  The PT2TAB is private, however mapped
2274          * into shared PT2MAP space, so the mapping should be not global.
2275          */
2276         pt2tab_pa = vtophys(pmap->pm_pt2tab);
2277         pte2p = pmap_pt2tab_entry(pmap, (vm_offset_t)PT2MAP);
2278         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPG_IN_PT2TAB; i++, pa += PTE2_SIZE) {
2279                 pt2tab_store(pte2p++, PTE2_KPT_NG(pa));
2280         }
2281
2282         /* Insert PT2MAP PT2s into pmap PT1. */
2283         pte1p = pmap_pte1(pmap, (vm_offset_t)PT2MAP);
2284         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPT2_IN_PT2TAB; i++, pa += NB_IN_PT2) {
2285                 pte1_store(pte1p++, PTE1_LINK(pa));
2286         }
2287
2288         /*
2289          * Now synchronize new mapping which was made above.
2290          */
2291         pte1_sync_range(pmap->pm_pt1, NB_IN_PT1);
2292         pte2_sync_range(pmap->pm_pt2tab, NB_IN_PT2TAB);
2293
2294         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2295         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2296         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2297
2298         return (1);
2299 }
2300
2301 #ifdef INVARIANTS
2302 static boolean_t
2303 pt2tab_user_is_empty(pt2_entry_t *tab)
2304 {
2305         u_int i, end;
2306
2307         end = pt2tab_index(VM_MAXUSER_ADDRESS);
2308         for (i = 0; i < end; i++)
2309                 if (tab[i] != 0) return (FALSE);
2310         return (TRUE);
2311 }
2312 #endif
2313 /*
2314  *  Release any resources held by the given physical map.
2315  *  Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2316  *  Should only be called if the map contains no valid mappings.
2317  */
2318 void
2319 pmap_release(pmap_t pmap)
2320 {
2321 #ifdef INVARIANTS
2322         vm_offset_t start, end;
2323 #endif
2324         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2325             ("%s: pmap resident count %ld != 0", __func__,
2326             pmap->pm_stats.resident_count));
2327         KASSERT(pt2tab_user_is_empty(pmap->pm_pt2tab),
2328             ("%s: has allocated user PT2(s)", __func__));
2329         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
2330             ("%s: pmap %p is active on some CPU(s)", __func__, pmap));
2331
2332         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2333         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
2334         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2335
2336 #ifdef INVARIANTS
2337         start = pte1_index(KERNBASE) * sizeof(pt1_entry_t);
2338         end = (pte1_index(0xFFFFFFFF) + 1) * sizeof(pt1_entry_t);
2339         bzero((char *)pmap->pm_pt1 + start, end - start);
2340
2341         start = pt2tab_index(KERNBASE) * sizeof(pt2_entry_t);
2342         end = (pt2tab_index(0xFFFFFFFF) + 1) * sizeof(pt2_entry_t);
2343         bzero((char *)pmap->pm_pt2tab + start, end - start);
2344 #endif
2345         /*
2346          * We are leaving PT1 and PT2TAB allocated on released pmap,
2347          * so hopefully UMA vmspace_zone will always be inited with
2348          * UMA_ZONE_NOFREE flag.
2349          */
2350 }
2351
2352 /*********************************************************
2353  *
2354  *  L2 table pages and their pages management routines.
2355  *
2356  *********************************************************/
2357
2358 /*
2359  *  Virtual interface for L2 page table wire counting.
2360  *
2361  *  Each L2 page table in a page has own counter which counts a number of
2362  *  valid mappings in a table. Global page counter counts mappings in all
2363  *  tables in a page plus a single itself mapping in PT2TAB.
2364  *
2365  *  During a promotion we leave the associated L2 page table counter
2366  *  untouched, so the table (strictly speaking a page which holds it)
2367  *  is never freed if promoted.
2368  *
2369  *  If a page m->ref_count == 1 then no valid mappings exist in any L2 page
2370  *  table in the page and the page itself is only mapped in PT2TAB.
2371  */
2372
2373 static __inline void
2374 pt2_wirecount_init(vm_page_t m)
2375 {
2376         u_int i;
2377
2378         /*
2379          * Note: A page m is allocated with VM_ALLOC_WIRED flag and
2380          *       m->ref_count should be already set correctly.
2381          *       So, there is no need to set it again herein.
2382          */
2383         for (i = 0; i < NPT2_IN_PG; i++)
2384                 m->md.pt2_wirecount[i] = 0;
2385 }
2386
2387 static __inline void
2388 pt2_wirecount_inc(vm_page_t m, uint32_t pte1_idx)
2389 {
2390
2391         /*
2392          * Note: A just modificated pte2 (i.e. already allocated)
2393          *       is acquiring one extra reference which must be
2394          *       explicitly cleared. It influences the KASSERTs herein.
2395          *       All L2 page tables in a page always belong to the same
2396          *       pmap, so we allow only one extra reference for the page.
2397          */
2398         KASSERT(m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK] < (NPTE2_IN_PT2 + 1),
2399             ("%s: PT2 is overflowing ...", __func__));
2400         KASSERT(m->ref_count <= (NPTE2_IN_PG + 1),
2401             ("%s: PT2PG is overflowing ...", __func__));
2402
2403         m->ref_count++;
2404         m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK]++;
2405 }
2406
2407 static __inline void
2408 pt2_wirecount_dec(vm_page_t m, uint32_t pte1_idx)
2409 {
2410
2411         KASSERT(m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK] != 0,
2412             ("%s: PT2 is underflowing ...", __func__));
2413         KASSERT(m->ref_count > 1,
2414             ("%s: PT2PG is underflowing ...", __func__));
2415
2416         m->ref_count--;
2417         m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK]--;
2418 }
2419
2420 static __inline void
2421 pt2_wirecount_set(vm_page_t m, uint32_t pte1_idx, uint16_t count)
2422 {
2423
2424         KASSERT(count <= NPTE2_IN_PT2,
2425             ("%s: invalid count %u", __func__, count));
2426         KASSERT(m->ref_count >  m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK],
2427             ("%s: PT2PG corrupting (%u, %u) ...", __func__, m->ref_count,
2428             m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK]));
2429
2430         m->ref_count -= m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK];
2431         m->ref_count += count;
2432         m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK] = count;
2433
2434         KASSERT(m->ref_count <= (NPTE2_IN_PG + 1),
2435             ("%s: PT2PG is overflowed (%u) ...", __func__, m->ref_count));
2436 }
2437
2438 static __inline uint32_t
2439 pt2_wirecount_get(vm_page_t m, uint32_t pte1_idx)
2440 {
2441
2442         return (m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK]);
2443 }
2444
2445 static __inline boolean_t
2446 pt2_is_empty(vm_page_t m, vm_offset_t va)
2447 {
2448
2449         return (m->md.pt2_wirecount[pte1_index(va) & PT2PG_MASK] == 0);
2450 }
2451
2452 static __inline boolean_t
2453 pt2_is_full(vm_page_t m, vm_offset_t va)
2454 {
2455
2456         return (m->md.pt2_wirecount[pte1_index(va) & PT2PG_MASK] ==
2457             NPTE2_IN_PT2);
2458 }
2459
2460 static __inline boolean_t
2461 pt2pg_is_empty(vm_page_t m)
2462 {
2463
2464         return (m->ref_count == 1);
2465 }
2466
2467 /*
2468  *  This routine is called if the L2 page table
2469  *  is not mapped correctly.
2470  */
2471 static vm_page_t
2472 _pmap_allocpte2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
2473 {
2474         uint32_t pte1_idx;
2475         pt1_entry_t *pte1p;
2476         pt2_entry_t pte2;
2477         vm_page_t  m;
2478         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2_pa;
2479
2480         pte1_idx = pte1_index(va);
2481         pte1p = pmap->pm_pt1 + pte1_idx;
2482
2483         KASSERT(pte1_load(pte1p) == 0,
2484             ("%s: pm_pt1[%#x] is not zero: %#x", __func__, pte1_idx,
2485             pte1_load(pte1p)));
2486
2487         pte2 = pt2tab_load(pmap_pt2tab_entry(pmap, va));
2488         if (!pte2_is_valid(pte2)) {
2489                 /*
2490                  * Install new PT2s page into pmap PT2TAB.
2491                  */
2492                 m = vm_page_alloc(NULL, pte1_idx & ~PT2PG_MASK,
2493                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
2494                 if (m == NULL) {
2495                         if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
2496                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2497                                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2498                                 vm_wait(NULL);
2499                                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
2500                                 PMAP_LOCK(pmap);
2501                         }
2502
2503                         /*
2504                          * Indicate the need to retry.  While waiting,
2505                          * the L2 page table page may have been allocated.
2506                          */
2507                         return (NULL);
2508                 }
2509                 pmap->pm_stats.resident_count++;
2510                 pt2pg_pa = pmap_pt2pg_init(pmap, va, m);
2511         } else {
2512                 pt2pg_pa = pte2_pa(pte2);
2513                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pt2pg_pa);
2514         }
2515
2516         pt2_wirecount_inc(m, pte1_idx);
2517         pt2_pa = page_pt2pa(pt2pg_pa, pte1_idx);
2518         pte1_store(pte1p, PTE1_LINK(pt2_pa));
2519
2520         return (m);
2521 }
2522
2523 static vm_page_t
2524 pmap_allocpte2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
2525 {
2526         u_int pte1_idx;
2527         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
2528         vm_page_t m;
2529
2530         pte1_idx = pte1_index(va);
2531 retry:
2532         pte1p = pmap->pm_pt1 + pte1_idx;
2533         pte1 = pte1_load(pte1p);
2534
2535         /*
2536          * This supports switching from a 1MB page to a
2537          * normal 4K page.
2538          */
2539         if (pte1_is_section(pte1)) {
2540                 (void)pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, va);
2541                 /*
2542                  * Reload pte1 after demotion.
2543                  *
2544                  * Note: Demotion can even fail as either PT2 is not find for
2545                  *       the virtual address or PT2PG can not be allocated.
2546                  */
2547                 pte1 = pte1_load(pte1p);
2548         }
2549
2550         /*
2551          * If the L2 page table page is mapped, we just increment the
2552          * hold count, and activate it.
2553          */
2554         if (pte1_is_link(pte1)) {
2555                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(pte1));
2556                 pt2_wirecount_inc(m, pte1_idx);
2557         } else  {
2558                 /*
2559                  * Here if the PT2 isn't mapped, or if it has
2560                  * been deallocated.
2561                  */
2562                 m = _pmap_allocpte2(pmap, va, flags);
2563                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
2564                         goto retry;
2565         }
2566
2567         return (m);
2568 }
2569
2570 /*
2571  *  Schedule the specified unused L2 page table page to be freed. Specifically,
2572  *  add the page to the specified list of pages that will be released to the
2573  *  physical memory manager after the TLB has been updated.
2574  */
2575 static __inline void
2576 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free)
2577 {
2578
2579         /*
2580          * Put page on a list so that it is released after
2581          * *ALL* TLB shootdown is done
2582          */
2583 #ifdef PMAP_DEBUG
2584         pmap_zero_page_check(m);
2585 #endif
2586         m->flags |= PG_ZERO;
2587         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
2588 }
2589
2590 /*
2591  *  Unwire L2 page tables page.
2592  */
2593 static void
2594 pmap_unwire_pt2pg(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2595 {
2596         pt1_entry_t *pte1p, opte1 __unused;
2597         pt2_entry_t *pte2p;
2598         uint32_t i;
2599
2600         KASSERT(pt2pg_is_empty(m),
2601             ("%s: pmap %p PT2PG %p wired", __func__, pmap, m));
2602
2603         /*
2604          * Unmap all L2 page tables in the page from L1 page table.
2605          *
2606          * QQQ: Individual L2 page tables (except the last one) can be unmapped
2607          * earlier. However, we are doing that this way.
2608          */
2609         KASSERT(m->pindex == (pte1_index(va) & ~PT2PG_MASK),
2610             ("%s: pmap %p va %#x PT2PG %p bad index", __func__, pmap, va, m));
2611         pte1p = pmap->pm_pt1 + m->pindex;
2612         for (i = 0; i < NPT2_IN_PG; i++, pte1p++) {
2613                 KASSERT(m->md.pt2_wirecount[i] == 0,
2614                     ("%s: pmap %p PT2 %u (PG %p) wired", __func__, pmap, i, m));
2615                 opte1 = pte1_load(pte1p);
2616                 if (pte1_is_link(opte1)) {
2617                         pte1_clear(pte1p);
2618                         /*
2619                          * Flush intermediate TLB cache.
2620                          */
2621                         pmap_tlb_flush(pmap, (m->pindex + i) << PTE1_SHIFT);
2622                 }
2623 #ifdef INVARIANTS
2624                 else
2625                         KASSERT((opte1 == 0) || pte1_is_section(opte1),
2626                             ("%s: pmap %p va %#x bad pte1 %x at %u", __func__,
2627                             pmap, va, opte1, i));
2628 #endif
2629         }
2630
2631         /*
2632          * Unmap the page from PT2TAB.
2633          */
2634         pte2p = pmap_pt2tab_entry(pmap, va);
2635         (void)pt2tab_load_clear(pte2p);
2636         pmap_tlb_flush(pmap, pt2map_pt2pg(va));
2637
2638         m->ref_count = 0;
2639         pmap->pm_stats.resident_count--;
2640
2641         /*
2642          * This barrier is so that the ordinary store unmapping
2643          * the L2 page table page is globally performed before TLB shoot-
2644          * down is begun.
2645          */
2646         wmb();
2647         vm_wire_sub(1);
2648 }
2649
2650 /*
2651  *  Decrements a L2 page table page's wire count, which is used to record the
2652  *  number of valid page table entries within the page.  If the wire count
2653  *  drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
2654  *  page table page was unmapped and FALSE otherwise.
2655  */
2656 static __inline boolean_t
2657 pmap_unwire_pt2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, struct spglist *free)
2658 {
2659         pt2_wirecount_dec(m, pte1_index(va));
2660         if (pt2pg_is_empty(m)) {
2661                 /*
2662                  * QQQ: Wire count is zero, so whole page should be zero and
2663                  *      we can set PG_ZERO flag to it.
2664                  *      Note that when promotion is enabled, it takes some
2665                  *      more efforts. See pmap_unwire_pt2_all() below.
2666                  */
2667                 pmap_unwire_pt2pg(pmap, va, m);
2668                 pmap_add_delayed_free_list(m, free);
2669                 return (TRUE);
2670         } else
2671                 return (FALSE);
2672 }
2673
2674 /*
2675  *  Drop a L2 page table page's wire count at once, which is used to record
2676  *  the number of valid L2 page table entries within the page. If the wire
2677  *  count drops to zero, then the L2 page table page is unmapped.
2678  */
2679 static __inline void
2680 pmap_unwire_pt2_all(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
2681     struct spglist *free)
2682 {
2683         u_int pte1_idx = pte1_index(va);
2684
2685         KASSERT(m->pindex == (pte1_idx & ~PT2PG_MASK),
2686                 ("%s: PT2 page's pindex is wrong", __func__));
2687         KASSERT(m->ref_count > pt2_wirecount_get(m, pte1_idx),
2688             ("%s: bad pt2 wire count %u > %u", __func__, m->ref_count,
2689             pt2_wirecount_get(m, pte1_idx)));
2690
2691         /*
2692          * It's possible that the L2 page table was never used.
2693          * It happened in case that a section was created without promotion.
2694          */
2695         if (pt2_is_full(m, va)) {
2696                 pt2_wirecount_set(m, pte1_idx, 0);
2697
2698                 /*
2699                  * QQQ: We clear L2 page table now, so when L2 page table page
2700                  *      is going to be freed, we can set it PG_ZERO flag ...
2701                  *      This function is called only on section mappings, so
2702                  *      hopefully it's not to big overload.
2703                  *
2704                  * XXX: If pmap is current, existing PT2MAP mapping could be
2705                  *      used for zeroing.
2706                  */
2707                 pmap_zero_page_area(m, page_pt2off(pte1_idx), NB_IN_PT2);
2708         }
2709 #ifdef INVARIANTS
2710         else
2711                 KASSERT(pt2_is_empty(m, va), ("%s: PT2 is not empty (%u)",
2712                     __func__, pt2_wirecount_get(m, pte1_idx)));
2713 #endif
2714         if (pt2pg_is_empty(m)) {
2715                 pmap_unwire_pt2pg(pmap, va, m);
2716                 pmap_add_delayed_free_list(m, free);
2717         }
2718 }
2719
2720 /*
2721  *  After removing a L2 page table entry, this routine is used to
2722  *  conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
2723  */
2724 static boolean_t
2725 pmap_unuse_pt2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
2726 {
2727         pt1_entry_t pte1;
2728         vm_page_t mpte;
2729
2730         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
2731                 return (FALSE);
2732         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
2733         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(pte1));
2734         return (pmap_unwire_pt2(pmap, va, mpte, free));
2735 }
2736
2737 /*************************************
2738  *
2739  *  Page management routines.
2740  *
2741  *************************************/
2742
2743 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2744 CTASSERT(_NPCM == 11);
2745 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2746
2747 static __inline struct pv_chunk *
2748 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2749 {
2750
2751         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2752 }
2753
2754 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2755
2756 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2757 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2758
2759 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2760         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2761         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2762         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2763         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2764 };
2765
2766 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2767         "Current number of pv entries");
2768
2769 #ifdef PV_STATS
2770 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2771
2772 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2773     "Current number of pv entry chunks");
2774 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2775     "Current number of pv entry chunks allocated");
2776 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2777     "Current number of pv entry chunks frees");
2778 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail,
2779     0, "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2780
2781 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2782 static int pv_entry_spare;
2783
2784 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2785     "Current number of pv entry frees");
2786 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs,
2787     0, "Current number of pv entry allocs");
2788 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2789     "Current number of spare pv entries");
2790 #endif
2791
2792 /*
2793  *  Is given page managed?
2794  */
2795 static __inline bool
2796 is_managed(vm_paddr_t pa)
2797 {
2798         vm_page_t m;
2799
2800         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2801         if (m == NULL)
2802                 return (false);
2803         return ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0);
2804 }
2805
2806 static __inline bool
2807 pte1_is_managed(pt1_entry_t pte1)
2808 {
2809
2810         return (is_managed(pte1_pa(pte1)));
2811 }
2812
2813 static __inline bool
2814 pte2_is_managed(pt2_entry_t pte2)
2815 {
2816
2817         return (is_managed(pte2_pa(pte2)));
2818 }
2819
2820 /*
2821  *  We are in a serious low memory condition.  Resort to
2822  *  drastic measures to free some pages so we can allocate
2823  *  another pv entry chunk.
2824  */
2825 static vm_page_t
2826 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2827 {
2828         struct pch newtail;
2829         struct pv_chunk *pc;
2830         struct md_page *pvh;
2831         pt1_entry_t *pte1p;
2832         pmap_t pmap;
2833         pt2_entry_t *pte2p, tpte2;
2834         pv_entry_t pv;
2835         vm_offset_t va;
2836         vm_page_t m, m_pc;
2837         struct spglist free;
2838         uint32_t inuse;
2839         int bit, field, freed;
2840
2841         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2842         pmap = NULL;
2843         m_pc = NULL;
2844         SLIST_INIT(&free);
2845         TAILQ_INIT(&newtail);
2846         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2847             SLIST_EMPTY(&free))) {
2848                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2849                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2850                         if (pmap != NULL) {
2851                                 if (pmap != locked_pmap)
2852                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2853                         }
2854                         pmap = pc->pc_pmap;
2855                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2856                         if (pmap > locked_pmap)
2857                                 PMAP_LOCK(pmap);
2858                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2859                                 pmap = NULL;
2860                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2861                                 continue;
2862                         }
2863                 }
2864
2865                 /*
2866                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2867                  */
2868                 freed = 0;
2869                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2870                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2871                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2872                                 bit = ffs(inuse) - 1;
2873                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2874                                 va = pv->pv_va;
2875                                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
2876                                 if (pte1_is_section(pte1_load(pte1p)))
2877                                         continue;
2878                                 pte2p = pmap_pte2(pmap, va);
2879                                 tpte2 = pte2_load(pte2p);
2880                                 if ((tpte2 & PTE2_W) == 0)
2881                                         tpte2 = pte2_load_clear(pte2p);
2882                                 pmap_pte2_release(pte2p);
2883                                 if ((tpte2 & PTE2_W) != 0)
2884                                         continue;
2885                                 KASSERT(tpte2 != 0,
2886                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %#x zero pte",
2887                                     pmap, va));
2888                                 pmap_tlb_flush(pmap, va);
2889                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(tpte2));
2890                                 if (pte2_is_dirty(tpte2))
2891                                         vm_page_dirty(m);
2892                                 if ((tpte2 & PTE2_A) != 0)
2893                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2894                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2895                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2896                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2897                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2898                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2899                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2900                                                     PGA_WRITEABLE);
2901                                         }
2902                                 }
2903                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2904                                 pmap_unuse_pt2(pmap, va, &free);
2905                                 freed++;
2906                         }
2907                 }
2908                 if (freed == 0) {
2909                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2910                         continue;
2911                 }
2912                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2913                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2914                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2915                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2916                 pv_entry_count -= freed;
2917                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2918                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2919                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2920                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2921                                     pc_list);
2922                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2923
2924                                 /*
2925                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2926                                  * sufficient.
2927                                  */
2928                                 if (pmap == locked_pmap)
2929                                         goto out;
2930                                 break;
2931                         }
2932                 if (field == _NPCM) {
2933                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2934                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2935                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2936                         /* Entire chunk is free; return it. */
2937                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2938                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2939                         pmap_pte2list_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2940                         break;
2941                 }
2942         }
2943 out:
2944         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2945         if (pmap != NULL) {
2946                 if (pmap != locked_pmap)
2947                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2948         }
2949         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2950                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2951                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2952                 /* Recycle a freed page table page. */
2953                 m_pc->ref_count = 1;
2954                 vm_wire_add(1);
2955         }
2956         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
2957         return (m_pc);
2958 }
2959
2960 static void
2961 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2962 {
2963         vm_page_t m;
2964
2965         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2966         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2967         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2968         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2969         /* entire chunk is free, return it */
2970         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2971         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2972         vm_page_unwire_noq(m);
2973         vm_page_free(m);
2974         pmap_pte2list_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2975 }
2976
2977 /*
2978  *  Free the pv_entry back to the free list.
2979  */
2980 static void
2981 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2982 {
2983         struct pv_chunk *pc;
2984         int idx, field, bit;
2985
2986         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2987         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2988         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2989         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2990         pv_entry_count--;
2991         pc = pv_to_chunk(pv);
2992         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2993         field = idx / 32;
2994         bit = idx % 32;
2995         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2996         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2997                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2998                         /*
2999                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
3000                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
3001                          */
3002                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
3003                             pc)) {
3004                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3005                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
3006                                     pc_list);
3007                         }
3008                         return;
3009                 }
3010         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3011         free_pv_chunk(pc);
3012 }
3013
3014 /*
3015  *  Get a new pv_entry, allocating a block from the system
3016  *  when needed.
3017  */
3018 static pv_entry_t
3019 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
3020 {
3021         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
3022         static struct timeval lastprint;
3023         int bit, field;
3024         pv_entry_t pv;
3025         struct pv_chunk *pc;
3026         vm_page_t m;
3027
3028         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3029         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3030         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
3031         pv_entry_count++;
3032         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
3033                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
3034                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
3035                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
3036                             "vm.pmap.pv_entries tunable.\n");
3037 retry:
3038         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
3039         if (pc != NULL) {
3040                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
3041                         if (pc->pc_map[field]) {
3042                                 bit = ffs(pc->pc_map[field]) - 1;
3043                                 break;
3044                         }
3045                 }
3046                 if (field < _NPCM) {
3047                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
3048                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
3049                         /* If this was the last item, move it to tail */
3050                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
3051                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
3052                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
3053                                         return (pv);    /* not full, return */
3054                                 }
3055                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3056                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3057                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
3058                         return (pv);
3059                 }
3060         }
3061         /*
3062          * Access to the pte2list "pv_vafree" is synchronized by the pvh
3063          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
3064          * remain non-empty until pmap_pte2list_alloc() completes.
3065          */
3066         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
3067             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
3068                 if (try) {
3069                         pv_entry_count--;
3070                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
3071                         return (NULL);
3072                 }
3073                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
3074                 if (m == NULL)
3075                         goto retry;
3076         }
3077         PV_STAT(pc_chunk_count++);
3078         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
3079         pc = (struct pv_chunk *)pmap_pte2list_alloc(&pv_vafree);
3080         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
3081         pc->pc_pmap = pmap;
3082         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
3083         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
3084                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
3085         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
3086         pv = &pc->pc_pventry[0];
3087         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3088         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
3089         return (pv);
3090 }
3091
3092 /*
3093  *  Create a pv entry for page at pa for
3094  *  (pmap, va).
3095  */
3096 static void
3097 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
3098 {
3099         pv_entry_t pv;
3100
3101         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3102         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3103         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3104         pv->pv_va = va;
3105         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3106 }
3107
3108 static __inline pv_entry_t
3109 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
3110 {
3111         pv_entry_t pv;
3112
3113         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3114         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3115                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
3116                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
3117                         break;
3118                 }
3119         }
3120         return (pv);
3121 }
3122
3123 static void
3124 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
3125 {
3126         pv_entry_t pv;
3127
3128         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
3129         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
3130         free_pv_entry(pmap, pv);
3131 }
3132
3133 static void
3134 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
3135 {
3136         struct md_page *pvh;
3137
3138         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3139         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
3140         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3141                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3142                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
3143                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3144         }
3145 }
3146
3147 static void
3148 pmap_pv_demote_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
3149 {
3150         struct md_page *pvh;
3151         pv_entry_t pv;
3152         vm_offset_t va_last;
3153         vm_page_t m;
3154
3155         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3156         KASSERT((pa & PTE1_OFFSET) == 0,
3157             ("pmap_pv_demote_pte1: pa is not 1mpage aligned"));
3158
3159         /*
3160          * Transfer the 1mpage's pv entry for this mapping to the first
3161          * page's pv list.
3162          */
3163         pvh = pa_to_pvh(pa);
3164         va = pte1_trunc(va);
3165         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
3166         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pte1: pv not found"));
3167         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3168         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3169         /* Instantiate the remaining NPTE2_IN_PT2 - 1 pv entries. */
3170         va_last = va + PTE1_SIZE - PAGE_SIZE;
3171         do {
3172                 m++;
3173                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3174                     ("pmap_pv_demote_pte1: page %p is not managed", m));
3175                 va += PAGE_SIZE;
3176                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
3177         } while (va < va_last);
3178 }
3179
3180 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3181 static void
3182 pmap_pv_promote_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
3183 {
3184         struct md_page *pvh;
3185         pv_entry_t pv;
3186         vm_offset_t va_last;
3187         vm_page_t m;
3188
3189         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3190         KASSERT((pa & PTE1_OFFSET) == 0,
3191             ("pmap_pv_promote_pte1: pa is not 1mpage aligned"));
3192
3193         /*
3194          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
3195          * 1mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
3196          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
3197          * get_pv_entry() calls pmap_pv_reclaim() and that pmap_pv_reclaim()
3198          * removes one of the mappings that is being promoted.
3199          */
3200         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3201         va = pte1_trunc(va);
3202         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
3203         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pte1: pv not found"));
3204         pvh = pa_to_pvh(pa);
3205         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
3206         /* Free the remaining NPTE2_IN_PT2 - 1 pv entries. */
3207         va_last = va + PTE1_SIZE - PAGE_SIZE;
3208         do {
3209                 m++;
3210                 va += PAGE_SIZE;
3211                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
3212         } while (va < va_last);
3213 }
3214 #endif
3215
3216 /*
3217  *  Conditionally create a pv entry.
3218  */
3219 static boolean_t
3220 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
3221 {
3222         pv_entry_t pv;
3223
3224         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3225         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3226         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water &&
3227             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
3228                 pv->pv_va = va;
3229                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3230                 return (TRUE);
3231         } else
3232                 return (FALSE);
3233 }
3234
3235 /*
3236  *  Create the pv entries for each of the pages within a section.
3237  */
3238 static bool
3239 pmap_pv_insert_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pt1_entry_t pte1, u_int flags)
3240 {
3241         struct md_page *pvh;
3242         pv_entry_t pv;
3243         bool noreclaim;
3244
3245         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3246         noreclaim = (flags & PMAP_ENTER_NORECLAIM) != 0;
3247         if ((noreclaim && pv_entry_count >= pv_entry_high_water) ||
3248             (pv = get_pv_entry(pmap, noreclaim)) == NULL)
3249                 return (false);
3250         pv->pv_va = va;
3251         pvh = pa_to_pvh(pte1_pa(pte1));
3252         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
3253         return (true);
3254 }
3255
3256 static inline void
3257 pmap_tlb_flush_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pt1_entry_t npte1)
3258 {
3259
3260         /* Kill all the small mappings or the big one only. */
3261         if (pte1_is_section(npte1))
3262                 pmap_tlb_flush_range(pmap, pte1_trunc(va), PTE1_SIZE);
3263         else
3264                 pmap_tlb_flush(pmap, pte1_trunc(va));
3265 }
3266
3267 /*
3268  *  Update kernel pte1 on all pmaps.
3269  *
3270  *  The following function is called only on one cpu with disabled interrupts.
3271  *  In SMP case, smp_rendezvous_cpus() is used to stop other cpus. This way
3272  *  nobody can invoke explicit hardware table walk during the update of pte1.
3273  *  Unsolicited hardware table walk can still happen, invoked by speculative
3274  *  data or instruction prefetch or even by speculative hardware table walk.
3275  *
3276  *  The break-before-make approach should be implemented here. However, it's
3277  *  not so easy to do that for kernel mappings as it would be unhappy to unmap
3278  *  itself unexpectedly but voluntarily.
3279  */
3280 static void
3281 pmap_update_pte1_kernel(vm_offset_t va, pt1_entry_t npte1)
3282 {
3283         pmap_t pmap;
3284         pt1_entry_t *pte1p;
3285
3286         /*
3287          * Get current pmap. Interrupts should be disabled here
3288          * so PCPU_GET() is done atomically.
3289          */
3290         pmap = PCPU_GET(curpmap);
3291         if (pmap == NULL)
3292                 pmap = kernel_pmap;
3293
3294         /*
3295          * (1) Change pte1 on current pmap.
3296          * (2) Flush all obsolete TLB entries on current CPU.
3297          * (3) Change pte1 on all pmaps.
3298          * (4) Flush all obsolete TLB entries on all CPUs in SMP case.
3299          */
3300
3301         pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
3302         pte1_store(pte1p, npte1);
3303
3304         /* Kill all the small mappings or the big one only. */
3305         if (pte1_is_section(npte1)) {
3306                 pmap_pte1_kern_promotions++;
3307                 tlb_flush_range_local(pte1_trunc(va), PTE1_SIZE);
3308         } else {
3309                 pmap_pte1_kern_demotions++;
3310                 tlb_flush_local(pte1_trunc(va));
3311         }
3312
3313         /*
3314          * In SMP case, this function is called when all cpus are at smp
3315          * rendezvous, so there is no need to use 'allpmaps_lock' lock here.
3316          * In UP case, the function is called with this lock locked.
3317          */
3318         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
3319                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
3320                 pte1_store(pte1p, npte1);
3321         }
3322
3323 #ifdef SMP
3324         /* Kill all the small mappings or the big one only. */
3325         if (pte1_is_section(npte1))
3326                 tlb_flush_range(pte1_trunc(va), PTE1_SIZE);
3327         else
3328                 tlb_flush(pte1_trunc(va));
3329 #endif
3330 }
3331
3332 #ifdef SMP
3333 struct pte1_action {
3334         vm_offset_t va;
3335         pt1_entry_t npte1;
3336         u_int update;           /* CPU that updates the PTE1 */
3337 };
3338
3339 static void
3340 pmap_update_pte1_action(void *arg)
3341 {
3342         struct pte1_action *act = arg;
3343
3344         if (act->update == PCPU_GET(cpuid))
3345                 pmap_update_pte1_kernel(act->va, act->npte1);
3346 }
3347
3348 /*
3349  *  Change pte1 on current pmap.
3350  *  Note that kernel pte1 must be changed on all pmaps.
3351  *
3352  *  According to the architecture reference manual published by ARM,
3353  *  the behaviour is UNPREDICTABLE when two or more TLB entries map the same VA.
3354  *  According to this manual, UNPREDICTABLE behaviours must never happen in
3355  *  a viable system. In contrast, on x86 processors, it is not specified which
3356  *  TLB entry mapping the virtual address will be used, but the MMU doesn't
3357  *  generate a bogus translation the way it does on Cortex-A8 rev 2 (Beaglebone
3358  *  Black).
3359  *
3360  *  It's a problem when either promotion or demotion is being done. The pte1
3361  *  update and appropriate TLB flush must be done atomically in general.
3362  */
3363 static void
3364 pmap_change_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va,
3365     pt1_entry_t npte1)
3366 {
3367
3368         if (pmap == kernel_pmap) {
3369                 struct pte1_action act;
3370
3371                 sched_pin();
3372                 act.va = va;
3373                 act.npte1 = npte1;
3374                 act.update = PCPU_GET(cpuid);
3375                 smp_rendezvous_cpus(all_cpus, smp_no_rendezvous_barrier,
3376                     pmap_update_pte1_action, NULL, &act);
3377                 sched_unpin();
3378         } else {
3379                 register_t cspr;
3380
3381                 /*
3382                  * Use break-before-make approach for changing userland
3383                  * mappings. It can cause L1 translation aborts on other
3384                  * cores in SMP case. So, special treatment is implemented
3385                  * in pmap_fault(). To reduce the likelihood that another core
3386                  * will be affected by the broken mapping, disable interrupts
3387                  * until the mapping change is completed.
3388                  */
3389                 cspr = disable_interrupts(PSR_I | PSR_F);
3390                 pte1_clear(pte1p);
3391                 pmap_tlb_flush_pte1(pmap, va, npte1);
3392                 pte1_store(pte1p, npte1);
3393                 restore_interrupts(cspr);
3394         }
3395 }
3396 #else
3397 static void
3398 pmap_change_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va,
3399     pt1_entry_t npte1)
3400 {
3401
3402         if (pmap == kernel_pmap) {
3403                 mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
3404                 pmap_update_pte1_kernel(va, npte1);
3405                 mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
3406         } else {
3407                 register_t cspr;
3408
3409                 /*
3410                  * Use break-before-make approach for changing userland
3411                  * mappings. It's absolutely safe in UP case when interrupts
3412                  * are disabled.
3413                  */
3414                 cspr = disable_interrupts(PSR_I | PSR_F);
3415                 pte1_clear(pte1p);
3416                 pmap_tlb_flush_pte1(pmap, va, npte1);
3417                 pte1_store(pte1p, npte1);
3418                 restore_interrupts(cspr);
3419         }
3420 }
3421 #endif
3422
3423 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3424 /*
3425  *  Tries to promote the NPTE2_IN_PT2, contiguous 4KB page mappings that are
3426  *  within a single page table page (PT2) to a single 1MB page mapping.
3427  *  For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3428  *  mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3429  *  mappings must have identical characteristics.
3430  *
3431  *  Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3432  *  promoted.  The reason is that kernel PTE1s are replicated in each pmap but
3433  *  pmap_remove_write(), pmap_clear_modify(), and pmap_clear_reference() only
3434  *  read the PTE1 from the kernel pmap.
3435  */
3436 static void
3437 pmap_promote_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va)
3438 {
3439         pt1_entry_t npte1;
3440         pt2_entry_t *fpte2p, fpte2, fpte2_fav;
3441         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
3442         vm_offset_t pteva __unused;
3443         vm_page_t m __unused;
3444
3445         PDEBUG(6, printf("%s(%p): try for va %#x pte1 %#x at %p\n", __func__,
3446             pmap, va, pte1_load(pte1p), pte1p));
3447
3448         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3449
3450         /*
3451          * Examine the first PTE2 in the specified PT2. Abort if this PTE2 is
3452          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3453          * within a 1MB page.
3454          */
3455         fpte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pte1_trunc(va));
3456         fpte2 = pte2_load(fpte2p);
3457         if ((fpte2 & ((PTE2_FRAME & PTE1_OFFSET) | PTE2_A | PTE2_V)) !=
3458             (PTE2_A | PTE2_V)) {
3459                 pmap_pte1_p_failures++;
3460                 CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure(1) for va %#x in pmap %p",
3461                     __func__, va, pmap);
3462                 return;
3463         }
3464         if (pte2_is_managed(fpte2) && pmap == kernel_pmap) {
3465                 pmap_pte1_p_failures++;
3466                 CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure(2) for va %#x in pmap %p",
3467                     __func__, va, pmap);
3468                 return;
3469         }
3470         if ((fpte2 & (PTE2_NM | PTE2_RO)) == PTE2_NM) {
3471                 /*
3472                  * When page is not modified, PTE2_RO can be set without
3473                  * a TLB invalidation.
3474                  */
3475                 fpte2 |= PTE2_RO;
3476                 pte2_store(fpte2p, fpte2);
3477         }
3478
3479         /*
3480          * Examine each of the other PTE2s in the specified PT2. Abort if this
3481          * PTE2 maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3482          * characteristics to the first PTE2.
3483          */
3484         fpte2_fav = (fpte2 & (PTE2_FRAME | PTE2_A | PTE2_V));
3485         fpte2_fav += PTE1_SIZE - PTE2_SIZE; /* examine from the end */
3486         for (pte2p = fpte2p + NPTE2_IN_PT2 - 1; pte2p > fpte2p; pte2p--) {
3487                 pte2 = pte2_load(pte2p);
3488                 if ((pte2 & (PTE2_FRAME | PTE2_A | PTE2_V)) != fpte2_fav) {
3489                         pmap_pte1_p_failures++;
3490                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure(3) for va %#x in pmap %p",
3491                             __func__, va, pmap);
3492                         return;
3493                 }
3494                 if ((pte2 & (PTE2_NM | PTE2_RO)) == PTE2_NM) {
3495                         /*
3496                          * When page is not modified, PTE2_RO can be set
3497                          * without a TLB invalidation. See note above.
3498                          */
3499                         pte2 |= PTE2_RO;
3500                         pte2_store(pte2p, pte2);
3501                         pteva = pte1_trunc(va) | (pte2 & PTE1_OFFSET &
3502                             PTE2_FRAME);
3503                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: protect for va %#x in pmap %p",
3504                             __func__, pteva, pmap);
3505                 }
3506                 if ((pte2 & PTE2_PROMOTE) != (fpte2 & PTE2_PROMOTE)) {
3507                         pmap_pte1_p_failures++;
3508                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure(4) for va %#x in pmap %p",
3509                             __func__, va, pmap);
3510                         return;
3511                 }
3512
3513                 fpte2_fav -= PTE2_SIZE;
3514         }
3515         /*
3516          * The page table page in its current state will stay in PT2TAB
3517          * until the PTE1 mapping the section is demoted by pmap_demote_pte1()
3518          * or destroyed by pmap_remove_pte1().
3519          *
3520          * Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE.
3521          */
3522         m = PHYS_TO_VM_PAGE(trunc_page(pte1_link_pa(pte1_load(pte1p))));
3523         KASSERT(m >= vm_page_array && m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3524             ("%s: PT2 page is out of range", __func__));
3525         KASSERT(m->pindex == (pte1_index(va) & ~PT2PG_MASK),
3526             ("%s: PT2 page's pindex is wrong", __func__));
3527
3528         /*
3529          * Get pte1 from pte2 format.
3530          */
3531         npte1 = (fpte2 & PTE1_FRAME) | ATTR_TO_L1(fpte2) | PTE1_V;
3532
3533         /*
3534          * Promote the pv entries.
3535          */
3536         if (pte2_is_managed(fpte2))
3537                 pmap_pv_promote_pte1(pmap, va, pte1_pa(npte1));
3538
3539         /*
3540          * Promote the mappings.
3541          */
3542         pmap_change_pte1(pmap, pte1p, va, npte1);
3543
3544         pmap_pte1_promotions++;
3545         CTR3(KTR_PMAP, "%s: success for va %#x in pmap %p",
3546             __func__, va, pmap);
3547
3548         PDEBUG(6, printf("%s(%p): success for va %#x pte1 %#x(%#x) at %p\n",
3549             __func__, pmap, va, npte1, pte1_load(pte1p), pte1p));
3550 }
3551 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
3552
3553 /*
3554  *  Zero L2 page table page.
3555  */
3556 static __inline void
3557 pmap_clear_pt2(pt2_entry_t *fpte2p)
3558 {
3559         pt2_entry_t *pte2p;
3560
3561         for (pte2p = fpte2p; pte2p < fpte2p + NPTE2_IN_PT2; pte2p++)
3562                 pte2_clear(pte2p);
3563
3564 }
3565
3566 /*
3567  *  Removes a 1MB page mapping from the kernel pmap.
3568  */
3569 static void
3570 pmap_remove_kernel_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va)
3571 {
3572         vm_page_t m;
3573         uint32_t pte1_idx;
3574         pt2_entry_t *fpte2p;
3575         vm_paddr_t pt2_pa;
3576
3577         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3578         m = pmap_pt2_page(pmap, va);
3579         if (m == NULL)
3580                 /*
3581                  * QQQ: Is this function called only on promoted pte1?
3582                  *      We certainly do section mappings directly
3583                  *      (without promotion) in kernel !!!
3584                  */
3585                 panic("%s: missing pt2 page", __func__);
3586
3587         pte1_idx = pte1_index(va);
3588
3589         /*
3590          * Initialize the L2 page table.
3591          */
3592         fpte2p = page_pt2(pt2map_pt2pg(va), pte1_idx);
3593         pmap_clear_pt2(fpte2p);
3594
3595         /*
3596          * Remove the mapping.
3597          */
3598         pt2_pa = page_pt2pa(VM_PAGE_TO_PHYS(m), pte1_idx);
3599         pmap_kenter_pte1(va, PTE1_LINK(pt2_pa));
3600
3601         /*
3602          * QQQ: We do not need to invalidate PT2MAP mapping
3603          * as we did not change it. I.e. the L2 page table page
3604          * was and still is mapped the same way.
3605          */
3606 }
3607
3608 /*
3609  *  Do the things to unmap a section in a process
3610  */
3611 static void
3612 pmap_remove_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t sva,
3613     struct spglist *free)
3614 {
3615         pt1_entry_t opte1;
3616         struct md_page *pvh;
3617         vm_offset_t eva, va;
3618         vm_page_t m;
3619
3620         PDEBUG(6, printf("%s(%p): va %#x pte1 %#x at %p\n", __func__, pmap, sva,
3621             pte1_load(pte1p), pte1p));
3622
3623         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3624         KASSERT((sva & PTE1_OFFSET) == 0,
3625             ("%s: sva is not 1mpage aligned", __func__));
3626
3627         /*
3628          * Clear and invalidate the mapping. It should occupy one and only TLB
3629          * entry. So, pmap_tlb_flush() called with aligned address should be
3630          * sufficient.
3631          */
3632         opte1 = pte1_load_clear(pte1p);
3633         pmap_tlb_flush(pmap, sva);
3634
3635         if (pte1_is_wired(opte1))
3636                 pmap->pm_stats.wired_count -= PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
3637         pmap->pm_stats.resident_count -= PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
3638         if (pte1_is_managed(opte1)) {
3639                 pvh = pa_to_pvh(pte1_pa(opte1));
3640                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
3641                 eva = sva + PTE1_SIZE;
3642                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_pa(opte1));
3643                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
3644                         if (pte1_is_dirty(opte1))
3645                                 vm_page_dirty(m);
3646                         if (opte1 & PTE1_A)
3647                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3648                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
3649                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
3650                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3651                 }
3652         }
3653         if (pmap == kernel_pmap) {
3654                 /*
3655                  * L2 page table(s) can't be removed from kernel map as
3656                  * kernel counts on it (stuff around pmap_growkernel()).
3657                  */
3658                  pmap_remove_kernel_pte1(pmap, pte1p, sva);
3659         } else {
3660                 /*
3661                  * Get associated L2 page table page.
3662                  * It's possible that the page was never allocated.
3663                  */
3664                 m = pmap_pt2_page(pmap, sva);
3665                 if (m != NULL)
3666                         pmap_unwire_pt2_all(pmap, sva, m, free);
3667         }
3668 }
3669
3670 /*
3671  *  Fills L2 page table page with mappings to consecutive physical pages.
3672  */
3673 static __inline void
3674 pmap_fill_pt2(pt2_entry_t *fpte2p, pt2_entry_t npte2)
3675 {
3676         pt2_entry_t *pte2p;
3677
3678         for (pte2p = fpte2p; pte2p < fpte2p + NPTE2_IN_PT2; pte2p++) {
3679                 pte2_store(pte2p, npte2);
3680                 npte2 += PTE2_SIZE;
3681         }
3682 }
3683
3684 /*
3685  *  Tries to demote a 1MB page mapping. If demotion fails, the
3686  *  1MB page mapping is invalidated.
3687  */
3688 static boolean_t
3689 pmap_demote_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va)
3690 {
3691         pt1_entry_t opte1, npte1;
3692         pt2_entry_t *fpte2p, npte2;
3693         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2_pa;
3694         vm_page_t m;
3695         struct spglist free;
3696         uint32_t pte1_idx, isnew = 0;
3697
3698         PDEBUG(6, printf("%s(%p): try for va %#x pte1 %#x at %p\n", __func__,
3699             pmap, va, pte1_load(pte1p), pte1p));
3700
3701         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3702
3703         opte1 = pte1_load(pte1p);
3704         KASSERT(pte1_is_section(opte1), ("%s: opte1 not a section", __func__));
3705
3706         if ((opte1 & PTE1_A) == 0 || (m = pmap_pt2_page(pmap, va)) == NULL) {
3707                 KASSERT(!pte1_is_wired(opte1),
3708                     ("%s: PT2 page for a wired mapping is missing", __func__));
3709
3710                 /*
3711                  * Invalidate the 1MB page mapping and return
3712                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
3713                  * allocation of the new page table page fails.
3714                  */
3715                 if ((opte1 & PTE1_A) == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL,
3716                     pte1_index(va) & ~PT2PG_MASK, VM_ALLOC_NOOBJ |
3717                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
3718                         SLIST_INIT(&free);
3719                         pmap_remove_pte1(pmap, pte1p, pte1_trunc(va), &free);
3720                         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
3721                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure for va %#x in pmap %p",
3722                             __func__, va, pmap);
3723                         return (FALSE);
3724                 }
3725                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3726                         pmap->pm_stats.resident_count++;
3727
3728                 isnew = 1;
3729
3730                 /*
3731                  * We init all L2 page tables in the page even if
3732                  * we are going to change everything for one L2 page
3733                  * table in a while.
3734                  */
3735                 pt2pg_pa = pmap_pt2pg_init(pmap, va, m);
3736         } else {
3737                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3738                         if (pt2_is_empty(m, va))
3739                                 isnew = 1; /* Demoting section w/o promotion. */
3740 #ifdef INVARIANTS
3741                         else
3742                                 KASSERT(pt2_is_full(m, va), ("%s: bad PT2 wire"
3743                                     " count %u", __func__,
3744                                     pt2_wirecount_get(m, pte1_index(va))));
3745 #endif
3746                 }
3747         }
3748
3749         pt2pg_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3750         pte1_idx = pte1_index(va);
3751         /*
3752          * If the pmap is current, then the PT2MAP can provide access to
3753          * the page table page (promoted L2 page tables are not unmapped).
3754          * Otherwise, temporarily map the L2 page table page (m) into
3755          * the kernel's address space at either PADDR1 or PADDR2.
3756          *
3757          * Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE.
3758          */
3759         if (pmap_is_current(pmap))
3760                 fpte2p = page_pt2(pt2map_pt2pg(va), pte1_idx);
3761         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
3762                 if (pte2_pa(pte2_load(PMAP1)) != pt2pg_pa) {
3763                         pte2_store(PMAP1, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
3764 #ifdef SMP
3765                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
3766 #endif
3767                         tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR1);
3768                         PMAP1changed++;
3769                 } else
3770 #ifdef SMP
3771                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
3772                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
3773                         tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR1);
3774                         PMAP1changedcpu++;
3775                 } else
3776 #endif
3777                         PMAP1unchanged++;
3778                 fpte2p = page_pt2((vm_offset_t)PADDR1, pte1_idx);
3779         } else {
3780                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
3781                 if (pte2_pa(pte2_load(PMAP2)) != pt2pg_pa) {
3782                         pte2_store(PMAP2, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
3783                         tlb_flush((vm_offset_t)PADDR2);
3784                 }
3785                 fpte2p = page_pt2((vm_offset_t)PADDR2, pte1_idx);
3786         }
3787         pt2_pa = page_pt2pa(pt2pg_pa, pte1_idx);
3788         npte1 = PTE1_LINK(pt2_pa);
3789
3790         KASSERT((opte1 & PTE1_A) != 0,
3791             ("%s: opte1 is missing PTE1_A", __func__));
3792         KASSERT((opte1 & (PTE1_NM | PTE1_RO)) != PTE1_NM,
3793             ("%s: opte1 has PTE1_NM", __func__));
3794
3795         /*
3796          *  Get pte2 from pte1 format.
3797         */
3798         npte2 = pte1_pa(opte1) | ATTR_TO_L2(opte1) | PTE2_V;
3799
3800         /*
3801          * If the L2 page table page is new, initialize it. If the mapping
3802          * has changed attributes, update the page table entries.
3803          */
3804         if (isnew != 0) {
3805                 pt2_wirecount_set(m, pte1_idx, NPTE2_IN_PT2);
3806                 pmap_fill_pt2(fpte2p, npte2);
3807         } else if ((pte2_load(fpte2p) & PTE2_PROMOTE) !=
3808                     (npte2 & PTE2_PROMOTE))
3809                 pmap_fill_pt2(fpte2p, npte2);
3810
3811         KASSERT(pte2_pa(pte2_load(fpte2p)) == pte2_pa(npte2),
3812             ("%s: fpte2p and npte2 map different physical addresses",
3813             __func__));
3814
3815         if (fpte2p == PADDR2)
3816                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
3817
3818         /*
3819          * Demote the mapping. This pmap is locked. The old PTE1 has
3820          * PTE1_A set. If the old PTE1 has not PTE1_RO set, it also
3821          * has not PTE1_NM set. Thus, there is no danger of a race with
3822          * another processor changing the setting of PTE1_A and/or PTE1_NM
3823          * between the read above and the store below.
3824          */
3825         pmap_change_pte1(pmap, pte1p, va, npte1);
3826
3827         /*
3828          * Demote the pv entry. This depends on the earlier demotion
3829          * of the mapping. Specifically, the (re)creation of a per-
3830          * page pv entry might trigger the execution of pmap_pv_reclaim(),
3831          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
3832          * and destroy the associated mapping. In order to destroy
3833          * the mapping, the PTE1 must have already changed from mapping
3834          * the 1mpage to referencing the page table page.
3835          */
3836         if (pte1_is_managed(opte1))
3837                 pmap_pv_demote_pte1(pmap, va, pte1_pa(opte1));
3838
3839         pmap_pte1_demotions++;
3840         CTR3(KTR_PMAP, "%s: success for va %#x in pmap %p",
3841             __func__, va, pmap);
3842
3843         PDEBUG(6, printf("%s(%p): success for va %#x pte1 %#x(%#x) at %p\n",
3844             __func__, pmap, va, npte1, pte1_load(pte1p), pte1p));
3845         return (TRUE);
3846 }
3847
3848 /*
3849  *      Insert the given physical page (p) at
3850  *      the specified virtual address (v) in the
3851  *      target physical map with the protection requested.
3852  *
3853  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3854  *      that the related pte can not be reclaimed.
3855  *
3856  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3857  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3858  *      insert this page into the given map NOW.
3859  */
3860 int
3861 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3862     u_int flags, int8_t psind)
3863 {
3864         pt1_entry_t *pte1p;
3865         pt2_entry_t *pte2p;
3866         pt2_entry_t npte2, opte2;
3867         pv_entry_t pv;
3868         vm_paddr_t opa, pa;
3869         vm_page_t mpte2, om;
3870         int rv;
3871
3872         va = trunc_page(va);
3873         KASSERT(va <= vm_max_kernel_address, ("%s: toobig", __func__));
3874         KASSERT(va < UPT2V_MIN_ADDRESS || va >= UPT2V_MAX_ADDRESS,
3875             ("%s: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)", __func__,
3876             va));
3877         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 || va < kmi.clean_sva ||
3878             va >= kmi.clean_eva,
3879             ("%s: managed mapping within the clean submap", __func__));
3880         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3881                 VM_PAGE_OBJECT_BUSY_ASSERT(m);
3882         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_RESERVED) == 0,
3883             ("%s: flags %u has reserved bits set", __func__, flags));
3884         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3885         npte2 = PTE2(pa, PTE2_A, vm_page_pte2_attr(m));
3886         if ((flags & VM_PROT_WRITE) == 0)
3887                 npte2 |= PTE2_NM;
3888         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3889                 npte2 |= PTE2_RO;
3890         KASSERT((npte2 & (PTE2_NM | PTE2_RO)) != PTE2_RO,
3891             ("%s: flags includes VM_PROT_WRITE but prot doesn't", __func__));
3892         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3893                 npte2 |= PTE2_NX;
3894         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
3895                 npte2 |= PTE2_W;
3896         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3897                 npte2 |= PTE2_U;
3898         if (pmap != kernel_pmap)
3899                 npte2 |= PTE2_NG;
3900
3901         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3902         PMAP_LOCK(pmap);
3903         sched_pin();
3904         if (psind == 1) {
3905                 /* Assert the required virtual and physical alignment. */
3906                 KASSERT((va & PTE1_OFFSET) == 0,
3907                     ("%s: va unaligned", __func__));
3908                 KASSERT(m->psind > 0, ("%s: m->psind < psind", __func__));
3909                 rv = pmap_enter_pte1(pmap, va, PTE1_PA(pa) | ATTR_TO_L1(npte2) |
3910                     PTE1_V, flags, m);
3911                 goto out;
3912         }
3913
3914         /*
3915          * In the case that a page table page is not
3916          * resident, we are creating it here.
3917          */
3918         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3919                 mpte2 = pmap_allocpte2(pmap, va, flags);
3920                 if (mpte2 == NULL) {
3921                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3922                             ("pmap_allocpte2 failed with sleep allowed"));
3923                         rv = KERN_RESOURCE_SHORTAGE;
3924                         goto out;
3925                 }
3926         } else
3927                 mpte2 = NULL;
3928         pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
3929         if (pte1_is_section(pte1_load(pte1p)))
3930                 panic("%s: attempted on 1MB page", __func__);
3931         pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, va);
3932         if (pte2p == NULL)
3933                 panic("%s: invalid L1 page table entry va=%#x", __func__, va);
3934
3935         om = NULL;
3936         opte2 = pte2_load(pte2p);
3937         opa = pte2_pa(opte2);
3938         /*
3939          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3940          */
3941         if (pte2_is_valid(opte2) && (opa == pa)) {
3942                 /*
3943                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3944                  * wiring PT2 pages as they remain resident as long as there
3945                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3946                  * the PT2 page will be also.
3947                  */
3948                 if (pte2_is_wired(npte2) && !pte2_is_wired(opte2))
3949                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3950                 else if (!pte2_is_wired(npte2) && pte2_is_wired(opte2))
3951                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3952
3953                 /*
3954                  * Remove extra pte2 reference
3955                  */
3956                 if (mpte2)
3957                         pt2_wirecount_dec(mpte2, pte1_index(va));
3958                 if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3959                         om = m;
3960                 goto validate;
3961         }
3962
3963         /*
3964          * QQQ: We think that changing physical address on writeable mapping
3965          *      is not safe. Well, maybe on kernel address space with correct
3966          *      locking, it can make a sense. However, we have no idea why
3967          *      anyone should do that on user address space. Are we wrong?
3968          */
3969         KASSERT((opa == 0) || (opa == pa) ||
3970             !pte2_is_valid(opte2) || ((opte2 & PTE2_RO) != 0),
3971             ("%s: pmap %p va %#x(%#x) opa %#x pa %#x - gotcha %#x %#x!",
3972             __func__, pmap, va, opte2, opa, pa, flags, prot));
3973
3974         pv = NULL;
3975
3976         /*
3977          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3978          * handle validating new mapping.
3979          */
3980         if (opa) {
3981                 if (pte2_is_wired(opte2))
3982                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3983                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3984                 if (om != NULL && (om->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3985                         om = NULL;
3986                 if (om != NULL)
3987                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3988
3989                 /*
3990                  * Remove extra pte2 reference
3991                  */
3992                 if (mpte2 != NULL)
3993                         pt2_wirecount_dec(mpte2, va >> PTE1_SHIFT);
3994         } else
3995                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3996
3997         /*
3998          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3999          */
4000         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
4001                 if (pv == NULL) {
4002                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
4003                         pv->pv_va = va;
4004                 }
4005                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4006         } else if (pv != NULL)
4007                 free_pv_entry(pmap, pv);
4008
4009         /*
4010          * Increment counters
4011          */
4012         if (pte2_is_wired(npte2))
4013                 pmap->pm_stats.wired_count++;
4014
4015 validate:
4016         /*
4017          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
4018          */
4019         if (prot & VM_PROT_WRITE) {
4020                 if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
4021                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
4022         }
4023
4024         /*
4025          * If the mapping or permission bits are different, we need
4026          * to update the pte2.
4027          *
4028          * QQQ: Think again and again what to do
4029          *      if the mapping is going to be changed!
4030          */
4031         if ((opte2 & ~(PTE2_NM | PTE2_A)) != (npte2 & ~(PTE2_NM | PTE2_A))) {
4032                 /*
4033                  * Sync icache if exec permission and attribute VM_MEMATTR_WB_WA
4034                  * is set. Do it now, before the mapping is stored and made
4035                  * valid for hardware table walk. If done later, there is a race
4036                  * for other threads of current process in lazy loading case.
4037                  * Don't do it for kernel memory which is mapped with exec
4038                  * permission even if the memory isn't going to hold executable
4039                  * code. The only time when icache sync is needed is after
4040                  * kernel module is loaded and the relocation info is processed.
4041                  * And it's done in elf_cpu_load_file().
4042                  *
4043                  * QQQ: (1) Does it exist any better way where
4044                  *          or how to sync icache?
4045                  *      (2) Now, we do it on a page basis.
4046                  */
4047                 if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) && pmap != kernel_pmap &&
4048                     m->md.pat_mode == VM_MEMATTR_WB_WA &&
4049                     (opa != pa || (opte2 & PTE2_NX)))
4050                         cache_icache_sync_fresh(va, pa, PAGE_SIZE);
4051
4052                 if (opte2 & PTE2_V) {
4053                         /* Change mapping with break-before-make approach. */
4054                         opte2 = pte2_load_clear(pte2p);
4055                         pmap_tlb_flush(pmap, va);
4056                         pte2_store(pte2p, npte2);
4057                         if (om != NULL) {
4058                                 KASSERT((om->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4059                                     ("%s: om %p unmanaged", __func__, om));
4060                                 if ((opte2 & PTE2_A) != 0)
4061                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
4062                                 if (pte2_is_dirty(opte2))
4063                                         vm_page_dirty(om);
4064                                 if (TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
4065                                     ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4066                                     TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
4067                                         vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
4068                         }
4069                 } else
4070                         pte2_store(pte2p, npte2);
4071         }
4072 #if 0
4073         else {
4074                 /*
4075                  * QQQ: In time when both access and not mofified bits are
4076                  *      emulated by software, this should not happen. Some
4077                  *      analysis is need, if this really happen. Missing
4078                  *      tlb flush somewhere could be the reason.
4079                  */
4080                 panic("%s: pmap %p va %#x opte2 %x npte2 %x !!", __func__, pmap,
4081                     va, opte2, npte2);
4082         }
4083 #endif
4084
4085 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
4086         /*
4087          * If both the L2 page table page and the reservation are fully
4088          * populated, then attempt promotion.
4089          */
4090         if ((mpte2 == NULL || pt2_is_full(mpte2, va)) &&
4091             sp_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4092             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
4093                 pmap_promote_pte1(pmap, pte1p, va);
4094 #endif
4095
4096         rv = KERN_SUCCESS;
4097 out:
4098         sched_unpin();
4099         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4100         PMAP_UNLOCK(pmap);
4101         return (rv);
4102 }
4103
4104 /*
4105  *  Do the things to unmap a page in a process.
4106  */
4107 static int
4108 pmap_remove_pte2(pmap_t pmap, pt2_entry_t *pte2p, vm_offset_t va,
4109     struct spglist *free)
4110 {
4111         pt2_entry_t opte2;
4112         vm_page_t m;
4113
4114         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4115         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4116
4117         /* Clear and invalidate the mapping. */
4118         opte2 = pte2_load_clear(pte2p);
4119         pmap_tlb_flush(pmap, va);
4120
4121         KASSERT(pte2_is_valid(opte2), ("%s: pmap %p va %#x not link pte2 %#x",
4122             __func__, pmap, va, opte2));
4123
4124         if (opte2 & PTE2_W)
4125                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
4126         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
4127         if (pte2_is_managed(opte2)) {
4128                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(opte2));
4129                 if (pte2_is_dirty(opte2))
4130                         vm_page_dirty(m);
4131                 if (opte2 & PTE2_A)
4132                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
4133                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
4134         }
4135         return (pmap_unuse_pt2(pmap, va, free));
4136 }
4137
4138 /*
4139  *  Remove a single page from a process address space.
4140  */
4141 static void
4142 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
4143 {
4144         pt2_entry_t *pte2p;
4145
4146         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4147         KASSERT(curthread->td_pinned > 0,
4148             ("%s: curthread not pinned", __func__));
4149         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4150         if ((pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, va)) == NULL ||
4151             !pte2_is_valid(pte2_load(pte2p)))
4152                 return;
4153         pmap_remove_pte2(pmap, pte2p, va, free);
4154 }
4155
4156 /*
4157  *  Remove the given range of addresses from the specified map.
4158  *
4159  *  It is assumed that the start and end are properly
4160  *  rounded to the page size.
4161  */
4162 void
4163 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4164 {
4165         vm_offset_t nextva;
4166         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
4167         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
4168         struct spglist free;
4169
4170         /*
4171          * Perform an unsynchronized read. This is, however, safe.
4172          */
4173         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
4174                 return;
4175
4176         SLIST_INIT(&free);
4177
4178         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4179         sched_pin();
4180         PMAP_LOCK(pmap);
4181
4182         /*
4183          * Special handling of removing one page. A very common
4184          * operation and easy to short circuit some code.
4185          */
4186         if (sva + PAGE_SIZE == eva) {
4187                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, sva));
4188                 if (pte1_is_link(pte1)) {
4189                         pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
4190                         goto out;
4191                 }
4192         }
4193
4194         for (; sva < eva; sva = nextva) {
4195                 /*
4196                  * Calculate address for next L2 page table.
4197                  */
4198                 nextva = pte1_trunc(sva + PTE1_SIZE);
4199                 if (nextva < sva)
4200                         nextva = eva;
4201                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
4202                         break;
4203
4204                 pte1p = pmap_pte1(pmap, sva);
4205                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4206
4207                 /*
4208                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the L1 page
4209                  * table is always allocated, and in kernel virtual.
4210                  */
4211                 if (pte1 == 0)
4212                         continue;
4213
4214                 if (pte1_is_section(pte1)) {
4215                         /*
4216                          * Are we removing the entire large page?  If not,
4217                          * demote the mapping and fall through.
4218                          */
4219                         if (sva + PTE1_SIZE == nextva && eva >= nextva) {
4220                                 pmap_remove_pte1(pmap, pte1p, sva, &free);
4221                                 continue;
4222                         } else if (!pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, sva)) {
4223                                 /* The large page mapping was destroyed. */
4224                                 continue;
4225                         }
4226 #ifdef INVARIANTS
4227                         else {
4228                                 /* Update pte1 after demotion. */
4229                                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4230                         }
4231 #endif
4232                 }
4233
4234                 KASSERT(pte1_is_link(pte1), ("%s: pmap %p va %#x pte1 %#x at %p"
4235                     " is not link", __func__, pmap, sva, pte1, pte1p));
4236
4237                 /*
4238                  * Limit our scan to either the end of the va represented
4239                  * by the current L2 page table page, or to the end of the
4240                  * range being removed.
4241                  */
4242                 if (nextva > eva)
4243                         nextva = eva;
4244
4245                 for (pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva); sva != nextva;
4246                     pte2p++, sva += PAGE_SIZE) {
4247                         pte2 = pte2_load(pte2p);
4248                         if (!pte2_is_valid(pte2))
4249                                 continue;
4250                         if (pmap_remove_pte2(pmap, pte2p, sva, &free))
4251                                 break;
4252                 }
4253         }
4254 out:
4255         sched_unpin();
4256         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4257         PMAP_UNLOCK(pmap);
4258         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
4259 }
4260
4261 /*
4262  *      Routine:        pmap_remove_all
4263  *      Function:
4264  *              Removes this physical page from
4265  *              all physical maps in which it resides.
4266  *              Reflects back modify bits to the pager.
4267  *
4268  *      Notes:
4269  *              Original versions of this routine were very
4270  *              inefficient because they iteratively called
4271  *              pmap_remove (slow...)
4272  */
4273
4274 void
4275 pmap_remove_all(vm_page_t m)
4276 {
4277         struct md_page *pvh;
4278         pv_entry_t pv;
4279         pmap_t pmap;
4280         pt2_entry_t *pte2p, opte2;
4281         pt1_entry_t *pte1p;
4282         vm_offset_t va;
4283         struct spglist free;
4284
4285         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4286             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
4287         SLIST_INIT(&free);
4288         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4289         sched_pin();
4290         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4291                 goto small_mappings;
4292         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4293         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
4294                 va = pv->pv_va;
4295                 pmap = PV_PMAP(pv);
4296                 PMAP_LOCK(pmap);
4297                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
4298                 (void)pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, va);
4299                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4300         }
4301 small_mappings:
4302         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
4303                 pmap = PV_PMAP(pv);
4304                 PMAP_LOCK(pmap);
4305                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4306                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
4307                 KASSERT(!pte1_is_section(pte1_load(pte1p)), ("%s: found "
4308                     "a 1mpage in page %p's pv list", __func__, m));
4309                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va);
4310                 opte2 = pte2_load_clear(pte2p);
4311                 pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
4312                 KASSERT(pte2_is_valid(opte2), ("%s: pmap %p va %x zero pte2",
4313                     __func__, pmap, pv->pv_va));
4314                 if (pte2_is_wired(opte2))
4315                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4316                 if (opte2 & PTE2_A)
4317                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
4318
4319                 /*
4320                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
4321                  */
4322                 if (pte2_is_dirty(opte2))
4323                         vm_page_dirty(m);
4324                 pmap_unuse_pt2(pmap, pv->pv_va, &free);
4325                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4326                 free_pv_entry(pmap, pv);
4327                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4328         }
4329         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4330         sched_unpin();
4331         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4332         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
4333 }
4334
4335 /*
4336  *  Just subroutine for pmap_remove_pages() to reasonably satisfy
4337  *  good coding style, a.k.a. 80 character line width limit hell.
4338  */
4339 static __inline void
4340 pmap_remove_pte1_quick(pmap_t pmap, pt1_entry_t pte1, pv_entry_t pv,
4341     struct spglist *free)
4342 {
4343         vm_paddr_t pa;
4344         vm_page_t m, mt, mpt2pg;
4345         struct md_page *pvh;
4346
4347         pa = pte1_pa(pte1);
4348         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
4349
4350         KASSERT(m->phys_addr == pa, ("%s: vm_page_t %p addr mismatch %#x %#x",
4351             __func__, m, m->phys_addr, pa));
4352         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4353             m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4354             ("%s: bad pte1 %#x", __func__, pte1));
4355
4356         if (pte1_is_dirty(pte1)) {
4357                 for (mt = m; mt < &m[PTE1_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
4358                         vm_page_dirty(mt);
4359         }
4360
4361         pmap->pm_stats.resident_count -= PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
4362         pvh = pa_to_pvh(pa);
4363         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4364         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4365                 for (mt = m; mt < &m[PTE1_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
4366                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4367                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4368         }
4369         mpt2pg = pmap_pt2_page(pmap, pv->pv_va);
4370         if (mpt2pg != NULL)
4371                 pmap_unwire_pt2_all(pmap, pv->pv_va, mpt2pg, free);
4372 }
4373
4374 /*
4375  *  Just subroutine for pmap_remove_pages() to reasonably satisfy
4376  *  good coding style, a.k.a. 80 character line width limit hell.
4377  */
4378 static __inline void
4379 pmap_remove_pte2_quick(pmap_t pmap, pt2_entry_t pte2, pv_entry_t pv,
4380     struct spglist *free)
4381 {
4382         vm_paddr_t pa;
4383         vm_page_t m;
4384         struct md_page *pvh;
4385
4386         pa = pte2_pa(pte2);
4387         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
4388
4389         KASSERT(m->phys_addr == pa, ("%s: vm_page_t %p addr mismatch %#x %#x",
4390             __func__, m, m->phys_addr, pa));
4391         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4392             m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4393             ("%s: bad pte2 %#x", __func__, pte2));
4394
4395         if (pte2_is_dirty(pte2))
4396                 vm_page_dirty(m);
4397
4398         pmap->pm_stats.resident_count--;
4399         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4400         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4401                 pvh = pa_to_pvh(pa);
4402                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4403                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4404         }
4405         pmap_unuse_pt2(pmap, pv->pv_va, free);
4406 }
4407
4408 /*
4409  *  Remove all pages from specified address space this aids process
4410  *  exit speeds. Also, this code is special cased for current process
4411  *  only, but can have the more generic (and slightly slower) mode enabled.
4412  *  This is much faster than pmap_remove in the case of running down
4413  *  an entire address space.
4414  */
4415 void
4416 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4417 {
4418         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
4419         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
4420         pv_entry_t pv;
4421         struct pv_chunk *pc, *npc;
4422         struct spglist free;
4423         int field, idx;
4424         int32_t bit;
4425         uint32_t inuse, bitmask;
4426         boolean_t allfree;
4427
4428         /*
4429          * Assert that the given pmap is only active on the current
4430          * CPU.  Unfortunately, we cannot block another CPU from
4431          * activating the pmap while this function is executing.
4432          */
4433         KASSERT(pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace),
4434             ("%s: non-current pmap %p", __func__, pmap));
4435 #if defined(SMP) && defined(INVARIANTS)
4436         {
4437                 cpuset_t other_cpus;
4438
4439                 sched_pin();
4440                 other_cpus = pmap->pm_active;
4441                 CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &other_cpus);
4442                 sched_unpin();
4443                 KASSERT(CPU_EMPTY(&other_cpus),
4444                     ("%s: pmap %p active on other cpus", __func__, pmap));
4445         }
4446 #endif
4447         SLIST_INIT(&free);
4448         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4449         PMAP_LOCK(pmap);
4450         sched_pin();
4451         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4452                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("%s: wrong pmap %p %p",
4453                     __func__, pmap, pc->pc_pmap));
4454                 allfree = TRUE;
4455                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4456                         inuse = (~(pc->pc_map[field])) & pc_freemask[field];
4457                         while (inuse != 0) {
4458                                 bit = ffs(inuse) - 1;
4459                                 bitmask = 1UL << bit;
4460                                 idx = field * 32 + bit;
4461                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4462                                 inuse &= ~bitmask;
4463
4464                                 /*
4465                                  * Note that we cannot remove wired pages
4466                                  * from a process' mapping at this time
4467                                  */
4468                                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
4469                                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4470                                 if (pte1_is_section(pte1)) {
4471                                         if (pte1_is_wired(pte1))  {
4472                                                 allfree = FALSE;
4473                                                 continue;
4474                                         }
4475                                         pte1_clear(pte1p);
4476                                         pmap_remove_pte1_quick(pmap, pte1, pv,
4477                                             &free);
4478                                 }
4479                                 else if (pte1_is_link(pte1)) {
4480                                         pte2p = pt2map_entry(pv->pv_va);
4481                                         pte2 = pte2_load(pte2p);
4482
4483                                         if (!pte2_is_valid(pte2)) {
4484                                                 printf("%s: pmap %p va %#x "
4485                                                     "pte2 %#x\n", __func__,
4486                                                     pmap, pv->pv_va, pte2);
4487                                                 panic("bad pte2");
4488                                         }
4489
4490                                         if (pte2_is_wired(pte2))   {
4491                                                 allfree = FALSE;
4492                                                 continue;
4493                                         }
4494                                         pte2_clear(pte2p);
4495                                         pmap_remove_pte2_quick(pmap, pte2, pv,
4496                                             &free);
4497                                 } else {
4498                                         printf("%s: pmap %p va %#x pte1 %#x\n",
4499                                             __func__, pmap, pv->pv_va, pte1);
4500                                         panic("bad pte1");
4501                                 }
4502
4503                                 /* Mark free */
4504                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4505                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4506                                 pv_entry_count--;
4507                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4508                         }
4509                 }
4510                 if (allfree) {
4511                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4512                         free_pv_chunk(pc);
4513                 }
4514         }
4515         tlb_flush_all_ng_local();
4516         sched_unpin();
4517         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4518         PMAP_UNLOCK(pmap);
4519         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
4520 }
4521
4522 /*
4523  *  This code makes some *MAJOR* assumptions:
4524  *  1. Current pmap & pmap exists.
4525  *  2. Not wired.
4526  *  3. Read access.
4527  *  4. No L2 page table pages.
4528  *  but is *MUCH* faster than pmap_enter...
4529  */
4530 static vm_page_t
4531 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
4532     vm_prot_t prot, vm_page_t mpt2pg)
4533 {
4534         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
4535         vm_paddr_t pa;
4536         struct spglist free;
4537         uint32_t l2prot;
4538
4539         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
4540             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
4541             ("%s: managed mapping within the clean submap", __func__));
4542         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4543         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4544
4545         /*
4546          * In the case that a L2 page table page is not
4547          * resident, we are creating it here.
4548          */
4549         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
4550                 u_int pte1_idx;
4551                 pt1_entry_t pte1, *pte1p;
4552                 vm_paddr_t pt2_pa;
4553
4554                 /*
4555                  * Get L1 page table things.
4556                  */
4557                 pte1_idx = pte1_index(va);
4558                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
4559                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4560
4561                 if (mpt2pg && (mpt2pg->pindex == (pte1_idx & ~PT2PG_MASK))) {
4562                         /*
4563                          * Each of NPT2_IN_PG L2 page tables on the page can
4564                          * come here. Make sure that associated L1 page table
4565                          * link is established.
4566                          *
4567                          * QQQ: It comes that we don't establish all links to
4568                          *      L2 page tables for newly allocated L2 page
4569                          *      tables page.
4570                          */
4571                         KASSERT(!pte1_is_section(pte1),
4572                             ("%s: pte1 %#x is section", __func__, pte1));
4573                         if (!pte1_is_link(pte1)) {
4574                                 pt2_pa = page_pt2pa(VM_PAGE_TO_PHYS(mpt2pg),
4575                                     pte1_idx);
4576                                 pte1_store(pte1p, PTE1_LINK(pt2_pa));
4577                         }
4578                         pt2_wirecount_inc(mpt2pg, pte1_idx);
4579                 } else {
4580                         /*
4581                          * If the L2 page table page is mapped, we just
4582                          * increment the hold count, and activate it.
4583                          */
4584                         if (pte1_is_section(pte1)) {
4585                                 return (NULL);
4586                         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
4587                                 mpt2pg = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(pte1));
4588                                 pt2_wirecount_inc(mpt2pg, pte1_idx);
4589                         } else {
4590                                 mpt2pg = _pmap_allocpte2(pmap, va,
4591                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4592                                 if (mpt2pg == NULL)
4593                                         return (NULL);
4594                         }
4595                 }
4596         } else {
4597                 mpt2pg = NULL;
4598         }
4599
4600         /*
4601          * This call to pt2map_entry() makes the assumption that we are
4602          * entering the page into the current pmap.  In order to support
4603          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte2_quick().
4604          * But that isn't as quick as pt2map_entry().
4605          */
4606         pte2p = pt2map_entry(va);
4607         pte2 = pte2_load(pte2p);
4608         if (pte2_is_valid(pte2)) {
4609                 if (mpt2pg != NULL) {
4610                         /*
4611                          * Remove extra pte2 reference
4612                          */
4613                         pt2_wirecount_dec(mpt2pg, pte1_index(va));
4614                         mpt2pg = NULL;
4615                 }
4616                 return (NULL);
4617         }
4618
4619         /*
4620          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
4621          */
4622         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
4623             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
4624                 if (mpt2pg != NULL) {
4625                         SLIST_INIT(&free);
4626                         if (pmap_unwire_pt2(pmap, va, mpt2pg, &free)) {
4627                                 pmap_tlb_flush(pmap, va);
4628                                 vm_page_free_pages_toq(&free, false);
4629                         }
4630
4631                         mpt2pg = NULL;
4632                 }
4633                 return (NULL);
4634         }
4635
4636         /*
4637          * Increment counters
4638          */
4639         pmap->pm_stats.resident_count++;
4640
4641         /*
4642          * Now validate mapping with RO protection
4643          */
4644         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4645         l2prot = PTE2_RO | PTE2_NM;
4646         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
4647                 l2prot |= PTE2_U | PTE2_NG;
4648         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4649                 l2prot |= PTE2_NX;
4650         else if (m->md.pat_mode == VM_MEMATTR_WB_WA && pmap != kernel_pmap) {
4651                 /*
4652                  * Sync icache if exec permission and attribute VM_MEMATTR_WB_WA
4653                  * is set. QQQ: For more info, see comments in pmap_enter().
4654                  */
4655                 cache_icache_sync_fresh(va, pa, PAGE_SIZE);
4656         }
4657         pte2_store(pte2p, PTE2(pa, l2prot, vm_page_pte2_attr(m)));
4658
4659         return (mpt2pg);
4660 }
4661
4662 void
4663 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
4664 {
4665
4666         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4667         PMAP_LOCK(pmap);
4668         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
4669         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4670         PMAP_UNLOCK(pmap);
4671 }
4672
4673 /*
4674  *  Tries to create a read- and/or execute-only 1 MB page mapping.  Returns
4675  *  true if successful.  Returns false if (1) a mapping already exists at the
4676  *  specified virtual address or (2) a PV entry cannot be allocated without
4677  *  reclaiming another PV entry.
4678  */
4679 static bool
4680 pmap_enter_1mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
4681 {
4682         pt1_entry_t pte1;
4683         vm_paddr_t pa;
4684
4685         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4686         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4687         pte1 = PTE1(pa, PTE1_NM | PTE1_RO, ATTR_TO_L1(vm_page_pte2_attr(m)));
4688         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4689                 pte1 |= PTE1_NX;
4690         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
4691                 pte1 |= PTE1_U;
4692         if (pmap != kernel_pmap)
4693                 pte1 |= PTE1_NG;
4694         return (pmap_enter_pte1(pmap, va, pte1, PMAP_ENTER_NOSLEEP |
4695             PMAP_ENTER_NOREPLACE | PMAP_ENTER_NORECLAIM, m) == KERN_SUCCESS);
4696 }
4697
4698 /*
4699  *  Tries to create the specified 1 MB page mapping.  Returns KERN_SUCCESS if
4700  *  the mapping was created, and either KERN_FAILURE or KERN_RESOURCE_SHORTAGE
4701  *  otherwise.  Returns KERN_FAILURE if PMAP_ENTER_NOREPLACE was specified and
4702  *  a mapping already exists at the specified virtual address.  Returns
4703  *  KERN_RESOURCE_SHORTAGE if PMAP_ENTER_NORECLAIM was specified and PV entry
4704  *  allocation failed.
4705  */
4706 static int
4707 pmap_enter_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pt1_entry_t pte1, u_int flags,
4708     vm_page_t m)
4709 {
4710         struct spglist free;
4711         pt1_entry_t opte1, *pte1p;
4712         pt2_entry_t pte2, *pte2p;
4713         vm_offset_t cur, end;
4714         vm_page_t mt;
4715
4716         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4717         KASSERT((pte1 & (PTE1_NM | PTE1_RO)) == 0 ||
4718             (pte1 & (PTE1_NM | PTE1_RO)) == (PTE1_NM | PTE1_RO),
4719             ("%s: pte1 has inconsistent NM and RO attributes", __func__));
4720         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4721         pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
4722         opte1 = pte1_load(pte1p);
4723         if (pte1_is_valid(opte1)) {
4724                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOREPLACE) != 0) {
4725                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure for va %#lx in pmap %p",
4726                             __func__, va, pmap);
4727                         return (KERN_FAILURE);
4728                 }
4729                 /* Break the existing mapping(s). */
4730                 SLIST_INIT(&free);
4731                 if (pte1_is_section(opte1)) {
4732                         /*
4733                          * If the section resulted from a promotion, then a
4734                          * reserved PT page could be freed.
4735                          */
4736                         pmap_remove_pte1(pmap, pte1p, va, &free);
4737                 } else {
4738                         sched_pin();
4739                         end = va + PTE1_SIZE;
4740                         for (cur = va, pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, va);
4741                             cur != end; cur += PAGE_SIZE, pte2p++) {
4742                                 pte2 = pte2_load(pte2p);
4743                                 if (!pte2_is_valid(pte2))
4744                                         continue;
4745                                 if (pmap_remove_pte2(pmap, pte2p, cur, &free))
4746                                         break;
4747                         }
4748                         sched_unpin();
4749                 }
4750                 vm_page_free_pages_toq(&free, false);
4751         }
4752         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
4753                 /*
4754                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
4755                  */
4756                 if (!pmap_pv_insert_pte1(pmap, va, pte1, flags)) {
4757                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure for va %#lx in pmap %p",
4758                             __func__, va, pmap);
4759                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
4760                 }
4761                 if ((pte1 & PTE1_RO) == 0) {
4762                         for (mt = m; mt < &m[PTE1_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
4763                                 vm_page_aflag_set(mt, PGA_WRITEABLE);
4764                 }
4765         }
4766
4767         /*
4768          * Increment counters.
4769          */
4770         if (pte1_is_wired(pte1))
4771                 pmap->pm_stats.wired_count += PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
4772         pmap->pm_stats.resident_count += PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
4773
4774         /*
4775          * Sync icache if exec permission and attribute VM_MEMATTR_WB_WA
4776          * is set.  QQQ: For more info, see comments in pmap_enter().
4777          */
4778         if ((pte1 & PTE1_NX) == 0 && m->md.pat_mode == VM_MEMATTR_WB_WA &&
4779             pmap != kernel_pmap && (!pte1_is_section(opte1) ||
4780             pte1_pa(opte1) != VM_PAGE_TO_PHYS(m) || (opte1 & PTE2_NX) != 0))
4781                 cache_icache_sync_fresh(va, VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE1_SIZE);
4782
4783         /*
4784          * Map the section.
4785          */
4786         pte1_store(pte1p, pte1);
4787
4788         pmap_pte1_mappings++;
4789         CTR3(KTR_PMAP, "%s: success for va %#lx in pmap %p", __func__, va,
4790             pmap);
4791         return (KERN_SUCCESS);
4792 }
4793
4794 /*
4795  *  Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
4796  *  The sequence begins with the given page m_start.  This page is
4797  *  mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
4798  *  mapped at a virtual address that is offset from start by the same
4799  *  amount as the page is offset from m_start within the object.  The
4800  *  last page in the sequence is the page with the largest offset from
4801  *  m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
4802  *  virtual address end.  Not every virtual page between start and end
4803  *  is mapped; only those for which a resident page exists with the
4804  *  corresponding offset from m_start are mapped.
4805  */
4806 void
4807 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
4808     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
4809 {
4810         vm_offset_t va;
4811         vm_page_t m, mpt2pg;
4812         vm_pindex_t diff, psize;
4813
4814         PDEBUG(6, printf("%s: pmap %p start %#x end  %#x m %p prot %#x\n",
4815             __func__, pmap, start, end, m_start, prot));
4816
4817         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
4818         psize = atop(end - start);
4819         mpt2pg = NULL;
4820         m = m_start;
4821         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4822         PMAP_LOCK(pmap);
4823         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
4824                 va = start + ptoa(diff);
4825                 if ((va & PTE1_OFFSET) == 0 && va + PTE1_SIZE <= end &&
4826                     m->psind == 1 && sp_enabled &&
4827                     pmap_enter_1mpage(pmap, va, m, prot))
4828                         m = &m[PTE1_SIZE / PAGE_SIZE - 1];
4829                 else
4830                         mpt2pg = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
4831                             mpt2pg);
4832                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
4833         }
4834         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4835         PMAP_UNLOCK(pmap);
4836 }
4837
4838 /*
4839  *  This code maps large physical mmap regions into the
4840  *  processor address space.  Note that some shortcuts
4841  *  are taken, but the code works.
4842  */
4843 void
4844 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
4845     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
4846 {
4847         pt1_entry_t *pte1p;
4848         vm_paddr_t pa, pte2_pa;
4849         vm_page_t p;
4850         vm_memattr_t pat_mode;
4851         u_int l1attr, l1prot;
4852
4853         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
4854         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
4855             ("%s: non-device object", __func__));
4856         if ((addr & PTE1_OFFSET) == 0 && (size & PTE1_OFFSET) == 0) {
4857                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
4858                         return;
4859                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
4860                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4861                     ("%s: invalid page %p", __func__, p));
4862                 pat_mode = p->md.pat_mode;
4863
4864                 /*
4865                  * Abort the mapping if the first page is not physically
4866                  * aligned to a 1MB page boundary.
4867                  */
4868                 pte2_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
4869                 if (pte2_pa & PTE1_OFFSET)
4870                         return;
4871
4872                 /*
4873                  * Skip the first page. Abort the mapping if the rest of
4874                  * the pages are not physically contiguous or have differing
4875                  * memory attributes.
4876                  */
4877                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4878                 for (pa = pte2_pa + PAGE_SIZE; pa < pte2_pa + size;
4879                     pa += PAGE_SIZE) {
4880                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4881                             ("%s: invalid page %p", __func__, p));
4882                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
4883                             pat_mode != p->md.pat_mode)
4884                                 return;
4885                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4886                 }
4887
4888                 /*
4889                  * Map using 1MB pages.
4890                  *
4891                  * QQQ: Well, we are mapping a section, so same condition must
4892                  * be hold like during promotion. It looks that only RW mapping
4893                  * is done here, so readonly mapping must be done elsewhere.
4894                  */
4895                 l1prot = PTE1_U | PTE1_NG | PTE1_RW | PTE1_M | PTE1_A;
4896                 l1attr = ATTR_TO_L1(vm_memattr_to_pte2(pat_mode));
4897                 PMAP_LOCK(pmap);
4898                 for (pa = pte2_pa; pa < pte2_pa + size; pa += PTE1_SIZE) {
4899                         pte1p = pmap_pte1(pmap, addr);
4900                         if (!pte1_is_valid(pte1_load(pte1p))) {
4901                                 pte1_store(pte1p, PTE1(pa, l1prot, l1attr));
4902                                 pmap->pm_stats.resident_count += PTE1_SIZE /
4903                                     PAGE_SIZE;
4904                                 pmap_pte1_mappings++;
4905                         }
4906                         /* Else continue on if the PTE1 is already valid. */
4907                         addr += PTE1_SIZE;
4908                 }
4909                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4910         }
4911 }
4912
4913 /*
4914  *  Do the things to protect a 1mpage in a process.
4915  */
4916 static void
4917 pmap_protect_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t sva,
4918     vm_prot_t prot)
4919 {
4920         pt1_entry_t npte1, opte1;
4921         vm_offset_t eva, va;
4922         vm_page_t m;
4923
4924         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4925         KASSERT((sva & PTE1_OFFSET) == 0,
4926             ("%s: sva is not 1mpage aligned", __func__));
4927
4928         opte1 = npte1 = pte1_load(pte1p);
4929         if (pte1_is_managed(opte1) && pte1_is_dirty(opte1)) {
4930                 eva = sva + PTE1_SIZE;
4931                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_pa(opte1));
4932                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
4933                         vm_page_dirty(m);
4934         }
4935         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
4936                 npte1 |= PTE1_RO | PTE1_NM;
4937         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4938                 npte1 |= PTE1_NX;
4939
4940         /*
4941          * QQQ: Herein, execute permission is never set.
4942          *      It only can be cleared. So, no icache
4943          *      syncing is needed.
4944          */
4945
4946         if (npte1 != opte1) {
4947                 pte1_store(pte1p, npte1);
4948                 pmap_tlb_flush(pmap, sva);
4949         }
4950 }
4951
4952 /*
4953  *      Set the physical protection on the
4954  *      specified range of this map as requested.
4955  */
4956 void
4957 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
4958 {
4959         boolean_t pv_lists_locked;
4960         vm_offset_t nextva;
4961         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
4962         pt2_entry_t *pte2p, opte2, npte2;
4963
4964         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
4965         if (prot == VM_PROT_NONE) {
4966                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
4967                 return;
4968         }
4969
4970         if ((prot & (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE)) ==
4971             (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE))
4972                 return;
4973
4974         if (pmap_is_current(pmap))
4975                 pv_lists_locked = FALSE;
4976         else {
4977                 pv_lists_locked = TRUE;
4978 resume:
4979                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4980                 sched_pin();
4981         }
4982
4983         PMAP_LOCK(pmap);
4984         for (; sva < eva; sva = nextva) {
4985                 /*
4986                  * Calculate address for next L2 page table.
4987                  */
4988                 nextva = pte1_trunc(sva + PTE1_SIZE);
4989                 if (nextva < sva)
4990                         nextva = eva;
4991
4992                 pte1p = pmap_pte1(pmap, sva);
4993                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4994
4995                 /*
4996                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that L1 page
4997                  * page table is always allocated, and in kernel virtual.
4998                  */
4999                 if (pte1 == 0)
5000                         continue;
5001
5002                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5003                         /*
5004                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
5005                          * demote the mapping and fall through.
5006                          */
5007                         if (sva + PTE1_SIZE == nextva && eva >= nextva) {
5008                                 pmap_protect_pte1(pmap, pte1p, sva, prot);
5009                                 continue;
5010                         } else {
5011                                 if (!pv_lists_locked) {
5012                                         pv_lists_locked = TRUE;
5013                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5014                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5015                                                 goto resume;
5016                                         }
5017                                         sched_pin();
5018                                 }
5019                                 if (!pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, sva)) {
5020                                         /*
5021                                          * The large page mapping
5022                                          * was destroyed.
5023                                          */
5024                                         continue;
5025                                 }
5026 #ifdef INVARIANTS
5027                                 else {
5028                                         /* Update pte1 after demotion */
5029                                         pte1 = pte1_load(pte1p);
5030                                 }
5031 #endif
5032                         }
5033                 }
5034
5035                 KASSERT(pte1_is_link(pte1), ("%s: pmap %p va %#x pte1 %#x at %p"
5036                     " is not link", __func__, pmap, sva, pte1, pte1p));
5037
5038                 /*
5039                  * Limit our scan to either the end of the va represented
5040                  * by the current L2 page table page, or to the end of the
5041                  * range being protected.
5042                  */
5043                 if (nextva > eva)
5044                         nextva = eva;
5045
5046                 for (pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva); sva != nextva; pte2p++,
5047                     sva += PAGE_SIZE) {
5048                         vm_page_t m;
5049
5050                         opte2 = npte2 = pte2_load(pte2p);
5051                         if (!pte2_is_valid(opte2))
5052                                 continue;
5053
5054                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
5055                                 if (pte2_is_managed(opte2) &&
5056                                     pte2_is_dirty(opte2)) {
5057                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(opte2));
5058                                         vm_page_dirty(m);
5059                                 }
5060                                 npte2 |= PTE2_RO | PTE2_NM;
5061                         }
5062
5063                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
5064                                 npte2 |= PTE2_NX;
5065
5066                         /*
5067                          * QQQ: Herein, execute permission is never set.
5068                          *      It only can be cleared. So, no icache
5069                          *      syncing is needed.
5070                          */
5071
5072                         if (npte2 != opte2) {
5073                                 pte2_store(pte2p, npte2);
5074                                 pmap_tlb_flush(pmap, sva);
5075                         }
5076                 }
5077         }
5078         if (pv_lists_locked) {
5079                 sched_unpin();
5080                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5081         }
5082         PMAP_UNLOCK(pmap);
5083 }
5084
5085 /*
5086  *      pmap_pvh_wired_mappings:
5087  *
5088  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
5089  */
5090 static int
5091 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
5092 {
5093         pmap_t pmap;
5094         pt1_entry_t pte1;
5095         pt2_entry_t pte2;
5096         pv_entry_t pv;
5097
5098         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
5099         sched_pin();
5100         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5101                 pmap = PV_PMAP(pv);
5102                 PMAP_LOCK(pmap);
5103                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, pv->pv_va));
5104                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5105                         if (pte1_is_wired(pte1))
5106                                 count++;
5107                 } else {
5108                         KASSERT(pte1_is_link(pte1),
5109                             ("%s: pte1 %#x is not link", __func__, pte1));
5110                         pte2 = pte2_load(pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va));
5111                         if (pte2_is_wired(pte2))
5112                                 count++;
5113                 }
5114                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5115         }
5116         sched_unpin();
5117         return (count);
5118 }
5119
5120 /*
5121  *      pmap_page_wired_mappings:
5122  *
5123  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
5124  *      that are wired.
5125  */
5126 int
5127 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
5128 {
5129         int count;
5130
5131         count = 0;
5132         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
5133                 return (count);
5134         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5135         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
5136         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
5137                 count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
5138                     count);
5139         }
5140         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5141         return (count);
5142 }
5143
5144 /*
5145  *  Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
5146  *  physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 1mpage
5147  *  mappings are supported.
5148  */
5149 static boolean_t
5150 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
5151 {
5152         pv_entry_t pv;
5153         pt1_entry_t pte1;
5154         pt2_entry_t pte2;
5155         pmap_t pmap;
5156         boolean_t rv;
5157
5158         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
5159         rv = FALSE;
5160         sched_pin();
5161         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5162                 pmap = PV_PMAP(pv);
5163                 PMAP_LOCK(pmap);
5164                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, pv->pv_va));
5165                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5166                         rv = pte1_is_dirty(pte1);
5167                 } else {
5168                         KASSERT(pte1_is_link(pte1),
5169                             ("%s: pte1 %#x is not link", __func__, pte1));
5170                         pte2 = pte2_load(pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va));
5171                         rv = pte2_is_dirty(pte2);
5172                 }
5173                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5174                 if (rv)
5175                         break;
5176         }
5177         sched_unpin();
5178         return (rv);
5179 }
5180
5181 /*
5182  *      pmap_is_modified:
5183  *
5184  *      Return whether or not the specified physical page was modified
5185  *      in any physical maps.
5186  */
5187 boolean_t
5188 pmap_is_modified(vm_page_t m)
5189 {
5190         boolean_t rv;
5191
5192         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5193             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5194
5195         /*
5196          * If the page is not busied then this check is racy.
5197          */
5198         if (!pmap_page_is_write_mapped(m))
5199                 return (FALSE);
5200         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5201         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
5202             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
5203             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
5204         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5205         return (rv);
5206 }
5207
5208 /*
5209  *      pmap_is_prefaultable:
5210  *
5211  *      Return whether or not the specified virtual address is eligible
5212  *      for prefault.
5213  */
5214 boolean_t
5215 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
5216 {
5217         pt1_entry_t pte1;
5218         pt2_entry_t pte2;
5219         boolean_t rv;
5220
5221         rv = FALSE;
5222         PMAP_LOCK(pmap);
5223         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, addr));
5224         if (pte1_is_link(pte1)) {
5225                 pte2 = pte2_load(pt2map_entry(addr));
5226                 rv = !pte2_is_valid(pte2) ;
5227         }
5228         PMAP_UNLOCK(pmap);
5229         return (rv);
5230 }
5231
5232 /*
5233  *  Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
5234  *  otherwise. Both page and 1mpage mappings are supported.
5235  */
5236 static boolean_t
5237 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
5238 {
5239
5240         pv_entry_t pv;
5241         pt1_entry_t pte1;
5242         pt2_entry_t pte2;
5243         pmap_t pmap;
5244         boolean_t rv;
5245
5246         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
5247         rv = FALSE;
5248         sched_pin();
5249         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5250                 pmap = PV_PMAP(pv);
5251                 PMAP_LOCK(pmap);
5252                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, pv->pv_va));
5253                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5254                         rv = (pte1 & (PTE1_A | PTE1_V)) == (PTE1_A | PTE1_V);
5255                 } else {
5256                         pte2 = pte2_load(pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va));
5257                         rv = (pte2 & (PTE2_A | PTE2_V)) == (PTE2_A | PTE2_V);
5258                 }
5259                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5260                 if (rv)
5261                         break;
5262         }
5263         sched_unpin();
5264         return (rv);
5265 }
5266
5267 /*
5268  *      pmap_is_referenced:
5269  *
5270  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
5271  *      in any physical maps.
5272  */
5273 boolean_t
5274 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
5275 {
5276         boolean_t rv;
5277
5278         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5279             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5280         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5281         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
5282             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
5283             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
5284         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5285         return (rv);
5286 }
5287
5288 /*
5289  *      pmap_ts_referenced:
5290  *
5291  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
5292  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
5293  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
5294  *      reference bits set.
5295  *
5296  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
5297  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
5298  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
5299  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
5300  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
5301  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
5302  *      to pmap_is_modified().
5303  */
5304 int
5305 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
5306 {
5307         struct md_page *pvh;
5308         pv_entry_t pv, pvf;
5309         pmap_t pmap;
5310         pt1_entry_t  *pte1p, opte1;
5311         pt2_entry_t *pte2p, opte2;
5312         vm_paddr_t pa;
5313         int rtval = 0;
5314
5315         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5316             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5317         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
5318         pvh = pa_to_pvh(pa);
5319         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5320         sched_pin();
5321         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
5322             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
5323                 goto small_mappings;
5324         pv = pvf;
5325         do {
5326                 pmap = PV_PMAP(pv);
5327                 PMAP_LOCK(pmap);
5328                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
5329                 opte1 = pte1_load(pte1p);
5330                 if (pte1_is_dirty(opte1)) {
5331                         /*
5332                          * Although "opte1" is mapping a 1MB page, because
5333                          * this function is called at a 4KB page granularity,
5334                          * we only update the 4KB page under test.
5335                          */
5336                         vm_page_dirty(m);
5337                 }
5338                 if ((opte1 & PTE1_A) != 0) {
5339                         /*
5340                          * Since this reference bit is shared by 256 4KB pages,
5341                          * it should not be cleared every time it is tested.
5342                          * Apply a simple "hash" function on the physical page
5343                          * number, the virtual section number, and the pmap
5344                          * address to select one 4KB page out of the 256
5345                          * on which testing the reference bit will result
5346                          * in clearing that bit. This function is designed
5347                          * to avoid the selection of the same 4KB page
5348                          * for every 1MB page mapping.
5349                          *
5350                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
5351                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
5352                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
5353                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
5354                          * since the section is wired, the current state of
5355                          * its reference bit won't affect page replacement.
5356                          */
5357                          if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PTE1_SHIFT) ^
5358                             (uintptr_t)pmap) & (NPTE2_IN_PG - 1)) == 0 &&
5359                             !pte1_is_wired(opte1)) {
5360                                 pte1_clear_bit(pte1p, PTE1_A);
5361                                 pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
5362                         }
5363                         rtval++;
5364                 }
5365                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5366                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5367                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5368                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5369                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5370                 }
5371                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
5372                         goto out;
5373         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
5374 small_mappings:
5375         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
5376                 goto out;
5377         pv = pvf;
5378         do {
5379                 pmap = PV_PMAP(pv);
5380                 PMAP_LOCK(pmap);
5381                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
5382                 KASSERT(pte1_is_link(pte1_load(pte1p)),
5383                     ("%s: not found a link in page %p's pv list", __func__, m));
5384
5385                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va);
5386                 opte2 = pte2_load(pte2p);
5387                 if (pte2_is_dirty(opte2))
5388                         vm_page_dirty(m);
5389                 if ((opte2 & PTE2_A) != 0) {
5390                         pte2_clear_bit(pte2p, PTE2_A);
5391                         pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
5392                         rtval++;
5393                 }
5394                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5395                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5396                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5397                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5398                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5399                 }
5400         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
5401             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
5402 out:
5403         sched_unpin();
5404         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5405         return (rtval);
5406 }
5407
5408 /*
5409  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
5410  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
5411  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
5412  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
5413  *
5414  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
5415  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
5416  */
5417 void
5418 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
5419 {
5420         vm_offset_t nextva;
5421         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
5422         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
5423         boolean_t pv_lists_locked;
5424
5425         if (pmap_is_current(pmap))
5426                 pv_lists_locked = FALSE;
5427         else {
5428                 pv_lists_locked = TRUE;
5429 resume:
5430                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
5431                 sched_pin();
5432         }
5433         PMAP_LOCK(pmap);
5434         for (; sva < eva; sva = nextva) {
5435                 nextva = pte1_trunc(sva + PTE1_SIZE);
5436                 if (nextva < sva)
5437                         nextva = eva;
5438
5439                 pte1p = pmap_pte1(pmap, sva);
5440                 pte1 = pte1_load(pte1p);
5441
5442                 /*
5443                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that L1 page
5444                  * page table is always allocated, and in kernel virtual.
5445                  */
5446                 if (pte1 == 0)
5447                         continue;
5448
5449                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5450                         if (!pte1_is_wired(pte1))
5451                                 panic("%s: pte1 %#x not wired", __func__, pte1);
5452
5453                         /*
5454                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
5455                          * demote the mapping and fall through.
5456                          */
5457                         if (sva + PTE1_SIZE == nextva && eva >= nextva) {
5458                                 pte1_clear_bit(pte1p, PTE1_W);
5459                                 pmap->pm_stats.wired_count -= PTE1_SIZE /
5460                                     PAGE_SIZE;
5461                                 continue;
5462                         } else {
5463                                 if (!pv_lists_locked) {
5464                                         pv_lists_locked = TRUE;
5465                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5466                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5467                                                 /* Repeat sva. */
5468                                                 goto resume;
5469                                         }
5470                                         sched_pin();
5471                                 }
5472                                 if (!pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, sva))
5473                                         panic("%s: demotion failed", __func__);
5474 #ifdef INVARIANTS
5475                                 else {
5476                                         /* Update pte1 after demotion */
5477                                         pte1 = pte1_load(pte1p);
5478                                 }
5479 #endif
5480                         }
5481                 }
5482
5483                 KASSERT(pte1_is_link(pte1), ("%s: pmap %p va %#x pte1 %#x at %p"
5484                     " is not link", __func__, pmap, sva, pte1, pte1p));
5485
5486                 /*
5487                  * Limit our scan to either the end of the va represented
5488                  * by the current L2 page table page, or to the end of the
5489                  * range being protected.
5490                  */
5491                 if (nextva > eva)
5492                         nextva = eva;
5493
5494                 for (pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva); sva != nextva; pte2p++,
5495                     sva += PAGE_SIZE) {
5496                         pte2 = pte2_load(pte2p);
5497                         if (!pte2_is_valid(pte2))
5498                                 continue;
5499                         if (!pte2_is_wired(pte2))
5500                                 panic("%s: pte2 %#x is missing PTE2_W",
5501                                     __func__, pte2);
5502
5503                         /*
5504                          * PTE2_W must be cleared atomically. Although the pmap
5505                          * lock synchronizes access to PTE2_W, another processor
5506                          * could be changing PTE2_NM and/or PTE2_A concurrently.
5507                          */
5508                         pte2_clear_bit(pte2p, PTE2_W);
5509                         pmap->pm_stats.wired_count--;
5510                 }
5511         }
5512         if (pv_lists_locked) {
5513                 sched_unpin();
5514                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5515         }
5516         PMAP_UNLOCK(pmap);
5517 }
5518
5519 /*
5520  *  Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
5521  */
5522 void
5523 pmap_remove_write(vm_page_t m)
5524 {
5525         struct md_page *pvh;
5526         pv_entry_t next_pv, pv;
5527         pmap_t pmap;
5528         pt1_entry_t *pte1p;
5529         pt2_entry_t *pte2p, opte2;
5530         vm_offset_t va;
5531
5532         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5533             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5534         vm_page_assert_busied(m);
5535
5536         if (!pmap_page_is_write_mapped(m))
5537                 return;
5538         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5539         sched_pin();
5540         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5541                 goto small_mappings;
5542         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5543         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5544                 va = pv->pv_va;
5545                 pmap = PV_PMAP(pv);
5546                 PMAP_LOCK(pmap);
5547                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
5548                 if (!(pte1_load(pte1p) & PTE1_RO))
5549                         (void)pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, va);
5550                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5551         }
5552 small_mappings:
5553         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5554                 pmap = PV_PMAP(pv);
5555                 PMAP_LOCK(pmap);
5556                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
5557                 KASSERT(!pte1_is_section(pte1_load(pte1p)), ("%s: found"
5558                     " a section in page %p's pv list", __func__, m));
5559                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va);
5560                 opte2 = pte2_load(pte2p);
5561                 if (!(opte2 & PTE2_RO)) {
5562                         pte2_store(pte2p, opte2 | PTE2_RO | PTE2_NM);
5563                         if (pte2_is_dirty(opte2))
5564                                 vm_page_dirty(m);
5565                         pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
5566                 }
5567                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5568         }
5569         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
5570         sched_unpin();
5571         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5572 }
5573
5574 /*
5575  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
5576  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
5577  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
5578  */
5579 void
5580 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
5581 {
5582         pt1_entry_t *pte1p, opte1;
5583         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
5584         vm_offset_t pdnxt;
5585         vm_page_t m;
5586         boolean_t pv_lists_locked;
5587
5588         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
5589                 return;
5590         if (pmap_is_current(pmap))
5591                 pv_lists_locked = FALSE;
5592         else {
5593                 pv_lists_locked = TRUE;
5594 resume:
5595                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
5596                 sched_pin();
5597         }
5598         PMAP_LOCK(pmap);
5599         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
5600                 pdnxt = pte1_trunc(sva + PTE1_SIZE);
5601                 if (pdnxt < sva)
5602                         pdnxt = eva;
5603                 pte1p = pmap_pte1(pmap, sva);
5604                 opte1 = pte1_load(pte1p);
5605                 if (!pte1_is_valid(opte1)) /* XXX */
5606                         continue;
5607                 else if (pte1_is_section(opte1)) {
5608                         if (!pte1_is_managed(opte1))
5609                                 continue;
5610                         if (!pv_lists_locked) {
5611                                 pv_lists_locked = TRUE;
5612                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5613                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
5614                                         goto resume;
5615                                 }
5616                                 sched_pin();
5617                         }
5618                         if (!pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, sva)) {
5619                                 /*
5620                                  * The large page mapping was destroyed.
5621                                  */
5622                                 continue;
5623                         }
5624
5625                         /*
5626                          * Unless the page mappings are wired, remove the
5627                          * mapping to a single page so that a subsequent
5628                          * access may repromote.  Since the underlying L2 page
5629                          * table is fully populated, this removal never
5630                          * frees a L2 page table page.
5631                          */
5632                         if (!pte1_is_wired(opte1)) {
5633                                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva);
5634                                 KASSERT(pte2_is_valid(pte2_load(pte2p)),
5635                                     ("%s: invalid PTE2", __func__));
5636                                 pmap_remove_pte2(pmap, pte2p, sva, NULL);
5637                         }
5638                 }
5639                 if (pdnxt > eva)
5640                         pdnxt = eva;
5641                 for (pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte2p++,
5642                     sva += PAGE_SIZE) {
5643                         pte2 = pte2_load(pte2p);
5644                         if (!pte2_is_valid(pte2) || !pte2_is_managed(pte2))
5645                                 continue;
5646                         else if (pte2_is_dirty(pte2)) {
5647                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
5648                                         /*
5649                                          * Future calls to pmap_is_modified()
5650                                          * can be avoided by making the page
5651                                          * dirty now.
5652                                          */
5653                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(pte2));
5654                                         vm_page_dirty(m);
5655                                 }
5656                                 pte2_set_bit(pte2p, PTE2_NM);
5657                                 pte2_clear_bit(pte2p, PTE2_A);
5658                         } else if ((pte2 & PTE2_A) != 0)
5659                                 pte2_clear_bit(pte2p, PTE2_A);
5660                         else
5661                                 continue;
5662                         pmap_tlb_flush(pmap, sva);
5663                 }
5664         }
5665         if (pv_lists_locked) {
5666                 sched_unpin();
5667                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5668         }
5669         PMAP_UNLOCK(pmap);
5670 }
5671
5672 /*
5673  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5674  */
5675 void
5676 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5677 {
5678         struct md_page *pvh;
5679         pv_entry_t next_pv, pv;
5680         pmap_t pmap;
5681         pt1_entry_t *pte1p, opte1;
5682         pt2_entry_t *pte2p, opte2;
5683         vm_offset_t va;
5684
5685         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5686             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5687         vm_page_assert_busied(m);
5688
5689         if (!pmap_page_is_write_mapped(m))
5690                 return;
5691         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5692         sched_pin();
5693         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5694                 goto small_mappings;
5695         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5696         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5697                 va = pv->pv_va;
5698                 pmap = PV_PMAP(pv);
5699                 PMAP_LOCK(pmap);
5700                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
5701                 opte1 = pte1_load(pte1p);
5702                 if (!(opte1 & PTE1_RO)) {
5703                         if (pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, va) &&
5704                             !pte1_is_wired(opte1)) {
5705                                 /*
5706                                  * Write protect the mapping to a
5707                                  * single page so that a subsequent
5708                                  * write access may repromote.
5709                                  */
5710                                 va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - pte1_pa(opte1);
5711                                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, va);
5712                                 opte2 = pte2_load(pte2p);
5713                                 if ((opte2 & PTE2_V)) {
5714                                         pte2_set_bit(pte2p, PTE2_NM | PTE2_RO);
5715                                         vm_page_dirty(m);
5716                                         pmap_tlb_flush(pmap, va);
5717                                 }
5718                         }
5719                 }
5720                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5721         }
5722 small_mappings:
5723         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5724                 pmap = PV_PMAP(pv);
5725                 PMAP_LOCK(pmap);
5726                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
5727                 KASSERT(!pte1_is_section(pte1_load(pte1p)), ("%s: found"
5728                     " a section in page %p's pv list", __func__, m));
5729                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va);
5730                 if (pte2_is_dirty(pte2_load(pte2p))) {
5731                         pte2_set_bit(pte2p, PTE2_NM);
5732                         pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
5733                 }
5734                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5735         }
5736         sched_unpin();
5737         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5738 }
5739
5740
5741 /*
5742  *  Sets the memory attribute for the specified page.
5743  */
5744 void
5745 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5746 {
5747         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
5748         vm_memattr_t oma;
5749         vm_paddr_t pa;
5750         struct pcpu *pc;
5751
5752         oma = m->md.pat_mode;
5753         m->md.pat_mode = ma;
5754
5755         CTR5(KTR_PMAP, "%s: page %p - 0x%08X oma: %d, ma: %d", __func__, m,
5756             VM_PAGE_TO_PHYS(m), oma, ma);
5757         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5758                 return;
5759 #if 0
5760         /*
5761          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5762          *
5763          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5764          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5765          * flushes the cache.
5766          */
5767         if (sf_buf_invalidate_cache(m, oma))
5768                 return;
5769 #endif
5770         /*
5771          * If page is not mapped by sf buffer, map the page
5772          * transient and do invalidation.
5773          */
5774         if (ma != oma) {
5775                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
5776                 sched_pin();
5777                 pc = get_pcpu();
5778                 cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5779                 mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5780                 if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5781                         panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
5782                 pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(pa, PTE2_AP_KRW,
5783                     vm_memattr_to_pte2(ma)));
5784                 dcache_wbinv_poc((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr, pa, PAGE_SIZE);
5785                 pte2_clear(cmap2_pte2p);
5786                 tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5787                 sched_unpin();
5788                 mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5789         }
5790 }
5791
5792 /*
5793  *  Miscellaneous support routines follow
5794  */
5795
5796 /*
5797  *  Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
5798  *  a 1mpage.  Otherwise, returns FALSE.
5799  */
5800 boolean_t
5801 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
5802 {
5803         boolean_t rv;
5804
5805         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
5806                 return (FALSE);
5807         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5808         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
5809             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
5810             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
5811         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5812         return (rv);
5813 }
5814
5815 /*
5816  *  Returns true if the pmap's pv is one of the first
5817  *  16 pvs linked to from this page.  This count may
5818  *  be changed upwards or downwards in the future; it
5819  *  is only necessary that true be returned for a small
5820  *  subset of pmaps for proper page aging.
5821  */
5822 boolean_t
5823 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
5824 {
5825         struct md_page *pvh;
5826         pv_entry_t pv;
5827         int loops = 0;
5828         boolean_t rv;
5829
5830         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5831             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5832         rv = FALSE;
5833         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5834         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5835                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
5836                         rv = TRUE;
5837                         break;
5838                 }
5839                 loops++;
5840                 if (loops >= 16)
5841                         break;
5842         }
5843         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
5844                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5845                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5846                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
5847                                 rv = TRUE;
5848                                 break;
5849                         }
5850                         loops++;
5851                         if (loops >= 16)
5852                                 break;
5853                 }
5854         }
5855         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5856         return (rv);
5857 }
5858
5859 /*
5860  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping
5861  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
5862  */
5863 void
5864 pmap_zero_page(vm_page_t m)
5865 {
5866         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
5867         struct pcpu *pc;
5868
5869         sched_pin();
5870         pc = get_pcpu();
5871         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5872         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5873         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5874                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
5875         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE2_AP_KRW,
5876             vm_page_pte2_attr(m)));
5877         pagezero(pc->pc_cmap2_addr);
5878         pte2_clear(cmap2_pte2p);
5879         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5880         sched_unpin();
5881         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5882 }
5883
5884 /*
5885  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping
5886  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
5887  *
5888  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
5889  */
5890 void
5891 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
5892 {
5893         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
5894         struct pcpu *pc;
5895
5896         sched_pin();
5897         pc = get_pcpu();
5898         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5899         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5900         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5901                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
5902         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE2_AP_KRW,
5903             vm_page_pte2_attr(m)));
5904         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE)
5905                 pagezero(pc->pc_cmap2_addr);
5906         else
5907                 bzero(pc->pc_cmap2_addr + off, size);
5908         pte2_clear(cmap2_pte2p);
5909         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5910         sched_unpin();
5911         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5912 }
5913
5914 /*
5915  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
5916  *      page by mapping the page into virtual memory and using
5917  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
5918  *      time.
5919  */
5920 void
5921 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
5922 {
5923         pt2_entry_t *cmap1_pte2p, *cmap2_pte2p;
5924         struct pcpu *pc;
5925
5926         sched_pin();
5927         pc = get_pcpu();
5928         cmap1_pte2p = pc->pc_cmap1_pte2p;
5929         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5930         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5931         if (pte2_load(cmap1_pte2p) != 0)
5932                 panic("%s: CMAP1 busy", __func__);
5933         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5934                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
5935         pte2_store(cmap1_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(src),
5936             PTE2_AP_KR | PTE2_NM, vm_page_pte2_attr(src)));
5937         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(dst),
5938             PTE2_AP_KRW, vm_page_pte2_attr(dst)));
5939         bcopy(pc->pc_cmap1_addr, pc->pc_cmap2_addr, PAGE_SIZE);
5940         pte2_clear(cmap1_pte2p);
5941         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap1_addr);
5942         pte2_clear(cmap2_pte2p);
5943         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5944         sched_unpin();
5945         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5946 }
5947
5948 int unmapped_buf_allowed = 1;
5949
5950 void
5951 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
5952     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
5953 {
5954         pt2_entry_t *cmap1_pte2p, *cmap2_pte2p;
5955         vm_page_t a_pg, b_pg;
5956         char *a_cp, *b_cp;
5957         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
5958         struct pcpu *pc;
5959         int cnt;
5960
5961         sched_pin();
5962         pc = get_pcpu();
5963         cmap1_pte2p = pc->pc_cmap1_pte2p;
5964         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5965         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5966         if (pte2_load(cmap1_pte2p) != 0)
5967                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
5968         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5969                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
5970         while (xfersize > 0) {
5971                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
5972                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
5973                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
5974                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
5975                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
5976                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
5977                 pte2_store(cmap1_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg),
5978                     PTE2_AP_KR | PTE2_NM, vm_page_pte2_attr(a_pg)));
5979                 tlb_flush_local((vm_offset_t)pc->pc_cmap1_addr);
5980                 pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg),
5981                     PTE2_AP_KRW, vm_page_pte2_attr(b_pg)));
5982                 tlb_flush_local((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5983                 a_cp = pc->pc_cmap1_addr + a_pg_offset;
5984                 b_cp = pc->pc_cmap2_addr + b_pg_offset;
5985                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
5986                 a_offset += cnt;
5987                 b_offset += cnt;
5988                 xfersize -= cnt;
5989         }
5990         pte2_clear(cmap1_pte2p);
5991         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap1_addr);
5992         pte2_clear(cmap2_pte2p);
5993         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5994         sched_unpin();
5995         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5996 }
5997
5998 vm_offset_t
5999 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
6000 {
6001         struct pcpu *pc;
6002         pt2_entry_t *pte2p;
6003
6004         critical_enter();
6005         pc = get_pcpu();
6006         pte2p = pc->pc_qmap_pte2p;
6007
6008         KASSERT(pte2_load(pte2p) == 0, ("%s: PTE2 busy", __func__));
6009
6010         pte2_store(pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE2_AP_KRW,
6011             vm_page_pte2_attr(m)));
6012         return (pc->pc_qmap_addr);
6013 }
6014
6015 void
6016 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
6017 {
6018         struct pcpu *pc;
6019         pt2_entry_t *pte2p;
6020
6021         pc = get_pcpu();
6022         pte2p = pc->pc_qmap_pte2p;
6023
6024         KASSERT(addr == pc->pc_qmap_addr, ("%s: invalid address", __func__));
6025         KASSERT(pte2_load(pte2p) != 0, ("%s: PTE2 not in use", __func__));
6026
6027         pte2_clear(pte2p);
6028         tlb_flush(pc->pc_qmap_addr);
6029         critical_exit();
6030 }
6031
6032 /*
6033  *      Copy the range specified by src_addr/len
6034  *      from the source map to the range dst_addr/len
6035  *      in the destination map.
6036  *
6037  *      This routine is only advisory and need not do anything.
6038  */
6039 void
6040 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
6041     vm_offset_t src_addr)
6042 {
6043         struct spglist free;
6044         vm_offset_t addr;
6045         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
6046         vm_offset_t nextva;
6047
6048         if (dst_addr != src_addr)
6049                 return;
6050
6051         if (!pmap_is_current(src_pmap))
6052                 return;
6053
6054         rw_wlock(&pvh_global_lock);
6055         if (dst_pmap < src_pmap) {
6056                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
6057                 PMAP_LOCK(src_pmap);
6058         } else {
6059                 PMAP_LOCK(src_pmap);
6060                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
6061         }
6062         sched_pin();
6063         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = nextva) {
6064                 pt2_entry_t *src_pte2p, *dst_pte2p;
6065                 vm_page_t dst_mpt2pg, src_mpt2pg;
6066                 pt1_entry_t src_pte1;
6067                 u_int pte1_idx;
6068
6069                 KASSERT(addr < VM_MAXUSER_ADDRESS,
6070                     ("%s: invalid to pmap_copy page tables", __func__));
6071
6072                 nextva = pte1_trunc(addr + PTE1_SIZE);
6073                 if (nextva < addr)
6074                         nextva = end_addr;
6075
6076                 pte1_idx = pte1_index(addr);
6077                 src_pte1 = src_pmap->pm_pt1[pte1_idx];
6078                 if (pte1_is_section(src_pte1)) {
6079                         if ((addr & PTE1_OFFSET) != 0 ||
6080                             (addr + PTE1_SIZE) > end_addr)
6081                                 continue;
6082                         if (dst_pmap->pm_pt1[pte1_idx] == 0 &&
6083                             (!pte1_is_managed(src_pte1) ||
6084                             pmap_pv_insert_pte1(dst_pmap, addr, src_pte1,
6085                             PMAP_ENTER_NORECLAIM))) {
6086                                 dst_pmap->pm_pt1[pte1_idx] = src_pte1 &
6087                                     ~PTE1_W;
6088                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
6089                                     PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
6090                                 pmap_pte1_mappings++;
6091                         }
6092                         continue;
6093                 } else if (!pte1_is_link(src_pte1))
6094                         continue;
6095
6096                 src_mpt2pg = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(src_pte1));
6097
6098                 /*
6099                  * We leave PT2s to be linked from PT1 even if they are not
6100                  * referenced until all PT2s in a page are without reference.
6101                  *
6102                  * QQQ: It could be changed ...
6103                  */
6104 #if 0 /* single_pt2_link_is_cleared */
6105                 KASSERT(pt2_wirecount_get(src_mpt2pg, pte1_idx) > 0,
6106                     ("%s: source page table page is unused", __func__));
6107 #else
6108                 if (pt2_wirecount_get(src_mpt2pg, pte1_idx) == 0)
6109                         continue;
6110 #endif
6111                 if (nextva > end_addr)
6112                         nextva = end_addr;
6113
6114                 src_pte2p = pt2map_entry(addr);
6115                 while (addr < nextva) {
6116                         pt2_entry_t temp_pte2;
6117                         temp_pte2 = pte2_load(src_pte2p);
6118                         /*
6119                          * we only virtual copy managed pages
6120                          */
6121                         if (pte2_is_managed(temp_pte2)) {
6122                                 dst_mpt2pg = pmap_allocpte2(dst_pmap, addr,
6123                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
6124                                 if (dst_mpt2pg == NULL)
6125                                         goto out;
6126                                 dst_pte2p = pmap_pte2_quick(dst_pmap, addr);
6127                                 if (!pte2_is_valid(pte2_load(dst_pte2p)) &&
6128                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
6129                                     PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(temp_pte2)))) {
6130                                         /*
6131                                          * Clear the wired, modified, and
6132                                          * accessed (referenced) bits
6133                                          * during the copy.
6134                                          */
6135                                         temp_pte2 &=  ~(PTE2_W | PTE2_A);
6136                                         temp_pte2 |= PTE2_NM;
6137                                         pte2_store(dst_pte2p, temp_pte2);
6138                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
6139                                 } else {
6140                                         SLIST_INIT(&free);
6141                                         if (pmap_unwire_pt2(dst_pmap, addr,
6142                                             dst_mpt2pg, &free)) {
6143                                                 pmap_tlb_flush(dst_pmap, addr);
6144                                                 vm_page_free_pages_toq(&free,
6145                                                     false);
6146                                         }
6147                                         goto out;
6148                                 }
6149                                 if (pt2_wirecount_get(dst_mpt2pg, pte1_idx) >=
6150                                     pt2_wirecount_get(src_mpt2pg, pte1_idx))
6151                                         break;
6152                         }
6153                         addr += PAGE_SIZE;
6154                         src_pte2p++;
6155                 }
6156         }
6157 out:
6158         sched_unpin();
6159         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
6160         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
6161         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
6162 }
6163
6164 /*
6165  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
6166  *      different alignment might result in more section mappings.
6167  */
6168 void
6169 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
6170     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
6171 {
6172         vm_offset_t pte1_offset;
6173
6174         if (size < PTE1_SIZE)
6175                 return;
6176         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
6177                 offset += ptoa(object->pg_color);
6178         pte1_offset = offset & PTE1_OFFSET;
6179         if (size - ((PTE1_SIZE - pte1_offset) & PTE1_OFFSET) < PTE1_SIZE ||
6180             (*addr & PTE1_OFFSET) == pte1_offset)
6181                 return;
6182         if ((*addr & PTE1_OFFSET) < pte1_offset)
6183                 *addr = pte1_trunc(*addr) + pte1_offset;
6184         else
6185                 *addr = pte1_roundup(*addr) + pte1_offset;
6186 }
6187
6188 void
6189 pmap_activate(struct thread *td)
6190 {
6191         pmap_t pmap, oldpmap;
6192         u_int cpuid, ttb;
6193
6194         PDEBUG(9, printf("%s: td = %08x\n", __func__, (uint32_t)td));
6195
6196         critical_enter();
6197         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
6198         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
6199         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
6200
6201 #if defined(SMP)
6202         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
6203         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
6204 #else
6205         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
6206         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
6207 #endif
6208
6209         ttb = pmap_ttb_get(pmap);
6210
6211         /*
6212          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
6213          */
6214         td->td_pcb->pcb_pagedir = ttb;
6215         cp15_ttbr_set(ttb);
6216         PCPU_SET(curpmap, pmap);
6217         critical_exit();
6218 }
6219
6220 /*
6221  * Perform the pmap work for mincore(2).  If the page is not both referenced and
6222  * modified by this pmap, returns its physical address so that the caller can
6223  * find other mappings.
6224  */
6225 int
6226 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *pap)
6227 {
6228         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
6229         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
6230         vm_paddr_t pa;
6231         bool managed;
6232         int val;
6233
6234         PMAP_LOCK(pmap);
6235         pte1p = pmap_pte1(pmap, addr);
6236         pte1 = pte1_load(pte1p);
6237         if (pte1_is_section(pte1)) {
6238                 pa = trunc_page(pte1_pa(pte1) | (addr & PTE1_OFFSET));
6239                 managed = pte1_is_managed(pte1);
6240                 val = MINCORE_SUPER | MINCORE_INCORE;
6241                 if (pte1_is_dirty(pte1))
6242                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
6243                 if (pte1 & PTE1_A)
6244                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
6245         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
6246                 pte2p = pmap_pte2(pmap, addr);
6247                 pte2 = pte2_load(pte2p);
6248                 pmap_pte2_release(pte2p);
6249                 pa = pte2_pa(pte2);
6250                 managed = pte2_is_managed(pte2);
6251                 val = MINCORE_INCORE;
6252                 if (pte2_is_dirty(pte2))
6253                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
6254                 if (pte2 & PTE2_A)
6255                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
6256         } else {
6257                 managed = false;
6258                 val = 0;
6259         }
6260         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
6261             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) && managed) {
6262                 *pap = pa;
6263         }
6264         PMAP_UNLOCK(pmap);
6265         return (val);
6266 }
6267
6268 void
6269 pmap_kenter_device(vm_offset_t va, vm_size_t size, vm_paddr_t pa)
6270 {
6271         vm_offset_t sva;
6272         uint32_t l2attr;
6273
6274         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
6275             ("%s: device mapping not page-sized", __func__));
6276
6277         sva = va;
6278         l2attr = vm_memattr_to_pte2(VM_MEMATTR_DEVICE);
6279         while (size != 0) {
6280                 pmap_kenter_prot_attr(va, pa, PTE2_AP_KRW, l2attr);
6281                 va += PAGE_SIZE;
6282                 pa += PAGE_SIZE;
6283                 size -= PAGE_SIZE;
6284         }
6285         tlb_flush_range(sva, va - sva);
6286 }
6287
6288 void
6289 pmap_kremove_device(vm_offset_t va, vm_size_t size)
6290 {
6291         vm_offset_t sva;
6292
6293         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
6294             ("%s: device mapping not page-sized", __func__));
6295
6296         sva = va;
6297         while (size != 0) {
6298                 pmap_kremove(va);
6299                 va += PAGE_SIZE;
6300                 size -= PAGE_SIZE;
6301         }
6302         tlb_flush_range(sva, va - sva);
6303 }
6304
6305 void
6306 pmap_set_pcb_pagedir(pmap_t pmap, struct pcb *pcb)
6307 {
6308
6309         pcb->pcb_pagedir = pmap_ttb_get(pmap);
6310 }
6311
6312
6313 /*
6314  *  Clean L1 data cache range by physical address.
6315  *  The range must be within a single page.
6316  */
6317 static void
6318 pmap_dcache_wb_pou(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, uint32_t attr)
6319 {
6320         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
6321         struct pcpu *pc;
6322
6323         KASSERT(((pa & PAGE_MASK) + size) <= PAGE_SIZE,
6324             ("%s: not on single page", __func__));
6325
6326         sched_pin();
6327         pc = get_pcpu();
6328         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
6329         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
6330         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
6331                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
6332         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(pa, PTE2_AP_KRW, attr));
6333         dcache_wb_pou((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr + (pa & PAGE_MASK), size);
6334         pte2_clear(cmap2_pte2p);
6335         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
6336         sched_unpin();
6337         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
6338 }
6339
6340 /*
6341  *  Sync instruction cache range which is not mapped yet.
6342  */
6343 void
6344 cache_icache_sync_fresh(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
6345 {
6346         uint32_t len, offset;
6347         vm_page_t m;
6348
6349         /* Write back d-cache on given address range. */
6350         offset = pa & PAGE_MASK;
6351         for ( ; size != 0; size -= len, pa += len, offset = 0) {
6352                 len = min(PAGE_SIZE - offset, size);
6353                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6354                 KASSERT(m != NULL, ("%s: vm_page_t is null for %#x",
6355                   __func__, pa));
6356                 pmap_dcache_wb_pou(pa, len, vm_page_pte2_attr(m));
6357         }
6358         /*
6359          * I-cache is VIPT. Only way how to flush all virtual mappings
6360          * on given physical address is to invalidate all i-cache.
6361          */
6362         icache_inv_all();
6363 }
6364
6365 void
6366 pmap_sync_icache(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_size_t size)
6367 {
6368
6369         /* Write back d-cache on given address range. */
6370         if (va >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
6371                 dcache_wb_pou(va, size);
6372         } else {
6373                 uint32_t len, offset;
6374                 vm_paddr_t pa;
6375                 vm_page_t m;
6376
6377                 offset = va & PAGE_MASK;
6378                 for ( ; size != 0; size -= len, va += len, offset = 0) {
6379                         pa = pmap_extract(pmap, va); /* offset is preserved */
6380                         len = min(PAGE_SIZE - offset, size);
6381                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6382                         KASSERT(m != NULL, ("%s: vm_page_t is null for %#x",
6383                                 __func__, pa));
6384                         pmap_dcache_wb_pou(pa, len, vm_page_pte2_attr(m));
6385                 }
6386         }
6387         /*
6388          * I-cache is VIPT. Only way how to flush all virtual mappings
6389          * on given physical address is to invalidate all i-cache.
6390          */
6391         icache_inv_all();
6392 }
6393
6394 /*
6395  *  The implementation of pmap_fault() uses IN_RANGE2() macro which
6396  *  depends on the fact that given range size is a power of 2.
6397  */
6398 CTASSERT(powerof2(NB_IN_PT1));
6399 CTASSERT(powerof2(PT2MAP_SIZE));
6400
6401 #define IN_RANGE2(addr, start, size)    \
6402     ((vm_offset_t)(start) == ((vm_offset_t)(addr) & ~((size) - 1)))
6403
6404 /*
6405  *  Handle access and R/W emulation faults.
6406  */
6407 int
6408 pmap_fault(pmap_t pmap, vm_offset_t far, uint32_t fsr, int idx, bool usermode)
6409 {
6410         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
6411         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
6412
6413         if (pmap == NULL)
6414                 pmap = kernel_pmap;
6415
6416         /*
6417          * In kernel, we should never get abort with FAR which is in range of
6418          * pmap->pm_pt1 or PT2MAP address spaces. If it happens, stop here
6419          * and print out a useful abort message and even get to the debugger
6420          * otherwise it likely ends with never ending loop of aborts.
6421          */
6422         if (__predict_false(IN_RANGE2(far, pmap->pm_pt1, NB_IN_PT1))) {
6423                 /*
6424                  * All L1 tables should always be mapped and present.
6425                  * However, we check only current one herein. For user mode,
6426                  * only permission abort from malicious user is not fatal.
6427                  * And alignment abort as it may have higher priority.
6428                  */
6429                 if (!usermode || (idx != FAULT_ALIGN && idx != FAULT_PERM_L2)) {
6430                         CTR4(KTR_PMAP, "%s: pmap %#x pm_pt1 %#x far %#x",
6431                             __func__, pmap, pmap->pm_pt1, far);
6432                         panic("%s: pm_pt1 abort", __func__);
6433                 }
6434                 return (KERN_INVALID_ADDRESS);
6435         }
6436         if (__predict_false(IN_RANGE2(far, PT2MAP, PT2MAP_SIZE))) {
6437                 /*
6438                  * PT2MAP should be always mapped and present in current
6439                  * L1 table. However, only existing L2 tables are mapped
6440                  * in PT2MAP. For user mode, only L2 translation abort and
6441                  * permission abort from malicious user is not fatal.
6442                  * And alignment abort as it may have higher priority.
6443                  */
6444                 if (!usermode || (idx != FAULT_ALIGN &&
6445                     idx != FAULT_TRAN_L2 && idx != FAULT_PERM_L2)) {
6446                         CTR4(KTR_PMAP, "%s: pmap %#x PT2MAP %#x far %#x",
6447                             __func__, pmap, PT2MAP, far);
6448                         panic("%s: PT2MAP abort", __func__);
6449                 }
6450                 return (KERN_INVALID_ADDRESS);
6451         }
6452
6453         /*
6454          * A pmap lock is used below for handling of access and R/W emulation
6455          * aborts. They were handled by atomic operations before so some
6456          * analysis of new situation is needed to answer the following question:
6457          * Is it safe to use the lock even for these aborts?
6458          *
6459          * There may happen two cases in general:
6460          *
6461          * (1) Aborts while the pmap lock is locked already - this should not
6462          * happen as pmap lock is not recursive. However, under pmap lock only
6463          * internal kernel data should be accessed and such data should be
6464          * mapped with A bit set and NM bit cleared. If double abort happens,
6465          * then a mapping of data which has caused it must be fixed. Further,
6466          * all new mappings are always made with A bit set and the bit can be
6467          * cleared only on managed mappings.
6468          *
6469          * (2) Aborts while another lock(s) is/are locked - this already can
6470          * happen. However, there is no difference here if it's either access or
6471          * R/W emulation abort, or if it's some other abort.
6472          */
6473
6474         PMAP_LOCK(pmap);
6475 #ifdef INVARIANTS
6476         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, far));
6477         if (pte1_is_link(pte1)) {
6478                 /*
6479                  * Check in advance that associated L2 page table is mapped into
6480                  * PT2MAP space. Note that faulty access to not mapped L2 page
6481                  * table is caught in more general check above where "far" is
6482                  * checked that it does not lay in PT2MAP space. Note also that
6483                  * L1 page table and PT2TAB always exist and are mapped.
6484                  */
6485                 pte2 = pt2tab_load(pmap_pt2tab_entry(pmap, far));
6486                 if (!pte2_is_valid(pte2))
6487                         panic("%s: missing L2 page table (%p, %#x)",
6488                             __func__, pmap, far);
6489         }
6490 #endif
6491 #ifdef SMP
6492         /*
6493          * Special treatment is due to break-before-make approach done when
6494          * pte1 is updated for userland mapping during section promotion or
6495          * demotion. If not caught here, pmap_enter() can find a section
6496          * mapping on faulting address. That is not allowed.
6497          */
6498         if (idx == FAULT_TRAN_L1 && usermode && cp15_ats1cur_check(far) == 0) {
6499                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6500                 return (KERN_SUCCESS);
6501         }
6502 #endif
6503         /*
6504          * Accesss bits for page and section. Note that the entry
6505          * is not in TLB yet, so TLB flush is not necessary.
6506          *
6507          * QQQ: This is hardware emulation, we do not call userret()
6508          *      for aborts from user mode.
6509          */
6510         if (idx == FAULT_ACCESS_L2) {
6511                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, far));
6512                 if (pte1_is_link(pte1)) {
6513                         /* L2 page table should exist and be mapped. */
6514                         pte2p = pt2map_entry(far);
6515                         pte2 = pte2_load(pte2p);
6516                         if (pte2_is_valid(pte2)) {
6517                                 pte2_store(pte2p, pte2 | PTE2_A);
6518                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6519                                 return (KERN_SUCCESS);
6520                         }
6521                 } else {
6522                         /*
6523                          * We got L2 access fault but PTE1 is not a link.
6524                          * Probably some race happened, do nothing.
6525                          */
6526                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: FAULT_ACCESS_L2 - pmap %#x far %#x",
6527                             __func__, pmap, far);
6528                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6529                         return (KERN_SUCCESS);
6530                 }
6531         }
6532         if (idx == FAULT_ACCESS_L1) {
6533                 pte1p = pmap_pte1(pmap, far);
6534                 pte1 = pte1_load(pte1p);
6535                 if (pte1_is_section(pte1)) {
6536                         pte1_store(pte1p, pte1 | PTE1_A);
6537                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6538                         return (KERN_SUCCESS);
6539                 } else {
6540                         /*
6541                          * We got L1 access fault but PTE1 is not section
6542                          * mapping. Probably some race happened, do nothing.
6543                          */
6544                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: FAULT_ACCESS_L1 - pmap %#x far %#x",
6545                             __func__, pmap, far);
6546                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6547                         return (KERN_SUCCESS);
6548                 }
6549         }
6550
6551         /*
6552          * Handle modify bits for page and section. Note that the modify
6553          * bit is emulated by software. So PTEx_RO is software read only
6554          * bit and PTEx_NM flag is real hardware read only bit.
6555          *
6556          * QQQ: This is hardware emulation, we do not call userret()
6557          *      for aborts from user mode.
6558          */
6559         if ((fsr & FSR_WNR) && (idx == FAULT_PERM_L2)) {
6560                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, far));
6561                 if (pte1_is_link(pte1)) {
6562                         /* L2 page table should exist and be mapped. */
6563                         pte2p = pt2map_entry(far);
6564                         pte2 = pte2_load(pte2p);
6565                         if (pte2_is_valid(pte2) && !(pte2 & PTE2_RO) &&
6566                             (pte2 & PTE2_NM)) {
6567                                 pte2_store(pte2p, pte2 & ~PTE2_NM);
6568                                 tlb_flush(trunc_page(far));
6569                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6570                                 return (KERN_SUCCESS);
6571                         }
6572                 } else {
6573                         /*
6574                          * We got L2 permission fault but PTE1 is not a link.
6575                          * Probably some race happened, do nothing.
6576                          */
6577                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: FAULT_PERM_L2 - pmap %#x far %#x",
6578                             __func__, pmap, far);
6579                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6580                         return (KERN_SUCCESS);
6581                 }
6582         }
6583         if ((fsr & FSR_WNR) && (idx == FAULT_PERM_L1)) {
6584                 pte1p = pmap_pte1(pmap, far);
6585                 pte1 = pte1_load(pte1p);
6586                 if (pte1_is_section(pte1)) {
6587                         if (!(pte1 & PTE1_RO) && (pte1 & PTE1_NM)) {
6588                                 pte1_store(pte1p, pte1 & ~PTE1_NM);
6589                                 tlb_flush(pte1_trunc(far));
6590                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6591                                 return (KERN_SUCCESS);
6592                         }
6593                 } else {
6594                         /*
6595                          * We got L1 permission fault but PTE1 is not section
6596                          * mapping. Probably some race happened, do nothing.
6597                          */
6598                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: FAULT_PERM_L1 - pmap %#x far %#x",
6599                             __func__, pmap, far);
6600                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6601                         return (KERN_SUCCESS);
6602                 }
6603         }
6604
6605         /*
6606          * QQQ: The previous code, mainly fast handling of access and
6607          *      modify bits aborts, could be moved to ASM. Now we are
6608          *      starting to deal with not fast aborts.
6609          */
6610         PMAP_UNLOCK(pmap);
6611         return (KERN_FAILURE);
6612 }
6613
6614 #if defined(PMAP_DEBUG)
6615 /*
6616  *  Reusing of KVA used in pmap_zero_page function !!!
6617  */
6618 static void
6619 pmap_zero_page_check(vm_page_t m)
6620 {
6621         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
6622         uint32_t *p, *end;
6623         struct pcpu *pc;
6624
6625         sched_pin();
6626         pc = get_pcpu();
6627         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
6628         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
6629         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
6630                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
6631         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE2_AP_KRW,
6632             vm_page_pte2_attr(m)));
6633         end = (uint32_t*)(pc->pc_cmap2_addr + PAGE_SIZE);
6634         for (p = (uint32_t*)pc->pc_cmap2_addr; p < end; p++)
6635                 if (*p != 0)
6636                         panic("%s: page %p not zero, va: %p", __func__, m,
6637                             pc->pc_cmap2_addr);
6638         pte2_clear(cmap2_pte2p);
6639         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
6640         sched_unpin();
6641         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
6642 }
6643
6644 int
6645 pmap_pid_dump(int pid)
6646 {
6647         pmap_t pmap;
6648         struct proc *p;
6649         int npte2 = 0;
6650         int i, j, index;
6651
6652         sx_slock(&allproc_lock);
6653         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
6654                 if (p->p_pid != pid || p->p_vmspace == NULL)
6655                         continue;
6656                 index = 0;
6657                 pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
6658                 for (i = 0; i < NPTE1_IN_PT1; i++) {
6659                         pt1_entry_t pte1;
6660                         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
6661                         vm_offset_t base, va;
6662                         vm_paddr_t pa;
6663                         vm_page_t m;
6664
6665                         base = i << PTE1_SHIFT;
6666                         pte1 = pte1_load(&pmap->pm_pt1[i]);
6667
6668                         if (pte1_is_section(pte1)) {
6669                                 /*
6670                                  * QQQ: Do something here!
6671                                  */
6672                         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
6673                                 for (j = 0; j < NPTE2_IN_PT2; j++) {
6674                                         va = base + (j << PAGE_SHIFT);
6675                                         if (va >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
6676                                                 if (index) {
6677                                                         index = 0;
6678                                                         printf("\n");
6679                                                 }
6680                                                 sx_sunlock(&allproc_lock);
6681                                                 return (npte2);
6682                                         }
6683                                         pte2p = pmap_pte2(pmap, va);
6684                                         pte2 = pte2_load(pte2p);
6685                                         pmap_pte2_release(pte2p);
6686                                         if (!pte2_is_valid(pte2))
6687                                                 continue;
6688
6689                                         pa = pte2_pa(pte2);
6690                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6691                                         printf("va: 0x%x, pa: 0x%x, w: %d, "
6692                                             "f: 0x%x", va, pa,
6693                                             m->ref_count, m->flags);
6694                                         npte2++;
6695                                         index++;
6696                                         if (index >= 2) {
6697                                                 index = 0;
6698                                                 printf("\n");
6699                                         } else {
6700                                                 printf(" ");
6701                                         }
6702                                 }
6703                         }
6704                 }
6705         }
6706         sx_sunlock(&allproc_lock);
6707         return (npte2);
6708 }
6709
6710 #endif
6711
6712 #ifdef DDB
6713 static pt2_entry_t *
6714 pmap_pte2_ddb(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
6715 {
6716         pt1_entry_t pte1;
6717         vm_paddr_t pt2pg_pa;
6718
6719         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
6720         if (!pte1_is_link(pte1))
6721                 return (NULL);
6722
6723         if (pmap_is_current(pmap))
6724                 return (pt2map_entry(va));
6725
6726         /* Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE. */
6727         pt2pg_pa = trunc_page(pte1_link_pa(pte1));
6728         if (pte2_pa(pte2_load(PMAP3)) != pt2pg_pa) {
6729                 pte2_store(PMAP3, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
6730 #ifdef SMP
6731                 PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
6732 #endif
6733                 tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR3);
6734         }
6735 #ifdef SMP
6736         else if (PMAP3cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
6737                 PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
6738                 tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR3);
6739         }
6740 #endif
6741         return (PADDR3 + (arm32_btop(va) & (NPTE2_IN_PG - 1)));
6742 }
6743
6744 static void
6745 dump_pmap(pmap_t pmap)
6746 {
6747
6748         printf("pmap %p\n", pmap);
6749         printf("  pm_pt1: %p\n", pmap->pm_pt1);
6750         printf("  pm_pt2tab: %p\n", pmap->pm_pt2tab);
6751         printf("  pm_active: 0x%08lX\n", pmap->pm_active.__bits[0]);
6752 }
6753
6754 DB_SHOW_COMMAND(pmaps, pmap_list_pmaps)
6755 {
6756
6757         pmap_t pmap;
6758         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
6759                 dump_pmap(pmap);
6760         }
6761 }
6762
6763 static int
6764 pte2_class(pt2_entry_t pte2)
6765 {
6766         int cls;
6767
6768         cls = (pte2 >> 2) & 0x03;
6769         cls |= (pte2 >> 4) & 0x04;
6770         return (cls);
6771 }
6772
6773 static void
6774 dump_section(pmap_t pmap, uint32_t pte1_idx)
6775 {
6776 }
6777
6778 static void
6779 dump_link(pmap_t pmap, uint32_t pte1_idx, boolean_t invalid_ok)
6780 {
6781         uint32_t i;
6782         vm_offset_t va;
6783         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
6784         vm_page_t m;
6785
6786         va = pte1_idx << PTE1_SHIFT;
6787         pte2p = pmap_pte2_ddb(pmap, va);
6788         for (i = 0; i < NPTE2_IN_PT2; i++, pte2p++, va += PAGE_SIZE) {
6789                 pte2 = pte2_load(pte2p);
6790                 if (pte2 == 0)
6791                         continue;
6792                 if (!pte2_is_valid(pte2)) {
6793                         printf(" 0x%08X: 0x%08X", va, pte2);
6794                         if (!invalid_ok)
6795                                 printf(" - not valid !!!");
6796                         printf("\n");
6797                         continue;
6798                 }
6799                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(pte2));
6800                 printf(" 0x%08X: 0x%08X, TEX%d, s:%d, g:%d, m:%p", va , pte2,
6801                     pte2_class(pte2), !!(pte2 & PTE2_S), !(pte2 & PTE2_NG), m);
6802                 if (m != NULL) {
6803                         printf(" v:%d w:%d f:0x%04X\n", m->valid,
6804                             m->ref_count, m->flags);
6805                 } else {
6806                         printf("\n");
6807                 }
6808         }
6809 }
6810
6811 static __inline boolean_t
6812 is_pv_chunk_space(vm_offset_t va)
6813 {
6814
6815         if ((((vm_offset_t)pv_chunkbase) <= va) &&
6816             (va < ((vm_offset_t)pv_chunkbase + PAGE_SIZE * pv_maxchunks)))
6817                 return (TRUE);
6818         return (FALSE);
6819 }
6820
6821 DB_SHOW_COMMAND(pmap, pmap_pmap_print)
6822 {
6823         /* XXX convert args. */
6824         pmap_t pmap = (pmap_t)addr;
6825         pt1_entry_t pte1;
6826         pt2_entry_t pte2;
6827         vm_offset_t va, eva;
6828         vm_page_t m;
6829         uint32_t i;
6830         boolean_t invalid_ok, dump_link_ok, dump_pv_chunk;
6831
6832         if (have_addr) {
6833                 pmap_t pm;
6834
6835                 LIST_FOREACH(pm, &allpmaps, pm_list)
6836                         if (pm == pmap) break;
6837                 if (pm == NULL) {
6838                         printf("given pmap %p is not in allpmaps list\n", pmap);
6839                         return;
6840                 }
6841         } else
6842                 pmap = PCPU_GET(curpmap);
6843
6844         eva = (modif[0] == 'u') ? VM_MAXUSER_ADDRESS : 0xFFFFFFFF;
6845         dump_pv_chunk = FALSE; /* XXX evaluate from modif[] */
6846
6847         printf("pmap: 0x%08X\n", (uint32_t)pmap);
6848         printf("PT2MAP: 0x%08X\n", (uint32_t)PT2MAP);
6849         printf("pt2tab: 0x%08X\n", (uint32_t)pmap->pm_pt2tab);
6850
6851         for(i = 0; i < NPTE1_IN_PT1; i++) {
6852                 pte1 = pte1_load(&pmap->pm_pt1[i]);
6853                 if (pte1 == 0)
6854                         continue;
6855                 va = i << PTE1_SHIFT;
6856                 if (va >= eva)
6857                         break;
6858
6859                 if (pte1_is_section(pte1)) {
6860                         printf("0x%08X: Section 0x%08X, s:%d g:%d\n", va, pte1,
6861                             !!(pte1 & PTE1_S), !(pte1 & PTE1_NG));
6862                         dump_section(pmap, i);
6863                 } else if (pte1_is_link(pte1)) {
6864                         dump_link_ok = TRUE;
6865                         invalid_ok = FALSE;
6866                         pte2 = pte2_load(pmap_pt2tab_entry(pmap, va));
6867                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(pte1));
6868                         printf("0x%08X: Link 0x%08X, pt2tab: 0x%08X m: %p",
6869                             va, pte1, pte2, m);
6870                         if (is_pv_chunk_space(va)) {
6871                                 printf(" - pv_chunk space");
6872                                 if (dump_pv_chunk)
6873                                         invalid_ok = TRUE;
6874                                 else
6875                                         dump_link_ok = FALSE;
6876                         }
6877                         else if (m != NULL)
6878                                 printf(" w:%d w2:%u", m->ref_count,
6879                                     pt2_wirecount_get(m, pte1_index(va)));
6880                         if (pte2 == 0)
6881                                 printf(" !!! pt2tab entry is ZERO");
6882                         else if (pte2_pa(pte1) != pte2_pa(pte2))
6883                                 printf(" !!! pt2tab entry is DIFFERENT - m: %p",
6884                                     PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(pte2)));
6885                         printf("\n");
6886                         if (dump_link_ok)
6887                                 dump_link(pmap, i, invalid_ok);
6888                 } else
6889                         printf("0x%08X: Invalid entry 0x%08X\n", va, pte1);
6890         }
6891 }
6892
6893 static void
6894 dump_pt2tab(pmap_t pmap)
6895 {
6896         uint32_t i;
6897         pt2_entry_t pte2;
6898         vm_offset_t va;
6899         vm_paddr_t pa;
6900         vm_page_t m;
6901
6902         printf("PT2TAB:\n");
6903         for (i = 0; i < PT2TAB_ENTRIES; i++) {
6904                 pte2 = pte2_load(&pmap->pm_pt2tab[i]);
6905                 if (!pte2_is_valid(pte2))
6906                         continue;
6907                 va = i << PT2TAB_SHIFT;
6908                 pa = pte2_pa(pte2);
6909                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6910                 printf(" 0x%08X: 0x%08X, TEX%d, s:%d, m:%p", va, pte2,
6911                     pte2_class(pte2), !!(pte2 & PTE2_S), m);
6912                 if (m != NULL)
6913                         printf(" , w: %d, f: 0x%04X pidx: %lld",
6914                             m->ref_count, m->flags, m->pindex);
6915                 printf("\n");
6916         }
6917 }
6918
6919 DB_SHOW_COMMAND(pmap_pt2tab, pmap_pt2tab_print)
6920 {
6921         /* XXX convert args. */
6922         pmap_t pmap = (pmap_t)addr;
6923         pt1_entry_t pte1;
6924         pt2_entry_t pte2;
6925         vm_offset_t va;
6926         uint32_t i, start;
6927
6928         if (have_addr) {
6929                 printf("supported only on current pmap\n");
6930                 return;
6931         }
6932
6933         pmap = PCPU_GET(curpmap);
6934         printf("curpmap: 0x%08X\n", (uint32_t)pmap);
6935         printf("PT2MAP: 0x%08X\n", (uint32_t)PT2MAP);
6936         printf("pt2tab: 0x%08X\n", (uint32_t)pmap->pm_pt2tab);
6937
6938         start = pte1_index((vm_offset_t)PT2MAP);
6939         for (i = start; i < (start + NPT2_IN_PT2TAB); i++) {
6940                 pte1 = pte1_load(&pmap->pm_pt1[i]);
6941                 if (pte1 == 0)
6942                         continue;
6943                 va = i << PTE1_SHIFT;
6944                 if (pte1_is_section(pte1)) {
6945                         printf("0x%08X: Section 0x%08X, s:%d\n", va, pte1,
6946                             !!(pte1 & PTE1_S));
6947                         dump_section(pmap, i);
6948                 } else if (pte1_is_link(pte1)) {
6949                         pte2 = pte2_load(pmap_pt2tab_entry(pmap, va));
6950                         printf("0x%08X: Link 0x%08X, pt2tab: 0x%08X\n", va,
6951                             pte1, pte2);
6952                         if (pte2 == 0)
6953                                 printf("  !!! pt2tab entry is ZERO\n");
6954                 } else
6955                         printf("0x%08X: Invalid entry 0x%08X\n", va, pte1);
6956         }
6957         dump_pt2tab(pmap);
6958 }
6959 #endif