]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/arm/arm/pmap-v6.c
8942 zfs promote .../%recv should be an error
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / arm / arm / pmap-v6.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause AND BSD-2-Clause-FreeBSD
3  *
4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
5  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
8  * Copyright (c) 2014-2016 Svatopluk Kraus <skra@FreeBSD.org>
9  * Copyright (c) 2014-2016 Michal Meloun <mmel@FreeBSD.org>
10  * All rights reserved.
11  *
12  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
13  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
14  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
15  *
16  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
17  * modification, are permitted provided that the following conditions
18  * are met:
19  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
20  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
21  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
22  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
23  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
24  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
25  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
26  *    without specific prior written permission.
27  *
28  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
29  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
30  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
31  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
32  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
33  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
34  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
35  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
36  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
37  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
38  * SUCH DAMAGE.
39  *
40  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
41  */
42 /*-
43  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
44  * All rights reserved.
45  *
46  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
47  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
48  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
49  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
50  * CHATS research program.
51  *
52  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
53  * modification, are permitted provided that the following conditions
54  * are met:
55  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
56  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
57  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
58  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
59  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
60  *
61  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
62  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
63  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
64  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
65  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
66  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
67  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
68  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
69  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
70  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
71  * SUCH DAMAGE.
72  */
73
74 #include <sys/cdefs.h>
75 __FBSDID("$FreeBSD$");
76
77 /*
78  *      Manages physical address maps.
79  *
80  *      Since the information managed by this module is
81  *      also stored by the logical address mapping module,
82  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
83  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
84  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
85  *      requested.
86  *
87  *      In order to cope with hardware architectures which
88  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
89  *      this module may delay invalidate or reduced protection
90  *      operations until such time as they are actually
91  *      necessary.  This module is given full information as
92  *      to which processors are currently using which maps,
93  *      and to when physical maps must be made correct.
94  */
95
96 #include "opt_vm.h"
97 #include "opt_pmap.h"
98 #include "opt_ddb.h"
99
100 #include <sys/param.h>
101 #include <sys/systm.h>
102 #include <sys/kernel.h>
103 #include <sys/ktr.h>
104 #include <sys/lock.h>
105 #include <sys/proc.h>
106 #include <sys/rwlock.h>
107 #include <sys/malloc.h>
108 #include <sys/vmmeter.h>
109 #include <sys/malloc.h>
110 #include <sys/mman.h>
111 #include <sys/sf_buf.h>
112 #include <sys/smp.h>
113 #include <sys/sched.h>
114 #include <sys/sysctl.h>
115
116 #ifdef DDB
117 #include <ddb/ddb.h>
118 #endif
119
120 #include <machine/physmem.h>
121
122 #include <vm/vm.h>
123 #include <vm/uma.h>
124 #include <vm/pmap.h>
125 #include <vm/vm_param.h>
126 #include <vm/vm_kern.h>
127 #include <vm/vm_object.h>
128 #include <vm/vm_map.h>
129 #include <vm/vm_page.h>
130 #include <vm/vm_pageout.h>
131 #include <vm/vm_phys.h>
132 #include <vm/vm_extern.h>
133 #include <vm/vm_reserv.h>
134 #include <sys/lock.h>
135 #include <sys/mutex.h>
136
137 #include <machine/md_var.h>
138 #include <machine/pmap_var.h>
139 #include <machine/cpu.h>
140 #include <machine/pcb.h>
141 #include <machine/sf_buf.h>
142 #ifdef SMP
143 #include <machine/smp.h>
144 #endif
145 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
146 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
147 #endif
148
149 #ifndef DIAGNOSTIC
150 #define PMAP_INLINE     __inline
151 #else
152 #define PMAP_INLINE
153 #endif
154
155 #ifdef PMAP_DEBUG
156 static void pmap_zero_page_check(vm_page_t m);
157 void pmap_debug(int level);
158 int pmap_pid_dump(int pid);
159
160 #define PDEBUG(_lev_,_stat_) \
161         if (pmap_debug_level >= (_lev_)) \
162                 ((_stat_))
163 #define dprintf printf
164 int pmap_debug_level = 1;
165 #else   /* PMAP_DEBUG */
166 #define PDEBUG(_lev_,_stat_) /* Nothing */
167 #define dprintf(x, arg...)
168 #endif  /* PMAP_DEBUG */
169
170 /*
171  *  Level 2 page tables map definion ('max' is excluded).
172  */
173
174 #define PT2V_MIN_ADDRESS        ((vm_offset_t)PT2MAP)
175 #define PT2V_MAX_ADDRESS        ((vm_offset_t)PT2MAP + PT2MAP_SIZE)
176
177 #define UPT2V_MIN_ADDRESS       ((vm_offset_t)PT2MAP)
178 #define UPT2V_MAX_ADDRESS \
179     ((vm_offset_t)(PT2MAP + (KERNBASE >> PT2MAP_SHIFT)))
180
181 /*
182  *  Promotion to a 1MB (PTE1) page mapping requires that the corresponding
183  *  4KB (PTE2) page mappings have identical settings for the following fields:
184  */
185 #define PTE2_PROMOTE    (PTE2_V | PTE2_A | PTE2_NM | PTE2_S | PTE2_NG | \
186                          PTE2_NX | PTE2_RO | PTE2_U | PTE2_W |          \
187                          PTE2_ATTR_MASK)
188
189 #define PTE1_PROMOTE    (PTE1_V | PTE1_A | PTE1_NM | PTE1_S | PTE1_NG | \
190                          PTE1_NX | PTE1_RO | PTE1_U | PTE1_W |          \
191                          PTE1_ATTR_MASK)
192
193 #define ATTR_TO_L1(l2_attr)     ((((l2_attr) & L2_TEX0) ? L1_S_TEX0 : 0) | \
194                                  (((l2_attr) & L2_C)    ? L1_S_C    : 0) | \
195                                  (((l2_attr) & L2_B)    ? L1_S_B    : 0) | \
196                                  (((l2_attr) & PTE2_A)  ? PTE1_A    : 0) | \
197                                  (((l2_attr) & PTE2_NM) ? PTE1_NM   : 0) | \
198                                  (((l2_attr) & PTE2_S)  ? PTE1_S    : 0) | \
199                                  (((l2_attr) & PTE2_NG) ? PTE1_NG   : 0) | \
200                                  (((l2_attr) & PTE2_NX) ? PTE1_NX   : 0) | \
201                                  (((l2_attr) & PTE2_RO) ? PTE1_RO   : 0) | \
202                                  (((l2_attr) & PTE2_U)  ? PTE1_U    : 0) | \
203                                  (((l2_attr) & PTE2_W)  ? PTE1_W    : 0))
204
205 #define ATTR_TO_L2(l1_attr)     ((((l1_attr) & L1_S_TEX0) ? L2_TEX0 : 0) | \
206                                  (((l1_attr) & L1_S_C)    ? L2_C    : 0) | \
207                                  (((l1_attr) & L1_S_B)    ? L2_B    : 0) | \
208                                  (((l1_attr) & PTE1_A)    ? PTE2_A  : 0) | \
209                                  (((l1_attr) & PTE1_NM)   ? PTE2_NM : 0) | \
210                                  (((l1_attr) & PTE1_S)    ? PTE2_S  : 0) | \
211                                  (((l1_attr) & PTE1_NG)   ? PTE2_NG : 0) | \
212                                  (((l1_attr) & PTE1_NX)   ? PTE2_NX : 0) | \
213                                  (((l1_attr) & PTE1_RO)   ? PTE2_RO : 0) | \
214                                  (((l1_attr) & PTE1_U)    ? PTE2_U  : 0) | \
215                                  (((l1_attr) & PTE1_W)    ? PTE2_W  : 0))
216
217 /*
218  *  PTE2 descriptors creation macros.
219  */
220 #define PTE2_ATTR_DEFAULT       vm_memattr_to_pte2(VM_MEMATTR_DEFAULT)
221 #define PTE2_ATTR_PT            vm_memattr_to_pte2(pt_memattr)
222
223 #define PTE2_KPT(pa)    PTE2_KERN(pa, PTE2_AP_KRW, PTE2_ATTR_PT)
224 #define PTE2_KPT_NG(pa) PTE2_KERN_NG(pa, PTE2_AP_KRW, PTE2_ATTR_PT)
225
226 #define PTE2_KRW(pa)    PTE2_KERN(pa, PTE2_AP_KRW, PTE2_ATTR_DEFAULT)
227 #define PTE2_KRO(pa)    PTE2_KERN(pa, PTE2_AP_KR, PTE2_ATTR_DEFAULT)
228
229 #define PV_STATS
230 #ifdef PV_STATS
231 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
232 #else
233 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
234 #endif
235
236 /*
237  *  The boot_pt1 is used temporary in very early boot stage as L1 page table.
238  *  We can init many things with no memory allocation thanks to its static
239  *  allocation and this brings two main advantages:
240  *  (1) other cores can be started very simply,
241  *  (2) various boot loaders can be supported as its arguments can be processed
242  *      in virtual address space and can be moved to safe location before
243  *      first allocation happened.
244  *  Only disadvantage is that boot_pt1 is used only in very early boot stage.
245  *  However, the table is uninitialized and so lays in bss. Therefore kernel
246  *  image size is not influenced.
247  *
248  *  QQQ: In the future, maybe, boot_pt1 can be used for soft reset and
249  *       CPU suspend/resume game.
250  */
251 extern pt1_entry_t boot_pt1[];
252
253 vm_paddr_t base_pt1;
254 pt1_entry_t *kern_pt1;
255 pt2_entry_t *kern_pt2tab;
256 pt2_entry_t *PT2MAP;
257
258 static uint32_t ttb_flags;
259 static vm_memattr_t pt_memattr;
260 ttb_entry_t pmap_kern_ttb;
261
262 struct pmap kernel_pmap_store;
263 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
264 static struct pmaplist allpmaps;
265 static struct mtx allpmaps_lock;
266
267 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
268 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
269
270 static vm_offset_t kernel_vm_end_new;
271 vm_offset_t kernel_vm_end = KERNBASE + NKPT2PG * NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE;
272 vm_offset_t vm_max_kernel_address;
273 vm_paddr_t kernel_l1pa;
274
275 static struct rwlock __aligned(CACHE_LINE_SIZE) pvh_global_lock;
276
277 /*
278  *  Data for the pv entry allocation mechanism
279  */
280 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
281 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
282 static struct md_page *pv_table; /* XXX: Is it used only the list in md_page? */
283 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
284
285 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
286 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
287 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
288
289 vm_paddr_t first_managed_pa;
290 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pte1_index(pa - first_managed_pa)])
291
292 /*
293  *  All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
294  */
295 caddr_t _tmppt = 0;
296
297 /*
298  *  Crashdump maps.
299  */
300 static caddr_t crashdumpmap;
301
302 static pt2_entry_t *PMAP1 = NULL, *PMAP2;
303 static pt2_entry_t *PADDR1 = NULL, *PADDR2;
304 #ifdef DDB
305 static pt2_entry_t *PMAP3;
306 static pt2_entry_t *PADDR3;
307 static int PMAP3cpu __unused; /* for SMP only */
308 #endif
309 #ifdef SMP
310 static int PMAP1cpu;
311 static int PMAP1changedcpu;
312 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD,
313     &PMAP1changedcpu, 0,
314     "Number of times pmap_pte2_quick changed CPU with same PMAP1");
315 #endif
316 static int PMAP1changed;
317 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD,
318     &PMAP1changed, 0,
319     "Number of times pmap_pte2_quick changed PMAP1");
320 static int PMAP1unchanged;
321 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD,
322     &PMAP1unchanged, 0,
323     "Number of times pmap_pte2_quick didn't change PMAP1");
324 static struct mtx PMAP2mutex;
325
326 static __inline void pt2_wirecount_init(vm_page_t m);
327 static boolean_t pmap_demote_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p,
328     vm_offset_t va);
329 void cache_icache_sync_fresh(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, vm_size_t size);
330
331 /*
332  *  Function to set the debug level of the pmap code.
333  */
334 #ifdef PMAP_DEBUG
335 void
336 pmap_debug(int level)
337 {
338
339         pmap_debug_level = level;
340         dprintf("pmap_debug: level=%d\n", pmap_debug_level);
341 }
342 #endif /* PMAP_DEBUG */
343
344 /*
345  *  This table must corespond with memory attribute configuration in vm.h.
346  *  First entry is used for normal system mapping.
347  *
348  *  Device memory is always marked as shared.
349  *  Normal memory is shared only in SMP .
350  *  Not outer shareable bits are not used yet.
351  *  Class 6 cannot be used on ARM11.
352  */
353 #define TEXDEF_TYPE_SHIFT       0
354 #define TEXDEF_TYPE_MASK        0x3
355 #define TEXDEF_INNER_SHIFT      2
356 #define TEXDEF_INNER_MASK       0x3
357 #define TEXDEF_OUTER_SHIFT      4
358 #define TEXDEF_OUTER_MASK       0x3
359 #define TEXDEF_NOS_SHIFT        6
360 #define TEXDEF_NOS_MASK         0x1
361
362 #define TEX(t, i, o, s)                         \
363                 ((t) << TEXDEF_TYPE_SHIFT) |    \
364                 ((i) << TEXDEF_INNER_SHIFT) |   \
365                 ((o) << TEXDEF_OUTER_SHIFT |    \
366                 ((s) << TEXDEF_NOS_SHIFT))
367
368 static uint32_t tex_class[8] = {
369 /*          type      inner cache outer cache */
370         TEX(PRRR_MEM, NMRR_WB_WA, NMRR_WB_WA, 0),  /* 0 - ATTR_WB_WA    */
371         TEX(PRRR_MEM, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 1 - ATTR_NOCACHE  */
372         TEX(PRRR_DEV, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 2 - ATTR_DEVICE   */
373         TEX(PRRR_SO,  NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 3 - ATTR_SO       */
374         TEX(PRRR_MEM, NMRR_WT,    NMRR_WT,    0),  /* 4 - ATTR_WT       */
375         TEX(PRRR_MEM, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 5 - NOT USED YET  */
376         TEX(PRRR_MEM, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 6 - NOT USED YET  */
377         TEX(PRRR_MEM, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 7 - NOT USED YET  */
378 };
379 #undef TEX
380
381 static uint32_t pte2_attr_tab[8] = {
382         PTE2_ATTR_WB_WA,        /* 0 - VM_MEMATTR_WB_WA */
383         PTE2_ATTR_NOCACHE,      /* 1 - VM_MEMATTR_NOCACHE */
384         PTE2_ATTR_DEVICE,       /* 2 - VM_MEMATTR_DEVICE */
385         PTE2_ATTR_SO,           /* 3 - VM_MEMATTR_SO */
386         PTE2_ATTR_WT,           /* 4 - VM_MEMATTR_WRITE_THROUGH */
387         0,                      /* 5 - NOT USED YET */
388         0,                      /* 6 - NOT USED YET */
389         0                       /* 7 - NOT USED YET */
390 };
391 CTASSERT(VM_MEMATTR_WB_WA == 0);
392 CTASSERT(VM_MEMATTR_NOCACHE == 1);
393 CTASSERT(VM_MEMATTR_DEVICE == 2);
394 CTASSERT(VM_MEMATTR_SO == 3);
395 CTASSERT(VM_MEMATTR_WRITE_THROUGH == 4);
396
397 static inline uint32_t
398 vm_memattr_to_pte2(vm_memattr_t ma)
399 {
400
401         KASSERT((u_int)ma < 5, ("%s: bad vm_memattr_t %d", __func__, ma));
402         return (pte2_attr_tab[(u_int)ma]);
403 }
404
405 static inline uint32_t
406 vm_page_pte2_attr(vm_page_t m)
407 {
408
409         return (vm_memattr_to_pte2(m->md.pat_mode));
410 }
411
412 /*
413  * Convert TEX definition entry to TTB flags.
414  */
415 static uint32_t
416 encode_ttb_flags(int idx)
417 {
418         uint32_t inner, outer, nos, reg;
419
420         inner = (tex_class[idx] >> TEXDEF_INNER_SHIFT) &
421                 TEXDEF_INNER_MASK;
422         outer = (tex_class[idx] >> TEXDEF_OUTER_SHIFT) &
423                 TEXDEF_OUTER_MASK;
424         nos = (tex_class[idx] >> TEXDEF_NOS_SHIFT) &
425                 TEXDEF_NOS_MASK;
426
427         reg = nos << 5;
428         reg |= outer << 3;
429         if (cpuinfo.coherent_walk)
430                 reg |= (inner & 0x1) << 6;
431         reg |= (inner & 0x2) >> 1;
432 #ifdef SMP
433         ARM_SMP_UP(
434                 reg |= 1 << 1,
435         );
436 #endif
437         return reg;
438 }
439
440 /*
441  *  Set TEX remapping registers in current CPU.
442  */
443 void
444 pmap_set_tex(void)
445 {
446         uint32_t prrr, nmrr;
447         uint32_t type, inner, outer, nos;
448         int i;
449
450 #ifdef PMAP_PTE_NOCACHE
451         /* XXX fixme */
452         if (cpuinfo.coherent_walk) {
453                 pt_memattr = VM_MEMATTR_WB_WA;
454                 ttb_flags = encode_ttb_flags(0);
455         }
456         else {
457                 pt_memattr = VM_MEMATTR_NOCACHE;
458                 ttb_flags = encode_ttb_flags(1);
459         }
460 #else
461         pt_memattr = VM_MEMATTR_WB_WA;
462         ttb_flags = encode_ttb_flags(0);
463 #endif
464
465         prrr = 0;
466         nmrr = 0;
467
468         /* Build remapping register from TEX classes. */
469         for (i = 0; i < 8; i++) {
470                 type = (tex_class[i] >> TEXDEF_TYPE_SHIFT) &
471                         TEXDEF_TYPE_MASK;
472                 inner = (tex_class[i] >> TEXDEF_INNER_SHIFT) &
473                         TEXDEF_INNER_MASK;
474                 outer = (tex_class[i] >> TEXDEF_OUTER_SHIFT) &
475                         TEXDEF_OUTER_MASK;
476                 nos = (tex_class[i] >> TEXDEF_NOS_SHIFT) &
477                         TEXDEF_NOS_MASK;
478
479                 prrr |= type  << (i * 2);
480                 prrr |= nos   << (i + 24);
481                 nmrr |= inner << (i * 2);
482                 nmrr |= outer << (i * 2 + 16);
483         }
484         /* Add shareable bits for device memory. */
485         prrr |= PRRR_DS0 | PRRR_DS1;
486
487         /* Add shareable bits for normal memory in SMP case. */
488 #ifdef SMP
489         ARM_SMP_UP(
490                 prrr |= PRRR_NS1,
491         );
492 #endif
493         cp15_prrr_set(prrr);
494         cp15_nmrr_set(nmrr);
495
496         /* Caches are disabled, so full TLB flush should be enough. */
497         tlb_flush_all_local();
498 }
499
500 /*
501  * Remap one vm_meattr class to another one. This can be useful as
502  * workaround for SOC errata, e.g. if devices must be accessed using
503  * SO memory class.
504  *
505  * !!! Please note that this function is absolutely last resort thing.
506  * It should not be used under normal circumstances. !!!
507  *
508  * Usage rules:
509  * - it shall be called after pmap_bootstrap_prepare() and before
510  *   cpu_mp_start() (thus only on boot CPU). In practice, it's expected
511  *   to be called from platform_attach() or platform_late_init().
512  *
513  * - if remapping doesn't change caching mode, or until uncached class
514  *   is remapped to any kind of cached one, then no other restriction exists.
515  *
516  * - if pmap_remap_vm_attr() changes caching mode, but both (original and
517  *   remapped) remain cached, then caller is resposible for calling
518  *   of dcache_wbinv_poc_all().
519  *
520  * - remapping of any kind of cached class to uncached is not permitted.
521  */
522 void
523 pmap_remap_vm_attr(vm_memattr_t old_attr, vm_memattr_t new_attr)
524 {
525         int old_idx, new_idx;
526
527         /* Map VM memattrs to indexes to tex_class table. */
528         old_idx = PTE2_ATTR2IDX(pte2_attr_tab[(int)old_attr]);
529         new_idx = PTE2_ATTR2IDX(pte2_attr_tab[(int)new_attr]);
530
531         /* Replace TEX attribute and apply it. */
532         tex_class[old_idx] = tex_class[new_idx];
533         pmap_set_tex();
534 }
535
536 /*
537  * KERNBASE must be multiple of NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE. In other words,
538  * KERNBASE is mapped by first L2 page table in L2 page table page. It
539  * meets same constrain due to PT2MAP being placed just under KERNBASE.
540  */
541 CTASSERT((KERNBASE & (NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE - 1)) == 0);
542 CTASSERT((KERNBASE - VM_MAXUSER_ADDRESS) >= PT2MAP_SIZE);
543
544 /*
545  *  In crazy dreams, PAGE_SIZE could be a multiple of PTE2_SIZE in general.
546  *  For now, anyhow, the following check must be fulfilled.
547  */
548 CTASSERT(PAGE_SIZE == PTE2_SIZE);
549 /*
550  *  We don't want to mess up MI code with all MMU and PMAP definitions,
551  *  so some things, which depend on other ones, are defined independently.
552  *  Now, it is time to check that we don't screw up something.
553  */
554 CTASSERT(PDRSHIFT == PTE1_SHIFT);
555 /*
556  *  Check L1 and L2 page table entries definitions consistency.
557  */
558 CTASSERT(NB_IN_PT1 == (sizeof(pt1_entry_t) * NPTE1_IN_PT1));
559 CTASSERT(NB_IN_PT2 == (sizeof(pt2_entry_t) * NPTE2_IN_PT2));
560 /*
561  *  Check L2 page tables page consistency.
562  */
563 CTASSERT(PAGE_SIZE == (NPT2_IN_PG * NB_IN_PT2));
564 CTASSERT((1 << PT2PG_SHIFT) == NPT2_IN_PG);
565 /*
566  *  Check PT2TAB consistency.
567  *  PT2TAB_ENTRIES is defined as a division of NPTE1_IN_PT1 by NPT2_IN_PG.
568  *  This should be done without remainder.
569  */
570 CTASSERT(NPTE1_IN_PT1 == (PT2TAB_ENTRIES * NPT2_IN_PG));
571
572 /*
573  *      A PT2MAP magic.
574  *
575  *  All level 2 page tables (PT2s) are mapped continuously and accordingly
576  *  into PT2MAP address space. As PT2 size is less than PAGE_SIZE, this can
577  *  be done only if PAGE_SIZE is a multiple of PT2 size. All PT2s in one page
578  *  must be used together, but not necessary at once. The first PT2 in a page
579  *  must map things on correctly aligned address and the others must follow
580  *  in right order.
581  */
582 #define NB_IN_PT2TAB    (PT2TAB_ENTRIES * sizeof(pt2_entry_t))
583 #define NPT2_IN_PT2TAB  (NB_IN_PT2TAB / NB_IN_PT2)
584 #define NPG_IN_PT2TAB   (NB_IN_PT2TAB / PAGE_SIZE)
585
586 /*
587  *  Check PT2TAB consistency.
588  *  NPT2_IN_PT2TAB is defined as a division of NB_IN_PT2TAB by NB_IN_PT2.
589  *  NPG_IN_PT2TAB is defined as a division of NB_IN_PT2TAB by PAGE_SIZE.
590  *  The both should be done without remainder.
591  */
592 CTASSERT(NB_IN_PT2TAB == (NPT2_IN_PT2TAB * NB_IN_PT2));
593 CTASSERT(NB_IN_PT2TAB == (NPG_IN_PT2TAB * PAGE_SIZE));
594 /*
595  *  The implementation was made general, however, with the assumption
596  *  bellow in mind. In case of another value of NPG_IN_PT2TAB,
597  *  the code should be once more rechecked.
598  */
599 CTASSERT(NPG_IN_PT2TAB == 1);
600
601 /*
602  *  Get offset of PT2 in a page
603  *  associated with given PT1 index.
604  */
605 static __inline u_int
606 page_pt2off(u_int pt1_idx)
607 {
608
609         return ((pt1_idx & PT2PG_MASK) * NB_IN_PT2);
610 }
611
612 /*
613  *  Get physical address of PT2
614  *  associated with given PT2s page and PT1 index.
615  */
616 static __inline vm_paddr_t
617 page_pt2pa(vm_paddr_t pgpa, u_int pt1_idx)
618 {
619
620         return (pgpa + page_pt2off(pt1_idx));
621 }
622
623 /*
624  *  Get first entry of PT2
625  *  associated with given PT2s page and PT1 index.
626  */
627 static __inline pt2_entry_t *
628 page_pt2(vm_offset_t pgva, u_int pt1_idx)
629 {
630
631         return ((pt2_entry_t *)(pgva + page_pt2off(pt1_idx)));
632 }
633
634 /*
635  *  Get virtual address of PT2s page (mapped in PT2MAP)
636  *  which holds PT2 which holds entry which maps given virtual address.
637  */
638 static __inline vm_offset_t
639 pt2map_pt2pg(vm_offset_t va)
640 {
641
642         va &= ~(NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE - 1);
643         return ((vm_offset_t)pt2map_entry(va));
644 }
645
646 /*****************************************************************************
647  *
648  *     THREE pmap initialization milestones exist:
649  *
650  *  locore.S
651  *    -> fundamental init (including MMU) in ASM
652  *
653  *  initarm()
654  *    -> fundamental init continues in C
655  *    -> first available physical address is known
656  *
657  *    pmap_bootstrap_prepare() -> FIRST PMAP MILESTONE (first epoch begins)
658  *      -> basic (safe) interface for physical address allocation is made
659  *      -> basic (safe) interface for virtual mapping is made
660  *      -> limited not SMP coherent work is possible
661  *
662  *    -> more fundamental init continues in C
663  *    -> locks and some more things are available
664  *    -> all fundamental allocations and mappings are done
665  *
666  *    pmap_bootstrap() -> SECOND PMAP MILESTONE (second epoch begins)
667  *      -> phys_avail[] and virtual_avail is set
668  *      -> control is passed to vm subsystem
669  *      -> physical and virtual address allocation are off limit
670  *      -> low level mapping functions, some SMP coherent,
671  *         are available, which cannot be used before vm subsystem
672  *         is being inited
673  *
674  *  mi_startup()
675  *    -> vm subsystem is being inited
676  *
677  *      pmap_init() -> THIRD PMAP MILESTONE (third epoch begins)
678  *        -> pmap is fully inited
679  *
680  *****************************************************************************/
681
682 /*****************************************************************************
683  *
684  *      PMAP first stage initialization and utility functions
685  *      for pre-bootstrap epoch.
686  *
687  *  After pmap_bootstrap_prepare() is called, the following functions
688  *  can be used:
689  *
690  *  (1) strictly only for this stage functions for physical page allocations,
691  *      virtual space allocations, and mappings:
692  *
693  *  vm_paddr_t pmap_preboot_get_pages(u_int num);
694  *  void pmap_preboot_map_pages(vm_paddr_t pa, vm_offset_t va, u_int num);
695  *  vm_offset_t pmap_preboot_reserve_pages(u_int num);
696  *  vm_offset_t pmap_preboot_get_vpages(u_int num);
697  *  void pmap_preboot_map_attr(vm_paddr_t pa, vm_offset_t va, vm_size_t size,
698  *      vm_prot_t prot, vm_memattr_t attr);
699  *
700  *  (2) for all stages:
701  *
702  *  vm_paddr_t pmap_kextract(vm_offset_t va);
703  *
704  *  NOTE: This is not SMP coherent stage.
705  *
706  *****************************************************************************/
707
708 #define KERNEL_P2V(pa) \
709     ((vm_offset_t)((pa) - arm_physmem_kernaddr + KERNVIRTADDR))
710 #define KERNEL_V2P(va) \
711     ((vm_paddr_t)((va) - KERNVIRTADDR + arm_physmem_kernaddr))
712
713 static vm_paddr_t last_paddr;
714
715 /*
716  *  Pre-bootstrap epoch page allocator.
717  */
718 vm_paddr_t
719 pmap_preboot_get_pages(u_int num)
720 {
721         vm_paddr_t ret;
722
723         ret = last_paddr;
724         last_paddr += num * PAGE_SIZE;
725
726         return (ret);
727 }
728
729 /*
730  *      The fundamental initialization of PMAP stuff.
731  *
732  *  Some things already happened in locore.S and some things could happen
733  *  before pmap_bootstrap_prepare() is called, so let's recall what is done:
734  *  1. Caches are disabled.
735  *  2. We are running on virtual addresses already with 'boot_pt1'
736  *     as L1 page table.
737  *  3. So far, all virtual addresses can be converted to physical ones and
738  *     vice versa by the following macros:
739  *       KERNEL_P2V(pa) .... physical to virtual ones,
740  *       KERNEL_V2P(va) .... virtual to physical ones.
741  *
742  *  What is done herein:
743  *  1. The 'boot_pt1' is replaced by real kernel L1 page table 'kern_pt1'.
744  *  2. PT2MAP magic is brought to live.
745  *  3. Basic preboot functions for page allocations and mappings can be used.
746  *  4. Everything is prepared for L1 cache enabling.
747  *
748  *  Variations:
749  *  1. To use second TTB register, so kernel and users page tables will be
750  *     separated. This way process forking - pmap_pinit() - could be faster,
751  *     it saves physical pages and KVA per a process, and it's simple change.
752  *     However, it will lead, due to hardware matter, to the following:
753  *     (a) 2G space for kernel and 2G space for users.
754  *     (b) 1G space for kernel in low addresses and 3G for users above it.
755  *     A question is: Is the case (b) really an option? Note that case (b)
756  *     does save neither physical memory and KVA.
757  */
758 void
759 pmap_bootstrap_prepare(vm_paddr_t last)
760 {
761         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2tab_pa, pa, size;
762         vm_offset_t pt2pg_va;
763         pt1_entry_t *pte1p;
764         pt2_entry_t *pte2p;
765         u_int i;
766         uint32_t l1_attr;
767
768         /*
769          * Now, we are going to make real kernel mapping. Note that we are
770          * already running on some mapping made in locore.S and we expect
771          * that it's large enough to ensure nofault access to physical memory
772          * allocated herein before switch.
773          *
774          * As kernel image and everything needed before are and will be mapped
775          * by section mappings, we align last physical address to PTE1_SIZE.
776          */
777         last_paddr = pte1_roundup(last);
778
779         /*
780          * Allocate and zero page(s) for kernel L1 page table.
781          *
782          * Note that it's first allocation on space which was PTE1_SIZE
783          * aligned and as such base_pt1 is aligned to NB_IN_PT1 too.
784          */
785         base_pt1 = pmap_preboot_get_pages(NPG_IN_PT1);
786         kern_pt1 = (pt1_entry_t *)KERNEL_P2V(base_pt1);
787         bzero((void*)kern_pt1, NB_IN_PT1);
788         pte1_sync_range(kern_pt1, NB_IN_PT1);
789
790         /* Allocate and zero page(s) for kernel PT2TAB. */
791         pt2tab_pa = pmap_preboot_get_pages(NPG_IN_PT2TAB);
792         kern_pt2tab = (pt2_entry_t *)KERNEL_P2V(pt2tab_pa);
793         bzero(kern_pt2tab, NB_IN_PT2TAB);
794         pte2_sync_range(kern_pt2tab, NB_IN_PT2TAB);
795
796         /* Allocate and zero page(s) for kernel L2 page tables. */
797         pt2pg_pa = pmap_preboot_get_pages(NKPT2PG);
798         pt2pg_va = KERNEL_P2V(pt2pg_pa);
799         size = NKPT2PG * PAGE_SIZE;
800         bzero((void*)pt2pg_va, size);
801         pte2_sync_range((pt2_entry_t *)pt2pg_va, size);
802
803         /*
804          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
805          * preallocated pages for kernel L2 page tables so that vm_page
806          * structures representing these pages will be created. The vm_page
807          * structures are required for promotion of the corresponding kernel
808          * virtual addresses to section mappings.
809          */
810         vm_phys_add_seg(pt2tab_pa, pmap_preboot_get_pages(0));
811
812         /*
813          * Insert allocated L2 page table pages to PT2TAB and make
814          * link to all PT2s in L1 page table. See how kernel_vm_end
815          * is initialized.
816          *
817          * We play simple and safe. So every KVA will have underlaying
818          * L2 page table, even kernel image mapped by sections.
819          */
820         pte2p = kern_pt2tab_entry(KERNBASE);
821         for (pa = pt2pg_pa; pa < pt2pg_pa + size; pa += PTE2_SIZE)
822                 pt2tab_store(pte2p++, PTE2_KPT(pa));
823
824         pte1p = kern_pte1(KERNBASE);
825         for (pa = pt2pg_pa; pa < pt2pg_pa + size; pa += NB_IN_PT2)
826                 pte1_store(pte1p++, PTE1_LINK(pa));
827
828         /* Make section mappings for kernel. */
829         l1_attr = ATTR_TO_L1(PTE2_ATTR_DEFAULT);
830         pte1p = kern_pte1(KERNBASE);
831         for (pa = KERNEL_V2P(KERNBASE); pa < last; pa += PTE1_SIZE)
832                 pte1_store(pte1p++, PTE1_KERN(pa, PTE1_AP_KRW, l1_attr));
833
834         /*
835          * Get free and aligned space for PT2MAP and make L1 page table links
836          * to L2 page tables held in PT2TAB.
837          *
838          * Note that pages holding PT2s are stored in PT2TAB as pt2_entry_t
839          * descriptors and PT2TAB page(s) itself is(are) used as PT2s. Thus
840          * each entry in PT2TAB maps all PT2s in a page. This implies that
841          * virtual address of PT2MAP must be aligned to NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE.
842          */
843         PT2MAP = (pt2_entry_t *)(KERNBASE - PT2MAP_SIZE);
844         pte1p = kern_pte1((vm_offset_t)PT2MAP);
845         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPT2_IN_PT2TAB; i++, pa += NB_IN_PT2) {
846                 pte1_store(pte1p++, PTE1_LINK(pa));
847         }
848
849         /*
850          * Store PT2TAB in PT2TAB itself, i.e. self reference mapping.
851          * Each pmap will hold own PT2TAB, so the mapping should be not global.
852          */
853         pte2p = kern_pt2tab_entry((vm_offset_t)PT2MAP);
854         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPG_IN_PT2TAB; i++, pa += PTE2_SIZE) {
855                 pt2tab_store(pte2p++, PTE2_KPT_NG(pa));
856         }
857
858         /*
859          * Choose correct L2 page table and make mappings for allocations
860          * made herein which replaces temporary locore.S mappings after a while.
861          * Note that PT2MAP cannot be used until we switch to kern_pt1.
862          *
863          * Note, that these allocations started aligned on 1M section and
864          * kernel PT1 was allocated first. Making of mappings must follow
865          * order of physical allocations as we've used KERNEL_P2V() macro
866          * for virtual addresses resolution.
867          */
868         pte2p = kern_pt2tab_entry((vm_offset_t)kern_pt1);
869         pt2pg_va = KERNEL_P2V(pte2_pa(pte2_load(pte2p)));
870
871         pte2p = page_pt2(pt2pg_va, pte1_index((vm_offset_t)kern_pt1));
872
873         /* Make mapping for kernel L1 page table. */
874         for (pa = base_pt1, i = 0; i < NPG_IN_PT1; i++, pa += PTE2_SIZE)
875                 pte2_store(pte2p++, PTE2_KPT(pa));
876
877         /* Make mapping for kernel PT2TAB. */
878         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPG_IN_PT2TAB; i++, pa += PTE2_SIZE)
879                 pte2_store(pte2p++, PTE2_KPT(pa));
880
881         /* Finally, switch from 'boot_pt1' to 'kern_pt1'. */
882         pmap_kern_ttb = base_pt1 | ttb_flags;
883         cpuinfo_reinit_mmu(pmap_kern_ttb);
884         /*
885          * Initialize the first available KVA. As kernel image is mapped by
886          * sections, we are leaving some gap behind.
887          */
888         virtual_avail = (vm_offset_t)kern_pt2tab + NPG_IN_PT2TAB * PAGE_SIZE;
889 }
890
891 /*
892  *  Setup L2 page table page for given KVA.
893  *  Used in pre-bootstrap epoch.
894  *
895  *  Note that we have allocated NKPT2PG pages for L2 page tables in advance
896  *  and used them for mapping KVA starting from KERNBASE. However, this is not
897  *  enough. Vectors and devices need L2 page tables too. Note that they are
898  *  even above VM_MAX_KERNEL_ADDRESS.
899  */
900 static __inline vm_paddr_t
901 pmap_preboot_pt2pg_setup(vm_offset_t va)
902 {
903         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
904         vm_paddr_t pt2pg_pa;
905
906         /* Get associated entry in PT2TAB. */
907         pte2p = kern_pt2tab_entry(va);
908
909         /* Just return, if PT2s page exists already. */
910         pte2 = pt2tab_load(pte2p);
911         if (pte2_is_valid(pte2))
912                 return (pte2_pa(pte2));
913
914         KASSERT(va >= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS,
915             ("%s: NKPT2PG too small", __func__));
916
917         /*
918          * Allocate page for PT2s and insert it to PT2TAB.
919          * In other words, map it into PT2MAP space.
920          */
921         pt2pg_pa = pmap_preboot_get_pages(1);
922         pt2tab_store(pte2p, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
923
924         /* Zero all PT2s in allocated page. */
925         bzero((void*)pt2map_pt2pg(va), PAGE_SIZE);
926         pte2_sync_range((pt2_entry_t *)pt2map_pt2pg(va), PAGE_SIZE);
927
928         return (pt2pg_pa);
929 }
930
931 /*
932  *  Setup L2 page table for given KVA.
933  *  Used in pre-bootstrap epoch.
934  */
935 static void
936 pmap_preboot_pt2_setup(vm_offset_t va)
937 {
938         pt1_entry_t *pte1p;
939         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2_pa;
940
941         /* Setup PT2's page. */
942         pt2pg_pa = pmap_preboot_pt2pg_setup(va);
943         pt2_pa = page_pt2pa(pt2pg_pa, pte1_index(va));
944
945         /* Insert PT2 to PT1. */
946         pte1p = kern_pte1(va);
947         pte1_store(pte1p, PTE1_LINK(pt2_pa));
948 }
949
950 /*
951  *  Get L2 page entry associated with given KVA.
952  *  Used in pre-bootstrap epoch.
953  */
954 static __inline pt2_entry_t*
955 pmap_preboot_vtopte2(vm_offset_t va)
956 {
957         pt1_entry_t *pte1p;
958
959         /* Setup PT2 if needed. */
960         pte1p = kern_pte1(va);
961         if (!pte1_is_valid(pte1_load(pte1p))) /* XXX - sections ?! */
962                 pmap_preboot_pt2_setup(va);
963
964         return (pt2map_entry(va));
965 }
966
967 /*
968  *  Pre-bootstrap epoch page(s) mapping(s).
969  */
970 void
971 pmap_preboot_map_pages(vm_paddr_t pa, vm_offset_t va, u_int num)
972 {
973         u_int i;
974         pt2_entry_t *pte2p;
975
976         /* Map all the pages. */
977         for (i = 0; i < num; i++) {
978                 pte2p = pmap_preboot_vtopte2(va);
979                 pte2_store(pte2p, PTE2_KRW(pa));
980                 va += PAGE_SIZE;
981                 pa += PAGE_SIZE;
982         }
983 }
984
985 /*
986  *  Pre-bootstrap epoch virtual space alocator.
987  */
988 vm_offset_t
989 pmap_preboot_reserve_pages(u_int num)
990 {
991         u_int i;
992         vm_offset_t start, va;
993         pt2_entry_t *pte2p;
994
995         /* Allocate virtual space. */
996         start = va = virtual_avail;
997         virtual_avail += num * PAGE_SIZE;
998
999         /* Zero the mapping. */
1000         for (i = 0; i < num; i++) {
1001                 pte2p = pmap_preboot_vtopte2(va);
1002                 pte2_store(pte2p, 0);
1003                 va += PAGE_SIZE;
1004         }
1005
1006         return (start);
1007 }
1008
1009 /*
1010  *  Pre-bootstrap epoch page(s) allocation and mapping(s).
1011  */
1012 vm_offset_t
1013 pmap_preboot_get_vpages(u_int num)
1014 {
1015         vm_paddr_t  pa;
1016         vm_offset_t va;
1017
1018         /* Allocate physical page(s). */
1019         pa = pmap_preboot_get_pages(num);
1020
1021         /* Allocate virtual space. */
1022         va = virtual_avail;
1023         virtual_avail += num * PAGE_SIZE;
1024
1025         /* Map and zero all. */
1026         pmap_preboot_map_pages(pa, va, num);
1027         bzero((void *)va, num * PAGE_SIZE);
1028
1029         return (va);
1030 }
1031
1032 /*
1033  *  Pre-bootstrap epoch page mapping(s) with attributes.
1034  */
1035 void
1036 pmap_preboot_map_attr(vm_paddr_t pa, vm_offset_t va, vm_size_t size,
1037     vm_prot_t prot, vm_memattr_t attr)
1038 {
1039         u_int num;
1040         u_int l1_attr, l1_prot, l2_prot, l2_attr;
1041         pt1_entry_t *pte1p;
1042         pt2_entry_t *pte2p;
1043
1044         l2_prot = prot & VM_PROT_WRITE ? PTE2_AP_KRW : PTE2_AP_KR;
1045         l2_prot |= (prot & VM_PROT_EXECUTE) ? PTE2_X : PTE2_NX;
1046         l2_attr = vm_memattr_to_pte2(attr);
1047         l1_prot = ATTR_TO_L1(l2_prot);
1048         l1_attr = ATTR_TO_L1(l2_attr);
1049
1050         /* Map all the pages. */
1051         num = round_page(size);
1052         while (num > 0) {
1053                 if ((((va | pa) & PTE1_OFFSET) == 0) && (num >= PTE1_SIZE)) {
1054                         pte1p = kern_pte1(va);
1055                         pte1_store(pte1p, PTE1_KERN(pa, l1_prot, l1_attr));
1056                         va += PTE1_SIZE;
1057                         pa += PTE1_SIZE;
1058                         num -= PTE1_SIZE;
1059                 } else {
1060                         pte2p = pmap_preboot_vtopte2(va);
1061                         pte2_store(pte2p, PTE2_KERN(pa, l2_prot, l2_attr));
1062                         va += PAGE_SIZE;
1063                         pa += PAGE_SIZE;
1064                         num -= PAGE_SIZE;
1065                 }
1066         }
1067 }
1068
1069 /*
1070  *  Extract from the kernel page table the physical address
1071  *  that is mapped by the given virtual address "va".
1072  */
1073 vm_paddr_t
1074 pmap_kextract(vm_offset_t va)
1075 {
1076         vm_paddr_t pa;
1077         pt1_entry_t pte1;
1078         pt2_entry_t pte2;
1079
1080         pte1 = pte1_load(kern_pte1(va));
1081         if (pte1_is_section(pte1)) {
1082                 pa = pte1_pa(pte1) | (va & PTE1_OFFSET);
1083         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
1084                 /*
1085                  * We should beware of concurrent promotion that changes
1086                  * pte1 at this point. However, it's not a problem as PT2
1087                  * page is preserved by promotion in PT2TAB. So even if
1088                  * it happens, using of PT2MAP is still safe.
1089                  *
1090                  * QQQ: However, concurrent removing is a problem which
1091                  *      ends in abort on PT2MAP space. Locking must be used
1092                  *      to deal with this.
1093                  */
1094                 pte2 = pte2_load(pt2map_entry(va));
1095                 pa = pte2_pa(pte2) | (va & PTE2_OFFSET);
1096         }
1097         else {
1098                 panic("%s: va %#x pte1 %#x", __func__, va, pte1);
1099         }
1100         return (pa);
1101 }
1102
1103 /*
1104  *  Extract from the kernel page table the physical address
1105  *  that is mapped by the given virtual address "va". Also
1106  *  return L2 page table entry which maps the address.
1107  *
1108  *  This is only intended to be used for panic dumps.
1109  */
1110 vm_paddr_t
1111 pmap_dump_kextract(vm_offset_t va, pt2_entry_t *pte2p)
1112 {
1113         vm_paddr_t pa;
1114         pt1_entry_t pte1;
1115         pt2_entry_t pte2;
1116
1117         pte1 = pte1_load(kern_pte1(va));
1118         if (pte1_is_section(pte1)) {
1119                 pa = pte1_pa(pte1) | (va & PTE1_OFFSET);
1120                 pte2 = pa | ATTR_TO_L2(pte1) | PTE2_V;
1121         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
1122                 pte2 = pte2_load(pt2map_entry(va));
1123                 pa = pte2_pa(pte2);
1124         } else {
1125                 pte2 = 0;
1126                 pa = 0;
1127         }
1128         if (pte2p != NULL)
1129                 *pte2p = pte2;
1130         return (pa);
1131 }
1132
1133 /*****************************************************************************
1134  *
1135  *      PMAP second stage initialization and utility functions
1136  *      for bootstrap epoch.
1137  *
1138  *  After pmap_bootstrap() is called, the following functions for
1139  *  mappings can be used:
1140  *
1141  *  void pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
1142  *  void pmap_kremove(vm_offset_t va);
1143  *  vm_offset_t pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end,
1144  *      int prot);
1145  *
1146  *  NOTE: This is not SMP coherent stage. And physical page allocation is not
1147  *        allowed during this stage.
1148  *
1149  *****************************************************************************/
1150
1151 /*
1152  *  Initialize kernel PMAP locks and lists, kernel_pmap itself, and
1153  *  reserve various virtual spaces for temporary mappings.
1154  */
1155 void
1156 pmap_bootstrap(vm_offset_t firstaddr)
1157 {
1158         pt2_entry_t *unused __unused;
1159         struct pcpu *pc;
1160
1161         /*
1162          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
1163          */
1164         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
1165         kernel_l1pa = (vm_paddr_t)kern_pt1;  /* for libkvm */
1166         kernel_pmap->pm_pt1 = kern_pt1;
1167         kernel_pmap->pm_pt2tab = kern_pt2tab;
1168         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);  /* don't allow deactivation */
1169         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
1170
1171         /*
1172          * Initialize the global pv list lock.
1173          */
1174         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
1175
1176         LIST_INIT(&allpmaps);
1177
1178         /*
1179          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
1180          * preempted by smp_rendezvous_cpus().
1181          */
1182         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
1183         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1184         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
1185         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1186
1187         /*
1188          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
1189          * mapping of pages.
1190          */
1191 #define SYSMAP(c, p, v, n)  do {                \
1192         v = (c)pmap_preboot_reserve_pages(n);   \
1193         p = pt2map_entry((vm_offset_t)v);       \
1194         } while (0)
1195
1196         /*
1197          * Local CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
1198          * Local CMAP2 is also used for data cache cleaning.
1199          */
1200         pc = get_pcpu();
1201         mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
1202         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap1_pte2p, pc->pc_cmap1_addr, 1);
1203         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap2_pte2p, pc->pc_cmap2_addr, 1);
1204         SYSMAP(vm_offset_t, pc->pc_qmap_pte2p, pc->pc_qmap_addr, 1);
1205
1206         /*
1207          * Crashdump maps.
1208          */
1209         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
1210
1211         /*
1212          * _tmppt is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
1213          */
1214         SYSMAP(caddr_t, unused, _tmppt, 1);
1215
1216         /*
1217          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte2_quick() and pmap_pte2(),
1218          * respectively. PADDR3 is used by pmap_pte2_ddb().
1219          */
1220         SYSMAP(pt2_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1);
1221         SYSMAP(pt2_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1);
1222 #ifdef DDB
1223         SYSMAP(pt2_entry_t *, PMAP3, PADDR3, 1);
1224 #endif
1225         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
1226
1227         /*
1228          * Note that in very short time in initarm(), we are going to
1229          * initialize phys_avail[] array and no further page allocation
1230          * can happen after that until vm subsystem will be initialized.
1231          */
1232         kernel_vm_end_new = kernel_vm_end;
1233         virtual_end = vm_max_kernel_address;
1234 }
1235
1236 static void
1237 pmap_init_reserved_pages(void)
1238 {
1239         struct pcpu *pc;
1240         vm_offset_t pages;
1241         int i;
1242
1243         CPU_FOREACH(i) {
1244                 pc = pcpu_find(i);
1245                 /*
1246                  * Skip if the mapping has already been initialized,
1247                  * i.e. this is the BSP.
1248                  */
1249                 if (pc->pc_cmap1_addr != 0)
1250                         continue;
1251                 mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
1252                 pages = kva_alloc(PAGE_SIZE * 3);
1253                 if (pages == 0)
1254                         panic("%s: unable to allocate KVA", __func__);
1255                 pc->pc_cmap1_pte2p = pt2map_entry(pages);
1256                 pc->pc_cmap2_pte2p = pt2map_entry(pages + PAGE_SIZE);
1257                 pc->pc_qmap_pte2p = pt2map_entry(pages + (PAGE_SIZE * 2));
1258                 pc->pc_cmap1_addr = (caddr_t)pages;
1259                 pc->pc_cmap2_addr = (caddr_t)(pages + PAGE_SIZE);
1260                 pc->pc_qmap_addr = pages + (PAGE_SIZE * 2);
1261         }
1262 }
1263 SYSINIT(rpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_reserved_pages, NULL);
1264
1265 /*
1266  *  The function can already be use in second initialization stage.
1267  *  As such, the function DOES NOT call pmap_growkernel() where PT2
1268  *  allocation can happen. So if used, be sure that PT2 for given
1269  *  virtual address is allocated already!
1270  *
1271  *  Add a wired page to the kva.
1272  *  Note: not SMP coherent.
1273  */
1274 static __inline void
1275 pmap_kenter_prot_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, uint32_t prot,
1276     uint32_t attr)
1277 {
1278         pt1_entry_t *pte1p;
1279         pt2_entry_t *pte2p;
1280
1281         pte1p = kern_pte1(va);
1282         if (!pte1_is_valid(pte1_load(pte1p))) { /* XXX - sections ?! */
1283                 /*
1284                  * This is a very low level function, so PT2 and particularly
1285                  * PT2PG associated with given virtual address must be already
1286                  * allocated. It's a pain mainly during pmap initialization
1287                  * stage. However, called after pmap initialization with
1288                  * virtual address not under kernel_vm_end will lead to
1289                  * the same misery.
1290                  */
1291                 if (!pte2_is_valid(pte2_load(kern_pt2tab_entry(va))))
1292                         panic("%s: kernel PT2 not allocated!", __func__);
1293         }
1294
1295         pte2p = pt2map_entry(va);
1296         pte2_store(pte2p, PTE2_KERN(pa, prot, attr));
1297 }
1298
1299 PMAP_INLINE void
1300 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1301 {
1302
1303         pmap_kenter_prot_attr(va, pa, PTE2_AP_KRW, PTE2_ATTR_DEFAULT);
1304 }
1305
1306 /*
1307  *  Remove a page from the kernel pagetables.
1308  *  Note: not SMP coherent.
1309  */
1310 PMAP_INLINE void
1311 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1312 {
1313         pt1_entry_t *pte1p;
1314         pt2_entry_t *pte2p;
1315
1316         pte1p = kern_pte1(va);
1317         if (pte1_is_section(pte1_load(pte1p))) {
1318                 pte1_clear(pte1p);
1319         } else {
1320                 pte2p = pt2map_entry(va);
1321                 pte2_clear(pte2p);
1322         }
1323 }
1324
1325 /*
1326  *  Share new kernel PT2PG with all pmaps.
1327  *  The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
1328  */
1329 static void
1330 pmap_kenter_pt2tab(vm_offset_t va, pt2_entry_t npte2)
1331 {
1332         pmap_t pmap;
1333         pt2_entry_t *pte2p;
1334
1335         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1336         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1337                 pte2p = pmap_pt2tab_entry(pmap, va);
1338                 pt2tab_store(pte2p, npte2);
1339         }
1340         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1341 }
1342
1343 /*
1344  *  Share new kernel PTE1 with all pmaps.
1345  *  The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
1346  */
1347 static void
1348 pmap_kenter_pte1(vm_offset_t va, pt1_entry_t npte1)
1349 {
1350         pmap_t pmap;
1351         pt1_entry_t *pte1p;
1352
1353         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1354         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1355                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
1356                 pte1_store(pte1p, npte1);
1357         }
1358         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1359 }
1360
1361 /*
1362  *  Used to map a range of physical addresses into kernel
1363  *  virtual address space.
1364  *
1365  *  The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1366  *  the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1367  *  physical to virtual region can return the appropriate address
1368  *  within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1369  *  architectures should map the pages starting at '*virt' and
1370  *  update '*virt' with the first usable address after the mapped
1371  *  region.
1372  *
1373  *  NOTE: Read the comments above pmap_kenter_prot_attr() as
1374  *        the function is used herein!
1375  */
1376 vm_offset_t
1377 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1378 {
1379         vm_offset_t va, sva;
1380         vm_paddr_t pte1_offset;
1381         pt1_entry_t npte1;
1382         uint32_t l1prot, l2prot;
1383         uint32_t l1attr, l2attr;
1384
1385         PDEBUG(1, printf("%s: virt = %#x, start = %#x, end = %#x (size = %#x),"
1386             " prot = %d\n", __func__, *virt, start, end, end - start,  prot));
1387
1388         l2prot = (prot & VM_PROT_WRITE) ? PTE2_AP_KRW : PTE2_AP_KR;
1389         l2prot |= (prot & VM_PROT_EXECUTE) ? PTE2_X : PTE2_NX;
1390         l1prot = ATTR_TO_L1(l2prot);
1391
1392         l2attr = PTE2_ATTR_DEFAULT;
1393         l1attr = ATTR_TO_L1(l2attr);
1394
1395         va = *virt;
1396         /*
1397          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1398          * least one section mapping to be created?
1399          */
1400         pte1_offset = start & PTE1_OFFSET;
1401         if ((end - start) - ((PTE1_SIZE - pte1_offset) & PTE1_OFFSET) >=
1402             PTE1_SIZE) {
1403                 /*
1404                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1405                  * does not preclude the use of section mappings.
1406                  */
1407                 if ((va & PTE1_OFFSET) < pte1_offset)
1408                         va = pte1_trunc(va) + pte1_offset;
1409                 else if ((va & PTE1_OFFSET) > pte1_offset)
1410                         va = pte1_roundup(va) + pte1_offset;
1411         }
1412         sva = va;
1413         while (start < end) {
1414                 if ((start & PTE1_OFFSET) == 0 && end - start >= PTE1_SIZE) {
1415                         KASSERT((va & PTE1_OFFSET) == 0,
1416                             ("%s: misaligned va %#x", __func__, va));
1417                         npte1 = PTE1_KERN(start, l1prot, l1attr);
1418                         pmap_kenter_pte1(va, npte1);
1419                         va += PTE1_SIZE;
1420                         start += PTE1_SIZE;
1421                 } else {
1422                         pmap_kenter_prot_attr(va, start, l2prot, l2attr);
1423                         va += PAGE_SIZE;
1424                         start += PAGE_SIZE;
1425                 }
1426         }
1427         tlb_flush_range(sva, va - sva);
1428         *virt = va;
1429         return (sva);
1430 }
1431
1432 /*
1433  *  Make a temporary mapping for a physical address.
1434  *  This is only intended to be used for panic dumps.
1435  */
1436 void *
1437 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
1438 {
1439         vm_offset_t va;
1440
1441         /* QQQ: 'i' should be less or equal to MAXDUMPPGS. */
1442
1443         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
1444         pmap_kenter(va, pa);
1445         tlb_flush_local(va);
1446         return ((void *)crashdumpmap);
1447 }
1448
1449
1450 /*************************************
1451  *
1452  *  TLB & cache maintenance routines.
1453  *
1454  *************************************/
1455
1456 /*
1457  *  We inline these within pmap.c for speed.
1458  */
1459 PMAP_INLINE void
1460 pmap_tlb_flush(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1461 {
1462
1463         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1464                 tlb_flush(va);
1465 }
1466
1467 PMAP_INLINE void
1468 pmap_tlb_flush_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_size_t size)
1469 {
1470
1471         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1472                 tlb_flush_range(sva, size);
1473 }
1474
1475 /*
1476  *  Abuse the pte2 nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
1477  *  Requirements:
1478  *   - Must deal with pages in order to ensure that none of the PTE2_* bits
1479  *     are ever set, PTE2_V in particular.
1480  *   - Assumes we can write to pte2s without pte2_store() atomic ops.
1481  *   - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
1482  *     no mapping instead of correctly checking PTE2_V.
1483  *   - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte2 (true for arm).
1484  *  Because PTE2_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
1485  */
1486 static vm_offset_t
1487 pmap_pte2list_alloc(vm_offset_t *head)
1488 {
1489         pt2_entry_t *pte2p;
1490         vm_offset_t va;
1491
1492         va = *head;
1493         if (va == 0)
1494                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
1495         pte2p = pt2map_entry(va);
1496         *head = *pte2p;
1497         if (*head & PTE2_V)
1498                 panic("%s: va with PTE2_V set!", __func__);
1499         *pte2p = 0;
1500         return (va);
1501 }
1502
1503 static void
1504 pmap_pte2list_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
1505 {
1506         pt2_entry_t *pte2p;
1507
1508         if (va & PTE2_V)
1509                 panic("%s: freeing va with PTE2_V set!", __func__);
1510         pte2p = pt2map_entry(va);
1511         *pte2p = *head;         /* virtual! PTE2_V is 0 though */
1512         *head = va;
1513 }
1514
1515 static void
1516 pmap_pte2list_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
1517 {
1518         int i;
1519         vm_offset_t va;
1520
1521         *head = 0;
1522         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
1523                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
1524                 pmap_pte2list_free(head, va);
1525         }
1526 }
1527
1528 /*****************************************************************************
1529  *
1530  *      PMAP third and final stage initialization.
1531  *
1532  *  After pmap_init() is called, PMAP subsystem is fully initialized.
1533  *
1534  *****************************************************************************/
1535
1536 SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
1537
1538 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
1539     "Max number of PV entries");
1540 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
1541     "Page share factor per proc");
1542
1543 static u_long nkpt2pg = NKPT2PG;
1544 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap, OID_AUTO, nkpt2pg, CTLFLAG_RD,
1545     &nkpt2pg, 0, "Pre-allocated pages for kernel PT2s");
1546
1547 static int sp_enabled = 1;
1548 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, sp_enabled, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
1549     &sp_enabled, 0, "Are large page mappings enabled?");
1550
1551 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pte1, CTLFLAG_RD, 0,
1552     "1MB page mapping counters");
1553
1554 static u_long pmap_pte1_demotions;
1555 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
1556     &pmap_pte1_demotions, 0, "1MB page demotions");
1557
1558 static u_long pmap_pte1_mappings;
1559 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
1560     &pmap_pte1_mappings, 0, "1MB page mappings");
1561
1562 static u_long pmap_pte1_p_failures;
1563 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
1564     &pmap_pte1_p_failures, 0, "1MB page promotion failures");
1565
1566 static u_long pmap_pte1_promotions;
1567 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
1568     &pmap_pte1_promotions, 0, "1MB page promotions");
1569
1570 static u_long pmap_pte1_kern_demotions;
1571 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, kern_demotions, CTLFLAG_RD,
1572     &pmap_pte1_kern_demotions, 0, "1MB page kernel demotions");
1573
1574 static u_long pmap_pte1_kern_promotions;
1575 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, kern_promotions, CTLFLAG_RD,
1576     &pmap_pte1_kern_promotions, 0, "1MB page kernel promotions");
1577
1578 static __inline ttb_entry_t
1579 pmap_ttb_get(pmap_t pmap)
1580 {
1581
1582         return (vtophys(pmap->pm_pt1) | ttb_flags);
1583 }
1584
1585 /*
1586  *  Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
1587  *
1588  *  Variations:
1589  *  1. Pages for L2 page tables are always not managed. So, pv_list and
1590  *     pt2_wirecount can share same physical space. However, proper
1591  *     initialization on a page alloc for page tables and reinitialization
1592  *     on the page free must be ensured.
1593  */
1594 void
1595 pmap_page_init(vm_page_t m)
1596 {
1597
1598         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
1599         pt2_wirecount_init(m);
1600         m->md.pat_mode = VM_MEMATTR_DEFAULT;
1601 }
1602
1603 /*
1604  *  Virtualization for faster way how to zero whole page.
1605  */
1606 static __inline void
1607 pagezero(void *page)
1608 {
1609
1610         bzero(page, PAGE_SIZE);
1611 }
1612
1613 /*
1614  *  Zero L2 page table page.
1615  *  Use same KVA as in pmap_zero_page().
1616  */
1617 static __inline vm_paddr_t
1618 pmap_pt2pg_zero(vm_page_t m)
1619 {
1620         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
1621         vm_paddr_t pa;
1622         struct pcpu *pc;
1623
1624         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1625
1626         /*
1627          * XXX: For now, we map whole page even if it's already zero,
1628          *      to sync it even if the sync is only DSB.
1629          */
1630         sched_pin();
1631         pc = get_pcpu();
1632         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
1633         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
1634         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
1635                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
1636         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(pa, PTE2_AP_KRW,
1637             vm_page_pte2_attr(m)));
1638         /*  Even VM_ALLOC_ZERO request is only advisory. */
1639         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1640                 pagezero(pc->pc_cmap2_addr);
1641         pte2_sync_range((pt2_entry_t *)pc->pc_cmap2_addr, PAGE_SIZE);
1642         pte2_clear(cmap2_pte2p);
1643         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
1644
1645         /*
1646          * Unpin the thread before releasing the lock.  Otherwise the thread
1647          * could be rescheduled while still bound to the current CPU, only
1648          * to unpin itself immediately upon resuming execution.
1649          */
1650         sched_unpin();
1651         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
1652
1653         return (pa);
1654 }
1655
1656 /*
1657  *  Init just allocated page as L2 page table(s) holder
1658  *  and return its physical address.
1659  */
1660 static __inline vm_paddr_t
1661 pmap_pt2pg_init(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1662 {
1663         vm_paddr_t pa;
1664         pt2_entry_t *pte2p;
1665
1666         /* Check page attributes. */
1667         if (m->md.pat_mode != pt_memattr)
1668                 pmap_page_set_memattr(m, pt_memattr);
1669
1670         /* Zero page and init wire counts. */
1671         pa = pmap_pt2pg_zero(m);
1672         pt2_wirecount_init(m);
1673
1674         /*
1675          * Map page to PT2MAP address space for given pmap.
1676          * Note that PT2MAP space is shared with all pmaps.
1677          */
1678         if (pmap == kernel_pmap)
1679                 pmap_kenter_pt2tab(va, PTE2_KPT(pa));
1680         else {
1681                 pte2p = pmap_pt2tab_entry(pmap, va);
1682                 pt2tab_store(pte2p, PTE2_KPT_NG(pa));
1683         }
1684
1685         return (pa);
1686 }
1687
1688 /*
1689  *  Initialize the pmap module.
1690  *  Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
1691  *  system needs to map virtual memory.
1692  */
1693 void
1694 pmap_init(void)
1695 {
1696         vm_size_t s;
1697         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
1698         u_int i, pte1_idx, pv_npg;
1699
1700         PDEBUG(1, printf("%s: phys_start = %#x\n", __func__, PHYSADDR));
1701
1702         /*
1703          * Initialize the vm page array entries for kernel pmap's
1704          * L2 page table pages allocated in advance.
1705          */
1706         pte1_idx = pte1_index(KERNBASE - PT2MAP_SIZE);
1707         pte2p = kern_pt2tab_entry(KERNBASE - PT2MAP_SIZE);
1708         for (i = 0; i < nkpt2pg + NPG_IN_PT2TAB; i++, pte2p++) {
1709                 vm_paddr_t pa;
1710                 vm_page_t m;
1711
1712                 pte2 = pte2_load(pte2p);
1713                 KASSERT(pte2_is_valid(pte2), ("%s: no valid entry", __func__));
1714
1715                 pa = pte2_pa(pte2);
1716                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1717                 KASSERT(m >= vm_page_array &&
1718                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
1719                     ("%s: L2 page table page is out of range", __func__));
1720
1721                 m->pindex = pte1_idx;
1722                 m->phys_addr = pa;
1723                 pte1_idx += NPT2_IN_PG;
1724         }
1725
1726         /*
1727          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
1728          * high water mark so that the system can recover from excessive
1729          * numbers of pv entries.
1730          */
1731         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
1732         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
1733         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
1734         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
1735         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
1736
1737         /*
1738          * Are large page mappings enabled?
1739          */
1740         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.sp_enabled", &sp_enabled);
1741         if (sp_enabled) {
1742                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
1743                     ("%s: can't assign to pagesizes[1]", __func__));
1744                 pagesizes[1] = PTE1_SIZE;
1745         }
1746
1747         /*
1748          * Calculate the size of the pv head table for sections.
1749          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
1750          * Note that the table is only for sections which could be promoted.
1751          */
1752         first_managed_pa = pte1_trunc(vm_phys_segs[0].start);
1753         pv_npg = (pte1_trunc(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end - PAGE_SIZE)
1754             - first_managed_pa) / PTE1_SIZE + 1;
1755
1756         /*
1757          * Allocate memory for the pv head table for sections.
1758          */
1759         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
1760         s = round_page(s);
1761         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
1762             M_WAITOK | M_ZERO);
1763         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
1764                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
1765
1766         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
1767         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
1768         if (pv_chunkbase == NULL)
1769                 panic("%s: not enough kvm for pv chunks", __func__);
1770         pmap_pte2list_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
1771 }
1772
1773 /*
1774  *  Add a list of wired pages to the kva
1775  *  this routine is only used for temporary
1776  *  kernel mappings that do not need to have
1777  *  page modification or references recorded.
1778  *  Note that old mappings are simply written
1779  *  over.  The page *must* be wired.
1780  *  Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1781  */
1782 void
1783 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1784 {
1785         u_int anychanged;
1786         pt2_entry_t *epte2p, *pte2p, pte2;
1787         vm_page_t m;
1788         vm_paddr_t pa;
1789
1790         anychanged = 0;
1791         pte2p = pt2map_entry(sva);
1792         epte2p = pte2p + count;
1793         while (pte2p < epte2p) {
1794                 m = *ma++;
1795                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1796                 pte2 = pte2_load(pte2p);
1797                 if ((pte2_pa(pte2) != pa) ||
1798                     (pte2_attr(pte2) != vm_page_pte2_attr(m))) {
1799                         anychanged++;
1800                         pte2_store(pte2p, PTE2_KERN(pa, PTE2_AP_KRW,
1801                             vm_page_pte2_attr(m)));
1802                 }
1803                 pte2p++;
1804         }
1805         if (__predict_false(anychanged))
1806                 tlb_flush_range(sva, count * PAGE_SIZE);
1807 }
1808
1809 /*
1810  *  This routine tears out page mappings from the
1811  *  kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1812  *  Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1813  */
1814 void
1815 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1816 {
1817         vm_offset_t va;
1818
1819         va = sva;
1820         while (count-- > 0) {
1821                 pmap_kremove(va);
1822                 va += PAGE_SIZE;
1823         }
1824         tlb_flush_range(sva, va - sva);
1825 }
1826
1827 /*
1828  *  Are we current address space or kernel?
1829  */
1830 static __inline int
1831 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1832 {
1833
1834         return (pmap == kernel_pmap ||
1835                 (pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace)));
1836 }
1837
1838 /*
1839  *  If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned
1840  *  pte2 must be released by passing it to pmap_pte2_release().
1841  */
1842 static pt2_entry_t *
1843 pmap_pte2(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1844 {
1845         pt1_entry_t pte1;
1846         vm_paddr_t pt2pg_pa;
1847
1848         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
1849         if (pte1_is_section(pte1))
1850                 panic("%s: attempt to map PTE1", __func__);
1851         if (pte1_is_link(pte1)) {
1852                 /* Are we current address space or kernel? */
1853                 if (pmap_is_current(pmap))
1854                         return (pt2map_entry(va));
1855                 /* Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE. */
1856                 pt2pg_pa = trunc_page(pte1_link_pa(pte1));
1857                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1858                 if (pte2_pa(pte2_load(PMAP2)) != pt2pg_pa) {
1859                         pte2_store(PMAP2, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
1860                         tlb_flush((vm_offset_t)PADDR2);
1861                 }
1862                 return (PADDR2 + (arm32_btop(va) & (NPTE2_IN_PG - 1)));
1863         }
1864         return (NULL);
1865 }
1866
1867 /*
1868  *  Releases a pte2 that was obtained from pmap_pte2().
1869  *  Be prepared for the pte2p being NULL.
1870  */
1871 static __inline void
1872 pmap_pte2_release(pt2_entry_t *pte2p)
1873 {
1874
1875         if ((pt2_entry_t *)(trunc_page((vm_offset_t)pte2p)) == PADDR2) {
1876                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1877         }
1878 }
1879
1880 /*
1881  *  Super fast pmap_pte2 routine best used when scanning
1882  *  the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1883  *  invltlb calls.  Note that many of the pv list
1884  *  scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1885  *  to do an entire tlb flush for checking a single mapping.
1886  *
1887  *  If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1888  *  must be held and curthread pinned to a CPU.
1889  */
1890 static pt2_entry_t *
1891 pmap_pte2_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1892 {
1893         pt1_entry_t pte1;
1894         vm_paddr_t pt2pg_pa;
1895
1896         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
1897         if (pte1_is_section(pte1))
1898                 panic("%s: attempt to map PTE1", __func__);
1899         if (pte1_is_link(pte1)) {
1900                 /* Are we current address space or kernel? */
1901                 if (pmap_is_current(pmap))
1902                         return (pt2map_entry(va));
1903                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1904                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0,
1905                     ("%s: curthread not pinned", __func__));
1906                 /* Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE. */
1907                 pt2pg_pa = trunc_page(pte1_link_pa(pte1));
1908                 if (pte2_pa(pte2_load(PMAP1)) != pt2pg_pa) {
1909                         pte2_store(PMAP1, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
1910 #ifdef SMP
1911                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1912 #endif
1913                         tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR1);
1914                         PMAP1changed++;
1915                 } else
1916 #ifdef SMP
1917                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1918                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1919                         tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR1);
1920                         PMAP1changedcpu++;
1921                 } else
1922 #endif
1923                         PMAP1unchanged++;
1924                 return (PADDR1 + (arm32_btop(va) & (NPTE2_IN_PG - 1)));
1925         }
1926         return (NULL);
1927 }
1928
1929 /*
1930  *  Routine: pmap_extract
1931  *  Function:
1932  *      Extract the physical page address associated
1933  *      with the given map/virtual_address pair.
1934  */
1935 vm_paddr_t
1936 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1937 {
1938         vm_paddr_t pa;
1939         pt1_entry_t pte1;
1940         pt2_entry_t *pte2p;
1941
1942         PMAP_LOCK(pmap);
1943         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
1944         if (pte1_is_section(pte1))
1945                 pa = pte1_pa(pte1) | (va & PTE1_OFFSET);
1946         else if (pte1_is_link(pte1)) {
1947                 pte2p = pmap_pte2(pmap, va);
1948                 pa = pte2_pa(pte2_load(pte2p)) | (va & PTE2_OFFSET);
1949                 pmap_pte2_release(pte2p);
1950         } else
1951                 pa = 0;
1952         PMAP_UNLOCK(pmap);
1953         return (pa);
1954 }
1955
1956 /*
1957  *  Routine: pmap_extract_and_hold
1958  *  Function:
1959  *      Atomically extract and hold the physical page
1960  *      with the given pmap and virtual address pair
1961  *      if that mapping permits the given protection.
1962  */
1963 vm_page_t
1964 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1965 {
1966         vm_paddr_t pa, lockpa;
1967         pt1_entry_t pte1;
1968         pt2_entry_t pte2, *pte2p;
1969         vm_page_t m;
1970
1971         lockpa = 0;
1972         m = NULL;
1973         PMAP_LOCK(pmap);
1974 retry:
1975         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
1976         if (pte1_is_section(pte1)) {
1977                 if (!(pte1 & PTE1_RO) || !(prot & VM_PROT_WRITE)) {
1978                         pa = pte1_pa(pte1) | (va & PTE1_OFFSET);
1979                         if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, &lockpa))
1980                                 goto retry;
1981                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1982                         vm_page_hold(m);
1983                 }
1984         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
1985                 pte2p = pmap_pte2(pmap, va);
1986                 pte2 = pte2_load(pte2p);
1987                 pmap_pte2_release(pte2p);
1988                 if (pte2_is_valid(pte2) &&
1989                     (!(pte2 & PTE2_RO) || !(prot & VM_PROT_WRITE))) {
1990                         pa = pte2_pa(pte2);
1991                         if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, &lockpa))
1992                                 goto retry;
1993                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1994                         vm_page_hold(m);
1995                 }
1996         }
1997         PA_UNLOCK_COND(lockpa);
1998         PMAP_UNLOCK(pmap);
1999         return (m);
2000 }
2001
2002 /*
2003  *  Grow the number of kernel L2 page table entries, if needed.
2004  */
2005 void
2006 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2007 {
2008         vm_page_t m;
2009         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2_pa;
2010         pt1_entry_t pte1;
2011         pt2_entry_t pte2;
2012
2013         PDEBUG(1, printf("%s: addr = %#x\n", __func__, addr));
2014         /*
2015          * All the time kernel_vm_end is first KVA for which underlying
2016          * L2 page table is either not allocated or linked from L1 page table
2017          * (not considering sections). Except for two possible cases:
2018          *
2019          *   (1) in the very beginning as long as pmap_growkernel() was
2020          *       not called, it could be first unused KVA (which is not
2021          *       rounded up to PTE1_SIZE),
2022          *
2023          *   (2) when all KVA space is mapped and kernel_map->max_offset
2024          *       address is not rounded up to PTE1_SIZE. (For example,
2025          *       it could be 0xFFFFFFFF.)
2026          */
2027         kernel_vm_end = pte1_roundup(kernel_vm_end);
2028         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2029         addr = roundup2(addr, PTE1_SIZE);
2030         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2031                 addr = kernel_map->max_offset;
2032         while (kernel_vm_end < addr) {
2033                 pte1 = pte1_load(kern_pte1(kernel_vm_end));
2034                 if (pte1_is_valid(pte1)) {
2035                         kernel_vm_end += PTE1_SIZE;
2036                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2037                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2038                                 break;
2039                         }
2040                         continue;
2041                 }
2042
2043                 /*
2044                  * kernel_vm_end_new is used in pmap_pinit() when kernel
2045                  * mappings are entered to new pmap all at once to avoid race
2046                  * between pmap_kenter_pte1() and kernel_vm_end increase.
2047                  * The same aplies to pmap_kenter_pt2tab().
2048                  */
2049                 kernel_vm_end_new = kernel_vm_end + PTE1_SIZE;
2050
2051                 pte2 = pt2tab_load(kern_pt2tab_entry(kernel_vm_end));
2052                 if (!pte2_is_valid(pte2)) {
2053                         /*
2054                          * Install new PT2s page into kernel PT2TAB.
2055                          */
2056                         m = vm_page_alloc(NULL,
2057                             pte1_index(kernel_vm_end) & ~PT2PG_MASK,
2058                             VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ |
2059                             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
2060                         if (m == NULL)
2061                                 panic("%s: no memory to grow kernel", __func__);
2062                         /*
2063                          * QQQ: To link all new L2 page tables from L1 page
2064                          *      table now and so pmap_kenter_pte1() them
2065                          *      at once together with pmap_kenter_pt2tab()
2066                          *      could be nice speed up. However,
2067                          *      pmap_growkernel() does not happen so often...
2068                          * QQQ: The other TTBR is another option.
2069                          */
2070                         pt2pg_pa = pmap_pt2pg_init(kernel_pmap, kernel_vm_end,
2071                             m);
2072                 } else
2073                         pt2pg_pa = pte2_pa(pte2);
2074
2075                 pt2_pa = page_pt2pa(pt2pg_pa, pte1_index(kernel_vm_end));
2076                 pmap_kenter_pte1(kernel_vm_end, PTE1_LINK(pt2_pa));
2077
2078                 kernel_vm_end = kernel_vm_end_new;
2079                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2080                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2081                         break;
2082                 }
2083         }
2084 }
2085
2086 static int
2087 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2088 {
2089         unsigned long ksize = vm_max_kernel_address - KERNBASE;
2090
2091         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2092 }
2093 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD,
2094     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2095
2096 static int
2097 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2098 {
2099         unsigned long kfree = vm_max_kernel_address - kernel_vm_end;
2100
2101         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2102 }
2103 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD,
2104     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2105
2106 /***********************************************
2107  *
2108  *  Pmap allocation/deallocation routines.
2109  *
2110  ***********************************************/
2111
2112 /*
2113  *  Initialize the pmap for the swapper process.
2114  */
2115 void
2116 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
2117 {
2118         PDEBUG(1, printf("%s: pmap = %p\n", __func__, pmap));
2119
2120         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
2121
2122         /*
2123          * Kernel page table directory and pmap stuff around is already
2124          * initialized, we are using it right now and here. So, finish
2125          * only PMAP structures initialization for process0 ...
2126          *
2127          * Since the L1 page table and PT2TAB is shared with the kernel pmap,
2128          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
2129          * not need to be inserted into that list.
2130          */
2131         pmap->pm_pt1 = kern_pt1;
2132         pmap->pm_pt2tab = kern_pt2tab;
2133         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2134         PCPU_SET(curpmap, pmap);
2135         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2136         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2137         CPU_SET(0, &pmap->pm_active);
2138 }
2139
2140 static __inline void
2141 pte1_copy_nosync(pt1_entry_t *spte1p, pt1_entry_t *dpte1p, vm_offset_t sva,
2142     vm_offset_t eva)
2143 {
2144         u_int idx, count;
2145
2146         idx = pte1_index(sva);
2147         count = (pte1_index(eva) - idx + 1) * sizeof(pt1_entry_t);
2148         bcopy(spte1p + idx, dpte1p + idx, count);
2149 }
2150
2151 static __inline void
2152 pt2tab_copy_nosync(pt2_entry_t *spte2p, pt2_entry_t *dpte2p, vm_offset_t sva,
2153     vm_offset_t eva)
2154 {
2155         u_int idx, count;
2156
2157         idx = pt2tab_index(sva);
2158         count = (pt2tab_index(eva) - idx + 1) * sizeof(pt2_entry_t);
2159         bcopy(spte2p + idx, dpte2p + idx, count);
2160 }
2161
2162 /*
2163  *  Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
2164  *  such as one in a vmspace structure.
2165  */
2166 int
2167 pmap_pinit(pmap_t pmap)
2168 {
2169         pt1_entry_t *pte1p;
2170         pt2_entry_t *pte2p;
2171         vm_paddr_t pa, pt2tab_pa;
2172         u_int i;
2173
2174         PDEBUG(6, printf("%s: pmap = %p, pm_pt1 = %p\n", __func__, pmap,
2175             pmap->pm_pt1));
2176
2177         /*
2178          * No need to allocate L2 page table space yet but we do need
2179          * a valid L1 page table and PT2TAB table.
2180          *
2181          * Install shared kernel mappings to these tables. It's a little
2182          * tricky as some parts of KVA are reserved for vectors, devices,
2183          * and whatever else. These parts are supposed to be above
2184          * vm_max_kernel_address. Thus two regions should be installed:
2185          *
2186          *   (1) <KERNBASE, kernel_vm_end),
2187          *   (2) <vm_max_kernel_address, 0xFFFFFFFF>.
2188          *
2189          * QQQ: The second region should be stable enough to be installed
2190          *      only once in time when the tables are allocated.
2191          * QQQ: Maybe copy of both regions at once could be faster ...
2192          * QQQ: Maybe the other TTBR is an option.
2193          *
2194          * Finally, install own PT2TAB table to these tables.
2195          */
2196
2197         if (pmap->pm_pt1 == NULL) {
2198                 pmap->pm_pt1 = (pt1_entry_t *)kmem_alloc_contig(kernel_arena,
2199                     NB_IN_PT1, M_NOWAIT | M_ZERO, 0, -1UL, NB_IN_PT1, 0,
2200                     pt_memattr);
2201                 if (pmap->pm_pt1 == NULL)
2202                         return (0);
2203         }
2204         if (pmap->pm_pt2tab == NULL) {
2205                 /*
2206                  * QQQ: (1) PT2TAB must be contiguous. If PT2TAB is one page
2207                  *      only, what should be the only size for 32 bit systems,
2208                  *      then we could allocate it with vm_page_alloc() and all
2209                  *      the stuff needed as other L2 page table pages.
2210                  *      (2) Note that a process PT2TAB is special L2 page table
2211                  *      page. Its mapping in kernel_arena is permanent and can
2212                  *      be used no matter which process is current. Its mapping
2213                  *      in PT2MAP can be used only for current process.
2214                  */
2215                 pmap->pm_pt2tab = (pt2_entry_t *)kmem_alloc_attr(kernel_arena,
2216                     NB_IN_PT2TAB, M_NOWAIT | M_ZERO, 0, -1UL, pt_memattr);
2217                 if (pmap->pm_pt2tab == NULL) {
2218                         /*
2219                          * QQQ: As struct pmap is allocated from UMA with
2220                          *      UMA_ZONE_NOFREE flag, it's important to leave
2221                          *      no allocation in pmap if initialization failed.
2222                          */
2223                         kmem_free(kernel_arena, (vm_offset_t)pmap->pm_pt1,
2224                             NB_IN_PT1);
2225                         pmap->pm_pt1 = NULL;
2226                         return (0);
2227                 }
2228                 /*
2229                  * QQQ: Each L2 page table page vm_page_t has pindex set to
2230                  *      pte1 index of virtual address mapped by this page.
2231                  *      It's not valid for non kernel PT2TABs themselves.
2232                  *      The pindex of these pages can not be altered because
2233                  *      of the way how they are allocated now. However, it
2234                  *      should not be a problem.
2235                  */
2236         }
2237
2238         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2239         /*
2240          * To avoid race with pmap_kenter_pte1() and pmap_kenter_pt2tab(),
2241          * kernel_vm_end_new is used here instead of kernel_vm_end.
2242          */
2243         pte1_copy_nosync(kern_pt1, pmap->pm_pt1, KERNBASE,
2244             kernel_vm_end_new - 1);
2245         pte1_copy_nosync(kern_pt1, pmap->pm_pt1, vm_max_kernel_address,
2246             0xFFFFFFFF);
2247         pt2tab_copy_nosync(kern_pt2tab, pmap->pm_pt2tab, KERNBASE,
2248             kernel_vm_end_new - 1);
2249         pt2tab_copy_nosync(kern_pt2tab, pmap->pm_pt2tab, vm_max_kernel_address,
2250             0xFFFFFFFF);
2251         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
2252         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2253
2254         /*
2255          * Store PT2MAP PT2 pages (a.k.a. PT2TAB) in PT2TAB itself.
2256          * I.e. self reference mapping.  The PT2TAB is private, however mapped
2257          * into shared PT2MAP space, so the mapping should be not global.
2258          */
2259         pt2tab_pa = vtophys(pmap->pm_pt2tab);
2260         pte2p = pmap_pt2tab_entry(pmap, (vm_offset_t)PT2MAP);
2261         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPG_IN_PT2TAB; i++, pa += PTE2_SIZE) {
2262                 pt2tab_store(pte2p++, PTE2_KPT_NG(pa));
2263         }
2264
2265         /* Insert PT2MAP PT2s into pmap PT1. */
2266         pte1p = pmap_pte1(pmap, (vm_offset_t)PT2MAP);
2267         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPT2_IN_PT2TAB; i++, pa += NB_IN_PT2) {
2268                 pte1_store(pte1p++, PTE1_LINK(pa));
2269         }
2270
2271         /*
2272          * Now synchronize new mapping which was made above.
2273          */
2274         pte1_sync_range(pmap->pm_pt1, NB_IN_PT1);
2275         pte2_sync_range(pmap->pm_pt2tab, NB_IN_PT2TAB);
2276
2277         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2278         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2279         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2280
2281         return (1);
2282 }
2283
2284 #ifdef INVARIANTS
2285 static boolean_t
2286 pt2tab_user_is_empty(pt2_entry_t *tab)
2287 {
2288         u_int i, end;
2289
2290         end = pt2tab_index(VM_MAXUSER_ADDRESS);
2291         for (i = 0; i < end; i++)
2292                 if (tab[i] != 0) return (FALSE);
2293         return (TRUE);
2294 }
2295 #endif
2296 /*
2297  *  Release any resources held by the given physical map.
2298  *  Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2299  *  Should only be called if the map contains no valid mappings.
2300  */
2301 void
2302 pmap_release(pmap_t pmap)
2303 {
2304 #ifdef INVARIANTS
2305         vm_offset_t start, end;
2306 #endif
2307         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2308             ("%s: pmap resident count %ld != 0", __func__,
2309             pmap->pm_stats.resident_count));
2310         KASSERT(pt2tab_user_is_empty(pmap->pm_pt2tab),
2311             ("%s: has allocated user PT2(s)", __func__));
2312         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
2313             ("%s: pmap %p is active on some CPU(s)", __func__, pmap));
2314
2315         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2316         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
2317         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2318
2319 #ifdef INVARIANTS
2320         start = pte1_index(KERNBASE) * sizeof(pt1_entry_t);
2321         end = (pte1_index(0xFFFFFFFF) + 1) * sizeof(pt1_entry_t);
2322         bzero((char *)pmap->pm_pt1 + start, end - start);
2323
2324         start = pt2tab_index(KERNBASE) * sizeof(pt2_entry_t);
2325         end = (pt2tab_index(0xFFFFFFFF) + 1) * sizeof(pt2_entry_t);
2326         bzero((char *)pmap->pm_pt2tab + start, end - start);
2327 #endif
2328         /*
2329          * We are leaving PT1 and PT2TAB allocated on released pmap,
2330          * so hopefully UMA vmspace_zone will always be inited with
2331          * UMA_ZONE_NOFREE flag.
2332          */
2333 }
2334
2335 /*********************************************************
2336  *
2337  *  L2 table pages and their pages management routines.
2338  *
2339  *********************************************************/
2340
2341 /*
2342  *  Virtual interface for L2 page table wire counting.
2343  *
2344  *  Each L2 page table in a page has own counter which counts a number of
2345  *  valid mappings in a table. Global page counter counts mappings in all
2346  *  tables in a page plus a single itself mapping in PT2TAB.
2347  *
2348  *  During a promotion we leave the associated L2 page table counter
2349  *  untouched, so the table (strictly speaking a page which holds it)
2350  *  is never freed if promoted.
2351  *
2352  *  If a page m->wire_count == 1 then no valid mappings exist in any L2 page
2353  *  table in the page and the page itself is only mapped in PT2TAB.
2354  */
2355
2356 static __inline void
2357 pt2_wirecount_init(vm_page_t m)
2358 {
2359         u_int i;
2360
2361         /*
2362          * Note: A page m is allocated with VM_ALLOC_WIRED flag and
2363          *       m->wire_count should be already set correctly.
2364          *       So, there is no need to set it again herein.
2365          */
2366         for (i = 0; i < NPT2_IN_PG; i++)
2367                 m->md.pt2_wirecount[i] = 0;
2368 }
2369
2370 static __inline void
2371 pt2_wirecount_inc(vm_page_t m, uint32_t pte1_idx)
2372 {
2373
2374         /*
2375          * Note: A just modificated pte2 (i.e. already allocated)
2376          *       is acquiring one extra reference which must be
2377          *       explicitly cleared. It influences the KASSERTs herein.
2378          *       All L2 page tables in a page always belong to the same
2379          *       pmap, so we allow only one extra reference for the page.
2380          */
2381         KASSERT(m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK] < (NPTE2_IN_PT2 + 1),
2382             ("%s: PT2 is overflowing ...", __func__));
2383         KASSERT(m->wire_count <= (NPTE2_IN_PG + 1),
2384             ("%s: PT2PG is overflowing ...", __func__));
2385
2386         m->wire_count++;
2387         m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK]++;
2388 }
2389
2390 static __inline void
2391 pt2_wirecount_dec(vm_page_t m, uint32_t pte1_idx)
2392 {
2393
2394         KASSERT(m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK] != 0,
2395             ("%s: PT2 is underflowing ...", __func__));
2396         KASSERT(m->wire_count > 1,
2397             ("%s: PT2PG is underflowing ...", __func__));
2398
2399         m->wire_count--;
2400         m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK]--;
2401 }
2402
2403 static __inline void
2404 pt2_wirecount_set(vm_page_t m, uint32_t pte1_idx, uint16_t count)
2405 {
2406
2407         KASSERT(count <= NPTE2_IN_PT2,
2408             ("%s: invalid count %u", __func__, count));
2409         KASSERT(m->wire_count >  m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK],
2410             ("%s: PT2PG corrupting (%u, %u) ...", __func__, m->wire_count,
2411             m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK]));
2412
2413         m->wire_count -= m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK];
2414         m->wire_count += count;
2415         m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK] = count;
2416
2417         KASSERT(m->wire_count <= (NPTE2_IN_PG + 1),
2418             ("%s: PT2PG is overflowed (%u) ...", __func__, m->wire_count));
2419 }
2420
2421 static __inline uint32_t
2422 pt2_wirecount_get(vm_page_t m, uint32_t pte1_idx)
2423 {
2424
2425         return (m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK]);
2426 }
2427
2428 static __inline boolean_t
2429 pt2_is_empty(vm_page_t m, vm_offset_t va)
2430 {
2431
2432         return (m->md.pt2_wirecount[pte1_index(va) & PT2PG_MASK] == 0);
2433 }
2434
2435 static __inline boolean_t
2436 pt2_is_full(vm_page_t m, vm_offset_t va)
2437 {
2438
2439         return (m->md.pt2_wirecount[pte1_index(va) & PT2PG_MASK] ==
2440             NPTE2_IN_PT2);
2441 }
2442
2443 static __inline boolean_t
2444 pt2pg_is_empty(vm_page_t m)
2445 {
2446
2447         return (m->wire_count == 1);
2448 }
2449
2450 /*
2451  *  This routine is called if the L2 page table
2452  *  is not mapped correctly.
2453  */
2454 static vm_page_t
2455 _pmap_allocpte2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
2456 {
2457         uint32_t pte1_idx;
2458         pt1_entry_t *pte1p;
2459         pt2_entry_t pte2;
2460         vm_page_t  m;
2461         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2_pa;
2462
2463         pte1_idx = pte1_index(va);
2464         pte1p = pmap->pm_pt1 + pte1_idx;
2465
2466         KASSERT(pte1_load(pte1p) == 0,
2467             ("%s: pm_pt1[%#x] is not zero: %#x", __func__, pte1_idx,
2468             pte1_load(pte1p)));
2469
2470         pte2 = pt2tab_load(pmap_pt2tab_entry(pmap, va));
2471         if (!pte2_is_valid(pte2)) {
2472                 /*
2473                  * Install new PT2s page into pmap PT2TAB.
2474                  */
2475                 m = vm_page_alloc(NULL, pte1_idx & ~PT2PG_MASK,
2476                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
2477                 if (m == NULL) {
2478                         if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
2479                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2480                                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2481                                 vm_wait(NULL);
2482                                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
2483                                 PMAP_LOCK(pmap);
2484                         }
2485
2486                         /*
2487                          * Indicate the need to retry.  While waiting,
2488                          * the L2 page table page may have been allocated.
2489                          */
2490                         return (NULL);
2491                 }
2492                 pmap->pm_stats.resident_count++;
2493                 pt2pg_pa = pmap_pt2pg_init(pmap, va, m);
2494         } else {
2495                 pt2pg_pa = pte2_pa(pte2);
2496                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pt2pg_pa);
2497         }
2498
2499         pt2_wirecount_inc(m, pte1_idx);
2500         pt2_pa = page_pt2pa(pt2pg_pa, pte1_idx);
2501         pte1_store(pte1p, PTE1_LINK(pt2_pa));
2502
2503         return (m);
2504 }
2505
2506 static vm_page_t
2507 pmap_allocpte2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
2508 {
2509         u_int pte1_idx;
2510         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
2511         vm_page_t m;
2512
2513         pte1_idx = pte1_index(va);
2514 retry:
2515         pte1p = pmap->pm_pt1 + pte1_idx;
2516         pte1 = pte1_load(pte1p);
2517
2518         /*
2519          * This supports switching from a 1MB page to a
2520          * normal 4K page.
2521          */
2522         if (pte1_is_section(pte1)) {
2523                 (void)pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, va);
2524                 /*
2525                  * Reload pte1 after demotion.
2526                  *
2527                  * Note: Demotion can even fail as either PT2 is not find for
2528                  *       the virtual address or PT2PG can not be allocated.
2529                  */
2530                 pte1 = pte1_load(pte1p);
2531         }
2532
2533         /*
2534          * If the L2 page table page is mapped, we just increment the
2535          * hold count, and activate it.
2536          */
2537         if (pte1_is_link(pte1)) {
2538                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(pte1));
2539                 pt2_wirecount_inc(m, pte1_idx);
2540         } else  {
2541                 /*
2542                  * Here if the PT2 isn't mapped, or if it has
2543                  * been deallocated.
2544                  */
2545                 m = _pmap_allocpte2(pmap, va, flags);
2546                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
2547                         goto retry;
2548         }
2549
2550         return (m);
2551 }
2552
2553 static __inline void
2554 pmap_free_zero_pages(struct spglist *free)
2555 {
2556         vm_page_t m;
2557
2558         while ((m = SLIST_FIRST(free)) != NULL) {
2559                 SLIST_REMOVE_HEAD(free, plinks.s.ss);
2560                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
2561                 vm_page_free_toq(m);
2562         }
2563 }
2564
2565 /*
2566  *  Schedule the specified unused L2 page table page to be freed. Specifically,
2567  *  add the page to the specified list of pages that will be released to the
2568  *  physical memory manager after the TLB has been updated.
2569  */
2570 static __inline void
2571 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free)
2572 {
2573
2574         /*
2575          * Put page on a list so that it is released after
2576          * *ALL* TLB shootdown is done
2577          */
2578 #ifdef PMAP_DEBUG
2579         pmap_zero_page_check(m);
2580 #endif
2581         m->flags |= PG_ZERO;
2582         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
2583 }
2584
2585 /*
2586  *  Unwire L2 page tables page.
2587  */
2588 static void
2589 pmap_unwire_pt2pg(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2590 {
2591         pt1_entry_t *pte1p, opte1 __unused;
2592         pt2_entry_t *pte2p;
2593         uint32_t i;
2594
2595         KASSERT(pt2pg_is_empty(m),
2596             ("%s: pmap %p PT2PG %p wired", __func__, pmap, m));
2597
2598         /*
2599          * Unmap all L2 page tables in the page from L1 page table.
2600          *
2601          * QQQ: Individual L2 page tables (except the last one) can be unmapped
2602          * earlier. However, we are doing that this way.
2603          */
2604         KASSERT(m->pindex == (pte1_index(va) & ~PT2PG_MASK),
2605             ("%s: pmap %p va %#x PT2PG %p bad index", __func__, pmap, va, m));
2606         pte1p = pmap->pm_pt1 + m->pindex;
2607         for (i = 0; i < NPT2_IN_PG; i++, pte1p++) {
2608                 KASSERT(m->md.pt2_wirecount[i] == 0,
2609                     ("%s: pmap %p PT2 %u (PG %p) wired", __func__, pmap, i, m));
2610                 opte1 = pte1_load(pte1p);
2611                 if (pte1_is_link(opte1)) {
2612                         pte1_clear(pte1p);
2613                         /*
2614                          * Flush intermediate TLB cache.
2615                          */
2616                         pmap_tlb_flush(pmap, (m->pindex + i) << PTE1_SHIFT);
2617                 }
2618 #ifdef INVARIANTS
2619                 else
2620                         KASSERT((opte1 == 0) || pte1_is_section(opte1),
2621                             ("%s: pmap %p va %#x bad pte1 %x at %u", __func__,
2622                             pmap, va, opte1, i));
2623 #endif
2624         }
2625
2626         /*
2627          * Unmap the page from PT2TAB.
2628          */
2629         pte2p = pmap_pt2tab_entry(pmap, va);
2630         (void)pt2tab_load_clear(pte2p);
2631         pmap_tlb_flush(pmap, pt2map_pt2pg(va));
2632
2633         m->wire_count = 0;
2634         pmap->pm_stats.resident_count--;
2635
2636         /*
2637          * This barrier is so that the ordinary store unmapping
2638          * the L2 page table page is globally performed before TLB shoot-
2639          * down is begun.
2640          */
2641         wmb();
2642         vm_wire_sub(1);
2643 }
2644
2645 /*
2646  *  Decrements a L2 page table page's wire count, which is used to record the
2647  *  number of valid page table entries within the page.  If the wire count
2648  *  drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
2649  *  page table page was unmapped and FALSE otherwise.
2650  */
2651 static __inline boolean_t
2652 pmap_unwire_pt2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, struct spglist *free)
2653 {
2654         pt2_wirecount_dec(m, pte1_index(va));
2655         if (pt2pg_is_empty(m)) {
2656                 /*
2657                  * QQQ: Wire count is zero, so whole page should be zero and
2658                  *      we can set PG_ZERO flag to it.
2659                  *      Note that when promotion is enabled, it takes some
2660                  *      more efforts. See pmap_unwire_pt2_all() below.
2661                  */
2662                 pmap_unwire_pt2pg(pmap, va, m);
2663                 pmap_add_delayed_free_list(m, free);
2664                 return (TRUE);
2665         } else
2666                 return (FALSE);
2667 }
2668
2669 /*
2670  *  Drop a L2 page table page's wire count at once, which is used to record
2671  *  the number of valid L2 page table entries within the page. If the wire
2672  *  count drops to zero, then the L2 page table page is unmapped.
2673  */
2674 static __inline void
2675 pmap_unwire_pt2_all(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
2676     struct spglist *free)
2677 {
2678         u_int pte1_idx = pte1_index(va);
2679
2680         KASSERT(m->pindex == (pte1_idx & ~PT2PG_MASK),
2681                 ("%s: PT2 page's pindex is wrong", __func__));
2682         KASSERT(m->wire_count > pt2_wirecount_get(m, pte1_idx),
2683             ("%s: bad pt2 wire count %u > %u", __func__, m->wire_count,
2684             pt2_wirecount_get(m, pte1_idx)));
2685
2686         /*
2687          * It's possible that the L2 page table was never used.
2688          * It happened in case that a section was created without promotion.
2689          */
2690         if (pt2_is_full(m, va)) {
2691                 pt2_wirecount_set(m, pte1_idx, 0);
2692
2693                 /*
2694                  * QQQ: We clear L2 page table now, so when L2 page table page
2695                  *      is going to be freed, we can set it PG_ZERO flag ...
2696                  *      This function is called only on section mappings, so
2697                  *      hopefully it's not to big overload.
2698                  *
2699                  * XXX: If pmap is current, existing PT2MAP mapping could be
2700                  *      used for zeroing.
2701                  */
2702                 pmap_zero_page_area(m, page_pt2off(pte1_idx), NB_IN_PT2);
2703         }
2704 #ifdef INVARIANTS
2705         else
2706                 KASSERT(pt2_is_empty(m, va), ("%s: PT2 is not empty (%u)",
2707                     __func__, pt2_wirecount_get(m, pte1_idx)));
2708 #endif
2709         if (pt2pg_is_empty(m)) {
2710                 pmap_unwire_pt2pg(pmap, va, m);
2711                 pmap_add_delayed_free_list(m, free);
2712         }
2713 }
2714
2715 /*
2716  *  After removing a L2 page table entry, this routine is used to
2717  *  conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
2718  */
2719 static boolean_t
2720 pmap_unuse_pt2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
2721 {
2722         pt1_entry_t pte1;
2723         vm_page_t mpte;
2724
2725         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
2726                 return (FALSE);
2727         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
2728         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(pte1));
2729         return (pmap_unwire_pt2(pmap, va, mpte, free));
2730 }
2731
2732 /*************************************
2733  *
2734  *  Page management routines.
2735  *
2736  *************************************/
2737
2738 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2739 CTASSERT(_NPCM == 11);
2740 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2741
2742 static __inline struct pv_chunk *
2743 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2744 {
2745
2746         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2747 }
2748
2749 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2750
2751 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2752 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2753
2754 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2755         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2756         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2757         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2758         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2759 };
2760
2761 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2762         "Current number of pv entries");
2763
2764 #ifdef PV_STATS
2765 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2766
2767 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2768     "Current number of pv entry chunks");
2769 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2770     "Current number of pv entry chunks allocated");
2771 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2772     "Current number of pv entry chunks frees");
2773 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail,
2774     0, "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2775
2776 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2777 static int pv_entry_spare;
2778
2779 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2780     "Current number of pv entry frees");
2781 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs,
2782     0, "Current number of pv entry allocs");
2783 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2784     "Current number of spare pv entries");
2785 #endif
2786
2787 /*
2788  *  Is given page managed?
2789  */
2790 static __inline bool
2791 is_managed(vm_paddr_t pa)
2792 {
2793         vm_page_t m;
2794
2795         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2796         if (m == NULL)
2797                 return (false);
2798         return ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0);
2799 }
2800
2801 static __inline bool
2802 pte1_is_managed(pt1_entry_t pte1)
2803 {
2804
2805         return (is_managed(pte1_pa(pte1)));
2806 }
2807
2808 static __inline bool
2809 pte2_is_managed(pt2_entry_t pte2)
2810 {
2811
2812         return (is_managed(pte2_pa(pte2)));
2813 }
2814
2815 /*
2816  *  We are in a serious low memory condition.  Resort to
2817  *  drastic measures to free some pages so we can allocate
2818  *  another pv entry chunk.
2819  */
2820 static vm_page_t
2821 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2822 {
2823         struct pch newtail;
2824         struct pv_chunk *pc;
2825         struct md_page *pvh;
2826         pt1_entry_t *pte1p;
2827         pmap_t pmap;
2828         pt2_entry_t *pte2p, tpte2;
2829         pv_entry_t pv;
2830         vm_offset_t va;
2831         vm_page_t m, m_pc;
2832         struct spglist free;
2833         uint32_t inuse;
2834         int bit, field, freed;
2835
2836         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2837         pmap = NULL;
2838         m_pc = NULL;
2839         SLIST_INIT(&free);
2840         TAILQ_INIT(&newtail);
2841         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2842             SLIST_EMPTY(&free))) {
2843                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2844                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2845                         if (pmap != NULL) {
2846                                 if (pmap != locked_pmap)
2847                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2848                         }
2849                         pmap = pc->pc_pmap;
2850                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2851                         if (pmap > locked_pmap)
2852                                 PMAP_LOCK(pmap);
2853                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2854                                 pmap = NULL;
2855                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2856                                 continue;
2857                         }
2858                 }
2859
2860                 /*
2861                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2862                  */
2863                 freed = 0;
2864                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2865                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2866                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2867                                 bit = ffs(inuse) - 1;
2868                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2869                                 va = pv->pv_va;
2870                                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
2871                                 if (pte1_is_section(pte1_load(pte1p)))
2872                                         continue;
2873                                 pte2p = pmap_pte2(pmap, va);
2874                                 tpte2 = pte2_load(pte2p);
2875                                 if ((tpte2 & PTE2_W) == 0)
2876                                         tpte2 = pte2_load_clear(pte2p);
2877                                 pmap_pte2_release(pte2p);
2878                                 if ((tpte2 & PTE2_W) != 0)
2879                                         continue;
2880                                 KASSERT(tpte2 != 0,
2881                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %#x zero pte",
2882                                     pmap, va));
2883                                 pmap_tlb_flush(pmap, va);
2884                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(tpte2));
2885                                 if (pte2_is_dirty(tpte2))
2886                                         vm_page_dirty(m);
2887                                 if ((tpte2 & PTE2_A) != 0)
2888                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2889                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2890                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2891                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2892                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2893                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2894                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2895                                                     PGA_WRITEABLE);
2896                                         }
2897                                 }
2898                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2899                                 pmap_unuse_pt2(pmap, va, &free);
2900                                 freed++;
2901                         }
2902                 }
2903                 if (freed == 0) {
2904                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2905                         continue;
2906                 }
2907                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2908                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2909                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2910                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2911                 pv_entry_count -= freed;
2912                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2913                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2914                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2915                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2916                                     pc_list);
2917                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2918
2919                                 /*
2920                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2921                                  * sufficient.
2922                                  */
2923                                 if (pmap == locked_pmap)
2924                                         goto out;
2925                                 break;
2926                         }
2927                 if (field == _NPCM) {
2928                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2929                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2930                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2931                         /* Entire chunk is free; return it. */
2932                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2933                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2934                         pmap_pte2list_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2935                         break;
2936                 }
2937         }
2938 out:
2939         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2940         if (pmap != NULL) {
2941                 if (pmap != locked_pmap)
2942                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2943         }
2944         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2945                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2946                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2947                 /* Recycle a freed page table page. */
2948                 m_pc->wire_count = 1;
2949                 vm_wire_add(1);
2950         }
2951         pmap_free_zero_pages(&free);
2952         return (m_pc);
2953 }
2954
2955 static void
2956 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2957 {
2958         vm_page_t m;
2959
2960         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2961         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2962         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2963         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2964         /* entire chunk is free, return it */
2965         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2966         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2967         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
2968         vm_page_free(m);
2969         pmap_pte2list_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2970 }
2971
2972 /*
2973  *  Free the pv_entry back to the free list.
2974  */
2975 static void
2976 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2977 {
2978         struct pv_chunk *pc;
2979         int idx, field, bit;
2980
2981         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2982         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2983         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2984         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2985         pv_entry_count--;
2986         pc = pv_to_chunk(pv);
2987         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2988         field = idx / 32;
2989         bit = idx % 32;
2990         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2991         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2992                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2993                         /*
2994                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2995                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2996                          */
2997                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2998                             pc)) {
2999                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3000                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
3001                                     pc_list);
3002                         }
3003                         return;
3004                 }
3005         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3006         free_pv_chunk(pc);
3007 }
3008
3009 /*
3010  *  Get a new pv_entry, allocating a block from the system
3011  *  when needed.
3012  */
3013 static pv_entry_t
3014 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
3015 {
3016         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
3017         static struct timeval lastprint;
3018         int bit, field;
3019         pv_entry_t pv;
3020         struct pv_chunk *pc;
3021         vm_page_t m;
3022
3023         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3024         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3025         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
3026         pv_entry_count++;
3027         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
3028                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
3029                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
3030                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
3031                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
3032 retry:
3033         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
3034         if (pc != NULL) {
3035                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
3036                         if (pc->pc_map[field]) {
3037                                 bit = ffs(pc->pc_map[field]) - 1;
3038                                 break;
3039                         }
3040                 }
3041                 if (field < _NPCM) {
3042                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
3043                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
3044                         /* If this was the last item, move it to tail */
3045                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
3046                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
3047                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
3048                                         return (pv);    /* not full, return */
3049                                 }
3050                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3051                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3052                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
3053                         return (pv);
3054                 }
3055         }
3056         /*
3057          * Access to the pte2list "pv_vafree" is synchronized by the pvh
3058          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
3059          * remain non-empty until pmap_pte2list_alloc() completes.
3060          */
3061         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
3062             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
3063                 if (try) {
3064                         pv_entry_count--;
3065                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
3066                         return (NULL);
3067                 }
3068                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
3069                 if (m == NULL)
3070                         goto retry;
3071         }
3072         PV_STAT(pc_chunk_count++);
3073         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
3074         pc = (struct pv_chunk *)pmap_pte2list_alloc(&pv_vafree);
3075         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
3076         pc->pc_pmap = pmap;
3077         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
3078         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
3079                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
3080         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
3081         pv = &pc->pc_pventry[0];
3082         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3083         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
3084         return (pv);
3085 }
3086
3087 /*
3088  *  Create a pv entry for page at pa for
3089  *  (pmap, va).
3090  */
3091 static void
3092 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
3093 {
3094         pv_entry_t pv;
3095
3096         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3097         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3098         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3099         pv->pv_va = va;
3100         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3101 }
3102
3103 static __inline pv_entry_t
3104 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
3105 {
3106         pv_entry_t pv;
3107
3108         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3109         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3110                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
3111                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
3112                         break;
3113                 }
3114         }
3115         return (pv);
3116 }
3117
3118 static void
3119 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
3120 {
3121         pv_entry_t pv;
3122
3123         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
3124         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
3125         free_pv_entry(pmap, pv);
3126 }
3127
3128 static void
3129 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
3130 {
3131         struct md_page *pvh;
3132
3133         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3134         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
3135         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3136                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3137                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
3138                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3139         }
3140 }
3141
3142 static void
3143 pmap_pv_demote_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
3144 {
3145         struct md_page *pvh;
3146         pv_entry_t pv;
3147         vm_offset_t va_last;
3148         vm_page_t m;
3149
3150         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3151         KASSERT((pa & PTE1_OFFSET) == 0,
3152             ("pmap_pv_demote_pte1: pa is not 1mpage aligned"));
3153
3154         /*
3155          * Transfer the 1mpage's pv entry for this mapping to the first
3156          * page's pv list.
3157          */
3158         pvh = pa_to_pvh(pa);
3159         va = pte1_trunc(va);
3160         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
3161         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pte1: pv not found"));
3162         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3163         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3164         /* Instantiate the remaining NPTE2_IN_PT2 - 1 pv entries. */
3165         va_last = va + PTE1_SIZE - PAGE_SIZE;
3166         do {
3167                 m++;
3168                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3169                     ("pmap_pv_demote_pte1: page %p is not managed", m));
3170                 va += PAGE_SIZE;
3171                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
3172         } while (va < va_last);
3173 }
3174
3175 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3176 static void
3177 pmap_pv_promote_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
3178 {
3179         struct md_page *pvh;
3180         pv_entry_t pv;
3181         vm_offset_t va_last;
3182         vm_page_t m;
3183
3184         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3185         KASSERT((pa & PTE1_OFFSET) == 0,
3186             ("pmap_pv_promote_pte1: pa is not 1mpage aligned"));
3187
3188         /*
3189          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
3190          * 1mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
3191          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
3192          * get_pv_entry() calls pmap_pv_reclaim() and that pmap_pv_reclaim()
3193          * removes one of the mappings that is being promoted.
3194          */
3195         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3196         va = pte1_trunc(va);
3197         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
3198         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pte1: pv not found"));
3199         pvh = pa_to_pvh(pa);
3200         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
3201         /* Free the remaining NPTE2_IN_PT2 - 1 pv entries. */
3202         va_last = va + PTE1_SIZE - PAGE_SIZE;
3203         do {
3204                 m++;
3205                 va += PAGE_SIZE;
3206                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
3207         } while (va < va_last);
3208 }
3209 #endif
3210
3211 /*
3212  *  Conditionally create a pv entry.
3213  */
3214 static boolean_t
3215 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
3216 {
3217         pv_entry_t pv;
3218
3219         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3220         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3221         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water &&
3222             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
3223                 pv->pv_va = va;
3224                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3225                 return (TRUE);
3226         } else
3227                 return (FALSE);
3228 }
3229
3230 /*
3231  *  Create the pv entries for each of the pages within a section.
3232  */
3233 static boolean_t
3234 pmap_pv_insert_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
3235 {
3236         struct md_page *pvh;
3237         pv_entry_t pv;
3238
3239         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3240         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water &&
3241             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
3242                 pv->pv_va = va;
3243                 pvh = pa_to_pvh(pa);
3244                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
3245                 return (TRUE);
3246         } else
3247                 return (FALSE);
3248 }
3249
3250 static inline void
3251 pmap_tlb_flush_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pt1_entry_t npte1)
3252 {
3253
3254         /* Kill all the small mappings or the big one only. */
3255         if (pte1_is_section(npte1))
3256                 pmap_tlb_flush_range(pmap, pte1_trunc(va), PTE1_SIZE);
3257         else
3258                 pmap_tlb_flush(pmap, pte1_trunc(va));
3259 }
3260
3261 /*
3262  *  Update kernel pte1 on all pmaps.
3263  *
3264  *  The following function is called only on one cpu with disabled interrupts.
3265  *  In SMP case, smp_rendezvous_cpus() is used to stop other cpus. This way
3266  *  nobody can invoke explicit hardware table walk during the update of pte1.
3267  *  Unsolicited hardware table walk can still happen, invoked by speculative
3268  *  data or instruction prefetch or even by speculative hardware table walk.
3269  *
3270  *  The break-before-make approach should be implemented here. However, it's
3271  *  not so easy to do that for kernel mappings as it would be unhappy to unmap
3272  *  itself unexpectedly but voluntarily.
3273  */
3274 static void
3275 pmap_update_pte1_kernel(vm_offset_t va, pt1_entry_t npte1)
3276 {
3277         pmap_t pmap;
3278         pt1_entry_t *pte1p;
3279
3280         /*
3281          * Get current pmap. Interrupts should be disabled here
3282          * so PCPU_GET() is done atomically.
3283          */
3284         pmap = PCPU_GET(curpmap);
3285         if (pmap == NULL)
3286                 pmap = kernel_pmap;
3287
3288         /*
3289          * (1) Change pte1 on current pmap.
3290          * (2) Flush all obsolete TLB entries on current CPU.
3291          * (3) Change pte1 on all pmaps.
3292          * (4) Flush all obsolete TLB entries on all CPUs in SMP case.
3293          */
3294
3295         pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
3296         pte1_store(pte1p, npte1);
3297
3298         /* Kill all the small mappings or the big one only. */
3299         if (pte1_is_section(npte1)) {
3300                 pmap_pte1_kern_promotions++;
3301                 tlb_flush_range_local(pte1_trunc(va), PTE1_SIZE);
3302         } else {
3303                 pmap_pte1_kern_demotions++;
3304                 tlb_flush_local(pte1_trunc(va));
3305         }
3306
3307         /*
3308          * In SMP case, this function is called when all cpus are at smp
3309          * rendezvous, so there is no need to use 'allpmaps_lock' lock here.
3310          * In UP case, the function is called with this lock locked.
3311          */
3312         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
3313                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
3314                 pte1_store(pte1p, npte1);
3315         }
3316
3317 #ifdef SMP
3318         /* Kill all the small mappings or the big one only. */
3319         if (pte1_is_section(npte1))
3320                 tlb_flush_range(pte1_trunc(va), PTE1_SIZE);
3321         else
3322                 tlb_flush(pte1_trunc(va));
3323 #endif
3324 }
3325
3326 #ifdef SMP
3327 struct pte1_action {
3328         vm_offset_t va;
3329         pt1_entry_t npte1;
3330         u_int update;           /* CPU that updates the PTE1 */
3331 };
3332
3333 static void
3334 pmap_update_pte1_action(void *arg)
3335 {
3336         struct pte1_action *act = arg;
3337
3338         if (act->update == PCPU_GET(cpuid))
3339                 pmap_update_pte1_kernel(act->va, act->npte1);
3340 }
3341
3342 /*
3343  *  Change pte1 on current pmap.
3344  *  Note that kernel pte1 must be changed on all pmaps.
3345  *
3346  *  According to the architecture reference manual published by ARM,
3347  *  the behaviour is UNPREDICTABLE when two or more TLB entries map the same VA.
3348  *  According to this manual, UNPREDICTABLE behaviours must never happen in
3349  *  a viable system. In contrast, on x86 processors, it is not specified which
3350  *  TLB entry mapping the virtual address will be used, but the MMU doesn't
3351  *  generate a bogus translation the way it does on Cortex-A8 rev 2 (Beaglebone
3352  *  Black).
3353  *
3354  *  It's a problem when either promotion or demotion is being done. The pte1
3355  *  update and appropriate TLB flush must be done atomically in general.
3356  */
3357 static void
3358 pmap_change_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va,
3359     pt1_entry_t npte1)
3360 {
3361
3362         if (pmap == kernel_pmap) {
3363                 struct pte1_action act;
3364
3365                 sched_pin();
3366                 act.va = va;
3367                 act.npte1 = npte1;
3368                 act.update = PCPU_GET(cpuid);
3369                 smp_rendezvous_cpus(all_cpus, smp_no_rendezvous_barrier,
3370                     pmap_update_pte1_action, NULL, &act);
3371                 sched_unpin();
3372         } else {
3373                 register_t cspr;
3374
3375                 /*
3376                  * Use break-before-make approach for changing userland
3377                  * mappings. It can cause L1 translation aborts on other
3378                  * cores in SMP case. So, special treatment is implemented
3379                  * in pmap_fault(). To reduce the likelihood that another core
3380                  * will be affected by the broken mapping, disable interrupts
3381                  * until the mapping change is completed.
3382                  */
3383                 cspr = disable_interrupts(PSR_I | PSR_F);
3384                 pte1_clear(pte1p);
3385                 pmap_tlb_flush_pte1(pmap, va, npte1);
3386                 pte1_store(pte1p, npte1);
3387                 restore_interrupts(cspr);
3388         }
3389 }
3390 #else
3391 static void
3392 pmap_change_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va,
3393     pt1_entry_t npte1)
3394 {
3395
3396         if (pmap == kernel_pmap) {
3397                 mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
3398                 pmap_update_pte1_kernel(va, npte1);
3399                 mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
3400         } else {
3401                 register_t cspr;
3402
3403                 /*
3404                  * Use break-before-make approach for changing userland
3405                  * mappings. It's absolutely safe in UP case when interrupts
3406                  * are disabled.
3407                  */
3408                 cspr = disable_interrupts(PSR_I | PSR_F);
3409                 pte1_clear(pte1p);
3410                 pmap_tlb_flush_pte1(pmap, va, npte1);
3411                 pte1_store(pte1p, npte1);
3412                 restore_interrupts(cspr);
3413         }
3414 }
3415 #endif
3416
3417 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3418 /*
3419  *  Tries to promote the NPTE2_IN_PT2, contiguous 4KB page mappings that are
3420  *  within a single page table page (PT2) to a single 1MB page mapping.
3421  *  For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3422  *  mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3423  *  mappings must have identical characteristics.
3424  *
3425  *  Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3426  *  promoted.  The reason is that kernel PTE1s are replicated in each pmap but
3427  *  pmap_remove_write(), pmap_clear_modify(), and pmap_clear_reference() only
3428  *  read the PTE1 from the kernel pmap.
3429  */
3430 static void
3431 pmap_promote_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va)
3432 {
3433         pt1_entry_t npte1;
3434         pt2_entry_t *fpte2p, fpte2, fpte2_fav;
3435         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
3436         vm_offset_t pteva __unused;
3437         vm_page_t m __unused;
3438
3439         PDEBUG(6, printf("%s(%p): try for va %#x pte1 %#x at %p\n", __func__,
3440             pmap, va, pte1_load(pte1p), pte1p));
3441
3442         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3443
3444         /*
3445          * Examine the first PTE2 in the specified PT2. Abort if this PTE2 is
3446          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3447          * within a 1MB page.
3448          */
3449         fpte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pte1_trunc(va));
3450         fpte2 = pte2_load(fpte2p);
3451         if ((fpte2 & ((PTE2_FRAME & PTE1_OFFSET) | PTE2_A | PTE2_V)) !=
3452             (PTE2_A | PTE2_V)) {
3453                 pmap_pte1_p_failures++;
3454                 CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure(1) for va %#x in pmap %p",
3455                     __func__, va, pmap);
3456                 return;
3457         }
3458         if (pte2_is_managed(fpte2) && pmap == kernel_pmap) {
3459                 pmap_pte1_p_failures++;
3460                 CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure(2) for va %#x in pmap %p",
3461                     __func__, va, pmap);
3462                 return;
3463         }
3464         if ((fpte2 & (PTE2_NM | PTE2_RO)) == PTE2_NM) {
3465                 /*
3466                  * When page is not modified, PTE2_RO can be set without
3467                  * a TLB invalidation.
3468                  */
3469                 fpte2 |= PTE2_RO;
3470                 pte2_store(fpte2p, fpte2);
3471         }
3472
3473         /*
3474          * Examine each of the other PTE2s in the specified PT2. Abort if this
3475          * PTE2 maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3476          * characteristics to the first PTE2.
3477          */
3478         fpte2_fav = (fpte2 & (PTE2_FRAME | PTE2_A | PTE2_V));
3479         fpte2_fav += PTE1_SIZE - PTE2_SIZE; /* examine from the end */
3480         for (pte2p = fpte2p + NPTE2_IN_PT2 - 1; pte2p > fpte2p; pte2p--) {
3481                 pte2 = pte2_load(pte2p);
3482                 if ((pte2 & (PTE2_FRAME | PTE2_A | PTE2_V)) != fpte2_fav) {
3483                         pmap_pte1_p_failures++;
3484                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure(3) for va %#x in pmap %p",
3485                             __func__, va, pmap);
3486                         return;
3487                 }
3488                 if ((pte2 & (PTE2_NM | PTE2_RO)) == PTE2_NM) {
3489                         /*
3490                          * When page is not modified, PTE2_RO can be set
3491                          * without a TLB invalidation. See note above.
3492                          */
3493                         pte2 |= PTE2_RO;
3494                         pte2_store(pte2p, pte2);
3495                         pteva = pte1_trunc(va) | (pte2 & PTE1_OFFSET &
3496                             PTE2_FRAME);
3497                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: protect for va %#x in pmap %p",
3498                             __func__, pteva, pmap);
3499                 }
3500                 if ((pte2 & PTE2_PROMOTE) != (fpte2 & PTE2_PROMOTE)) {
3501                         pmap_pte1_p_failures++;
3502                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure(4) for va %#x in pmap %p",
3503                             __func__, va, pmap);
3504                         return;
3505                 }
3506
3507                 fpte2_fav -= PTE2_SIZE;
3508         }
3509         /*
3510          * The page table page in its current state will stay in PT2TAB
3511          * until the PTE1 mapping the section is demoted by pmap_demote_pte1()
3512          * or destroyed by pmap_remove_pte1().
3513          *
3514          * Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE.
3515          */
3516         m = PHYS_TO_VM_PAGE(trunc_page(pte1_link_pa(pte1_load(pte1p))));
3517         KASSERT(m >= vm_page_array && m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3518             ("%s: PT2 page is out of range", __func__));
3519         KASSERT(m->pindex == (pte1_index(va) & ~PT2PG_MASK),
3520             ("%s: PT2 page's pindex is wrong", __func__));
3521
3522         /*
3523          * Get pte1 from pte2 format.
3524          */
3525         npte1 = (fpte2 & PTE1_FRAME) | ATTR_TO_L1(fpte2) | PTE1_V;
3526
3527         /*
3528          * Promote the pv entries.
3529          */
3530         if (pte2_is_managed(fpte2))
3531                 pmap_pv_promote_pte1(pmap, va, pte1_pa(npte1));
3532
3533         /*
3534          * Promote the mappings.
3535          */
3536         pmap_change_pte1(pmap, pte1p, va, npte1);
3537
3538         pmap_pte1_promotions++;
3539         CTR3(KTR_PMAP, "%s: success for va %#x in pmap %p",
3540             __func__, va, pmap);
3541
3542         PDEBUG(6, printf("%s(%p): success for va %#x pte1 %#x(%#x) at %p\n",
3543             __func__, pmap, va, npte1, pte1_load(pte1p), pte1p));
3544 }
3545 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
3546
3547 /*
3548  *  Zero L2 page table page.
3549  */
3550 static __inline void
3551 pmap_clear_pt2(pt2_entry_t *fpte2p)
3552 {
3553         pt2_entry_t *pte2p;
3554
3555         for (pte2p = fpte2p; pte2p < fpte2p + NPTE2_IN_PT2; pte2p++)
3556                 pte2_clear(pte2p);
3557
3558 }
3559
3560 /*
3561  *  Removes a 1MB page mapping from the kernel pmap.
3562  */
3563 static void
3564 pmap_remove_kernel_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va)
3565 {
3566         vm_page_t m;
3567         uint32_t pte1_idx;
3568         pt2_entry_t *fpte2p;
3569         vm_paddr_t pt2_pa;
3570
3571         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3572         m = pmap_pt2_page(pmap, va);
3573         if (m == NULL)
3574                 /*
3575                  * QQQ: Is this function called only on promoted pte1?
3576                  *      We certainly do section mappings directly
3577                  *      (without promotion) in kernel !!!
3578                  */
3579                 panic("%s: missing pt2 page", __func__);
3580
3581         pte1_idx = pte1_index(va);
3582
3583         /*
3584          * Initialize the L2 page table.
3585          */
3586         fpte2p = page_pt2(pt2map_pt2pg(va), pte1_idx);
3587         pmap_clear_pt2(fpte2p);
3588
3589         /*
3590          * Remove the mapping.
3591          */
3592         pt2_pa = page_pt2pa(VM_PAGE_TO_PHYS(m), pte1_idx);
3593         pmap_kenter_pte1(va, PTE1_LINK(pt2_pa));
3594
3595         /*
3596          * QQQ: We do not need to invalidate PT2MAP mapping
3597          * as we did not change it. I.e. the L2 page table page
3598          * was and still is mapped the same way.
3599          */
3600 }
3601
3602 /*
3603  *  Do the things to unmap a section in a process
3604  */
3605 static void
3606 pmap_remove_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t sva,
3607     struct spglist *free)
3608 {
3609         pt1_entry_t opte1;
3610         struct md_page *pvh;
3611         vm_offset_t eva, va;
3612         vm_page_t m;
3613
3614         PDEBUG(6, printf("%s(%p): va %#x pte1 %#x at %p\n", __func__, pmap, sva,
3615             pte1_load(pte1p), pte1p));
3616
3617         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3618         KASSERT((sva & PTE1_OFFSET) == 0,
3619             ("%s: sva is not 1mpage aligned", __func__));
3620
3621         /*
3622          * Clear and invalidate the mapping. It should occupy one and only TLB
3623          * entry. So, pmap_tlb_flush() called with aligned address should be
3624          * sufficient.
3625          */
3626         opte1 = pte1_load_clear(pte1p);
3627         pmap_tlb_flush(pmap, sva);
3628
3629         if (pte1_is_wired(opte1))
3630                 pmap->pm_stats.wired_count -= PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
3631         pmap->pm_stats.resident_count -= PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
3632         if (pte1_is_managed(opte1)) {
3633                 pvh = pa_to_pvh(pte1_pa(opte1));
3634                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
3635                 eva = sva + PTE1_SIZE;
3636                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_pa(opte1));
3637                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
3638                         if (pte1_is_dirty(opte1))
3639                                 vm_page_dirty(m);
3640                         if (opte1 & PTE1_A)
3641                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3642                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
3643                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
3644                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3645                 }
3646         }
3647         if (pmap == kernel_pmap) {
3648                 /*
3649                  * L2 page table(s) can't be removed from kernel map as
3650                  * kernel counts on it (stuff around pmap_growkernel()).
3651                  */
3652                  pmap_remove_kernel_pte1(pmap, pte1p, sva);
3653         } else {
3654                 /*
3655                  * Get associated L2 page table page.
3656                  * It's possible that the page was never allocated.
3657                  */
3658                 m = pmap_pt2_page(pmap, sva);
3659                 if (m != NULL)
3660                         pmap_unwire_pt2_all(pmap, sva, m, free);
3661         }
3662 }
3663
3664 /*
3665  *  Fills L2 page table page with mappings to consecutive physical pages.
3666  */
3667 static __inline void
3668 pmap_fill_pt2(pt2_entry_t *fpte2p, pt2_entry_t npte2)
3669 {
3670         pt2_entry_t *pte2p;
3671
3672         for (pte2p = fpte2p; pte2p < fpte2p + NPTE2_IN_PT2; pte2p++) {
3673                 pte2_store(pte2p, npte2);
3674                 npte2 += PTE2_SIZE;
3675         }
3676 }
3677
3678 /*
3679  *  Tries to demote a 1MB page mapping. If demotion fails, the
3680  *  1MB page mapping is invalidated.
3681  */
3682 static boolean_t
3683 pmap_demote_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va)
3684 {
3685         pt1_entry_t opte1, npte1;
3686         pt2_entry_t *fpte2p, npte2;
3687         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2_pa;
3688         vm_page_t m;
3689         struct spglist free;
3690         uint32_t pte1_idx, isnew = 0;
3691
3692         PDEBUG(6, printf("%s(%p): try for va %#x pte1 %#x at %p\n", __func__,
3693             pmap, va, pte1_load(pte1p), pte1p));
3694
3695         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3696
3697         opte1 = pte1_load(pte1p);
3698         KASSERT(pte1_is_section(opte1), ("%s: opte1 not a section", __func__));
3699
3700         if ((opte1 & PTE1_A) == 0 || (m = pmap_pt2_page(pmap, va)) == NULL) {
3701                 KASSERT(!pte1_is_wired(opte1),
3702                     ("%s: PT2 page for a wired mapping is missing", __func__));
3703
3704                 /*
3705                  * Invalidate the 1MB page mapping and return
3706                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
3707                  * allocation of the new page table page fails.
3708                  */
3709                 if ((opte1 & PTE1_A) == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL,
3710                     pte1_index(va) & ~PT2PG_MASK, VM_ALLOC_NOOBJ |
3711                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
3712                         SLIST_INIT(&free);
3713                         pmap_remove_pte1(pmap, pte1p, pte1_trunc(va), &free);
3714                         pmap_free_zero_pages(&free);
3715                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure for va %#x in pmap %p",
3716                             __func__, va, pmap);
3717                         return (FALSE);
3718                 }
3719                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3720                         pmap->pm_stats.resident_count++;
3721
3722                 isnew = 1;
3723
3724                 /*
3725                  * We init all L2 page tables in the page even if
3726                  * we are going to change everything for one L2 page
3727                  * table in a while.
3728                  */
3729                 pt2pg_pa = pmap_pt2pg_init(pmap, va, m);
3730         } else {
3731                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3732                         if (pt2_is_empty(m, va))
3733                                 isnew = 1; /* Demoting section w/o promotion. */
3734 #ifdef INVARIANTS
3735                         else
3736                                 KASSERT(pt2_is_full(m, va), ("%s: bad PT2 wire"
3737                                     " count %u", __func__,
3738                                     pt2_wirecount_get(m, pte1_index(va))));
3739 #endif
3740                 }
3741         }
3742
3743         pt2pg_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3744         pte1_idx = pte1_index(va);
3745         /*
3746          * If the pmap is current, then the PT2MAP can provide access to
3747          * the page table page (promoted L2 page tables are not unmapped).
3748          * Otherwise, temporarily map the L2 page table page (m) into
3749          * the kernel's address space at either PADDR1 or PADDR2.
3750          *
3751          * Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE.
3752          */
3753         if (pmap_is_current(pmap))
3754                 fpte2p = page_pt2(pt2map_pt2pg(va), pte1_idx);
3755         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
3756                 if (pte2_pa(pte2_load(PMAP1)) != pt2pg_pa) {
3757                         pte2_store(PMAP1, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
3758 #ifdef SMP
3759                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
3760 #endif
3761                         tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR1);
3762                         PMAP1changed++;
3763                 } else
3764 #ifdef SMP
3765                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
3766                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
3767                         tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR1);
3768                         PMAP1changedcpu++;
3769                 } else
3770 #endif
3771                         PMAP1unchanged++;
3772                 fpte2p = page_pt2((vm_offset_t)PADDR1, pte1_idx);
3773         } else {
3774                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
3775                 if (pte2_pa(pte2_load(PMAP2)) != pt2pg_pa) {
3776                         pte2_store(PMAP2, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
3777                         tlb_flush((vm_offset_t)PADDR2);
3778                 }
3779                 fpte2p = page_pt2((vm_offset_t)PADDR2, pte1_idx);
3780         }
3781         pt2_pa = page_pt2pa(pt2pg_pa, pte1_idx);
3782         npte1 = PTE1_LINK(pt2_pa);
3783
3784         KASSERT((opte1 & PTE1_A) != 0,
3785             ("%s: opte1 is missing PTE1_A", __func__));
3786         KASSERT((opte1 & (PTE1_NM | PTE1_RO)) != PTE1_NM,
3787             ("%s: opte1 has PTE1_NM", __func__));
3788
3789         /*
3790          *  Get pte2 from pte1 format.
3791         */
3792         npte2 = pte1_pa(opte1) | ATTR_TO_L2(opte1) | PTE2_V;
3793
3794         /*
3795          * If the L2 page table page is new, initialize it. If the mapping
3796          * has changed attributes, update the page table entries.
3797          */
3798         if (isnew != 0) {
3799                 pt2_wirecount_set(m, pte1_idx, NPTE2_IN_PT2);
3800                 pmap_fill_pt2(fpte2p, npte2);
3801         } else if ((pte2_load(fpte2p) & PTE2_PROMOTE) !=
3802                     (npte2 & PTE2_PROMOTE))
3803                 pmap_fill_pt2(fpte2p, npte2);
3804
3805         KASSERT(pte2_pa(pte2_load(fpte2p)) == pte2_pa(npte2),
3806             ("%s: fpte2p and npte2 map different physical addresses",
3807             __func__));
3808
3809         if (fpte2p == PADDR2)
3810                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
3811
3812         /*
3813          * Demote the mapping. This pmap is locked. The old PTE1 has
3814          * PTE1_A set. If the old PTE1 has not PTE1_RO set, it also
3815          * has not PTE1_NM set. Thus, there is no danger of a race with
3816          * another processor changing the setting of PTE1_A and/or PTE1_NM
3817          * between the read above and the store below.
3818          */
3819         pmap_change_pte1(pmap, pte1p, va, npte1);
3820
3821         /*
3822          * Demote the pv entry. This depends on the earlier demotion
3823          * of the mapping. Specifically, the (re)creation of a per-
3824          * page pv entry might trigger the execution of pmap_pv_reclaim(),
3825          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
3826          * and destroy the associated mapping. In order to destroy
3827          * the mapping, the PTE1 must have already changed from mapping
3828          * the 1mpage to referencing the page table page.
3829          */
3830         if (pte1_is_managed(opte1))
3831                 pmap_pv_demote_pte1(pmap, va, pte1_pa(opte1));
3832
3833         pmap_pte1_demotions++;
3834         CTR3(KTR_PMAP, "%s: success for va %#x in pmap %p",
3835             __func__, va, pmap);
3836
3837         PDEBUG(6, printf("%s(%p): success for va %#x pte1 %#x(%#x) at %p\n",
3838             __func__, pmap, va, npte1, pte1_load(pte1p), pte1p));
3839         return (TRUE);
3840 }
3841
3842 /*
3843  *      Insert the given physical page (p) at
3844  *      the specified virtual address (v) in the
3845  *      target physical map with the protection requested.
3846  *
3847  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3848  *      that the related pte can not be reclaimed.
3849  *
3850  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3851  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3852  *      insert this page into the given map NOW.
3853  */
3854 int
3855 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3856     u_int flags, int8_t psind)
3857 {
3858         pt1_entry_t *pte1p;
3859         pt2_entry_t *pte2p;
3860         pt2_entry_t npte2, opte2;
3861         pv_entry_t pv;
3862         vm_paddr_t opa, pa;
3863         vm_page_t mpte2, om;
3864         boolean_t wired;
3865
3866         va = trunc_page(va);
3867         mpte2 = NULL;
3868         wired = (flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0;
3869
3870         KASSERT(va <= vm_max_kernel_address, ("%s: toobig", __func__));
3871         KASSERT(va < UPT2V_MIN_ADDRESS || va >= UPT2V_MAX_ADDRESS,
3872             ("%s: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)", __func__,
3873             va));
3874         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3875                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3876
3877         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3878         PMAP_LOCK(pmap);
3879         sched_pin();
3880
3881         /*
3882          * In the case that a page table page is not
3883          * resident, we are creating it here.
3884          */
3885         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3886                 mpte2 = pmap_allocpte2(pmap, va, flags);
3887                 if (mpte2 == NULL) {
3888                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3889                             ("pmap_allocpte2 failed with sleep allowed"));
3890                         sched_unpin();
3891                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3892                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3893                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3894                 }
3895         }
3896         pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
3897         if (pte1_is_section(pte1_load(pte1p)))
3898                 panic("%s: attempted on 1MB page", __func__);
3899         pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, va);
3900         if (pte2p == NULL)
3901                 panic("%s: invalid L1 page table entry va=%#x", __func__, va);
3902
3903         om = NULL;
3904         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3905         opte2 = pte2_load(pte2p);
3906         opa = pte2_pa(opte2);
3907         /*
3908          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3909          */
3910         if (pte2_is_valid(opte2) && (opa == pa)) {
3911                 /*
3912                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3913                  * wiring PT2 pages as they remain resident as long as there
3914                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3915                  * the PT2 page will be also.
3916                  */
3917                 if (wired && !pte2_is_wired(opte2))
3918                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3919                 else if (!wired && pte2_is_wired(opte2))
3920                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3921
3922                 /*
3923                  * Remove extra pte2 reference
3924                  */
3925                 if (mpte2)
3926                         pt2_wirecount_dec(mpte2, pte1_index(va));
3927                 if (pte2_is_managed(opte2))
3928                         om = m;
3929                 goto validate;
3930         }
3931
3932         /*
3933          * QQQ: We think that changing physical address on writeable mapping
3934          *      is not safe. Well, maybe on kernel address space with correct
3935          *      locking, it can make a sense. However, we have no idea why
3936          *      anyone should do that on user address space. Are we wrong?
3937          */
3938         KASSERT((opa == 0) || (opa == pa) ||
3939             !pte2_is_valid(opte2) || ((opte2 & PTE2_RO) != 0),
3940             ("%s: pmap %p va %#x(%#x) opa %#x pa %#x - gotcha %#x %#x!",
3941             __func__, pmap, va, opte2, opa, pa, flags, prot));
3942
3943         pv = NULL;
3944
3945         /*
3946          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3947          * handle validating new mapping.
3948          */
3949         if (opa) {
3950                 if (pte2_is_wired(opte2))
3951                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3952                 if (pte2_is_managed(opte2)) {
3953                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3954                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3955                 }
3956                 /*
3957                  * Remove extra pte2 reference
3958                  */
3959                 if (mpte2 != NULL)
3960                         pt2_wirecount_dec(mpte2, va >> PTE1_SHIFT);
3961         } else
3962                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3963
3964         /*
3965          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3966          */
3967         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3968                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3969                     ("%s: managed mapping within the clean submap", __func__));
3970                 if (pv == NULL)
3971                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3972                 pv->pv_va = va;
3973                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3974         } else if (pv != NULL)
3975                 free_pv_entry(pmap, pv);
3976
3977         /*
3978          * Increment counters
3979          */
3980         if (wired)
3981                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3982
3983 validate:
3984         /*
3985          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3986          */
3987         npte2 = PTE2(pa, PTE2_NM, vm_page_pte2_attr(m));
3988         if (prot & VM_PROT_WRITE) {
3989                 if (pte2_is_managed(npte2))
3990                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3991         }
3992         else
3993                 npte2 |= PTE2_RO;
3994         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3995                 npte2 |= PTE2_NX;
3996         if (wired)
3997                 npte2 |= PTE2_W;
3998         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3999                 npte2 |= PTE2_U;
4000         if (pmap != kernel_pmap)
4001                 npte2 |= PTE2_NG;
4002
4003         /*
4004          * If the mapping or permission bits are different, we need
4005          * to update the pte2.
4006          *
4007          * QQQ: Think again and again what to do
4008          *      if the mapping is going to be changed!
4009          */
4010         if ((opte2 & ~(PTE2_NM | PTE2_A)) != (npte2 & ~(PTE2_NM | PTE2_A))) {
4011                 /*
4012                  * Sync icache if exec permission and attribute VM_MEMATTR_WB_WA
4013                  * is set. Do it now, before the mapping is stored and made
4014                  * valid for hardware table walk. If done later, there is a race
4015                  * for other threads of current process in lazy loading case.
4016                  * Don't do it for kernel memory which is mapped with exec
4017                  * permission even if the memory isn't going to hold executable
4018                  * code. The only time when icache sync is needed is after
4019                  * kernel module is loaded and the relocation info is processed.
4020                  * And it's done in elf_cpu_load_file().
4021                  *
4022                  * QQQ: (1) Does it exist any better way where
4023                  *          or how to sync icache?
4024                  *      (2) Now, we do it on a page basis.
4025                  */
4026                 if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) && pmap != kernel_pmap &&
4027                     m->md.pat_mode == VM_MEMATTR_WB_WA &&
4028                     (opa != pa || (opte2 & PTE2_NX)))
4029                         cache_icache_sync_fresh(va, pa, PAGE_SIZE);
4030
4031                 npte2 |= PTE2_A;
4032                 if (flags & VM_PROT_WRITE)
4033                         npte2 &= ~PTE2_NM;
4034                 if (opte2 & PTE2_V) {
4035                         /* Change mapping with break-before-make approach. */
4036                         opte2 = pte2_load_clear(pte2p);
4037                         pmap_tlb_flush(pmap, va);
4038                         pte2_store(pte2p, npte2);
4039                         if (opte2 & PTE2_A) {
4040                                 if (pte2_is_managed(opte2))
4041                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
4042                         }
4043                         if (pte2_is_dirty(opte2)) {
4044                                 if (pte2_is_managed(opte2))
4045                                         vm_page_dirty(om);
4046                         }
4047                         if (pte2_is_managed(opte2) &&
4048                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
4049                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4050                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
4051                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
4052                 } else
4053                         pte2_store(pte2p, npte2);
4054         }
4055 #if 0
4056         else {
4057                 /*
4058                  * QQQ: In time when both access and not mofified bits are
4059                  *      emulated by software, this should not happen. Some
4060                  *      analysis is need, if this really happen. Missing
4061                  *      tlb flush somewhere could be the reason.
4062                  */
4063                 panic("%s: pmap %p va %#x opte2 %x npte2 %x !!", __func__, pmap,
4064                     va, opte2, npte2);
4065         }
4066 #endif
4067
4068 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
4069         /*
4070          * If both the L2 page table page and the reservation are fully
4071          * populated, then attempt promotion.
4072          */
4073         if ((mpte2 == NULL || pt2_is_full(mpte2, va)) &&
4074             sp_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4075             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
4076                 pmap_promote_pte1(pmap, pte1p, va);
4077 #endif
4078         sched_unpin();
4079         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4080         PMAP_UNLOCK(pmap);
4081         return (KERN_SUCCESS);
4082 }
4083
4084 /*
4085  *  Do the things to unmap a page in a process.
4086  */
4087 static int
4088 pmap_remove_pte2(pmap_t pmap, pt2_entry_t *pte2p, vm_offset_t va,
4089     struct spglist *free)
4090 {
4091         pt2_entry_t opte2;
4092         vm_page_t m;
4093
4094         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4095         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4096
4097         /* Clear and invalidate the mapping. */
4098         opte2 = pte2_load_clear(pte2p);
4099         pmap_tlb_flush(pmap, va);
4100
4101         KASSERT(pte2_is_valid(opte2), ("%s: pmap %p va %#x not link pte2 %#x",
4102             __func__, pmap, va, opte2));
4103
4104         if (opte2 & PTE2_W)
4105                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
4106         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
4107         if (pte2_is_managed(opte2)) {
4108                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(opte2));
4109                 if (pte2_is_dirty(opte2))
4110                         vm_page_dirty(m);
4111                 if (opte2 & PTE2_A)
4112                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
4113                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
4114         }
4115         return (pmap_unuse_pt2(pmap, va, free));
4116 }
4117
4118 /*
4119  *  Remove a single page from a process address space.
4120  */
4121 static void
4122 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
4123 {
4124         pt2_entry_t *pte2p;
4125
4126         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4127         KASSERT(curthread->td_pinned > 0,
4128             ("%s: curthread not pinned", __func__));
4129         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4130         if ((pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, va)) == NULL ||
4131             !pte2_is_valid(pte2_load(pte2p)))
4132                 return;
4133         pmap_remove_pte2(pmap, pte2p, va, free);
4134 }
4135
4136 /*
4137  *  Remove the given range of addresses from the specified map.
4138  *
4139  *  It is assumed that the start and end are properly
4140  *  rounded to the page size.
4141  */
4142 void
4143 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4144 {
4145         vm_offset_t nextva;
4146         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
4147         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
4148         struct spglist free;
4149
4150         /*
4151          * Perform an unsynchronized read. This is, however, safe.
4152          */
4153         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
4154                 return;
4155
4156         SLIST_INIT(&free);
4157
4158         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4159         sched_pin();
4160         PMAP_LOCK(pmap);
4161
4162         /*
4163          * Special handling of removing one page. A very common
4164          * operation and easy to short circuit some code.
4165          */
4166         if (sva + PAGE_SIZE == eva) {
4167                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, sva));
4168                 if (pte1_is_link(pte1)) {
4169                         pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
4170                         goto out;
4171                 }
4172         }
4173
4174         for (; sva < eva; sva = nextva) {
4175                 /*
4176                  * Calculate address for next L2 page table.
4177                  */
4178                 nextva = pte1_trunc(sva + PTE1_SIZE);
4179                 if (nextva < sva)
4180                         nextva = eva;
4181                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
4182                         break;
4183
4184                 pte1p = pmap_pte1(pmap, sva);
4185                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4186
4187                 /*
4188                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the L1 page
4189                  * table is always allocated, and in kernel virtual.
4190                  */
4191                 if (pte1 == 0)
4192                         continue;
4193
4194                 if (pte1_is_section(pte1)) {
4195                         /*
4196                          * Are we removing the entire large page?  If not,
4197                          * demote the mapping and fall through.
4198                          */
4199                         if (sva + PTE1_SIZE == nextva && eva >= nextva) {
4200                                 pmap_remove_pte1(pmap, pte1p, sva, &free);
4201                                 continue;
4202                         } else if (!pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, sva)) {
4203                                 /* The large page mapping was destroyed. */
4204                                 continue;
4205                         }
4206 #ifdef INVARIANTS
4207                         else {
4208                                 /* Update pte1 after demotion. */
4209                                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4210                         }
4211 #endif
4212                 }
4213
4214                 KASSERT(pte1_is_link(pte1), ("%s: pmap %p va %#x pte1 %#x at %p"
4215                     " is not link", __func__, pmap, sva, pte1, pte1p));
4216
4217                 /*
4218                  * Limit our scan to either the end of the va represented
4219                  * by the current L2 page table page, or to the end of the
4220                  * range being removed.
4221                  */
4222                 if (nextva > eva)
4223                         nextva = eva;
4224
4225                 for (pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva); sva != nextva;
4226                     pte2p++, sva += PAGE_SIZE) {
4227                         pte2 = pte2_load(pte2p);
4228                         if (!pte2_is_valid(pte2))
4229                                 continue;
4230                         if (pmap_remove_pte2(pmap, pte2p, sva, &free))
4231                                 break;
4232                 }
4233         }
4234 out:
4235         sched_unpin();
4236         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4237         PMAP_UNLOCK(pmap);
4238         pmap_free_zero_pages(&free);
4239 }
4240
4241 /*
4242  *      Routine:        pmap_remove_all
4243  *      Function:
4244  *              Removes this physical page from
4245  *              all physical maps in which it resides.
4246  *              Reflects back modify bits to the pager.
4247  *
4248  *      Notes:
4249  *              Original versions of this routine were very
4250  *              inefficient because they iteratively called
4251  *              pmap_remove (slow...)
4252  */
4253
4254 void
4255 pmap_remove_all(vm_page_t m)
4256 {
4257         struct md_page *pvh;
4258         pv_entry_t pv;
4259         pmap_t pmap;
4260         pt2_entry_t *pte2p, opte2;
4261         pt1_entry_t *pte1p;
4262         vm_offset_t va;
4263         struct spglist free;
4264
4265         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4266             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
4267         SLIST_INIT(&free);
4268         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4269         sched_pin();
4270         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4271                 goto small_mappings;
4272         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4273         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
4274                 va = pv->pv_va;
4275                 pmap = PV_PMAP(pv);
4276                 PMAP_LOCK(pmap);
4277                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
4278                 (void)pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, va);
4279                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4280         }
4281 small_mappings:
4282         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
4283                 pmap = PV_PMAP(pv);
4284                 PMAP_LOCK(pmap);
4285                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4286                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
4287                 KASSERT(!pte1_is_section(pte1_load(pte1p)), ("%s: found "
4288                     "a 1mpage in page %p's pv list", __func__, m));
4289                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va);
4290                 opte2 = pte2_load_clear(pte2p);
4291                 pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
4292                 KASSERT(pte2_is_valid(opte2), ("%s: pmap %p va %x zero pte2",
4293                     __func__, pmap, pv->pv_va));
4294                 if (pte2_is_wired(opte2))
4295                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4296                 if (opte2 & PTE2_A)
4297                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
4298
4299                 /*
4300                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
4301                  */
4302                 if (pte2_is_dirty(opte2))
4303                         vm_page_dirty(m);
4304                 pmap_unuse_pt2(pmap, pv->pv_va, &free);
4305                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4306                 free_pv_entry(pmap, pv);
4307                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4308         }
4309         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4310         sched_unpin();
4311         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4312         pmap_free_zero_pages(&free);
4313 }
4314
4315 /*
4316  *  Just subroutine for pmap_remove_pages() to reasonably satisfy
4317  *  good coding style, a.k.a. 80 character line width limit hell.
4318  */
4319 static __inline void
4320 pmap_remove_pte1_quick(pmap_t pmap, pt1_entry_t pte1, pv_entry_t pv,
4321     struct spglist *free)
4322 {
4323         vm_paddr_t pa;
4324         vm_page_t m, mt, mpt2pg;
4325         struct md_page *pvh;
4326
4327         pa = pte1_pa(pte1);
4328         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
4329
4330         KASSERT(m->phys_addr == pa, ("%s: vm_page_t %p addr mismatch %#x %#x",
4331             __func__, m, m->phys_addr, pa));
4332         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4333             m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4334             ("%s: bad pte1 %#x", __func__, pte1));
4335
4336         if (pte1_is_dirty(pte1)) {
4337                 for (mt = m; mt < &m[PTE1_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
4338                         vm_page_dirty(mt);
4339         }
4340
4341         pmap->pm_stats.resident_count -= PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
4342         pvh = pa_to_pvh(pa);
4343         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4344         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4345                 for (mt = m; mt < &m[PTE1_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
4346                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4347                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4348         }
4349         mpt2pg = pmap_pt2_page(pmap, pv->pv_va);
4350         if (mpt2pg != NULL)
4351                 pmap_unwire_pt2_all(pmap, pv->pv_va, mpt2pg, free);
4352 }
4353
4354 /*
4355  *  Just subroutine for pmap_remove_pages() to reasonably satisfy
4356  *  good coding style, a.k.a. 80 character line width limit hell.
4357  */
4358 static __inline void
4359 pmap_remove_pte2_quick(pmap_t pmap, pt2_entry_t pte2, pv_entry_t pv,
4360     struct spglist *free)
4361 {
4362         vm_paddr_t pa;
4363         vm_page_t m;
4364         struct md_page *pvh;
4365
4366         pa = pte2_pa(pte2);
4367         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
4368
4369         KASSERT(m->phys_addr == pa, ("%s: vm_page_t %p addr mismatch %#x %#x",
4370             __func__, m, m->phys_addr, pa));
4371         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4372             m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4373             ("%s: bad pte2 %#x", __func__, pte2));
4374
4375         if (pte2_is_dirty(pte2))
4376                 vm_page_dirty(m);
4377
4378         pmap->pm_stats.resident_count--;
4379         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4380         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4381                 pvh = pa_to_pvh(pa);
4382                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4383                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4384         }
4385         pmap_unuse_pt2(pmap, pv->pv_va, free);
4386 }
4387
4388 /*
4389  *  Remove all pages from specified address space this aids process
4390  *  exit speeds. Also, this code is special cased for current process
4391  *  only, but can have the more generic (and slightly slower) mode enabled.
4392  *  This is much faster than pmap_remove in the case of running down
4393  *  an entire address space.
4394  */
4395 void
4396 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4397 {
4398         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
4399         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
4400         pv_entry_t pv;
4401         struct pv_chunk *pc, *npc;
4402         struct spglist free;
4403         int field, idx;
4404         int32_t bit;
4405         uint32_t inuse, bitmask;
4406         boolean_t allfree;
4407
4408         /*
4409          * Assert that the given pmap is only active on the current
4410          * CPU.  Unfortunately, we cannot block another CPU from
4411          * activating the pmap while this function is executing.
4412          */
4413         KASSERT(pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace),
4414             ("%s: non-current pmap %p", __func__, pmap));
4415 #if defined(SMP) && defined(INVARIANTS)
4416         {
4417                 cpuset_t other_cpus;
4418
4419                 sched_pin();
4420                 other_cpus = pmap->pm_active;
4421                 CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &other_cpus);
4422                 sched_unpin();
4423                 KASSERT(CPU_EMPTY(&other_cpus),
4424                     ("%s: pmap %p active on other cpus", __func__, pmap));
4425         }
4426 #endif
4427         SLIST_INIT(&free);
4428         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4429         PMAP_LOCK(pmap);
4430         sched_pin();
4431         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4432                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("%s: wrong pmap %p %p",
4433                     __func__, pmap, pc->pc_pmap));
4434                 allfree = TRUE;
4435                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4436                         inuse = (~(pc->pc_map[field])) & pc_freemask[field];
4437                         while (inuse != 0) {
4438                                 bit = ffs(inuse) - 1;
4439                                 bitmask = 1UL << bit;
4440                                 idx = field * 32 + bit;
4441                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4442                                 inuse &= ~bitmask;
4443
4444                                 /*
4445                                  * Note that we cannot remove wired pages
4446                                  * from a process' mapping at this time
4447                                  */
4448                                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
4449                                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4450                                 if (pte1_is_section(pte1)) {
4451                                         if (pte1_is_wired(pte1))  {
4452                                                 allfree = FALSE;
4453                                                 continue;
4454                                         }
4455                                         pte1_clear(pte1p);
4456                                         pmap_remove_pte1_quick(pmap, pte1, pv,
4457                                             &free);
4458                                 }
4459                                 else if (pte1_is_link(pte1)) {
4460                                         pte2p = pt2map_entry(pv->pv_va);
4461                                         pte2 = pte2_load(pte2p);
4462
4463                                         if (!pte2_is_valid(pte2)) {
4464                                                 printf("%s: pmap %p va %#x "
4465                                                     "pte2 %#x\n", __func__,
4466                                                     pmap, pv->pv_va, pte2);
4467                                                 panic("bad pte2");
4468                                         }
4469
4470                                         if (pte2_is_wired(pte2))   {
4471                                                 allfree = FALSE;
4472                                                 continue;
4473                                         }
4474                                         pte2_clear(pte2p);
4475                                         pmap_remove_pte2_quick(pmap, pte2, pv,
4476                                             &free);
4477                                 } else {
4478                                         printf("%s: pmap %p va %#x pte1 %#x\n",
4479                                             __func__, pmap, pv->pv_va, pte1);
4480                                         panic("bad pte1");
4481                                 }
4482
4483                                 /* Mark free */
4484                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4485                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4486                                 pv_entry_count--;
4487                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4488                         }
4489                 }
4490                 if (allfree) {
4491                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4492                         free_pv_chunk(pc);
4493                 }
4494         }
4495         tlb_flush_all_ng_local();
4496         sched_unpin();
4497         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4498         PMAP_UNLOCK(pmap);
4499         pmap_free_zero_pages(&free);
4500 }
4501
4502 /*
4503  *  This code makes some *MAJOR* assumptions:
4504  *  1. Current pmap & pmap exists.
4505  *  2. Not wired.
4506  *  3. Read access.
4507  *  4. No L2 page table pages.
4508  *  but is *MUCH* faster than pmap_enter...
4509  */
4510 static vm_page_t
4511 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
4512     vm_prot_t prot, vm_page_t mpt2pg)
4513 {
4514         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
4515         vm_paddr_t pa;
4516         struct spglist free;
4517         uint32_t l2prot;
4518
4519         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
4520             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
4521             ("%s: managed mapping within the clean submap", __func__));
4522         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4523         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4524
4525         /*
4526          * In the case that a L2 page table page is not
4527          * resident, we are creating it here.
4528          */
4529         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
4530                 u_int pte1_idx;
4531                 pt1_entry_t pte1, *pte1p;
4532                 vm_paddr_t pt2_pa;
4533
4534                 /*
4535                  * Get L1 page table things.
4536                  */
4537                 pte1_idx = pte1_index(va);
4538                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
4539                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4540
4541                 if (mpt2pg && (mpt2pg->pindex == (pte1_idx & ~PT2PG_MASK))) {
4542                         /*
4543                          * Each of NPT2_IN_PG L2 page tables on the page can
4544                          * come here. Make sure that associated L1 page table
4545                          * link is established.
4546                          *
4547                          * QQQ: It comes that we don't establish all links to
4548                          *      L2 page tables for newly allocated L2 page
4549                          *      tables page.
4550                          */
4551                         KASSERT(!pte1_is_section(pte1),
4552                             ("%s: pte1 %#x is section", __func__, pte1));
4553                         if (!pte1_is_link(pte1)) {
4554                                 pt2_pa = page_pt2pa(VM_PAGE_TO_PHYS(mpt2pg),
4555                                     pte1_idx);
4556                                 pte1_store(pte1p, PTE1_LINK(pt2_pa));
4557                         }
4558                         pt2_wirecount_inc(mpt2pg, pte1_idx);
4559                 } else {
4560                         /*
4561                          * If the L2 page table page is mapped, we just
4562                          * increment the hold count, and activate it.
4563                          */
4564                         if (pte1_is_section(pte1)) {
4565                                 return (NULL);
4566                         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
4567                                 mpt2pg = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(pte1));
4568                                 pt2_wirecount_inc(mpt2pg, pte1_idx);
4569                         } else {
4570                                 mpt2pg = _pmap_allocpte2(pmap, va,
4571                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4572                                 if (mpt2pg == NULL)
4573                                         return (NULL);
4574                         }
4575                 }
4576         } else {
4577                 mpt2pg = NULL;
4578         }
4579
4580         /*
4581          * This call to pt2map_entry() makes the assumption that we are
4582          * entering the page into the current pmap.  In order to support
4583          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte2_quick().
4584          * But that isn't as quick as pt2map_entry().
4585          */
4586         pte2p = pt2map_entry(va);
4587         pte2 = pte2_load(pte2p);
4588         if (pte2_is_valid(pte2)) {
4589                 if (mpt2pg != NULL) {
4590                         /*
4591                          * Remove extra pte2 reference
4592                          */
4593                         pt2_wirecount_dec(mpt2pg, pte1_index(va));
4594                         mpt2pg = NULL;
4595                 }
4596                 return (NULL);
4597         }
4598
4599         /*
4600          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
4601          */
4602         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
4603             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
4604                 if (mpt2pg != NULL) {
4605                         SLIST_INIT(&free);
4606                         if (pmap_unwire_pt2(pmap, va, mpt2pg, &free)) {
4607                                 pmap_tlb_flush(pmap, va);
4608                                 pmap_free_zero_pages(&free);
4609                         }
4610
4611                         mpt2pg = NULL;
4612                 }
4613                 return (NULL);
4614         }
4615
4616         /*
4617          * Increment counters
4618          */
4619         pmap->pm_stats.resident_count++;
4620
4621         /*
4622          * Now validate mapping with RO protection
4623          */
4624         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4625         l2prot = PTE2_RO | PTE2_NM;
4626         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
4627                 l2prot |= PTE2_U | PTE2_NG;
4628         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4629                 l2prot |= PTE2_NX;
4630         else if (m->md.pat_mode == VM_MEMATTR_WB_WA && pmap != kernel_pmap) {
4631                 /*
4632                  * Sync icache if exec permission and attribute VM_MEMATTR_WB_WA
4633                  * is set. QQQ: For more info, see comments in pmap_enter().
4634                  */
4635                 cache_icache_sync_fresh(va, pa, PAGE_SIZE);
4636         }
4637         pte2_store(pte2p, PTE2(pa, l2prot, vm_page_pte2_attr(m)));
4638
4639         return (mpt2pg);
4640 }
4641
4642 void
4643 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
4644 {
4645
4646         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4647         PMAP_LOCK(pmap);
4648         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
4649         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4650         PMAP_UNLOCK(pmap);
4651 }
4652
4653 /*
4654  *  Tries to create 1MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
4655  *  FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
4656  *  blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
4657  *  (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry.
4658  */
4659 static boolean_t
4660 pmap_enter_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
4661 {
4662         pt1_entry_t *pte1p;
4663         vm_paddr_t pa;
4664         uint32_t l1prot;
4665
4666         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4667         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4668         pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
4669         if (pte1_is_valid(pte1_load(pte1p))) {
4670                 CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure for va %#lx in pmap %p", __func__,
4671                     va, pmap);
4672                 return (FALSE);
4673         }
4674         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
4675                 /*
4676                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
4677                  */
4678                 if (!pmap_pv_insert_pte1(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
4679                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure for va %#lx in pmap %p",
4680                             __func__, va, pmap);
4681                         return (FALSE);
4682                 }
4683         }
4684         /*
4685          * Increment counters.
4686          */
4687         pmap->pm_stats.resident_count += PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
4688
4689         /*
4690          * Map the section.
4691          *
4692          * QQQ: Why VM_PROT_WRITE is not evaluated and the mapping is
4693          *      made readonly?
4694          */
4695         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4696         l1prot = PTE1_RO | PTE1_NM;
4697         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
4698                 l1prot |= PTE1_U | PTE1_NG;
4699         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4700                 l1prot |= PTE1_NX;
4701         else if (m->md.pat_mode == VM_MEMATTR_WB_WA && pmap != kernel_pmap) {
4702                 /*
4703                  * Sync icache if exec permission and attribute VM_MEMATTR_WB_WA
4704                  * is set. QQQ: For more info, see comments in pmap_enter().
4705                  */
4706                 cache_icache_sync_fresh(va, pa, PTE1_SIZE);
4707         }
4708         pte1_store(pte1p, PTE1(pa, l1prot, ATTR_TO_L1(vm_page_pte2_attr(m))));
4709
4710         pmap_pte1_mappings++;
4711         CTR3(KTR_PMAP, "%s: success for va %#lx in pmap %p", __func__, va,
4712             pmap);
4713         return (TRUE);
4714 }
4715
4716 /*
4717  *  Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
4718  *  The sequence begins with the given page m_start.  This page is
4719  *  mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
4720  *  mapped at a virtual address that is offset from start by the same
4721  *  amount as the page is offset from m_start within the object.  The
4722  *  last page in the sequence is the page with the largest offset from
4723  *  m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
4724  *  virtual address end.  Not every virtual page between start and end
4725  *  is mapped; only those for which a resident page exists with the
4726  *  corresponding offset from m_start are mapped.
4727  */
4728 void
4729 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
4730     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
4731 {
4732         vm_offset_t va;
4733         vm_page_t m, mpt2pg;
4734         vm_pindex_t diff, psize;
4735
4736         PDEBUG(6, printf("%s: pmap %p start %#x end  %#x m %p prot %#x\n",
4737             __func__, pmap, start, end, m_start, prot));
4738
4739         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
4740         psize = atop(end - start);
4741         mpt2pg = NULL;
4742         m = m_start;
4743         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4744         PMAP_LOCK(pmap);
4745         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
4746                 va = start + ptoa(diff);
4747                 if ((va & PTE1_OFFSET) == 0 && va + PTE1_SIZE <= end &&
4748                     m->psind == 1 && sp_enabled &&
4749                     pmap_enter_pte1(pmap, va, m, prot))
4750                         m = &m[PTE1_SIZE / PAGE_SIZE - 1];
4751                 else
4752                         mpt2pg = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
4753                             mpt2pg);
4754                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
4755         }
4756         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4757         PMAP_UNLOCK(pmap);
4758 }
4759
4760 /*
4761  *  This code maps large physical mmap regions into the
4762  *  processor address space.  Note that some shortcuts
4763  *  are taken, but the code works.
4764  */
4765 void
4766 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
4767     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
4768 {
4769         pt1_entry_t *pte1p;
4770         vm_paddr_t pa, pte2_pa;
4771         vm_page_t p;
4772         vm_memattr_t pat_mode;
4773         u_int l1attr, l1prot;
4774
4775         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
4776         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
4777             ("%s: non-device object", __func__));
4778         if ((addr & PTE1_OFFSET) == 0 && (size & PTE1_OFFSET) == 0) {
4779                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
4780                         return;
4781                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
4782                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4783                     ("%s: invalid page %p", __func__, p));
4784                 pat_mode = p->md.pat_mode;
4785
4786                 /*
4787                  * Abort the mapping if the first page is not physically
4788                  * aligned to a 1MB page boundary.
4789                  */
4790                 pte2_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
4791                 if (pte2_pa & PTE1_OFFSET)
4792                         return;
4793
4794                 /*
4795                  * Skip the first page. Abort the mapping if the rest of
4796                  * the pages are not physically contiguous or have differing
4797                  * memory attributes.
4798                  */
4799                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4800                 for (pa = pte2_pa + PAGE_SIZE; pa < pte2_pa + size;
4801                     pa += PAGE_SIZE) {
4802                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4803                             ("%s: invalid page %p", __func__, p));
4804                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
4805                             pat_mode != p->md.pat_mode)
4806                                 return;
4807                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4808                 }
4809
4810                 /*
4811                  * Map using 1MB pages.
4812                  *
4813                  * QQQ: Well, we are mapping a section, so same condition must
4814                  * be hold like during promotion. It looks that only RW mapping
4815                  * is done here, so readonly mapping must be done elsewhere.
4816                  */
4817                 l1prot = PTE1_U | PTE1_NG | PTE1_RW | PTE1_M | PTE1_A;
4818                 l1attr = ATTR_TO_L1(vm_memattr_to_pte2(pat_mode));
4819                 PMAP_LOCK(pmap);
4820                 for (pa = pte2_pa; pa < pte2_pa + size; pa += PTE1_SIZE) {
4821                         pte1p = pmap_pte1(pmap, addr);
4822                         if (!pte1_is_valid(pte1_load(pte1p))) {
4823                                 pte1_store(pte1p, PTE1(pa, l1prot, l1attr));
4824                                 pmap->pm_stats.resident_count += PTE1_SIZE /
4825                                     PAGE_SIZE;
4826                                 pmap_pte1_mappings++;
4827                         }
4828                         /* Else continue on if the PTE1 is already valid. */
4829                         addr += PTE1_SIZE;
4830                 }
4831                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4832         }
4833 }
4834
4835 /*
4836  *  Do the things to protect a 1mpage in a process.
4837  */
4838 static void
4839 pmap_protect_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t sva,
4840     vm_prot_t prot)
4841 {
4842         pt1_entry_t npte1, opte1;
4843         vm_offset_t eva, va;
4844         vm_page_t m;
4845
4846         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4847         KASSERT((sva & PTE1_OFFSET) == 0,
4848             ("%s: sva is not 1mpage aligned", __func__));
4849
4850         opte1 = npte1 = pte1_load(pte1p);
4851         if (pte1_is_managed(opte1) && pte1_is_dirty(opte1)) {
4852                 eva = sva + PTE1_SIZE;
4853                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_pa(opte1));
4854                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
4855                         vm_page_dirty(m);
4856         }
4857         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
4858                 npte1 |= PTE1_RO | PTE1_NM;
4859         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4860                 npte1 |= PTE1_NX;
4861
4862         /*
4863          * QQQ: Herein, execute permission is never set.
4864          *      It only can be cleared. So, no icache
4865          *      syncing is needed.
4866          */
4867
4868         if (npte1 != opte1) {
4869                 pte1_store(pte1p, npte1);
4870                 pmap_tlb_flush(pmap, sva);
4871         }
4872 }
4873
4874 /*
4875  *      Set the physical protection on the
4876  *      specified range of this map as requested.
4877  */
4878 void
4879 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
4880 {
4881         boolean_t pv_lists_locked;
4882         vm_offset_t nextva;
4883         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
4884         pt2_entry_t *pte2p, opte2, npte2;
4885
4886         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
4887         if (prot == VM_PROT_NONE) {
4888                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
4889                 return;
4890         }
4891
4892         if ((prot & (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE)) ==
4893             (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE))
4894                 return;
4895
4896         if (pmap_is_current(pmap))
4897                 pv_lists_locked = FALSE;
4898         else {
4899                 pv_lists_locked = TRUE;
4900 resume:
4901                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4902                 sched_pin();
4903         }
4904
4905         PMAP_LOCK(pmap);
4906         for (; sva < eva; sva = nextva) {
4907                 /*
4908                  * Calculate address for next L2 page table.
4909                  */
4910                 nextva = pte1_trunc(sva + PTE1_SIZE);
4911                 if (nextva < sva)
4912                         nextva = eva;
4913
4914                 pte1p = pmap_pte1(pmap, sva);
4915                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4916
4917                 /*
4918                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that L1 page
4919                  * page table is always allocated, and in kernel virtual.
4920                  */
4921                 if (pte1 == 0)
4922                         continue;
4923
4924                 if (pte1_is_section(pte1)) {
4925                         /*
4926                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
4927                          * demote the mapping and fall through.
4928                          */
4929                         if (sva + PTE1_SIZE == nextva && eva >= nextva) {
4930                                 pmap_protect_pte1(pmap, pte1p, sva, prot);
4931                                 continue;
4932                         } else {
4933                                 if (!pv_lists_locked) {
4934                                         pv_lists_locked = TRUE;
4935                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4936                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4937                                                 goto resume;
4938                                         }
4939                                         sched_pin();
4940                                 }
4941                                 if (!pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, sva)) {
4942                                         /*
4943                                          * The large page mapping
4944                                          * was destroyed.
4945                                          */
4946                                         continue;
4947                                 }
4948 #ifdef INVARIANTS
4949                                 else {
4950                                         /* Update pte1 after demotion */
4951                                         pte1 = pte1_load(pte1p);
4952                                 }
4953 #endif
4954                         }
4955                 }
4956
4957                 KASSERT(pte1_is_link(pte1), ("%s: pmap %p va %#x pte1 %#x at %p"
4958                     " is not link", __func__, pmap, sva, pte1, pte1p));
4959
4960                 /*
4961                  * Limit our scan to either the end of the va represented
4962                  * by the current L2 page table page, or to the end of the
4963                  * range being protected.
4964                  */
4965                 if (nextva > eva)
4966                         nextva = eva;
4967
4968                 for (pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva); sva != nextva; pte2p++,
4969                     sva += PAGE_SIZE) {
4970                         vm_page_t m;
4971
4972                         opte2 = npte2 = pte2_load(pte2p);
4973                         if (!pte2_is_valid(opte2))
4974                                 continue;
4975
4976                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
4977                                 if (pte2_is_managed(opte2) &&
4978                                     pte2_is_dirty(opte2)) {
4979                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(opte2));
4980                                         vm_page_dirty(m);
4981                                 }
4982                                 npte2 |= PTE2_RO | PTE2_NM;
4983                         }
4984
4985                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4986                                 npte2 |= PTE2_NX;
4987
4988                         /*
4989                          * QQQ: Herein, execute permission is never set.
4990                          *      It only can be cleared. So, no icache
4991                          *      syncing is needed.
4992                          */
4993
4994                         if (npte2 != opte2) {
4995                                 pte2_store(pte2p, npte2);
4996                                 pmap_tlb_flush(pmap, sva);
4997                         }
4998                 }
4999         }
5000         if (pv_lists_locked) {
5001                 sched_unpin();
5002                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5003         }
5004         PMAP_UNLOCK(pmap);
5005 }
5006
5007 /*
5008  *      pmap_pvh_wired_mappings:
5009  *
5010  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
5011  */
5012 static int
5013 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
5014 {
5015         pmap_t pmap;
5016         pt1_entry_t pte1;
5017         pt2_entry_t pte2;
5018         pv_entry_t pv;
5019
5020         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
5021         sched_pin();
5022         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5023                 pmap = PV_PMAP(pv);
5024                 PMAP_LOCK(pmap);
5025                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, pv->pv_va));
5026                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5027                         if (pte1_is_wired(pte1))
5028                                 count++;
5029                 } else {
5030                         KASSERT(pte1_is_link(pte1),
5031                             ("%s: pte1 %#x is not link", __func__, pte1));
5032                         pte2 = pte2_load(pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va));
5033                         if (pte2_is_wired(pte2))
5034                                 count++;
5035                 }
5036                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5037         }
5038         sched_unpin();
5039         return (count);
5040 }
5041
5042 /*
5043  *      pmap_page_wired_mappings:
5044  *
5045  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
5046  *      that are wired.
5047  */
5048 int
5049 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
5050 {
5051         int count;
5052
5053         count = 0;
5054         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
5055                 return (count);
5056         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5057         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
5058         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
5059                 count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
5060                     count);
5061         }
5062         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5063         return (count);
5064 }
5065
5066 /*
5067  *  Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
5068  *  physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 1mpage
5069  *  mappings are supported.
5070  */
5071 static boolean_t
5072 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
5073 {
5074         pv_entry_t pv;
5075         pt1_entry_t pte1;
5076         pt2_entry_t pte2;
5077         pmap_t pmap;
5078         boolean_t rv;
5079
5080         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
5081         rv = FALSE;
5082         sched_pin();
5083         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5084                 pmap = PV_PMAP(pv);
5085                 PMAP_LOCK(pmap);
5086                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, pv->pv_va));
5087                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5088                         rv = pte1_is_dirty(pte1);
5089                 } else {
5090                         KASSERT(pte1_is_link(pte1),
5091                             ("%s: pte1 %#x is not link", __func__, pte1));
5092                         pte2 = pte2_load(pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va));
5093                         rv = pte2_is_dirty(pte2);
5094                 }
5095                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5096                 if (rv)
5097                         break;
5098         }
5099         sched_unpin();
5100         return (rv);
5101 }
5102
5103 /*
5104  *      pmap_is_modified:
5105  *
5106  *      Return whether or not the specified physical page was modified
5107  *      in any physical maps.
5108  */
5109 boolean_t
5110 pmap_is_modified(vm_page_t m)
5111 {
5112         boolean_t rv;
5113
5114         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5115             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5116
5117         /*
5118          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
5119          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
5120          * is clear, no PTE2s can have PG_M set.
5121          */
5122         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5123         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5124                 return (FALSE);
5125         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5126         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
5127             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
5128             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
5129         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5130         return (rv);
5131 }
5132
5133 /*
5134  *      pmap_is_prefaultable:
5135  *
5136  *      Return whether or not the specified virtual address is eligible
5137  *      for prefault.
5138  */
5139 boolean_t
5140 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
5141 {
5142         pt1_entry_t pte1;
5143         pt2_entry_t pte2;
5144         boolean_t rv;
5145
5146         rv = FALSE;
5147         PMAP_LOCK(pmap);
5148         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, addr));
5149         if (pte1_is_link(pte1)) {
5150                 pte2 = pte2_load(pt2map_entry(addr));
5151                 rv = !pte2_is_valid(pte2) ;
5152         }
5153         PMAP_UNLOCK(pmap);
5154         return (rv);
5155 }
5156
5157 /*
5158  *  Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
5159  *  otherwise. Both page and 1mpage mappings are supported.
5160  */
5161 static boolean_t
5162 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
5163 {
5164
5165         pv_entry_t pv;
5166         pt1_entry_t pte1;
5167         pt2_entry_t pte2;
5168         pmap_t pmap;
5169         boolean_t rv;
5170
5171         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
5172         rv = FALSE;
5173         sched_pin();
5174         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5175                 pmap = PV_PMAP(pv);
5176                 PMAP_LOCK(pmap);
5177                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, pv->pv_va));
5178                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5179                         rv = (pte1 & (PTE1_A | PTE1_V)) == (PTE1_A | PTE1_V);
5180                 } else {
5181                         pte2 = pte2_load(pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va));
5182                         rv = (pte2 & (PTE2_A | PTE2_V)) == (PTE2_A | PTE2_V);
5183                 }
5184                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5185                 if (rv)
5186                         break;
5187         }
5188         sched_unpin();
5189         return (rv);
5190 }
5191
5192 /*
5193  *      pmap_is_referenced:
5194  *
5195  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
5196  *      in any physical maps.
5197  */
5198 boolean_t
5199 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
5200 {
5201         boolean_t rv;
5202
5203         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5204             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5205         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5206         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
5207             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
5208             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
5209         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5210         return (rv);
5211 }
5212
5213 /*
5214  *      pmap_ts_referenced:
5215  *
5216  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
5217  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
5218  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
5219  *      reference bits set.
5220  *
5221  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
5222  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
5223  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
5224  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
5225  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
5226  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
5227  *      to pmap_is_modified().
5228  */
5229 int
5230 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
5231 {
5232         struct md_page *pvh;
5233         pv_entry_t pv, pvf;
5234         pmap_t pmap;
5235         pt1_entry_t  *pte1p, opte1;
5236         pt2_entry_t *pte2p, opte2;
5237         vm_paddr_t pa;
5238         int rtval = 0;
5239
5240         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5241             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5242         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
5243         pvh = pa_to_pvh(pa);
5244         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5245         sched_pin();
5246         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
5247             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
5248                 goto small_mappings;
5249         pv = pvf;
5250         do {
5251                 pmap = PV_PMAP(pv);
5252                 PMAP_LOCK(pmap);
5253                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
5254                 opte1 = pte1_load(pte1p);
5255                 if (pte1_is_dirty(opte1)) {
5256                         /*
5257                          * Although "opte1" is mapping a 1MB page, because
5258                          * this function is called at a 4KB page granularity,
5259                          * we only update the 4KB page under test.
5260                          */
5261                         vm_page_dirty(m);
5262                 }
5263                 if ((opte1 & PTE1_A) != 0) {
5264                         /*
5265                          * Since this reference bit is shared by 256 4KB pages,
5266                          * it should not be cleared every time it is tested.
5267                          * Apply a simple "hash" function on the physical page
5268                          * number, the virtual section number, and the pmap
5269                          * address to select one 4KB page out of the 256
5270                          * on which testing the reference bit will result
5271                          * in clearing that bit. This function is designed
5272                          * to avoid the selection of the same 4KB page
5273                          * for every 1MB page mapping.
5274                          *
5275                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
5276                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
5277                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
5278                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
5279                          * since the section is wired, the current state of
5280                          * its reference bit won't affect page replacement.
5281                          */
5282                          if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PTE1_SHIFT) ^
5283                             (uintptr_t)pmap) & (NPTE2_IN_PG - 1)) == 0 &&
5284                             !pte1_is_wired(opte1)) {
5285                                 pte1_clear_bit(pte1p, PTE1_A);
5286                                 pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
5287                         }
5288                         rtval++;
5289                 }
5290                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5291                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5292                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5293                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5294                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5295                 }
5296                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
5297                         goto out;
5298         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
5299 small_mappings:
5300         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
5301                 goto out;
5302         pv = pvf;
5303         do {
5304                 pmap = PV_PMAP(pv);
5305                 PMAP_LOCK(pmap);
5306                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
5307                 KASSERT(pte1_is_link(pte1_load(pte1p)),
5308                     ("%s: not found a link in page %p's pv list", __func__, m));
5309
5310                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va);
5311                 opte2 = pte2_load(pte2p);
5312                 if (pte2_is_dirty(opte2))
5313                         vm_page_dirty(m);
5314                 if ((opte2 & PTE2_A) != 0) {
5315                         pte2_clear_bit(pte2p, PTE2_A);
5316                         pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
5317                         rtval++;
5318                 }
5319                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5320                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5321                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5322                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5323                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5324                 }
5325         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
5326             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
5327 out:
5328         sched_unpin();
5329         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5330         return (rtval);
5331 }
5332
5333 /*
5334  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
5335  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
5336  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
5337  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
5338  *
5339  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
5340  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
5341  */
5342 void
5343 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
5344 {
5345         vm_offset_t nextva;
5346         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
5347         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
5348         boolean_t pv_lists_locked;
5349
5350         if (pmap_is_current(pmap))
5351                 pv_lists_locked = FALSE;
5352         else {
5353                 pv_lists_locked = TRUE;
5354 resume:
5355                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
5356                 sched_pin();
5357         }
5358         PMAP_LOCK(pmap);
5359         for (; sva < eva; sva = nextva) {
5360                 nextva = pte1_trunc(sva + PTE1_SIZE);
5361                 if (nextva < sva)
5362                         nextva = eva;
5363
5364                 pte1p = pmap_pte1(pmap, sva);
5365                 pte1 = pte1_load(pte1p);
5366
5367                 /*
5368                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that L1 page
5369                  * page table is always allocated, and in kernel virtual.
5370                  */
5371                 if (pte1 == 0)
5372                         continue;
5373
5374                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5375                         if (!pte1_is_wired(pte1))
5376                                 panic("%s: pte1 %#x not wired", __func__, pte1);
5377
5378                         /*
5379                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
5380                          * demote the mapping and fall through.
5381                          */
5382                         if (sva + PTE1_SIZE == nextva && eva >= nextva) {
5383                                 pte1_clear_bit(pte1p, PTE1_W);
5384                                 pmap->pm_stats.wired_count -= PTE1_SIZE /
5385                                     PAGE_SIZE;
5386                                 continue;
5387                         } else {
5388                                 if (!pv_lists_locked) {
5389                                         pv_lists_locked = TRUE;
5390                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5391                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5392                                                 /* Repeat sva. */
5393                                                 goto resume;
5394                                         }
5395                                         sched_pin();
5396                                 }
5397                                 if (!pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, sva))
5398                                         panic("%s: demotion failed", __func__);
5399 #ifdef INVARIANTS
5400                                 else {
5401                                         /* Update pte1 after demotion */
5402                                         pte1 = pte1_load(pte1p);
5403                                 }
5404 #endif
5405                         }
5406                 }
5407
5408                 KASSERT(pte1_is_link(pte1), ("%s: pmap %p va %#x pte1 %#x at %p"
5409                     " is not link", __func__, pmap, sva, pte1, pte1p));
5410
5411                 /*
5412                  * Limit our scan to either the end of the va represented
5413                  * by the current L2 page table page, or to the end of the
5414                  * range being protected.
5415                  */
5416                 if (nextva > eva)
5417                         nextva = eva;
5418
5419                 for (pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva); sva != nextva; pte2p++,
5420                     sva += PAGE_SIZE) {
5421                         pte2 = pte2_load(pte2p);
5422                         if (!pte2_is_valid(pte2))
5423                                 continue;
5424                         if (!pte2_is_wired(pte2))
5425                                 panic("%s: pte2 %#x is missing PTE2_W",
5426                                     __func__, pte2);
5427
5428                         /*
5429                          * PTE2_W must be cleared atomically. Although the pmap
5430                          * lock synchronizes access to PTE2_W, another processor
5431                          * could be changing PTE2_NM and/or PTE2_A concurrently.
5432                          */
5433                         pte2_clear_bit(pte2p, PTE2_W);
5434                         pmap->pm_stats.wired_count--;
5435                 }
5436         }
5437         if (pv_lists_locked) {
5438                 sched_unpin();
5439                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5440         }
5441         PMAP_UNLOCK(pmap);
5442 }
5443
5444 /*
5445  *  Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
5446  */
5447 void
5448 pmap_remove_write(vm_page_t m)
5449 {
5450         struct md_page *pvh;
5451         pv_entry_t next_pv, pv;
5452         pmap_t pmap;
5453         pt1_entry_t *pte1p;
5454         pt2_entry_t *pte2p, opte2;
5455         vm_offset_t va;
5456
5457         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5458             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5459
5460         /*
5461          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
5462          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
5463          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
5464          */
5465         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5466         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5467                 return;
5468         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5469         sched_pin();
5470         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5471                 goto small_mappings;
5472         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5473         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5474                 va = pv->pv_va;
5475                 pmap = PV_PMAP(pv);
5476                 PMAP_LOCK(pmap);
5477                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
5478                 if (!(pte1_load(pte1p) & PTE1_RO))
5479                         (void)pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, va);
5480                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5481         }
5482 small_mappings:
5483         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5484                 pmap = PV_PMAP(pv);
5485                 PMAP_LOCK(pmap);
5486                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
5487                 KASSERT(!pte1_is_section(pte1_load(pte1p)), ("%s: found"
5488                     " a section in page %p's pv list", __func__, m));
5489                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va);
5490                 opte2 = pte2_load(pte2p);
5491                 if (!(opte2 & PTE2_RO)) {
5492                         pte2_store(pte2p, opte2 | PTE2_RO | PTE2_NM);
5493                         if (pte2_is_dirty(opte2))
5494                                 vm_page_dirty(m);
5495                         pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
5496                 }
5497                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5498         }
5499         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
5500         sched_unpin();
5501         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5502 }
5503
5504 /*
5505  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
5506  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
5507  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
5508  */
5509 void
5510 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
5511 {
5512         pt1_entry_t *pte1p, opte1;
5513         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
5514         vm_offset_t pdnxt;
5515         vm_page_t m;
5516         boolean_t pv_lists_locked;
5517
5518         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
5519                 return;
5520         if (pmap_is_current(pmap))
5521                 pv_lists_locked = FALSE;
5522         else {
5523                 pv_lists_locked = TRUE;
5524 resume:
5525                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
5526                 sched_pin();
5527         }
5528         PMAP_LOCK(pmap);
5529         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
5530                 pdnxt = pte1_trunc(sva + PTE1_SIZE);
5531                 if (pdnxt < sva)
5532                         pdnxt = eva;
5533                 pte1p = pmap_pte1(pmap, sva);
5534                 opte1 = pte1_load(pte1p);
5535                 if (!pte1_is_valid(opte1)) /* XXX */
5536                         continue;
5537                 else if (pte1_is_section(opte1)) {
5538                         if (!pte1_is_managed(opte1))
5539                                 continue;
5540                         if (!pv_lists_locked) {
5541                                 pv_lists_locked = TRUE;
5542                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5543                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
5544                                         goto resume;
5545                                 }
5546                                 sched_pin();
5547                         }
5548                         if (!pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, sva)) {
5549                                 /*
5550                                  * The large page mapping was destroyed.
5551                                  */
5552                                 continue;
5553                         }
5554
5555                         /*
5556                          * Unless the page mappings are wired, remove the
5557                          * mapping to a single page so that a subsequent
5558                          * access may repromote.  Since the underlying L2 page
5559                          * table is fully populated, this removal never
5560                          * frees a L2 page table page.
5561                          */
5562                         if (!pte1_is_wired(opte1)) {
5563                                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva);
5564                                 KASSERT(pte2_is_valid(pte2_load(pte2p)),
5565                                     ("%s: invalid PTE2", __func__));
5566                                 pmap_remove_pte2(pmap, pte2p, sva, NULL);
5567                         }
5568                 }
5569                 if (pdnxt > eva)
5570                         pdnxt = eva;
5571                 for (pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte2p++,
5572                     sva += PAGE_SIZE) {
5573                         pte2 = pte2_load(pte2p);
5574                         if (!pte2_is_valid(pte2) || !pte2_is_managed(pte2))
5575                                 continue;
5576                         else if (pte2_is_dirty(pte2)) {
5577                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
5578                                         /*
5579                                          * Future calls to pmap_is_modified()
5580                                          * can be avoided by making the page
5581                                          * dirty now.
5582                                          */
5583                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(pte2));
5584                                         vm_page_dirty(m);
5585                                 }
5586                                 pte2_set_bit(pte2p, PTE2_NM);
5587                                 pte2_clear_bit(pte2p, PTE2_A);
5588                         } else if ((pte2 & PTE2_A) != 0)
5589                                 pte2_clear_bit(pte2p, PTE2_A);
5590                         else
5591                                 continue;
5592                         pmap_tlb_flush(pmap, sva);
5593                 }
5594         }
5595         if (pv_lists_locked) {
5596                 sched_unpin();
5597                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5598         }
5599         PMAP_UNLOCK(pmap);
5600 }
5601
5602 /*
5603  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5604  */
5605 void
5606 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5607 {
5608         struct md_page *pvh;
5609         pv_entry_t next_pv, pv;
5610         pmap_t pmap;
5611         pt1_entry_t *pte1p, opte1;
5612         pt2_entry_t *pte2p, opte2;
5613         vm_offset_t va;
5614
5615         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5616             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5617         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5618         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5619             ("%s: page %p is exclusive busy", __func__, m));
5620
5621         /*
5622          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTE2s can have PTE2_NM
5623          * cleared. If the object containing the page is locked and the page
5624          * is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently
5625          * set.
5626          */
5627         if ((m->flags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5628                 return;
5629         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5630         sched_pin();
5631         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5632                 goto small_mappings;
5633         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5634         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5635                 va = pv->pv_va;
5636                 pmap = PV_PMAP(pv);
5637                 PMAP_LOCK(pmap);
5638                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
5639                 opte1 = pte1_load(pte1p);
5640                 if (!(opte1 & PTE1_RO)) {
5641                         if (pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, va) &&
5642                             !pte1_is_wired(opte1)) {
5643                                 /*
5644                                  * Write protect the mapping to a
5645                                  * single page so that a subsequent
5646                                  * write access may repromote.
5647                                  */
5648                                 va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - pte1_pa(opte1);
5649                                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, va);
5650                                 opte2 = pte2_load(pte2p);
5651                                 if ((opte2 & PTE2_V)) {
5652                                         pte2_set_bit(pte2p, PTE2_NM | PTE2_RO);
5653                                         vm_page_dirty(m);
5654                                         pmap_tlb_flush(pmap, va);
5655                                 }
5656                         }
5657                 }
5658                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5659         }
5660 small_mappings:
5661         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5662                 pmap = PV_PMAP(pv);
5663                 PMAP_LOCK(pmap);
5664                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
5665                 KASSERT(!pte1_is_section(pte1_load(pte1p)), ("%s: found"
5666                     " a section in page %p's pv list", __func__, m));
5667                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va);
5668                 if (pte2_is_dirty(pte2_load(pte2p))) {
5669                         pte2_set_bit(pte2p, PTE2_NM);
5670                         pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
5671                 }
5672                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5673         }
5674         sched_unpin();
5675         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5676 }
5677
5678
5679 /*
5680  *  Sets the memory attribute for the specified page.
5681  */
5682 void
5683 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5684 {
5685         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
5686         vm_memattr_t oma;
5687         vm_paddr_t pa;
5688         struct pcpu *pc;
5689
5690         oma = m->md.pat_mode;
5691         m->md.pat_mode = ma;
5692
5693         CTR5(KTR_PMAP, "%s: page %p - 0x%08X oma: %d, ma: %d", __func__, m,
5694             VM_PAGE_TO_PHYS(m), oma, ma);
5695         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5696                 return;
5697 #if 0
5698         /*
5699          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5700          *
5701          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5702          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5703          * flushes the cache.
5704          */
5705         if (sf_buf_invalidate_cache(m, oma))
5706                 return;
5707 #endif
5708         /*
5709          * If page is not mapped by sf buffer, map the page
5710          * transient and do invalidation.
5711          */
5712         if (ma != oma) {
5713                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
5714                 sched_pin();
5715                 pc = get_pcpu();
5716                 cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5717                 mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5718                 if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5719                         panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
5720                 pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(pa, PTE2_AP_KRW,
5721                     vm_memattr_to_pte2(ma)));
5722                 dcache_wbinv_poc((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr, pa, PAGE_SIZE);
5723                 pte2_clear(cmap2_pte2p);
5724                 tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5725                 sched_unpin();
5726                 mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5727         }
5728 }
5729
5730 /*
5731  *  Miscellaneous support routines follow
5732  */
5733
5734 /*
5735  *  Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
5736  *  a 1mpage.  Otherwise, returns FALSE.
5737  */
5738 boolean_t
5739 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
5740 {
5741         boolean_t rv;
5742
5743         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
5744                 return (FALSE);
5745         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5746         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
5747             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
5748             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
5749         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5750         return (rv);
5751 }
5752
5753 /*
5754  *  Returns true if the pmap's pv is one of the first
5755  *  16 pvs linked to from this page.  This count may
5756  *  be changed upwards or downwards in the future; it
5757  *  is only necessary that true be returned for a small
5758  *  subset of pmaps for proper page aging.
5759  */
5760 boolean_t
5761 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
5762 {
5763         struct md_page *pvh;
5764         pv_entry_t pv;
5765         int loops = 0;
5766         boolean_t rv;
5767
5768         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5769             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5770         rv = FALSE;
5771         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5772         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5773                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
5774                         rv = TRUE;
5775                         break;
5776                 }
5777                 loops++;
5778                 if (loops >= 16)
5779                         break;
5780         }
5781         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
5782                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5783                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5784                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
5785                                 rv = TRUE;
5786                                 break;
5787                         }
5788                         loops++;
5789                         if (loops >= 16)
5790                                 break;
5791                 }
5792         }
5793         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5794         return (rv);
5795 }
5796
5797 /*
5798  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping
5799  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
5800  */
5801 void
5802 pmap_zero_page(vm_page_t m)
5803 {
5804         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
5805         struct pcpu *pc;
5806
5807         sched_pin();
5808         pc = get_pcpu();
5809         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5810         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5811         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5812                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
5813         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE2_AP_KRW,
5814             vm_page_pte2_attr(m)));
5815         pagezero(pc->pc_cmap2_addr);
5816         pte2_clear(cmap2_pte2p);
5817         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5818         sched_unpin();
5819         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5820 }
5821
5822 /*
5823  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping
5824  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
5825  *
5826  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
5827  */
5828 void
5829 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
5830 {
5831         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
5832         struct pcpu *pc;
5833
5834         sched_pin();
5835         pc = get_pcpu();
5836         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5837         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5838         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5839                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
5840         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE2_AP_KRW,
5841             vm_page_pte2_attr(m)));
5842         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE)
5843                 pagezero(pc->pc_cmap2_addr);
5844         else
5845                 bzero(pc->pc_cmap2_addr + off, size);
5846         pte2_clear(cmap2_pte2p);
5847         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5848         sched_unpin();
5849         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5850 }
5851
5852 /*
5853  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
5854  *      page by mapping the page into virtual memory and using
5855  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
5856  *      time.
5857  */
5858 void
5859 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
5860 {
5861         pt2_entry_t *cmap1_pte2p, *cmap2_pte2p;
5862         struct pcpu *pc;
5863
5864         sched_pin();
5865         pc = get_pcpu();
5866         cmap1_pte2p = pc->pc_cmap1_pte2p;
5867         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5868         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5869         if (pte2_load(cmap1_pte2p) != 0)
5870                 panic("%s: CMAP1 busy", __func__);
5871         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5872                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
5873         pte2_store(cmap1_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(src),
5874             PTE2_AP_KR | PTE2_NM, vm_page_pte2_attr(src)));
5875         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(dst),
5876             PTE2_AP_KRW, vm_page_pte2_attr(dst)));
5877         bcopy(pc->pc_cmap1_addr, pc->pc_cmap2_addr, PAGE_SIZE);
5878         pte2_clear(cmap1_pte2p);
5879         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap1_addr);
5880         pte2_clear(cmap2_pte2p);
5881         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5882         sched_unpin();
5883         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5884 }
5885
5886 int unmapped_buf_allowed = 1;
5887
5888 void
5889 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
5890     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
5891 {
5892         pt2_entry_t *cmap1_pte2p, *cmap2_pte2p;
5893         vm_page_t a_pg, b_pg;
5894         char *a_cp, *b_cp;
5895         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
5896         struct pcpu *pc;
5897         int cnt;
5898
5899         sched_pin();
5900         pc = get_pcpu();
5901         cmap1_pte2p = pc->pc_cmap1_pte2p;
5902         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5903         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5904         if (pte2_load(cmap1_pte2p) != 0)
5905                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
5906         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5907                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
5908         while (xfersize > 0) {
5909                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
5910                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
5911                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
5912                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
5913                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
5914                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
5915                 pte2_store(cmap1_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg),
5916                     PTE2_AP_KR | PTE2_NM, vm_page_pte2_attr(a_pg)));
5917                 tlb_flush_local((vm_offset_t)pc->pc_cmap1_addr);
5918                 pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg),
5919                     PTE2_AP_KRW, vm_page_pte2_attr(b_pg)));
5920                 tlb_flush_local((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5921                 a_cp = pc->pc_cmap1_addr + a_pg_offset;
5922                 b_cp = pc->pc_cmap2_addr + b_pg_offset;
5923                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
5924                 a_offset += cnt;
5925                 b_offset += cnt;
5926                 xfersize -= cnt;
5927         }
5928         pte2_clear(cmap1_pte2p);
5929         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap1_addr);
5930         pte2_clear(cmap2_pte2p);
5931         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5932         sched_unpin();
5933         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5934 }
5935
5936 vm_offset_t
5937 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
5938 {
5939         struct pcpu *pc;
5940         pt2_entry_t *pte2p;
5941
5942         critical_enter();
5943         pc = get_pcpu();
5944         pte2p = pc->pc_qmap_pte2p;
5945
5946         KASSERT(pte2_load(pte2p) == 0, ("%s: PTE2 busy", __func__));
5947
5948         pte2_store(pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE2_AP_KRW,
5949             vm_page_pte2_attr(m)));
5950         return (pc->pc_qmap_addr);
5951 }
5952
5953 void
5954 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
5955 {
5956         struct pcpu *pc;
5957         pt2_entry_t *pte2p;
5958
5959         pc = get_pcpu();
5960         pte2p = pc->pc_qmap_pte2p;
5961
5962         KASSERT(addr == pc->pc_qmap_addr, ("%s: invalid address", __func__));
5963         KASSERT(pte2_load(pte2p) != 0, ("%s: PTE2 not in use", __func__));
5964
5965         pte2_clear(pte2p);
5966         tlb_flush(pc->pc_qmap_addr);
5967         critical_exit();
5968 }
5969
5970 /*
5971  *      Copy the range specified by src_addr/len
5972  *      from the source map to the range dst_addr/len
5973  *      in the destination map.
5974  *
5975  *      This routine is only advisory and need not do anything.
5976  */
5977 void
5978 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
5979     vm_offset_t src_addr)
5980 {
5981         struct spglist free;
5982         vm_offset_t addr;
5983         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
5984         vm_offset_t nextva;
5985
5986         if (dst_addr != src_addr)
5987                 return;
5988
5989         if (!pmap_is_current(src_pmap))
5990                 return;
5991
5992         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5993         if (dst_pmap < src_pmap) {
5994                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
5995                 PMAP_LOCK(src_pmap);
5996         } else {
5997                 PMAP_LOCK(src_pmap);
5998                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
5999         }
6000         sched_pin();
6001         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = nextva) {
6002                 pt2_entry_t *src_pte2p, *dst_pte2p;
6003                 vm_page_t dst_mpt2pg, src_mpt2pg;
6004                 pt1_entry_t src_pte1;
6005                 u_int pte1_idx;
6006
6007                 KASSERT(addr < VM_MAXUSER_ADDRESS,
6008                     ("%s: invalid to pmap_copy page tables", __func__));
6009
6010                 nextva = pte1_trunc(addr + PTE1_SIZE);
6011                 if (nextva < addr)
6012                         nextva = end_addr;
6013
6014                 pte1_idx = pte1_index(addr);
6015                 src_pte1 = src_pmap->pm_pt1[pte1_idx];
6016                 if (pte1_is_section(src_pte1)) {
6017                         if ((addr & PTE1_OFFSET) != 0 ||
6018                             (addr + PTE1_SIZE) > end_addr)
6019                                 continue;
6020                         if (dst_pmap->pm_pt1[pte1_idx] == 0 &&
6021                             (!pte1_is_managed(src_pte1) ||
6022                             pmap_pv_insert_pte1(dst_pmap, addr,
6023                             pte1_pa(src_pte1)))) {
6024                                 dst_pmap->pm_pt1[pte1_idx] = src_pte1 &
6025                                     ~PTE1_W;
6026                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
6027                                     PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
6028                                 pmap_pte1_mappings++;
6029                         }
6030                         continue;
6031                 } else if (!pte1_is_link(src_pte1))
6032                         continue;
6033
6034                 src_mpt2pg = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(src_pte1));
6035
6036                 /*
6037                  * We leave PT2s to be linked from PT1 even if they are not
6038                  * referenced until all PT2s in a page are without reference.
6039                  *
6040                  * QQQ: It could be changed ...
6041                  */
6042 #if 0 /* single_pt2_link_is_cleared */
6043                 KASSERT(pt2_wirecount_get(src_mpt2pg, pte1_idx) > 0,
6044                     ("%s: source page table page is unused", __func__));
6045 #else
6046                 if (pt2_wirecount_get(src_mpt2pg, pte1_idx) == 0)
6047                         continue;
6048 #endif
6049                 if (nextva > end_addr)
6050                         nextva = end_addr;
6051
6052                 src_pte2p = pt2map_entry(addr);
6053                 while (addr < nextva) {
6054                         pt2_entry_t temp_pte2;
6055                         temp_pte2 = pte2_load(src_pte2p);
6056                         /*
6057                          * we only virtual copy managed pages
6058                          */
6059                         if (pte2_is_managed(temp_pte2)) {
6060                                 dst_mpt2pg = pmap_allocpte2(dst_pmap, addr,
6061                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
6062                                 if (dst_mpt2pg == NULL)
6063                                         goto out;
6064                                 dst_pte2p = pmap_pte2_quick(dst_pmap, addr);
6065                                 if (!pte2_is_valid(pte2_load(dst_pte2p)) &&
6066                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
6067                                     PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(temp_pte2)))) {
6068                                         /*
6069                                          * Clear the wired, modified, and
6070                                          * accessed (referenced) bits
6071                                          * during the copy.
6072                                          */
6073                                         temp_pte2 &=  ~(PTE2_W | PTE2_A);
6074                                         temp_pte2 |= PTE2_NM;
6075                                         pte2_store(dst_pte2p, temp_pte2);
6076                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
6077                                 } else {
6078                                         SLIST_INIT(&free);
6079                                         if (pmap_unwire_pt2(dst_pmap, addr,
6080                                             dst_mpt2pg, &free)) {
6081                                                 pmap_tlb_flush(dst_pmap, addr);
6082                                                 pmap_free_zero_pages(&free);
6083                                         }
6084                                         goto out;
6085                                 }
6086                                 if (pt2_wirecount_get(dst_mpt2pg, pte1_idx) >=
6087                                     pt2_wirecount_get(src_mpt2pg, pte1_idx))
6088                                         break;
6089                         }
6090                         addr += PAGE_SIZE;
6091                         src_pte2p++;
6092                 }
6093         }
6094 out:
6095         sched_unpin();
6096         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
6097         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
6098         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
6099 }
6100
6101 /*
6102  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
6103  *      different alignment might result in more section mappings.
6104  */
6105 void
6106 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
6107     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
6108 {
6109         vm_offset_t pte1_offset;
6110
6111         if (size < PTE1_SIZE)
6112                 return;
6113         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
6114                 offset += ptoa(object->pg_color);
6115         pte1_offset = offset & PTE1_OFFSET;
6116         if (size - ((PTE1_SIZE - pte1_offset) & PTE1_OFFSET) < PTE1_SIZE ||
6117             (*addr & PTE1_OFFSET) == pte1_offset)
6118                 return;
6119         if ((*addr & PTE1_OFFSET) < pte1_offset)
6120                 *addr = pte1_trunc(*addr) + pte1_offset;
6121         else
6122                 *addr = pte1_roundup(*addr) + pte1_offset;
6123 }
6124
6125 void
6126 pmap_activate(struct thread *td)
6127 {
6128         pmap_t pmap, oldpmap;
6129         u_int cpuid, ttb;
6130
6131         PDEBUG(9, printf("%s: td = %08x\n", __func__, (uint32_t)td));
6132
6133         critical_enter();
6134         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
6135         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
6136         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
6137
6138 #if defined(SMP)
6139         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
6140         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
6141 #else
6142         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
6143         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
6144 #endif
6145
6146         ttb = pmap_ttb_get(pmap);
6147
6148         /*
6149          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
6150          */
6151         td->td_pcb->pcb_pagedir = ttb;
6152         cp15_ttbr_set(ttb);
6153         PCPU_SET(curpmap, pmap);
6154         critical_exit();
6155 }
6156
6157 /*
6158  *  Perform the pmap work for mincore.
6159  */
6160 int
6161 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
6162 {
6163         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
6164         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
6165         vm_paddr_t pa;
6166         bool managed;
6167         int val;
6168
6169         PMAP_LOCK(pmap);
6170 retry:
6171         pte1p = pmap_pte1(pmap, addr);
6172         pte1 = pte1_load(pte1p);
6173         if (pte1_is_section(pte1)) {
6174                 pa = trunc_page(pte1_pa(pte1) | (addr & PTE1_OFFSET));
6175                 managed = pte1_is_managed(pte1);
6176                 val = MINCORE_SUPER | MINCORE_INCORE;
6177                 if (pte1_is_dirty(pte1))
6178                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
6179                 if (pte1 & PTE1_A)
6180                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
6181         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
6182                 pte2p = pmap_pte2(pmap, addr);
6183                 pte2 = pte2_load(pte2p);
6184                 pmap_pte2_release(pte2p);
6185                 pa = pte2_pa(pte2);
6186                 managed = pte2_is_managed(pte2);
6187                 val = MINCORE_INCORE;
6188                 if (pte2_is_dirty(pte2))
6189                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
6190                 if (pte2 & PTE2_A)
6191                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
6192         } else {
6193                 managed = false;
6194                 val = 0;
6195         }
6196         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
6197             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) && managed) {
6198                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
6199                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
6200                         goto retry;
6201         } else
6202                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
6203         PMAP_UNLOCK(pmap);
6204         return (val);
6205 }
6206
6207 void
6208 pmap_kenter_device(vm_offset_t va, vm_size_t size, vm_paddr_t pa)
6209 {
6210         vm_offset_t sva;
6211         uint32_t l2attr;
6212
6213         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
6214             ("%s: device mapping not page-sized", __func__));
6215
6216         sva = va;
6217         l2attr = vm_memattr_to_pte2(VM_MEMATTR_DEVICE);
6218         while (size != 0) {
6219                 pmap_kenter_prot_attr(va, pa, PTE2_AP_KRW, l2attr);
6220                 va += PAGE_SIZE;
6221                 pa += PAGE_SIZE;
6222                 size -= PAGE_SIZE;
6223         }
6224         tlb_flush_range(sva, va - sva);
6225 }
6226
6227 void
6228 pmap_kremove_device(vm_offset_t va, vm_size_t size)
6229 {
6230         vm_offset_t sva;
6231
6232         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
6233             ("%s: device mapping not page-sized", __func__));
6234
6235         sva = va;
6236         while (size != 0) {
6237                 pmap_kremove(va);
6238                 va += PAGE_SIZE;
6239                 size -= PAGE_SIZE;
6240         }
6241         tlb_flush_range(sva, va - sva);
6242 }
6243
6244 void
6245 pmap_set_pcb_pagedir(pmap_t pmap, struct pcb *pcb)
6246 {
6247
6248         pcb->pcb_pagedir = pmap_ttb_get(pmap);
6249 }
6250
6251
6252 /*
6253  *  Clean L1 data cache range by physical address.
6254  *  The range must be within a single page.
6255  */
6256 static void
6257 pmap_dcache_wb_pou(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, uint32_t attr)
6258 {
6259         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
6260         struct pcpu *pc;
6261
6262         KASSERT(((pa & PAGE_MASK) + size) <= PAGE_SIZE,
6263             ("%s: not on single page", __func__));
6264
6265         sched_pin();
6266         pc = get_pcpu();
6267         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
6268         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
6269         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
6270                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
6271         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(pa, PTE2_AP_KRW, attr));
6272         dcache_wb_pou((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr + (pa & PAGE_MASK), size);
6273         pte2_clear(cmap2_pte2p);
6274         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
6275         sched_unpin();
6276         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
6277 }
6278
6279 /*
6280  *  Sync instruction cache range which is not mapped yet.
6281  */
6282 void
6283 cache_icache_sync_fresh(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
6284 {
6285         uint32_t len, offset;
6286         vm_page_t m;
6287
6288         /* Write back d-cache on given address range. */
6289         offset = pa & PAGE_MASK;
6290         for ( ; size != 0; size -= len, pa += len, offset = 0) {
6291                 len = min(PAGE_SIZE - offset, size);
6292                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6293                 KASSERT(m != NULL, ("%s: vm_page_t is null for %#x",
6294                   __func__, pa));
6295                 pmap_dcache_wb_pou(pa, len, vm_page_pte2_attr(m));
6296         }
6297         /*
6298          * I-cache is VIPT. Only way how to flush all virtual mappings
6299          * on given physical address is to invalidate all i-cache.
6300          */
6301         icache_inv_all();
6302 }
6303
6304 void
6305 pmap_sync_icache(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_size_t size)
6306 {
6307
6308         /* Write back d-cache on given address range. */
6309         if (va >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
6310                 dcache_wb_pou(va, size);
6311         } else {
6312                 uint32_t len, offset;
6313                 vm_paddr_t pa;
6314                 vm_page_t m;
6315
6316                 offset = va & PAGE_MASK;
6317                 for ( ; size != 0; size -= len, va += len, offset = 0) {
6318                         pa = pmap_extract(pmap, va); /* offset is preserved */
6319                         len = min(PAGE_SIZE - offset, size);
6320                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6321                         KASSERT(m != NULL, ("%s: vm_page_t is null for %#x",
6322                                 __func__, pa));
6323                         pmap_dcache_wb_pou(pa, len, vm_page_pte2_attr(m));
6324                 }
6325         }
6326         /*
6327          * I-cache is VIPT. Only way how to flush all virtual mappings
6328          * on given physical address is to invalidate all i-cache.
6329          */
6330         icache_inv_all();
6331 }
6332
6333 /*
6334  *  The implementation of pmap_fault() uses IN_RANGE2() macro which
6335  *  depends on the fact that given range size is a power of 2.
6336  */
6337 CTASSERT(powerof2(NB_IN_PT1));
6338 CTASSERT(powerof2(PT2MAP_SIZE));
6339
6340 #define IN_RANGE2(addr, start, size)    \
6341     ((vm_offset_t)(start) == ((vm_offset_t)(addr) & ~((size) - 1)))
6342
6343 /*
6344  *  Handle access and R/W emulation faults.
6345  */
6346 int
6347 pmap_fault(pmap_t pmap, vm_offset_t far, uint32_t fsr, int idx, bool usermode)
6348 {
6349         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
6350         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
6351
6352         if (pmap == NULL)
6353                 pmap = kernel_pmap;
6354
6355         /*
6356          * In kernel, we should never get abort with FAR which is in range of
6357          * pmap->pm_pt1 or PT2MAP address spaces. If it happens, stop here
6358          * and print out a useful abort message and even get to the debugger
6359          * otherwise it likely ends with never ending loop of aborts.
6360          */
6361         if (__predict_false(IN_RANGE2(far, pmap->pm_pt1, NB_IN_PT1))) {
6362                 /*
6363                  * All L1 tables should always be mapped and present.
6364                  * However, we check only current one herein. For user mode,
6365                  * only permission abort from malicious user is not fatal.
6366                  * And alignment abort as it may have higher priority.
6367                  */
6368                 if (!usermode || (idx != FAULT_ALIGN && idx != FAULT_PERM_L2)) {
6369                         CTR4(KTR_PMAP, "%s: pmap %#x pm_pt1 %#x far %#x",
6370                             __func__, pmap, pmap->pm_pt1, far);
6371                         panic("%s: pm_pt1 abort", __func__);
6372                 }
6373                 return (KERN_INVALID_ADDRESS);
6374         }
6375         if (__predict_false(IN_RANGE2(far, PT2MAP, PT2MAP_SIZE))) {
6376                 /*
6377                  * PT2MAP should be always mapped and present in current
6378                  * L1 table. However, only existing L2 tables are mapped
6379                  * in PT2MAP. For user mode, only L2 translation abort and
6380                  * permission abort from malicious user is not fatal.
6381                  * And alignment abort as it may have higher priority.
6382                  */
6383                 if (!usermode || (idx != FAULT_ALIGN &&
6384                     idx != FAULT_TRAN_L2 && idx != FAULT_PERM_L2)) {
6385                         CTR4(KTR_PMAP, "%s: pmap %#x PT2MAP %#x far %#x",
6386                             __func__, pmap, PT2MAP, far);
6387                         panic("%s: PT2MAP abort", __func__);
6388                 }
6389                 return (KERN_INVALID_ADDRESS);
6390         }
6391
6392         /*
6393          * A pmap lock is used below for handling of access and R/W emulation
6394          * aborts. They were handled by atomic operations before so some
6395          * analysis of new situation is needed to answer the following question:
6396          * Is it safe to use the lock even for these aborts?
6397          *
6398          * There may happen two cases in general:
6399          *
6400          * (1) Aborts while the pmap lock is locked already - this should not
6401          * happen as pmap lock is not recursive. However, under pmap lock only
6402          * internal kernel data should be accessed and such data should be
6403          * mapped with A bit set and NM bit cleared. If double abort happens,
6404          * then a mapping of data which has caused it must be fixed. Further,
6405          * all new mappings are always made with A bit set and the bit can be
6406          * cleared only on managed mappings.
6407          *
6408          * (2) Aborts while another lock(s) is/are locked - this already can
6409          * happen. However, there is no difference here if it's either access or
6410          * R/W emulation abort, or if it's some other abort.
6411          */
6412
6413         PMAP_LOCK(pmap);
6414 #ifdef INVARIANTS
6415         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, far));
6416         if (pte1_is_link(pte1)) {
6417                 /*
6418                  * Check in advance that associated L2 page table is mapped into
6419                  * PT2MAP space. Note that faulty access to not mapped L2 page
6420                  * table is caught in more general check above where "far" is
6421                  * checked that it does not lay in PT2MAP space. Note also that
6422                  * L1 page table and PT2TAB always exist and are mapped.
6423                  */
6424                 pte2 = pt2tab_load(pmap_pt2tab_entry(pmap, far));
6425                 if (!pte2_is_valid(pte2))
6426                         panic("%s: missing L2 page table (%p, %#x)",
6427                             __func__, pmap, far);
6428         }
6429 #endif
6430 #ifdef SMP
6431         /*
6432          * Special treatment is due to break-before-make approach done when
6433          * pte1 is updated for userland mapping during section promotion or
6434          * demotion. If not caught here, pmap_enter() can find a section
6435          * mapping on faulting address. That is not allowed.
6436          */
6437         if (idx == FAULT_TRAN_L1 && usermode && cp15_ats1cur_check(far) == 0) {
6438                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6439                 return (KERN_SUCCESS);
6440         }
6441 #endif
6442         /*
6443          * Accesss bits for page and section. Note that the entry
6444          * is not in TLB yet, so TLB flush is not necessary.
6445          *
6446          * QQQ: This is hardware emulation, we do not call userret()
6447          *      for aborts from user mode.
6448          */
6449         if (idx == FAULT_ACCESS_L2) {
6450                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, far));
6451                 if (pte1_is_link(pte1)) {
6452                         /* L2 page table should exist and be mapped. */
6453                         pte2p = pt2map_entry(far);
6454                         pte2 = pte2_load(pte2p);
6455                         if (pte2_is_valid(pte2)) {
6456                                 pte2_store(pte2p, pte2 | PTE2_A);
6457                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6458                                 return (KERN_SUCCESS);
6459                         }
6460                 } else {
6461                         /*
6462                          * We got L2 access fault but PTE1 is not a link.
6463                          * Probably some race happened, do nothing.
6464                          */
6465                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: FAULT_ACCESS_L2 - pmap %#x far %#x",
6466                             __func__, pmap, far);
6467                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6468                         return (KERN_SUCCESS);
6469                 }
6470         }
6471         if (idx == FAULT_ACCESS_L1) {
6472                 pte1p = pmap_pte1(pmap, far);
6473                 pte1 = pte1_load(pte1p);
6474                 if (pte1_is_section(pte1)) {
6475                         pte1_store(pte1p, pte1 | PTE1_A);
6476                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6477                         return (KERN_SUCCESS);
6478                 } else {
6479                         /*
6480                          * We got L1 access fault but PTE1 is not section
6481                          * mapping. Probably some race happened, do nothing.
6482                          */
6483                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: FAULT_ACCESS_L1 - pmap %#x far %#x",
6484                             __func__, pmap, far);
6485                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6486                         return (KERN_SUCCESS);
6487                 }
6488         }
6489
6490         /*
6491          * Handle modify bits for page and section. Note that the modify
6492          * bit is emulated by software. So PTEx_RO is software read only
6493          * bit and PTEx_NM flag is real hardware read only bit.
6494          *
6495          * QQQ: This is hardware emulation, we do not call userret()
6496          *      for aborts from user mode.
6497          */
6498         if ((fsr & FSR_WNR) && (idx == FAULT_PERM_L2)) {
6499                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, far));
6500                 if (pte1_is_link(pte1)) {
6501                         /* L2 page table should exist and be mapped. */
6502                         pte2p = pt2map_entry(far);
6503                         pte2 = pte2_load(pte2p);
6504                         if (pte2_is_valid(pte2) && !(pte2 & PTE2_RO) &&
6505                             (pte2 & PTE2_NM)) {
6506                                 pte2_store(pte2p, pte2 & ~PTE2_NM);
6507                                 tlb_flush(trunc_page(far));
6508                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6509                                 return (KERN_SUCCESS);
6510                         }
6511                 } else {
6512                         /*
6513                          * We got L2 permission fault but PTE1 is not a link.
6514                          * Probably some race happened, do nothing.
6515                          */
6516                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: FAULT_PERM_L2 - pmap %#x far %#x",
6517                             __func__, pmap, far);
6518                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6519                         return (KERN_SUCCESS);
6520                 }
6521         }
6522         if ((fsr & FSR_WNR) && (idx == FAULT_PERM_L1)) {
6523                 pte1p = pmap_pte1(pmap, far);
6524                 pte1 = pte1_load(pte1p);
6525                 if (pte1_is_section(pte1)) {
6526                         if (!(pte1 & PTE1_RO) && (pte1 & PTE1_NM)) {
6527                                 pte1_store(pte1p, pte1 & ~PTE1_NM);
6528                                 tlb_flush(pte1_trunc(far));
6529                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6530                                 return (KERN_SUCCESS);
6531                         }
6532                 } else {
6533                         /*
6534                          * We got L1 permission fault but PTE1 is not section
6535                          * mapping. Probably some race happened, do nothing.
6536                          */
6537                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: FAULT_PERM_L1 - pmap %#x far %#x",
6538                             __func__, pmap, far);
6539                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6540                         return (KERN_SUCCESS);
6541                 }
6542         }
6543
6544         /*
6545          * QQQ: The previous code, mainly fast handling of access and
6546          *      modify bits aborts, could be moved to ASM. Now we are
6547          *      starting to deal with not fast aborts.
6548          */
6549         PMAP_UNLOCK(pmap);
6550         return (KERN_FAILURE);
6551 }
6552
6553 #if defined(PMAP_DEBUG)
6554 /*
6555  *  Reusing of KVA used in pmap_zero_page function !!!
6556  */
6557 static void
6558 pmap_zero_page_check(vm_page_t m)
6559 {
6560         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
6561         uint32_t *p, *end;
6562         struct pcpu *pc;
6563
6564         sched_pin();
6565         pc = get_pcpu();
6566         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
6567         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
6568         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
6569                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
6570         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE2_AP_KRW,
6571             vm_page_pte2_attr(m)));
6572         end = (uint32_t*)(pc->pc_cmap2_addr + PAGE_SIZE);
6573         for (p = (uint32_t*)pc->pc_cmap2_addr; p < end; p++)
6574                 if (*p != 0)
6575                         panic("%s: page %p not zero, va: %p", __func__, m,
6576                             pc->pc_cmap2_addr);
6577         pte2_clear(cmap2_pte2p);
6578         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
6579         sched_unpin();
6580         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
6581 }
6582
6583 int
6584 pmap_pid_dump(int pid)
6585 {
6586         pmap_t pmap;
6587         struct proc *p;
6588         int npte2 = 0;
6589         int i, j, index;
6590
6591         sx_slock(&allproc_lock);
6592         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
6593                 if (p->p_pid != pid || p->p_vmspace == NULL)
6594                         continue;
6595                 index = 0;
6596                 pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
6597                 for (i = 0; i < NPTE1_IN_PT1; i++) {
6598                         pt1_entry_t pte1;
6599                         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
6600                         vm_offset_t base, va;
6601                         vm_paddr_t pa;
6602                         vm_page_t m;
6603
6604                         base = i << PTE1_SHIFT;
6605                         pte1 = pte1_load(&pmap->pm_pt1[i]);
6606
6607                         if (pte1_is_section(pte1)) {
6608                                 /*
6609                                  * QQQ: Do something here!
6610                                  */
6611                         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
6612                                 for (j = 0; j < NPTE2_IN_PT2; j++) {
6613                                         va = base + (j << PAGE_SHIFT);
6614                                         if (va >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
6615                                                 if (index) {
6616                                                         index = 0;
6617                                                         printf("\n");
6618                                                 }
6619                                                 sx_sunlock(&allproc_lock);
6620                                                 return (npte2);
6621                                         }
6622                                         pte2p = pmap_pte2(pmap, va);
6623                                         pte2 = pte2_load(pte2p);
6624                                         pmap_pte2_release(pte2p);
6625                                         if (!pte2_is_valid(pte2))
6626                                                 continue;
6627
6628                                         pa = pte2_pa(pte2);
6629                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6630                                         printf("va: 0x%x, pa: 0x%x, h: %d, w:"
6631                                             " %d, f: 0x%x", va, pa,
6632                                             m->hold_count, m->wire_count,
6633                                             m->flags);
6634                                         npte2++;
6635                                         index++;
6636                                         if (index >= 2) {
6637                                                 index = 0;
6638                                                 printf("\n");
6639                                         } else {
6640                                                 printf(" ");
6641                                         }
6642                                 }
6643                         }
6644                 }
6645         }
6646         sx_sunlock(&allproc_lock);
6647         return (npte2);
6648 }
6649
6650 #endif
6651
6652 #ifdef DDB
6653 static pt2_entry_t *
6654 pmap_pte2_ddb(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
6655 {
6656         pt1_entry_t pte1;
6657         vm_paddr_t pt2pg_pa;
6658
6659         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
6660         if (!pte1_is_link(pte1))
6661                 return (NULL);
6662
6663         if (pmap_is_current(pmap))
6664                 return (pt2map_entry(va));
6665
6666         /* Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE. */
6667         pt2pg_pa = trunc_page(pte1_link_pa(pte1));
6668         if (pte2_pa(pte2_load(PMAP3)) != pt2pg_pa) {
6669                 pte2_store(PMAP3, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
6670 #ifdef SMP
6671                 PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
6672 #endif
6673                 tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR3);
6674         }
6675 #ifdef SMP
6676         else if (PMAP3cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
6677                 PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
6678                 tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR3);
6679         }
6680 #endif
6681         return (PADDR3 + (arm32_btop(va) & (NPTE2_IN_PG - 1)));
6682 }
6683
6684 static void
6685 dump_pmap(pmap_t pmap)
6686 {
6687
6688         printf("pmap %p\n", pmap);
6689         printf("  pm_pt1: %p\n", pmap->pm_pt1);
6690         printf("  pm_pt2tab: %p\n", pmap->pm_pt2tab);
6691         printf("  pm_active: 0x%08lX\n", pmap->pm_active.__bits[0]);
6692 }
6693
6694 DB_SHOW_COMMAND(pmaps, pmap_list_pmaps)
6695 {
6696
6697         pmap_t pmap;
6698         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
6699                 dump_pmap(pmap);
6700         }
6701 }
6702
6703 static int
6704 pte2_class(pt2_entry_t pte2)
6705 {
6706         int cls;
6707
6708         cls = (pte2 >> 2) & 0x03;
6709         cls |= (pte2 >> 4) & 0x04;
6710         return (cls);
6711 }
6712
6713 static void
6714 dump_section(pmap_t pmap, uint32_t pte1_idx)
6715 {
6716 }
6717
6718 static void
6719 dump_link(pmap_t pmap, uint32_t pte1_idx, boolean_t invalid_ok)
6720 {
6721         uint32_t i;
6722         vm_offset_t va;
6723         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
6724         vm_page_t m;
6725
6726         va = pte1_idx << PTE1_SHIFT;
6727         pte2p = pmap_pte2_ddb(pmap, va);
6728         for (i = 0; i < NPTE2_IN_PT2; i++, pte2p++, va += PAGE_SIZE) {
6729                 pte2 = pte2_load(pte2p);
6730                 if (pte2 == 0)
6731                         continue;
6732                 if (!pte2_is_valid(pte2)) {
6733                         printf(" 0x%08X: 0x%08X", va, pte2);
6734                         if (!invalid_ok)
6735                                 printf(" - not valid !!!");
6736                         printf("\n");
6737                         continue;
6738                 }
6739                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(pte2));
6740                 printf(" 0x%08X: 0x%08X, TEX%d, s:%d, g:%d, m:%p", va , pte2,
6741                     pte2_class(pte2), !!(pte2 & PTE2_S), !(pte2 & PTE2_NG), m);
6742                 if (m != NULL) {
6743                         printf(" v:%d h:%d w:%d f:0x%04X\n", m->valid,
6744                             m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
6745                 } else {
6746                         printf("\n");
6747                 }
6748         }
6749 }
6750
6751 static __inline boolean_t
6752 is_pv_chunk_space(vm_offset_t va)
6753 {
6754
6755         if ((((vm_offset_t)pv_chunkbase) <= va) &&
6756             (va < ((vm_offset_t)pv_chunkbase + PAGE_SIZE * pv_maxchunks)))
6757                 return (TRUE);
6758         return (FALSE);
6759 }
6760
6761 DB_SHOW_COMMAND(pmap, pmap_pmap_print)
6762 {
6763         /* XXX convert args. */
6764         pmap_t pmap = (pmap_t)addr;
6765         pt1_entry_t pte1;
6766         pt2_entry_t pte2;
6767         vm_offset_t va, eva;
6768         vm_page_t m;
6769         uint32_t i;
6770         boolean_t invalid_ok, dump_link_ok, dump_pv_chunk;
6771
6772         if (have_addr) {
6773                 pmap_t pm;
6774
6775                 LIST_FOREACH(pm, &allpmaps, pm_list)
6776                         if (pm == pmap) break;
6777                 if (pm == NULL) {
6778                         printf("given pmap %p is not in allpmaps list\n", pmap);
6779                         return;
6780                 }
6781         } else
6782                 pmap = PCPU_GET(curpmap);
6783
6784         eva = (modif[0] == 'u') ? VM_MAXUSER_ADDRESS : 0xFFFFFFFF;
6785         dump_pv_chunk = FALSE; /* XXX evaluate from modif[] */
6786
6787         printf("pmap: 0x%08X\n", (uint32_t)pmap);
6788         printf("PT2MAP: 0x%08X\n", (uint32_t)PT2MAP);
6789         printf("pt2tab: 0x%08X\n", (uint32_t)pmap->pm_pt2tab);
6790
6791         for(i = 0; i < NPTE1_IN_PT1; i++) {
6792                 pte1 = pte1_load(&pmap->pm_pt1[i]);
6793                 if (pte1 == 0)
6794                         continue;
6795                 va = i << PTE1_SHIFT;
6796                 if (va >= eva)
6797                         break;
6798
6799                 if (pte1_is_section(pte1)) {
6800                         printf("0x%08X: Section 0x%08X, s:%d g:%d\n", va, pte1,
6801                             !!(pte1 & PTE1_S), !(pte1 & PTE1_NG));
6802                         dump_section(pmap, i);
6803                 } else if (pte1_is_link(pte1)) {
6804                         dump_link_ok = TRUE;
6805                         invalid_ok = FALSE;
6806                         pte2 = pte2_load(pmap_pt2tab_entry(pmap, va));
6807                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(pte1));
6808                         printf("0x%08X: Link 0x%08X, pt2tab: 0x%08X m: %p",
6809                             va, pte1, pte2, m);
6810                         if (is_pv_chunk_space(va)) {
6811                                 printf(" - pv_chunk space");
6812                                 if (dump_pv_chunk)
6813                                         invalid_ok = TRUE;
6814                                 else
6815                                         dump_link_ok = FALSE;
6816                         }
6817                         else if (m != NULL)
6818                                 printf(" w:%d w2:%u", m->wire_count,
6819                                     pt2_wirecount_get(m, pte1_index(va)));
6820                         if (pte2 == 0)
6821                                 printf(" !!! pt2tab entry is ZERO");
6822                         else if (pte2_pa(pte1) != pte2_pa(pte2))
6823                                 printf(" !!! pt2tab entry is DIFFERENT - m: %p",
6824                                     PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(pte2)));
6825                         printf("\n");
6826                         if (dump_link_ok)
6827                                 dump_link(pmap, i, invalid_ok);
6828                 } else
6829                         printf("0x%08X: Invalid entry 0x%08X\n", va, pte1);
6830         }
6831 }
6832
6833 static void
6834 dump_pt2tab(pmap_t pmap)
6835 {
6836         uint32_t i;
6837         pt2_entry_t pte2;
6838         vm_offset_t va;
6839         vm_paddr_t pa;
6840         vm_page_t m;
6841
6842         printf("PT2TAB:\n");
6843         for (i = 0; i < PT2TAB_ENTRIES; i++) {
6844                 pte2 = pte2_load(&pmap->pm_pt2tab[i]);
6845                 if (!pte2_is_valid(pte2))
6846                         continue;
6847                 va = i << PT2TAB_SHIFT;
6848                 pa = pte2_pa(pte2);
6849                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6850                 printf(" 0x%08X: 0x%08X, TEX%d, s:%d, m:%p", va, pte2,
6851                     pte2_class(pte2), !!(pte2 & PTE2_S), m);
6852                 if (m != NULL)
6853                         printf(" , h: %d, w: %d, f: 0x%04X pidx: %lld",
6854                             m->hold_count, m->wire_count, m->flags, m->pindex);
6855                 printf("\n");
6856         }
6857 }
6858
6859 DB_SHOW_COMMAND(pmap_pt2tab, pmap_pt2tab_print)
6860 {
6861         /* XXX convert args. */
6862         pmap_t pmap = (pmap_t)addr;
6863         pt1_entry_t pte1;
6864         pt2_entry_t pte2;
6865         vm_offset_t va;
6866         uint32_t i, start;
6867
6868         if (have_addr) {
6869                 printf("supported only on current pmap\n");
6870                 return;
6871         }
6872
6873         pmap = PCPU_GET(curpmap);
6874         printf("curpmap: 0x%08X\n", (uint32_t)pmap);
6875         printf("PT2MAP: 0x%08X\n", (uint32_t)PT2MAP);
6876         printf("pt2tab: 0x%08X\n", (uint32_t)pmap->pm_pt2tab);
6877
6878         start = pte1_index((vm_offset_t)PT2MAP);
6879         for (i = start; i < (start + NPT2_IN_PT2TAB); i++) {
6880                 pte1 = pte1_load(&pmap->pm_pt1[i]);
6881                 if (pte1 == 0)
6882                         continue;
6883                 va = i << PTE1_SHIFT;
6884                 if (pte1_is_section(pte1)) {
6885                         printf("0x%08X: Section 0x%08X, s:%d\n", va, pte1,
6886                             !!(pte1 & PTE1_S));
6887                         dump_section(pmap, i);
6888                 } else if (pte1_is_link(pte1)) {
6889                         pte2 = pte2_load(pmap_pt2tab_entry(pmap, va));
6890                         printf("0x%08X: Link 0x%08X, pt2tab: 0x%08X\n", va,
6891                             pte1, pte2);
6892                         if (pte2 == 0)
6893                                 printf("  !!! pt2tab entry is ZERO\n");
6894                 } else
6895                         printf("0x%08X: Invalid entry 0x%08X\n", va, pte1);
6896         }
6897         dump_pt2tab(pmap);
6898 }
6899 #endif