]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/arm/arm/pmap-v6.c
Import lua 5.3.4 to contrib
[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 struct msgbuf *msgbufp = NULL; /* XXX move it to machdep.c */
298
299 /*
300  *  Crashdump maps.
301  */
302 static caddr_t crashdumpmap;
303
304 static pt2_entry_t *PMAP1 = NULL, *PMAP2;
305 static pt2_entry_t *PADDR1 = NULL, *PADDR2;
306 #ifdef DDB
307 static pt2_entry_t *PMAP3;
308 static pt2_entry_t *PADDR3;
309 static int PMAP3cpu __unused; /* for SMP only */
310 #endif
311 #ifdef SMP
312 static int PMAP1cpu;
313 static int PMAP1changedcpu;
314 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD,
315     &PMAP1changedcpu, 0,
316     "Number of times pmap_pte2_quick changed CPU with same PMAP1");
317 #endif
318 static int PMAP1changed;
319 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD,
320     &PMAP1changed, 0,
321     "Number of times pmap_pte2_quick changed PMAP1");
322 static int PMAP1unchanged;
323 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD,
324     &PMAP1unchanged, 0,
325     "Number of times pmap_pte2_quick didn't change PMAP1");
326 static struct mtx PMAP2mutex;
327
328 static __inline void pt2_wirecount_init(vm_page_t m);
329 static boolean_t pmap_demote_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p,
330     vm_offset_t va);
331 void cache_icache_sync_fresh(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, vm_size_t size);
332
333 /*
334  *  Function to set the debug level of the pmap code.
335  */
336 #ifdef PMAP_DEBUG
337 void
338 pmap_debug(int level)
339 {
340
341         pmap_debug_level = level;
342         dprintf("pmap_debug: level=%d\n", pmap_debug_level);
343 }
344 #endif /* PMAP_DEBUG */
345
346 /*
347  *  This table must corespond with memory attribute configuration in vm.h.
348  *  First entry is used for normal system mapping.
349  *
350  *  Device memory is always marked as shared.
351  *  Normal memory is shared only in SMP .
352  *  Not outer shareable bits are not used yet.
353  *  Class 6 cannot be used on ARM11.
354  */
355 #define TEXDEF_TYPE_SHIFT       0
356 #define TEXDEF_TYPE_MASK        0x3
357 #define TEXDEF_INNER_SHIFT      2
358 #define TEXDEF_INNER_MASK       0x3
359 #define TEXDEF_OUTER_SHIFT      4
360 #define TEXDEF_OUTER_MASK       0x3
361 #define TEXDEF_NOS_SHIFT        6
362 #define TEXDEF_NOS_MASK         0x1
363
364 #define TEX(t, i, o, s)                         \
365                 ((t) << TEXDEF_TYPE_SHIFT) |    \
366                 ((i) << TEXDEF_INNER_SHIFT) |   \
367                 ((o) << TEXDEF_OUTER_SHIFT |    \
368                 ((s) << TEXDEF_NOS_SHIFT))
369
370 static uint32_t tex_class[8] = {
371 /*          type      inner cache outer cache */
372         TEX(PRRR_MEM, NMRR_WB_WA, NMRR_WB_WA, 0),  /* 0 - ATTR_WB_WA    */
373         TEX(PRRR_MEM, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 1 - ATTR_NOCACHE  */
374         TEX(PRRR_DEV, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 2 - ATTR_DEVICE   */
375         TEX(PRRR_SO,  NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 3 - ATTR_SO       */
376         TEX(PRRR_MEM, NMRR_WT,    NMRR_WT,    0),  /* 4 - ATTR_WT       */
377         TEX(PRRR_MEM, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 5 - NOT USED YET  */
378         TEX(PRRR_MEM, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 6 - NOT USED YET  */
379         TEX(PRRR_MEM, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 7 - NOT USED YET  */
380 };
381 #undef TEX
382
383 static uint32_t pte2_attr_tab[8] = {
384         PTE2_ATTR_WB_WA,        /* 0 - VM_MEMATTR_WB_WA */
385         PTE2_ATTR_NOCACHE,      /* 1 - VM_MEMATTR_NOCACHE */
386         PTE2_ATTR_DEVICE,       /* 2 - VM_MEMATTR_DEVICE */
387         PTE2_ATTR_SO,           /* 3 - VM_MEMATTR_SO */
388         PTE2_ATTR_WT,           /* 4 - VM_MEMATTR_WRITE_THROUGH */
389         0,                      /* 5 - NOT USED YET */
390         0,                      /* 6 - NOT USED YET */
391         0                       /* 7 - NOT USED YET */
392 };
393 CTASSERT(VM_MEMATTR_WB_WA == 0);
394 CTASSERT(VM_MEMATTR_NOCACHE == 1);
395 CTASSERT(VM_MEMATTR_DEVICE == 2);
396 CTASSERT(VM_MEMATTR_SO == 3);
397 CTASSERT(VM_MEMATTR_WRITE_THROUGH == 4);
398
399 static inline uint32_t
400 vm_memattr_to_pte2(vm_memattr_t ma)
401 {
402
403         KASSERT((u_int)ma < 5, ("%s: bad vm_memattr_t %d", __func__, ma));
404         return (pte2_attr_tab[(u_int)ma]);
405 }
406
407 static inline uint32_t
408 vm_page_pte2_attr(vm_page_t m)
409 {
410
411         return (vm_memattr_to_pte2(m->md.pat_mode));
412 }
413
414 /*
415  * Convert TEX definition entry to TTB flags.
416  */
417 static uint32_t
418 encode_ttb_flags(int idx)
419 {
420         uint32_t inner, outer, nos, reg;
421
422         inner = (tex_class[idx] >> TEXDEF_INNER_SHIFT) &
423                 TEXDEF_INNER_MASK;
424         outer = (tex_class[idx] >> TEXDEF_OUTER_SHIFT) &
425                 TEXDEF_OUTER_MASK;
426         nos = (tex_class[idx] >> TEXDEF_NOS_SHIFT) &
427                 TEXDEF_NOS_MASK;
428
429         reg = nos << 5;
430         reg |= outer << 3;
431         if (cpuinfo.coherent_walk)
432                 reg |= (inner & 0x1) << 6;
433         reg |= (inner & 0x2) >> 1;
434 #ifdef SMP
435         ARM_SMP_UP(
436                 reg |= 1 << 1,
437         );
438 #endif
439         return reg;
440 }
441
442 /*
443  *  Set TEX remapping registers in current CPU.
444  */
445 void
446 pmap_set_tex(void)
447 {
448         uint32_t prrr, nmrr;
449         uint32_t type, inner, outer, nos;
450         int i;
451
452 #ifdef PMAP_PTE_NOCACHE
453         /* XXX fixme */
454         if (cpuinfo.coherent_walk) {
455                 pt_memattr = VM_MEMATTR_WB_WA;
456                 ttb_flags = encode_ttb_flags(0);
457         }
458         else {
459                 pt_memattr = VM_MEMATTR_NOCACHE;
460                 ttb_flags = encode_ttb_flags(1);
461         }
462 #else
463         pt_memattr = VM_MEMATTR_WB_WA;
464         ttb_flags = encode_ttb_flags(0);
465 #endif
466
467         prrr = 0;
468         nmrr = 0;
469
470         /* Build remapping register from TEX classes. */
471         for (i = 0; i < 8; i++) {
472                 type = (tex_class[i] >> TEXDEF_TYPE_SHIFT) &
473                         TEXDEF_TYPE_MASK;
474                 inner = (tex_class[i] >> TEXDEF_INNER_SHIFT) &
475                         TEXDEF_INNER_MASK;
476                 outer = (tex_class[i] >> TEXDEF_OUTER_SHIFT) &
477                         TEXDEF_OUTER_MASK;
478                 nos = (tex_class[i] >> TEXDEF_NOS_SHIFT) &
479                         TEXDEF_NOS_MASK;
480
481                 prrr |= type  << (i * 2);
482                 prrr |= nos   << (i + 24);
483                 nmrr |= inner << (i * 2);
484                 nmrr |= outer << (i * 2 + 16);
485         }
486         /* Add shareable bits for device memory. */
487         prrr |= PRRR_DS0 | PRRR_DS1;
488
489         /* Add shareable bits for normal memory in SMP case. */
490 #ifdef SMP
491         ARM_SMP_UP(
492                 prrr |= PRRR_NS1,
493         );
494 #endif
495         cp15_prrr_set(prrr);
496         cp15_nmrr_set(nmrr);
497
498         /* Caches are disabled, so full TLB flush should be enough. */
499         tlb_flush_all_local();
500 }
501
502 /*
503  * Remap one vm_meattr class to another one. This can be useful as
504  * workaround for SOC errata, e.g. if devices must be accessed using
505  * SO memory class.
506  *
507  * !!! Please note that this function is absolutely last resort thing.
508  * It should not be used under normal circumstances. !!!
509  *
510  * Usage rules:
511  * - it shall be called after pmap_bootstrap_prepare() and before
512  *   cpu_mp_start() (thus only on boot CPU). In practice, it's expected
513  *   to be called from platform_attach() or platform_late_init().
514  *
515  * - if remapping doesn't change caching mode, or until uncached class
516  *   is remapped to any kind of cached one, then no other restriction exists.
517  *
518  * - if pmap_remap_vm_attr() changes caching mode, but both (original and
519  *   remapped) remain cached, then caller is resposible for calling
520  *   of dcache_wbinv_poc_all().
521  *
522  * - remapping of any kind of cached class to uncached is not permitted.
523  */
524 void
525 pmap_remap_vm_attr(vm_memattr_t old_attr, vm_memattr_t new_attr)
526 {
527         int old_idx, new_idx;
528
529         /* Map VM memattrs to indexes to tex_class table. */
530         old_idx = PTE2_ATTR2IDX(pte2_attr_tab[(int)old_attr]);
531         new_idx = PTE2_ATTR2IDX(pte2_attr_tab[(int)new_attr]);
532
533         /* Replace TEX attribute and apply it. */
534         tex_class[old_idx] = tex_class[new_idx];
535         pmap_set_tex();
536 }
537
538 /*
539  * KERNBASE must be multiple of NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE. In other words,
540  * KERNBASE is mapped by first L2 page table in L2 page table page. It
541  * meets same constrain due to PT2MAP being placed just under KERNBASE.
542  */
543 CTASSERT((KERNBASE & (NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE - 1)) == 0);
544 CTASSERT((KERNBASE - VM_MAXUSER_ADDRESS) >= PT2MAP_SIZE);
545
546 /*
547  *  In crazy dreams, PAGE_SIZE could be a multiple of PTE2_SIZE in general.
548  *  For now, anyhow, the following check must be fulfilled.
549  */
550 CTASSERT(PAGE_SIZE == PTE2_SIZE);
551 /*
552  *  We don't want to mess up MI code with all MMU and PMAP definitions,
553  *  so some things, which depend on other ones, are defined independently.
554  *  Now, it is time to check that we don't screw up something.
555  */
556 CTASSERT(PDRSHIFT == PTE1_SHIFT);
557 /*
558  *  Check L1 and L2 page table entries definitions consistency.
559  */
560 CTASSERT(NB_IN_PT1 == (sizeof(pt1_entry_t) * NPTE1_IN_PT1));
561 CTASSERT(NB_IN_PT2 == (sizeof(pt2_entry_t) * NPTE2_IN_PT2));
562 /*
563  *  Check L2 page tables page consistency.
564  */
565 CTASSERT(PAGE_SIZE == (NPT2_IN_PG * NB_IN_PT2));
566 CTASSERT((1 << PT2PG_SHIFT) == NPT2_IN_PG);
567 /*
568  *  Check PT2TAB consistency.
569  *  PT2TAB_ENTRIES is defined as a division of NPTE1_IN_PT1 by NPT2_IN_PG.
570  *  This should be done without remainder.
571  */
572 CTASSERT(NPTE1_IN_PT1 == (PT2TAB_ENTRIES * NPT2_IN_PG));
573
574 /*
575  *      A PT2MAP magic.
576  *
577  *  All level 2 page tables (PT2s) are mapped continuously and accordingly
578  *  into PT2MAP address space. As PT2 size is less than PAGE_SIZE, this can
579  *  be done only if PAGE_SIZE is a multiple of PT2 size. All PT2s in one page
580  *  must be used together, but not necessary at once. The first PT2 in a page
581  *  must map things on correctly aligned address and the others must follow
582  *  in right order.
583  */
584 #define NB_IN_PT2TAB    (PT2TAB_ENTRIES * sizeof(pt2_entry_t))
585 #define NPT2_IN_PT2TAB  (NB_IN_PT2TAB / NB_IN_PT2)
586 #define NPG_IN_PT2TAB   (NB_IN_PT2TAB / PAGE_SIZE)
587
588 /*
589  *  Check PT2TAB consistency.
590  *  NPT2_IN_PT2TAB is defined as a division of NB_IN_PT2TAB by NB_IN_PT2.
591  *  NPG_IN_PT2TAB is defined as a division of NB_IN_PT2TAB by PAGE_SIZE.
592  *  The both should be done without remainder.
593  */
594 CTASSERT(NB_IN_PT2TAB == (NPT2_IN_PT2TAB * NB_IN_PT2));
595 CTASSERT(NB_IN_PT2TAB == (NPG_IN_PT2TAB * PAGE_SIZE));
596 /*
597  *  The implementation was made general, however, with the assumption
598  *  bellow in mind. In case of another value of NPG_IN_PT2TAB,
599  *  the code should be once more rechecked.
600  */
601 CTASSERT(NPG_IN_PT2TAB == 1);
602
603 /*
604  *  Get offset of PT2 in a page
605  *  associated with given PT1 index.
606  */
607 static __inline u_int
608 page_pt2off(u_int pt1_idx)
609 {
610
611         return ((pt1_idx & PT2PG_MASK) * NB_IN_PT2);
612 }
613
614 /*
615  *  Get physical address of PT2
616  *  associated with given PT2s page and PT1 index.
617  */
618 static __inline vm_paddr_t
619 page_pt2pa(vm_paddr_t pgpa, u_int pt1_idx)
620 {
621
622         return (pgpa + page_pt2off(pt1_idx));
623 }
624
625 /*
626  *  Get first entry of PT2
627  *  associated with given PT2s page and PT1 index.
628  */
629 static __inline pt2_entry_t *
630 page_pt2(vm_offset_t pgva, u_int pt1_idx)
631 {
632
633         return ((pt2_entry_t *)(pgva + page_pt2off(pt1_idx)));
634 }
635
636 /*
637  *  Get virtual address of PT2s page (mapped in PT2MAP)
638  *  which holds PT2 which holds entry which maps given virtual address.
639  */
640 static __inline vm_offset_t
641 pt2map_pt2pg(vm_offset_t va)
642 {
643
644         va &= ~(NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE - 1);
645         return ((vm_offset_t)pt2map_entry(va));
646 }
647
648 /*****************************************************************************
649  *
650  *     THREE pmap initialization milestones exist:
651  *
652  *  locore.S
653  *    -> fundamental init (including MMU) in ASM
654  *
655  *  initarm()
656  *    -> fundamental init continues in C
657  *    -> first available physical address is known
658  *
659  *    pmap_bootstrap_prepare() -> FIRST PMAP MILESTONE (first epoch begins)
660  *      -> basic (safe) interface for physical address allocation is made
661  *      -> basic (safe) interface for virtual mapping is made
662  *      -> limited not SMP coherent work is possible
663  *
664  *    -> more fundamental init continues in C
665  *    -> locks and some more things are available
666  *    -> all fundamental allocations and mappings are done
667  *
668  *    pmap_bootstrap() -> SECOND PMAP MILESTONE (second epoch begins)
669  *      -> phys_avail[] and virtual_avail is set
670  *      -> control is passed to vm subsystem
671  *      -> physical and virtual address allocation are off limit
672  *      -> low level mapping functions, some SMP coherent,
673  *         are available, which cannot be used before vm subsystem
674  *         is being inited
675  *
676  *  mi_startup()
677  *    -> vm subsystem is being inited
678  *
679  *      pmap_init() -> THIRD PMAP MILESTONE (third epoch begins)
680  *        -> pmap is fully inited
681  *
682  *****************************************************************************/
683
684 /*****************************************************************************
685  *
686  *      PMAP first stage initialization and utility functions
687  *      for pre-bootstrap epoch.
688  *
689  *  After pmap_bootstrap_prepare() is called, the following functions
690  *  can be used:
691  *
692  *  (1) strictly only for this stage functions for physical page allocations,
693  *      virtual space allocations, and mappings:
694  *
695  *  vm_paddr_t pmap_preboot_get_pages(u_int num);
696  *  void pmap_preboot_map_pages(vm_paddr_t pa, vm_offset_t va, u_int num);
697  *  vm_offset_t pmap_preboot_reserve_pages(u_int num);
698  *  vm_offset_t pmap_preboot_get_vpages(u_int num);
699  *  void pmap_preboot_map_attr(vm_paddr_t pa, vm_offset_t va, vm_size_t size,
700  *      vm_prot_t prot, vm_memattr_t attr);
701  *
702  *  (2) for all stages:
703  *
704  *  vm_paddr_t pmap_kextract(vm_offset_t va);
705  *
706  *  NOTE: This is not SMP coherent stage.
707  *
708  *****************************************************************************/
709
710 #define KERNEL_P2V(pa) \
711     ((vm_offset_t)((pa) - arm_physmem_kernaddr + KERNVIRTADDR))
712 #define KERNEL_V2P(va) \
713     ((vm_paddr_t)((va) - KERNVIRTADDR + arm_physmem_kernaddr))
714
715 static vm_paddr_t last_paddr;
716
717 /*
718  *  Pre-bootstrap epoch page allocator.
719  */
720 vm_paddr_t
721 pmap_preboot_get_pages(u_int num)
722 {
723         vm_paddr_t ret;
724
725         ret = last_paddr;
726         last_paddr += num * PAGE_SIZE;
727
728         return (ret);
729 }
730
731 /*
732  *      The fundamental initialization of PMAP stuff.
733  *
734  *  Some things already happened in locore.S and some things could happen
735  *  before pmap_bootstrap_prepare() is called, so let's recall what is done:
736  *  1. Caches are disabled.
737  *  2. We are running on virtual addresses already with 'boot_pt1'
738  *     as L1 page table.
739  *  3. So far, all virtual addresses can be converted to physical ones and
740  *     vice versa by the following macros:
741  *       KERNEL_P2V(pa) .... physical to virtual ones,
742  *       KERNEL_V2P(va) .... virtual to physical ones.
743  *
744  *  What is done herein:
745  *  1. The 'boot_pt1' is replaced by real kernel L1 page table 'kern_pt1'.
746  *  2. PT2MAP magic is brought to live.
747  *  3. Basic preboot functions for page allocations and mappings can be used.
748  *  4. Everything is prepared for L1 cache enabling.
749  *
750  *  Variations:
751  *  1. To use second TTB register, so kernel and users page tables will be
752  *     separated. This way process forking - pmap_pinit() - could be faster,
753  *     it saves physical pages and KVA per a process, and it's simple change.
754  *     However, it will lead, due to hardware matter, to the following:
755  *     (a) 2G space for kernel and 2G space for users.
756  *     (b) 1G space for kernel in low addresses and 3G for users above it.
757  *     A question is: Is the case (b) really an option? Note that case (b)
758  *     does save neither physical memory and KVA.
759  */
760 void
761 pmap_bootstrap_prepare(vm_paddr_t last)
762 {
763         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2tab_pa, pa, size;
764         vm_offset_t pt2pg_va;
765         pt1_entry_t *pte1p;
766         pt2_entry_t *pte2p;
767         u_int i;
768         uint32_t l1_attr;
769
770         /*
771          * Now, we are going to make real kernel mapping. Note that we are
772          * already running on some mapping made in locore.S and we expect
773          * that it's large enough to ensure nofault access to physical memory
774          * allocated herein before switch.
775          *
776          * As kernel image and everything needed before are and will be mapped
777          * by section mappings, we align last physical address to PTE1_SIZE.
778          */
779         last_paddr = pte1_roundup(last);
780
781         /*
782          * Allocate and zero page(s) for kernel L1 page table.
783          *
784          * Note that it's first allocation on space which was PTE1_SIZE
785          * aligned and as such base_pt1 is aligned to NB_IN_PT1 too.
786          */
787         base_pt1 = pmap_preboot_get_pages(NPG_IN_PT1);
788         kern_pt1 = (pt1_entry_t *)KERNEL_P2V(base_pt1);
789         bzero((void*)kern_pt1, NB_IN_PT1);
790         pte1_sync_range(kern_pt1, NB_IN_PT1);
791
792         /* Allocate and zero page(s) for kernel PT2TAB. */
793         pt2tab_pa = pmap_preboot_get_pages(NPG_IN_PT2TAB);
794         kern_pt2tab = (pt2_entry_t *)KERNEL_P2V(pt2tab_pa);
795         bzero(kern_pt2tab, NB_IN_PT2TAB);
796         pte2_sync_range(kern_pt2tab, NB_IN_PT2TAB);
797
798         /* Allocate and zero page(s) for kernel L2 page tables. */
799         pt2pg_pa = pmap_preboot_get_pages(NKPT2PG);
800         pt2pg_va = KERNEL_P2V(pt2pg_pa);
801         size = NKPT2PG * PAGE_SIZE;
802         bzero((void*)pt2pg_va, size);
803         pte2_sync_range((pt2_entry_t *)pt2pg_va, size);
804
805         /*
806          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
807          * preallocated pages for kernel L2 page tables so that vm_page
808          * structures representing these pages will be created. The vm_page
809          * structures are required for promotion of the corresponding kernel
810          * virtual addresses to section mappings.
811          */
812         vm_phys_add_seg(pt2tab_pa, pmap_preboot_get_pages(0));
813
814         /*
815          * Insert allocated L2 page table pages to PT2TAB and make
816          * link to all PT2s in L1 page table. See how kernel_vm_end
817          * is initialized.
818          *
819          * We play simple and safe. So every KVA will have underlaying
820          * L2 page table, even kernel image mapped by sections.
821          */
822         pte2p = kern_pt2tab_entry(KERNBASE);
823         for (pa = pt2pg_pa; pa < pt2pg_pa + size; pa += PTE2_SIZE)
824                 pt2tab_store(pte2p++, PTE2_KPT(pa));
825
826         pte1p = kern_pte1(KERNBASE);
827         for (pa = pt2pg_pa; pa < pt2pg_pa + size; pa += NB_IN_PT2)
828                 pte1_store(pte1p++, PTE1_LINK(pa));
829
830         /* Make section mappings for kernel. */
831         l1_attr = ATTR_TO_L1(PTE2_ATTR_DEFAULT);
832         pte1p = kern_pte1(KERNBASE);
833         for (pa = KERNEL_V2P(KERNBASE); pa < last; pa += PTE1_SIZE)
834                 pte1_store(pte1p++, PTE1_KERN(pa, PTE1_AP_KRW, l1_attr));
835
836         /*
837          * Get free and aligned space for PT2MAP and make L1 page table links
838          * to L2 page tables held in PT2TAB.
839          *
840          * Note that pages holding PT2s are stored in PT2TAB as pt2_entry_t
841          * descriptors and PT2TAB page(s) itself is(are) used as PT2s. Thus
842          * each entry in PT2TAB maps all PT2s in a page. This implies that
843          * virtual address of PT2MAP must be aligned to NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE.
844          */
845         PT2MAP = (pt2_entry_t *)(KERNBASE - PT2MAP_SIZE);
846         pte1p = kern_pte1((vm_offset_t)PT2MAP);
847         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPT2_IN_PT2TAB; i++, pa += NB_IN_PT2) {
848                 pte1_store(pte1p++, PTE1_LINK(pa));
849         }
850
851         /*
852          * Store PT2TAB in PT2TAB itself, i.e. self reference mapping.
853          * Each pmap will hold own PT2TAB, so the mapping should be not global.
854          */
855         pte2p = kern_pt2tab_entry((vm_offset_t)PT2MAP);
856         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPG_IN_PT2TAB; i++, pa += PTE2_SIZE) {
857                 pt2tab_store(pte2p++, PTE2_KPT_NG(pa));
858         }
859
860         /*
861          * Choose correct L2 page table and make mappings for allocations
862          * made herein which replaces temporary locore.S mappings after a while.
863          * Note that PT2MAP cannot be used until we switch to kern_pt1.
864          *
865          * Note, that these allocations started aligned on 1M section and
866          * kernel PT1 was allocated first. Making of mappings must follow
867          * order of physical allocations as we've used KERNEL_P2V() macro
868          * for virtual addresses resolution.
869          */
870         pte2p = kern_pt2tab_entry((vm_offset_t)kern_pt1);
871         pt2pg_va = KERNEL_P2V(pte2_pa(pte2_load(pte2p)));
872
873         pte2p = page_pt2(pt2pg_va, pte1_index((vm_offset_t)kern_pt1));
874
875         /* Make mapping for kernel L1 page table. */
876         for (pa = base_pt1, i = 0; i < NPG_IN_PT1; i++, pa += PTE2_SIZE)
877                 pte2_store(pte2p++, PTE2_KPT(pa));
878
879         /* Make mapping for kernel PT2TAB. */
880         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPG_IN_PT2TAB; i++, pa += PTE2_SIZE)
881                 pte2_store(pte2p++, PTE2_KPT(pa));
882
883         /* Finally, switch from 'boot_pt1' to 'kern_pt1'. */
884         pmap_kern_ttb = base_pt1 | ttb_flags;
885         cpuinfo_reinit_mmu(pmap_kern_ttb);
886         /*
887          * Initialize the first available KVA. As kernel image is mapped by
888          * sections, we are leaving some gap behind.
889          */
890         virtual_avail = (vm_offset_t)kern_pt2tab + NPG_IN_PT2TAB * PAGE_SIZE;
891 }
892
893 /*
894  *  Setup L2 page table page for given KVA.
895  *  Used in pre-bootstrap epoch.
896  *
897  *  Note that we have allocated NKPT2PG pages for L2 page tables in advance
898  *  and used them for mapping KVA starting from KERNBASE. However, this is not
899  *  enough. Vectors and devices need L2 page tables too. Note that they are
900  *  even above VM_MAX_KERNEL_ADDRESS.
901  */
902 static __inline vm_paddr_t
903 pmap_preboot_pt2pg_setup(vm_offset_t va)
904 {
905         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
906         vm_paddr_t pt2pg_pa;
907
908         /* Get associated entry in PT2TAB. */
909         pte2p = kern_pt2tab_entry(va);
910
911         /* Just return, if PT2s page exists already. */
912         pte2 = pt2tab_load(pte2p);
913         if (pte2_is_valid(pte2))
914                 return (pte2_pa(pte2));
915
916         KASSERT(va >= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS,
917             ("%s: NKPT2PG too small", __func__));
918
919         /*
920          * Allocate page for PT2s and insert it to PT2TAB.
921          * In other words, map it into PT2MAP space.
922          */
923         pt2pg_pa = pmap_preboot_get_pages(1);
924         pt2tab_store(pte2p, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
925
926         /* Zero all PT2s in allocated page. */
927         bzero((void*)pt2map_pt2pg(va), PAGE_SIZE);
928         pte2_sync_range((pt2_entry_t *)pt2map_pt2pg(va), PAGE_SIZE);
929
930         return (pt2pg_pa);
931 }
932
933 /*
934  *  Setup L2 page table for given KVA.
935  *  Used in pre-bootstrap epoch.
936  */
937 static void
938 pmap_preboot_pt2_setup(vm_offset_t va)
939 {
940         pt1_entry_t *pte1p;
941         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2_pa;
942
943         /* Setup PT2's page. */
944         pt2pg_pa = pmap_preboot_pt2pg_setup(va);
945         pt2_pa = page_pt2pa(pt2pg_pa, pte1_index(va));
946
947         /* Insert PT2 to PT1. */
948         pte1p = kern_pte1(va);
949         pte1_store(pte1p, PTE1_LINK(pt2_pa));
950 }
951
952 /*
953  *  Get L2 page entry associated with given KVA.
954  *  Used in pre-bootstrap epoch.
955  */
956 static __inline pt2_entry_t*
957 pmap_preboot_vtopte2(vm_offset_t va)
958 {
959         pt1_entry_t *pte1p;
960
961         /* Setup PT2 if needed. */
962         pte1p = kern_pte1(va);
963         if (!pte1_is_valid(pte1_load(pte1p))) /* XXX - sections ?! */
964                 pmap_preboot_pt2_setup(va);
965
966         return (pt2map_entry(va));
967 }
968
969 /*
970  *  Pre-bootstrap epoch page(s) mapping(s).
971  */
972 void
973 pmap_preboot_map_pages(vm_paddr_t pa, vm_offset_t va, u_int num)
974 {
975         u_int i;
976         pt2_entry_t *pte2p;
977
978         /* Map all the pages. */
979         for (i = 0; i < num; i++) {
980                 pte2p = pmap_preboot_vtopte2(va);
981                 pte2_store(pte2p, PTE2_KRW(pa));
982                 va += PAGE_SIZE;
983                 pa += PAGE_SIZE;
984         }
985 }
986
987 /*
988  *  Pre-bootstrap epoch virtual space alocator.
989  */
990 vm_offset_t
991 pmap_preboot_reserve_pages(u_int num)
992 {
993         u_int i;
994         vm_offset_t start, va;
995         pt2_entry_t *pte2p;
996
997         /* Allocate virtual space. */
998         start = va = virtual_avail;
999         virtual_avail += num * PAGE_SIZE;
1000
1001         /* Zero the mapping. */
1002         for (i = 0; i < num; i++) {
1003                 pte2p = pmap_preboot_vtopte2(va);
1004                 pte2_store(pte2p, 0);
1005                 va += PAGE_SIZE;
1006         }
1007
1008         return (start);
1009 }
1010
1011 /*
1012  *  Pre-bootstrap epoch page(s) allocation and mapping(s).
1013  */
1014 vm_offset_t
1015 pmap_preboot_get_vpages(u_int num)
1016 {
1017         vm_paddr_t  pa;
1018         vm_offset_t va;
1019
1020         /* Allocate physical page(s). */
1021         pa = pmap_preboot_get_pages(num);
1022
1023         /* Allocate virtual space. */
1024         va = virtual_avail;
1025         virtual_avail += num * PAGE_SIZE;
1026
1027         /* Map and zero all. */
1028         pmap_preboot_map_pages(pa, va, num);
1029         bzero((void *)va, num * PAGE_SIZE);
1030
1031         return (va);
1032 }
1033
1034 /*
1035  *  Pre-bootstrap epoch page mapping(s) with attributes.
1036  */
1037 void
1038 pmap_preboot_map_attr(vm_paddr_t pa, vm_offset_t va, vm_size_t size,
1039     vm_prot_t prot, vm_memattr_t attr)
1040 {
1041         u_int num;
1042         u_int l1_attr, l1_prot, l2_prot, l2_attr;
1043         pt1_entry_t *pte1p;
1044         pt2_entry_t *pte2p;
1045
1046         l2_prot = prot & VM_PROT_WRITE ? PTE2_AP_KRW : PTE2_AP_KR;
1047         l2_prot |= (prot & VM_PROT_EXECUTE) ? PTE2_X : PTE2_NX;
1048         l2_attr = vm_memattr_to_pte2(attr);
1049         l1_prot = ATTR_TO_L1(l2_prot);
1050         l1_attr = ATTR_TO_L1(l2_attr);
1051
1052         /* Map all the pages. */
1053         num = round_page(size);
1054         while (num > 0) {
1055                 if ((((va | pa) & PTE1_OFFSET) == 0) && (num >= PTE1_SIZE)) {
1056                         pte1p = kern_pte1(va);
1057                         pte1_store(pte1p, PTE1_KERN(pa, l1_prot, l1_attr));
1058                         va += PTE1_SIZE;
1059                         pa += PTE1_SIZE;
1060                         num -= PTE1_SIZE;
1061                 } else {
1062                         pte2p = pmap_preboot_vtopte2(va);
1063                         pte2_store(pte2p, PTE2_KERN(pa, l2_prot, l2_attr));
1064                         va += PAGE_SIZE;
1065                         pa += PAGE_SIZE;
1066                         num -= PAGE_SIZE;
1067                 }
1068         }
1069 }
1070
1071 /*
1072  *  Extract from the kernel page table the physical address
1073  *  that is mapped by the given virtual address "va".
1074  */
1075 vm_paddr_t
1076 pmap_kextract(vm_offset_t va)
1077 {
1078         vm_paddr_t pa;
1079         pt1_entry_t pte1;
1080         pt2_entry_t pte2;
1081
1082         pte1 = pte1_load(kern_pte1(va));
1083         if (pte1_is_section(pte1)) {
1084                 pa = pte1_pa(pte1) | (va & PTE1_OFFSET);
1085         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
1086                 /*
1087                  * We should beware of concurrent promotion that changes
1088                  * pte1 at this point. However, it's not a problem as PT2
1089                  * page is preserved by promotion in PT2TAB. So even if
1090                  * it happens, using of PT2MAP is still safe.
1091                  *
1092                  * QQQ: However, concurrent removing is a problem which
1093                  *      ends in abort on PT2MAP space. Locking must be used
1094                  *      to deal with this.
1095                  */
1096                 pte2 = pte2_load(pt2map_entry(va));
1097                 pa = pte2_pa(pte2) | (va & PTE2_OFFSET);
1098         }
1099         else {
1100                 panic("%s: va %#x pte1 %#x", __func__, va, pte1);
1101         }
1102         return (pa);
1103 }
1104
1105 /*
1106  *  Extract from the kernel page table the physical address
1107  *  that is mapped by the given virtual address "va". Also
1108  *  return L2 page table entry which maps the address.
1109  *
1110  *  This is only intended to be used for panic dumps.
1111  */
1112 vm_paddr_t
1113 pmap_dump_kextract(vm_offset_t va, pt2_entry_t *pte2p)
1114 {
1115         vm_paddr_t pa;
1116         pt1_entry_t pte1;
1117         pt2_entry_t pte2;
1118
1119         pte1 = pte1_load(kern_pte1(va));
1120         if (pte1_is_section(pte1)) {
1121                 pa = pte1_pa(pte1) | (va & PTE1_OFFSET);
1122                 pte2 = pa | ATTR_TO_L2(pte1) | PTE2_V;
1123         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
1124                 pte2 = pte2_load(pt2map_entry(va));
1125                 pa = pte2_pa(pte2);
1126         } else {
1127                 pte2 = 0;
1128                 pa = 0;
1129         }
1130         if (pte2p != NULL)
1131                 *pte2p = pte2;
1132         return (pa);
1133 }
1134
1135 /*****************************************************************************
1136  *
1137  *      PMAP second stage initialization and utility functions
1138  *      for bootstrap epoch.
1139  *
1140  *  After pmap_bootstrap() is called, the following functions for
1141  *  mappings can be used:
1142  *
1143  *  void pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
1144  *  void pmap_kremove(vm_offset_t va);
1145  *  vm_offset_t pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end,
1146  *      int prot);
1147  *
1148  *  NOTE: This is not SMP coherent stage. And physical page allocation is not
1149  *        allowed during this stage.
1150  *
1151  *****************************************************************************/
1152
1153 /*
1154  *  Initialize kernel PMAP locks and lists, kernel_pmap itself, and
1155  *  reserve various virtual spaces for temporary mappings.
1156  */
1157 void
1158 pmap_bootstrap(vm_offset_t firstaddr)
1159 {
1160         pt2_entry_t *unused __unused;
1161         struct pcpu *pc;
1162
1163         /*
1164          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
1165          */
1166         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
1167         kernel_l1pa = (vm_paddr_t)kern_pt1;  /* for libkvm */
1168         kernel_pmap->pm_pt1 = kern_pt1;
1169         kernel_pmap->pm_pt2tab = kern_pt2tab;
1170         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);  /* don't allow deactivation */
1171         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
1172
1173         /*
1174          * Initialize the global pv list lock.
1175          */
1176         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
1177
1178         LIST_INIT(&allpmaps);
1179
1180         /*
1181          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
1182          * preempted by smp_rendezvous_cpus().
1183          */
1184         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
1185         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1186         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
1187         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1188
1189         /*
1190          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
1191          * mapping of pages.
1192          */
1193 #define SYSMAP(c, p, v, n)  do {                \
1194         v = (c)pmap_preboot_reserve_pages(n);   \
1195         p = pt2map_entry((vm_offset_t)v);       \
1196         } while (0)
1197
1198         /*
1199          * Local CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
1200          * Local CMAP2 is also used for data cache cleaning.
1201          */
1202         pc = get_pcpu();
1203         mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
1204         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap1_pte2p, pc->pc_cmap1_addr, 1);
1205         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap2_pte2p, pc->pc_cmap2_addr, 1);
1206         SYSMAP(vm_offset_t, pc->pc_qmap_pte2p, pc->pc_qmap_addr, 1);
1207
1208         /*
1209          * Crashdump maps.
1210          */
1211         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
1212
1213         /*
1214          * _tmppt is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
1215          */
1216         SYSMAP(caddr_t, unused, _tmppt, 1);
1217
1218         /*
1219          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte2_quick() and pmap_pte2(),
1220          * respectively. PADDR3 is used by pmap_pte2_ddb().
1221          */
1222         SYSMAP(pt2_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1);
1223         SYSMAP(pt2_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1);
1224 #ifdef DDB
1225         SYSMAP(pt2_entry_t *, PMAP3, PADDR3, 1);
1226 #endif
1227         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
1228
1229         /*
1230          * Note that in very short time in initarm(), we are going to
1231          * initialize phys_avail[] array and no further page allocation
1232          * can happen after that until vm subsystem will be initialized.
1233          */
1234         kernel_vm_end_new = kernel_vm_end;
1235         virtual_end = vm_max_kernel_address;
1236 }
1237
1238 static void
1239 pmap_init_reserved_pages(void)
1240 {
1241         struct pcpu *pc;
1242         vm_offset_t pages;
1243         int i;
1244
1245         CPU_FOREACH(i) {
1246                 pc = pcpu_find(i);
1247                 /*
1248                  * Skip if the mapping has already been initialized,
1249                  * i.e. this is the BSP.
1250                  */
1251                 if (pc->pc_cmap1_addr != 0)
1252                         continue;
1253                 mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
1254                 pages = kva_alloc(PAGE_SIZE * 3);
1255                 if (pages == 0)
1256                         panic("%s: unable to allocate KVA", __func__);
1257                 pc->pc_cmap1_pte2p = pt2map_entry(pages);
1258                 pc->pc_cmap2_pte2p = pt2map_entry(pages + PAGE_SIZE);
1259                 pc->pc_qmap_pte2p = pt2map_entry(pages + (PAGE_SIZE * 2));
1260                 pc->pc_cmap1_addr = (caddr_t)pages;
1261                 pc->pc_cmap2_addr = (caddr_t)(pages + PAGE_SIZE);
1262                 pc->pc_qmap_addr = pages + (PAGE_SIZE * 2);
1263         }
1264 }
1265 SYSINIT(rpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_reserved_pages, NULL);
1266
1267 /*
1268  *  The function can already be use in second initialization stage.
1269  *  As such, the function DOES NOT call pmap_growkernel() where PT2
1270  *  allocation can happen. So if used, be sure that PT2 for given
1271  *  virtual address is allocated already!
1272  *
1273  *  Add a wired page to the kva.
1274  *  Note: not SMP coherent.
1275  */
1276 static __inline void
1277 pmap_kenter_prot_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, uint32_t prot,
1278     uint32_t attr)
1279 {
1280         pt1_entry_t *pte1p;
1281         pt2_entry_t *pte2p;
1282
1283         pte1p = kern_pte1(va);
1284         if (!pte1_is_valid(pte1_load(pte1p))) { /* XXX - sections ?! */
1285                 /*
1286                  * This is a very low level function, so PT2 and particularly
1287                  * PT2PG associated with given virtual address must be already
1288                  * allocated. It's a pain mainly during pmap initialization
1289                  * stage. However, called after pmap initialization with
1290                  * virtual address not under kernel_vm_end will lead to
1291                  * the same misery.
1292                  */
1293                 if (!pte2_is_valid(pte2_load(kern_pt2tab_entry(va))))
1294                         panic("%s: kernel PT2 not allocated!", __func__);
1295         }
1296
1297         pte2p = pt2map_entry(va);
1298         pte2_store(pte2p, PTE2_KERN(pa, prot, attr));
1299 }
1300
1301 PMAP_INLINE void
1302 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1303 {
1304
1305         pmap_kenter_prot_attr(va, pa, PTE2_AP_KRW, PTE2_ATTR_DEFAULT);
1306 }
1307
1308 /*
1309  *  Remove a page from the kernel pagetables.
1310  *  Note: not SMP coherent.
1311  */
1312 PMAP_INLINE void
1313 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1314 {
1315         pt2_entry_t *pte2p;
1316
1317         pte2p = pt2map_entry(va);
1318         pte2_clear(pte2p);
1319 }
1320
1321 /*
1322  *  Share new kernel PT2PG with all pmaps.
1323  *  The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
1324  */
1325 static void
1326 pmap_kenter_pt2tab(vm_offset_t va, pt2_entry_t npte2)
1327 {
1328         pmap_t pmap;
1329         pt2_entry_t *pte2p;
1330
1331         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1332         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1333                 pte2p = pmap_pt2tab_entry(pmap, va);
1334                 pt2tab_store(pte2p, npte2);
1335         }
1336         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1337 }
1338
1339 /*
1340  *  Share new kernel PTE1 with all pmaps.
1341  *  The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
1342  */
1343 static void
1344 pmap_kenter_pte1(vm_offset_t va, pt1_entry_t npte1)
1345 {
1346         pmap_t pmap;
1347         pt1_entry_t *pte1p;
1348
1349         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1350         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1351                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
1352                 pte1_store(pte1p, npte1);
1353         }
1354         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1355 }
1356
1357 /*
1358  *  Used to map a range of physical addresses into kernel
1359  *  virtual address space.
1360  *
1361  *  The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1362  *  the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1363  *  physical to virtual region can return the appropriate address
1364  *  within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1365  *  architectures should map the pages starting at '*virt' and
1366  *  update '*virt' with the first usable address after the mapped
1367  *  region.
1368  *
1369  *  NOTE: Read the comments above pmap_kenter_prot_attr() as
1370  *        the function is used herein!
1371  */
1372 vm_offset_t
1373 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1374 {
1375         vm_offset_t va, sva;
1376         vm_paddr_t pte1_offset;
1377         pt1_entry_t npte1;
1378         uint32_t l1prot, l2prot;
1379         uint32_t l1attr, l2attr;
1380
1381         PDEBUG(1, printf("%s: virt = %#x, start = %#x, end = %#x (size = %#x),"
1382             " prot = %d\n", __func__, *virt, start, end, end - start,  prot));
1383
1384         l2prot = (prot & VM_PROT_WRITE) ? PTE2_AP_KRW : PTE2_AP_KR;
1385         l2prot |= (prot & VM_PROT_EXECUTE) ? PTE2_X : PTE2_NX;
1386         l1prot = ATTR_TO_L1(l2prot);
1387
1388         l2attr = PTE2_ATTR_DEFAULT;
1389         l1attr = ATTR_TO_L1(l2attr);
1390
1391         va = *virt;
1392         /*
1393          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1394          * least one section mapping to be created?
1395          */
1396         pte1_offset = start & PTE1_OFFSET;
1397         if ((end - start) - ((PTE1_SIZE - pte1_offset) & PTE1_OFFSET) >=
1398             PTE1_SIZE) {
1399                 /*
1400                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1401                  * does not preclude the use of section mappings.
1402                  */
1403                 if ((va & PTE1_OFFSET) < pte1_offset)
1404                         va = pte1_trunc(va) + pte1_offset;
1405                 else if ((va & PTE1_OFFSET) > pte1_offset)
1406                         va = pte1_roundup(va) + pte1_offset;
1407         }
1408         sva = va;
1409         while (start < end) {
1410                 if ((start & PTE1_OFFSET) == 0 && end - start >= PTE1_SIZE) {
1411                         KASSERT((va & PTE1_OFFSET) == 0,
1412                             ("%s: misaligned va %#x", __func__, va));
1413                         npte1 = PTE1_KERN(start, l1prot, l1attr);
1414                         pmap_kenter_pte1(va, npte1);
1415                         va += PTE1_SIZE;
1416                         start += PTE1_SIZE;
1417                 } else {
1418                         pmap_kenter_prot_attr(va, start, l2prot, l2attr);
1419                         va += PAGE_SIZE;
1420                         start += PAGE_SIZE;
1421                 }
1422         }
1423         tlb_flush_range(sva, va - sva);
1424         *virt = va;
1425         return (sva);
1426 }
1427
1428 /*
1429  *  Make a temporary mapping for a physical address.
1430  *  This is only intended to be used for panic dumps.
1431  */
1432 void *
1433 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
1434 {
1435         vm_offset_t va;
1436
1437         /* QQQ: 'i' should be less or equal to MAXDUMPPGS. */
1438
1439         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
1440         pmap_kenter(va, pa);
1441         tlb_flush_local(va);
1442         return ((void *)crashdumpmap);
1443 }
1444
1445
1446 /*************************************
1447  *
1448  *  TLB & cache maintenance routines.
1449  *
1450  *************************************/
1451
1452 /*
1453  *  We inline these within pmap.c for speed.
1454  */
1455 PMAP_INLINE void
1456 pmap_tlb_flush(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1457 {
1458
1459         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1460                 tlb_flush(va);
1461 }
1462
1463 PMAP_INLINE void
1464 pmap_tlb_flush_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_size_t size)
1465 {
1466
1467         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1468                 tlb_flush_range(sva, size);
1469 }
1470
1471 /*
1472  *  Abuse the pte2 nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
1473  *  Requirements:
1474  *   - Must deal with pages in order to ensure that none of the PTE2_* bits
1475  *     are ever set, PTE2_V in particular.
1476  *   - Assumes we can write to pte2s without pte2_store() atomic ops.
1477  *   - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
1478  *     no mapping instead of correctly checking PTE2_V.
1479  *   - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte2 (true for arm).
1480  *  Because PTE2_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
1481  */
1482 static vm_offset_t
1483 pmap_pte2list_alloc(vm_offset_t *head)
1484 {
1485         pt2_entry_t *pte2p;
1486         vm_offset_t va;
1487
1488         va = *head;
1489         if (va == 0)
1490                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
1491         pte2p = pt2map_entry(va);
1492         *head = *pte2p;
1493         if (*head & PTE2_V)
1494                 panic("%s: va with PTE2_V set!", __func__);
1495         *pte2p = 0;
1496         return (va);
1497 }
1498
1499 static void
1500 pmap_pte2list_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
1501 {
1502         pt2_entry_t *pte2p;
1503
1504         if (va & PTE2_V)
1505                 panic("%s: freeing va with PTE2_V set!", __func__);
1506         pte2p = pt2map_entry(va);
1507         *pte2p = *head;         /* virtual! PTE2_V is 0 though */
1508         *head = va;
1509 }
1510
1511 static void
1512 pmap_pte2list_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
1513 {
1514         int i;
1515         vm_offset_t va;
1516
1517         *head = 0;
1518         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
1519                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
1520                 pmap_pte2list_free(head, va);
1521         }
1522 }
1523
1524 /*****************************************************************************
1525  *
1526  *      PMAP third and final stage initialization.
1527  *
1528  *  After pmap_init() is called, PMAP subsystem is fully initialized.
1529  *
1530  *****************************************************************************/
1531
1532 SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
1533
1534 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
1535     "Max number of PV entries");
1536 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
1537     "Page share factor per proc");
1538
1539 static u_long nkpt2pg = NKPT2PG;
1540 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap, OID_AUTO, nkpt2pg, CTLFLAG_RD,
1541     &nkpt2pg, 0, "Pre-allocated pages for kernel PT2s");
1542
1543 static int sp_enabled = 1;
1544 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, sp_enabled, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
1545     &sp_enabled, 0, "Are large page mappings enabled?");
1546
1547 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pte1, CTLFLAG_RD, 0,
1548     "1MB page mapping counters");
1549
1550 static u_long pmap_pte1_demotions;
1551 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
1552     &pmap_pte1_demotions, 0, "1MB page demotions");
1553
1554 static u_long pmap_pte1_mappings;
1555 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
1556     &pmap_pte1_mappings, 0, "1MB page mappings");
1557
1558 static u_long pmap_pte1_p_failures;
1559 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
1560     &pmap_pte1_p_failures, 0, "1MB page promotion failures");
1561
1562 static u_long pmap_pte1_promotions;
1563 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
1564     &pmap_pte1_promotions, 0, "1MB page promotions");
1565
1566 static u_long pmap_pte1_kern_demotions;
1567 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, kern_demotions, CTLFLAG_RD,
1568     &pmap_pte1_kern_demotions, 0, "1MB page kernel demotions");
1569
1570 static u_long pmap_pte1_kern_promotions;
1571 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, kern_promotions, CTLFLAG_RD,
1572     &pmap_pte1_kern_promotions, 0, "1MB page kernel promotions");
1573
1574 static __inline ttb_entry_t
1575 pmap_ttb_get(pmap_t pmap)
1576 {
1577
1578         return (vtophys(pmap->pm_pt1) | ttb_flags);
1579 }
1580
1581 /*
1582  *  Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
1583  *
1584  *  Variations:
1585  *  1. Pages for L2 page tables are always not managed. So, pv_list and
1586  *     pt2_wirecount can share same physical space. However, proper
1587  *     initialization on a page alloc for page tables and reinitialization
1588  *     on the page free must be ensured.
1589  */
1590 void
1591 pmap_page_init(vm_page_t m)
1592 {
1593
1594         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
1595         pt2_wirecount_init(m);
1596         m->md.pat_mode = VM_MEMATTR_DEFAULT;
1597 }
1598
1599 /*
1600  *  Virtualization for faster way how to zero whole page.
1601  */
1602 static __inline void
1603 pagezero(void *page)
1604 {
1605
1606         bzero(page, PAGE_SIZE);
1607 }
1608
1609 /*
1610  *  Zero L2 page table page.
1611  *  Use same KVA as in pmap_zero_page().
1612  */
1613 static __inline vm_paddr_t
1614 pmap_pt2pg_zero(vm_page_t m)
1615 {
1616         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
1617         vm_paddr_t pa;
1618         struct pcpu *pc;
1619
1620         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1621
1622         /*
1623          * XXX: For now, we map whole page even if it's already zero,
1624          *      to sync it even if the sync is only DSB.
1625          */
1626         sched_pin();
1627         pc = get_pcpu();
1628         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
1629         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
1630         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
1631                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
1632         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(pa, PTE2_AP_KRW,
1633             vm_page_pte2_attr(m)));
1634         /*  Even VM_ALLOC_ZERO request is only advisory. */
1635         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1636                 pagezero(pc->pc_cmap2_addr);
1637         pte2_sync_range((pt2_entry_t *)pc->pc_cmap2_addr, PAGE_SIZE);
1638         pte2_clear(cmap2_pte2p);
1639         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
1640
1641         /*
1642          * Unpin the thread before releasing the lock.  Otherwise the thread
1643          * could be rescheduled while still bound to the current CPU, only
1644          * to unpin itself immediately upon resuming execution.
1645          */
1646         sched_unpin();
1647         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
1648
1649         return (pa);
1650 }
1651
1652 /*
1653  *  Init just allocated page as L2 page table(s) holder
1654  *  and return its physical address.
1655  */
1656 static __inline vm_paddr_t
1657 pmap_pt2pg_init(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1658 {
1659         vm_paddr_t pa;
1660         pt2_entry_t *pte2p;
1661
1662         /* Check page attributes. */
1663         if (m->md.pat_mode != pt_memattr)
1664                 pmap_page_set_memattr(m, pt_memattr);
1665
1666         /* Zero page and init wire counts. */
1667         pa = pmap_pt2pg_zero(m);
1668         pt2_wirecount_init(m);
1669
1670         /*
1671          * Map page to PT2MAP address space for given pmap.
1672          * Note that PT2MAP space is shared with all pmaps.
1673          */
1674         if (pmap == kernel_pmap)
1675                 pmap_kenter_pt2tab(va, PTE2_KPT(pa));
1676         else {
1677                 pte2p = pmap_pt2tab_entry(pmap, va);
1678                 pt2tab_store(pte2p, PTE2_KPT_NG(pa));
1679         }
1680
1681         return (pa);
1682 }
1683
1684 /*
1685  *  Initialize the pmap module.
1686  *  Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
1687  *  system needs to map virtual memory.
1688  */
1689 void
1690 pmap_init(void)
1691 {
1692         vm_size_t s;
1693         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
1694         u_int i, pte1_idx, pv_npg;
1695
1696         PDEBUG(1, printf("%s: phys_start = %#x\n", __func__, PHYSADDR));
1697
1698         /*
1699          * Initialize the vm page array entries for kernel pmap's
1700          * L2 page table pages allocated in advance.
1701          */
1702         pte1_idx = pte1_index(KERNBASE - PT2MAP_SIZE);
1703         pte2p = kern_pt2tab_entry(KERNBASE - PT2MAP_SIZE);
1704         for (i = 0; i < nkpt2pg + NPG_IN_PT2TAB; i++, pte2p++) {
1705                 vm_paddr_t pa;
1706                 vm_page_t m;
1707
1708                 pte2 = pte2_load(pte2p);
1709                 KASSERT(pte2_is_valid(pte2), ("%s: no valid entry", __func__));
1710
1711                 pa = pte2_pa(pte2);
1712                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1713                 KASSERT(m >= vm_page_array &&
1714                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
1715                     ("%s: L2 page table page is out of range", __func__));
1716
1717                 m->pindex = pte1_idx;
1718                 m->phys_addr = pa;
1719                 pte1_idx += NPT2_IN_PG;
1720         }
1721
1722         /*
1723          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
1724          * high water mark so that the system can recover from excessive
1725          * numbers of pv entries.
1726          */
1727         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
1728         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
1729         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
1730         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
1731         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
1732
1733         /*
1734          * Are large page mappings enabled?
1735          */
1736         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.sp_enabled", &sp_enabled);
1737         if (sp_enabled) {
1738                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
1739                     ("%s: can't assign to pagesizes[1]", __func__));
1740                 pagesizes[1] = PTE1_SIZE;
1741         }
1742
1743         /*
1744          * Calculate the size of the pv head table for sections.
1745          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
1746          * Note that the table is only for sections which could be promoted.
1747          */
1748         first_managed_pa = pte1_trunc(vm_phys_segs[0].start);
1749         pv_npg = (pte1_trunc(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end - PAGE_SIZE)
1750             - first_managed_pa) / PTE1_SIZE + 1;
1751
1752         /*
1753          * Allocate memory for the pv head table for sections.
1754          */
1755         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
1756         s = round_page(s);
1757         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
1758             M_WAITOK | M_ZERO);
1759         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
1760                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
1761
1762         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
1763         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
1764         if (pv_chunkbase == NULL)
1765                 panic("%s: not enough kvm for pv chunks", __func__);
1766         pmap_pte2list_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
1767 }
1768
1769 /*
1770  *  Add a list of wired pages to the kva
1771  *  this routine is only used for temporary
1772  *  kernel mappings that do not need to have
1773  *  page modification or references recorded.
1774  *  Note that old mappings are simply written
1775  *  over.  The page *must* be wired.
1776  *  Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1777  */
1778 void
1779 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1780 {
1781         u_int anychanged;
1782         pt2_entry_t *epte2p, *pte2p, pte2;
1783         vm_page_t m;
1784         vm_paddr_t pa;
1785
1786         anychanged = 0;
1787         pte2p = pt2map_entry(sva);
1788         epte2p = pte2p + count;
1789         while (pte2p < epte2p) {
1790                 m = *ma++;
1791                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1792                 pte2 = pte2_load(pte2p);
1793                 if ((pte2_pa(pte2) != pa) ||
1794                     (pte2_attr(pte2) != vm_page_pte2_attr(m))) {
1795                         anychanged++;
1796                         pte2_store(pte2p, PTE2_KERN(pa, PTE2_AP_KRW,
1797                             vm_page_pte2_attr(m)));
1798                 }
1799                 pte2p++;
1800         }
1801         if (__predict_false(anychanged))
1802                 tlb_flush_range(sva, count * PAGE_SIZE);
1803 }
1804
1805 /*
1806  *  This routine tears out page mappings from the
1807  *  kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1808  *  Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1809  */
1810 void
1811 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1812 {
1813         vm_offset_t va;
1814
1815         va = sva;
1816         while (count-- > 0) {
1817                 pmap_kremove(va);
1818                 va += PAGE_SIZE;
1819         }
1820         tlb_flush_range(sva, va - sva);
1821 }
1822
1823 /*
1824  *  Are we current address space or kernel?
1825  */
1826 static __inline int
1827 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1828 {
1829
1830         return (pmap == kernel_pmap ||
1831                 (pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace)));
1832 }
1833
1834 /*
1835  *  If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned
1836  *  pte2 must be released by passing it to pmap_pte2_release().
1837  */
1838 static pt2_entry_t *
1839 pmap_pte2(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1840 {
1841         pt1_entry_t pte1;
1842         vm_paddr_t pt2pg_pa;
1843
1844         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
1845         if (pte1_is_section(pte1))
1846                 panic("%s: attempt to map PTE1", __func__);
1847         if (pte1_is_link(pte1)) {
1848                 /* Are we current address space or kernel? */
1849                 if (pmap_is_current(pmap))
1850                         return (pt2map_entry(va));
1851                 /* Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE. */
1852                 pt2pg_pa = trunc_page(pte1_link_pa(pte1));
1853                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1854                 if (pte2_pa(pte2_load(PMAP2)) != pt2pg_pa) {
1855                         pte2_store(PMAP2, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
1856                         tlb_flush((vm_offset_t)PADDR2);
1857                 }
1858                 return (PADDR2 + (arm32_btop(va) & (NPTE2_IN_PG - 1)));
1859         }
1860         return (NULL);
1861 }
1862
1863 /*
1864  *  Releases a pte2 that was obtained from pmap_pte2().
1865  *  Be prepared for the pte2p being NULL.
1866  */
1867 static __inline void
1868 pmap_pte2_release(pt2_entry_t *pte2p)
1869 {
1870
1871         if ((pt2_entry_t *)(trunc_page((vm_offset_t)pte2p)) == PADDR2) {
1872                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1873         }
1874 }
1875
1876 /*
1877  *  Super fast pmap_pte2 routine best used when scanning
1878  *  the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1879  *  invltlb calls.  Note that many of the pv list
1880  *  scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1881  *  to do an entire tlb flush for checking a single mapping.
1882  *
1883  *  If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1884  *  must be held and curthread pinned to a CPU.
1885  */
1886 static pt2_entry_t *
1887 pmap_pte2_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1888 {
1889         pt1_entry_t pte1;
1890         vm_paddr_t pt2pg_pa;
1891
1892         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
1893         if (pte1_is_section(pte1))
1894                 panic("%s: attempt to map PTE1", __func__);
1895         if (pte1_is_link(pte1)) {
1896                 /* Are we current address space or kernel? */
1897                 if (pmap_is_current(pmap))
1898                         return (pt2map_entry(va));
1899                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1900                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0,
1901                     ("%s: curthread not pinned", __func__));
1902                 /* Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE. */
1903                 pt2pg_pa = trunc_page(pte1_link_pa(pte1));
1904                 if (pte2_pa(pte2_load(PMAP1)) != pt2pg_pa) {
1905                         pte2_store(PMAP1, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
1906 #ifdef SMP
1907                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1908 #endif
1909                         tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR1);
1910                         PMAP1changed++;
1911                 } else
1912 #ifdef SMP
1913                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1914                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1915                         tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR1);
1916                         PMAP1changedcpu++;
1917                 } else
1918 #endif
1919                         PMAP1unchanged++;
1920                 return (PADDR1 + (arm32_btop(va) & (NPTE2_IN_PG - 1)));
1921         }
1922         return (NULL);
1923 }
1924
1925 /*
1926  *  Routine: pmap_extract
1927  *  Function:
1928  *      Extract the physical page address associated
1929  *      with the given map/virtual_address pair.
1930  */
1931 vm_paddr_t
1932 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1933 {
1934         vm_paddr_t pa;
1935         pt1_entry_t pte1;
1936         pt2_entry_t *pte2p;
1937
1938         PMAP_LOCK(pmap);
1939         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
1940         if (pte1_is_section(pte1))
1941                 pa = pte1_pa(pte1) | (va & PTE1_OFFSET);
1942         else if (pte1_is_link(pte1)) {
1943                 pte2p = pmap_pte2(pmap, va);
1944                 pa = pte2_pa(pte2_load(pte2p)) | (va & PTE2_OFFSET);
1945                 pmap_pte2_release(pte2p);
1946         } else
1947                 pa = 0;
1948         PMAP_UNLOCK(pmap);
1949         return (pa);
1950 }
1951
1952 /*
1953  *  Routine: pmap_extract_and_hold
1954  *  Function:
1955  *      Atomically extract and hold the physical page
1956  *      with the given pmap and virtual address pair
1957  *      if that mapping permits the given protection.
1958  */
1959 vm_page_t
1960 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1961 {
1962         vm_paddr_t pa, lockpa;
1963         pt1_entry_t pte1;
1964         pt2_entry_t pte2, *pte2p;
1965         vm_page_t m;
1966
1967         lockpa = 0;
1968         m = NULL;
1969         PMAP_LOCK(pmap);
1970 retry:
1971         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
1972         if (pte1_is_section(pte1)) {
1973                 if (!(pte1 & PTE1_RO) || !(prot & VM_PROT_WRITE)) {
1974                         pa = pte1_pa(pte1) | (va & PTE1_OFFSET);
1975                         if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, &lockpa))
1976                                 goto retry;
1977                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1978                         vm_page_hold(m);
1979                 }
1980         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
1981                 pte2p = pmap_pte2(pmap, va);
1982                 pte2 = pte2_load(pte2p);
1983                 pmap_pte2_release(pte2p);
1984                 if (pte2_is_valid(pte2) &&
1985                     (!(pte2 & PTE2_RO) || !(prot & VM_PROT_WRITE))) {
1986                         pa = pte2_pa(pte2);
1987                         if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, &lockpa))
1988                                 goto retry;
1989                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1990                         vm_page_hold(m);
1991                 }
1992         }
1993         PA_UNLOCK_COND(lockpa);
1994         PMAP_UNLOCK(pmap);
1995         return (m);
1996 }
1997
1998 /*
1999  *  Grow the number of kernel L2 page table entries, if needed.
2000  */
2001 void
2002 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2003 {
2004         vm_page_t m;
2005         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2_pa;
2006         pt1_entry_t pte1;
2007         pt2_entry_t pte2;
2008
2009         PDEBUG(1, printf("%s: addr = %#x\n", __func__, addr));
2010         /*
2011          * All the time kernel_vm_end is first KVA for which underlying
2012          * L2 page table is either not allocated or linked from L1 page table
2013          * (not considering sections). Except for two possible cases:
2014          *
2015          *   (1) in the very beginning as long as pmap_growkernel() was
2016          *       not called, it could be first unused KVA (which is not
2017          *       rounded up to PTE1_SIZE),
2018          *
2019          *   (2) when all KVA space is mapped and kernel_map->max_offset
2020          *       address is not rounded up to PTE1_SIZE. (For example,
2021          *       it could be 0xFFFFFFFF.)
2022          */
2023         kernel_vm_end = pte1_roundup(kernel_vm_end);
2024         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2025         addr = roundup2(addr, PTE1_SIZE);
2026         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2027                 addr = kernel_map->max_offset;
2028         while (kernel_vm_end < addr) {
2029                 pte1 = pte1_load(kern_pte1(kernel_vm_end));
2030                 if (pte1_is_valid(pte1)) {
2031                         kernel_vm_end += PTE1_SIZE;
2032                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2033                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2034                                 break;
2035                         }
2036                         continue;
2037                 }
2038
2039                 /*
2040                  * kernel_vm_end_new is used in pmap_pinit() when kernel
2041                  * mappings are entered to new pmap all at once to avoid race
2042                  * between pmap_kenter_pte1() and kernel_vm_end increase.
2043                  * The same aplies to pmap_kenter_pt2tab().
2044                  */
2045                 kernel_vm_end_new = kernel_vm_end + PTE1_SIZE;
2046
2047                 pte2 = pt2tab_load(kern_pt2tab_entry(kernel_vm_end));
2048                 if (!pte2_is_valid(pte2)) {
2049                         /*
2050                          * Install new PT2s page into kernel PT2TAB.
2051                          */
2052                         m = vm_page_alloc(NULL,
2053                             pte1_index(kernel_vm_end) & ~PT2PG_MASK,
2054                             VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ |
2055                             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
2056                         if (m == NULL)
2057                                 panic("%s: no memory to grow kernel", __func__);
2058                         /*
2059                          * QQQ: To link all new L2 page tables from L1 page
2060                          *      table now and so pmap_kenter_pte1() them
2061                          *      at once together with pmap_kenter_pt2tab()
2062                          *      could be nice speed up. However,
2063                          *      pmap_growkernel() does not happen so often...
2064                          * QQQ: The other TTBR is another option.
2065                          */
2066                         pt2pg_pa = pmap_pt2pg_init(kernel_pmap, kernel_vm_end,
2067                             m);
2068                 } else
2069                         pt2pg_pa = pte2_pa(pte2);
2070
2071                 pt2_pa = page_pt2pa(pt2pg_pa, pte1_index(kernel_vm_end));
2072                 pmap_kenter_pte1(kernel_vm_end, PTE1_LINK(pt2_pa));
2073
2074                 kernel_vm_end = kernel_vm_end_new;
2075                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2076                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2077                         break;
2078                 }
2079         }
2080 }
2081
2082 static int
2083 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2084 {
2085         unsigned long ksize = vm_max_kernel_address - KERNBASE;
2086
2087         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2088 }
2089 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD,
2090     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2091
2092 static int
2093 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2094 {
2095         unsigned long kfree = vm_max_kernel_address - kernel_vm_end;
2096
2097         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2098 }
2099 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD,
2100     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2101
2102 /***********************************************
2103  *
2104  *  Pmap allocation/deallocation routines.
2105  *
2106  ***********************************************/
2107
2108 /*
2109  *  Initialize the pmap for the swapper process.
2110  */
2111 void
2112 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
2113 {
2114         PDEBUG(1, printf("%s: pmap = %p\n", __func__, pmap));
2115
2116         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
2117
2118         /*
2119          * Kernel page table directory and pmap stuff around is already
2120          * initialized, we are using it right now and here. So, finish
2121          * only PMAP structures initialization for process0 ...
2122          *
2123          * Since the L1 page table and PT2TAB is shared with the kernel pmap,
2124          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
2125          * not need to be inserted into that list.
2126          */
2127         pmap->pm_pt1 = kern_pt1;
2128         pmap->pm_pt2tab = kern_pt2tab;
2129         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2130         PCPU_SET(curpmap, pmap);
2131         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2132         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2133         CPU_SET(0, &pmap->pm_active);
2134 }
2135
2136 static __inline void
2137 pte1_copy_nosync(pt1_entry_t *spte1p, pt1_entry_t *dpte1p, vm_offset_t sva,
2138     vm_offset_t eva)
2139 {
2140         u_int idx, count;
2141
2142         idx = pte1_index(sva);
2143         count = (pte1_index(eva) - idx + 1) * sizeof(pt1_entry_t);
2144         bcopy(spte1p + idx, dpte1p + idx, count);
2145 }
2146
2147 static __inline void
2148 pt2tab_copy_nosync(pt2_entry_t *spte2p, pt2_entry_t *dpte2p, vm_offset_t sva,
2149     vm_offset_t eva)
2150 {
2151         u_int idx, count;
2152
2153         idx = pt2tab_index(sva);
2154         count = (pt2tab_index(eva) - idx + 1) * sizeof(pt2_entry_t);
2155         bcopy(spte2p + idx, dpte2p + idx, count);
2156 }
2157
2158 /*
2159  *  Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
2160  *  such as one in a vmspace structure.
2161  */
2162 int
2163 pmap_pinit(pmap_t pmap)
2164 {
2165         pt1_entry_t *pte1p;
2166         pt2_entry_t *pte2p;
2167         vm_paddr_t pa, pt2tab_pa;
2168         u_int i;
2169
2170         PDEBUG(6, printf("%s: pmap = %p, pm_pt1 = %p\n", __func__, pmap,
2171             pmap->pm_pt1));
2172
2173         /*
2174          * No need to allocate L2 page table space yet but we do need
2175          * a valid L1 page table and PT2TAB table.
2176          *
2177          * Install shared kernel mappings to these tables. It's a little
2178          * tricky as some parts of KVA are reserved for vectors, devices,
2179          * and whatever else. These parts are supposed to be above
2180          * vm_max_kernel_address. Thus two regions should be installed:
2181          *
2182          *   (1) <KERNBASE, kernel_vm_end),
2183          *   (2) <vm_max_kernel_address, 0xFFFFFFFF>.
2184          *
2185          * QQQ: The second region should be stable enough to be installed
2186          *      only once in time when the tables are allocated.
2187          * QQQ: Maybe copy of both regions at once could be faster ...
2188          * QQQ: Maybe the other TTBR is an option.
2189          *
2190          * Finally, install own PT2TAB table to these tables.
2191          */
2192
2193         if (pmap->pm_pt1 == NULL) {
2194                 pmap->pm_pt1 = (pt1_entry_t *)kmem_alloc_contig(kernel_arena,
2195                     NB_IN_PT1, M_NOWAIT | M_ZERO, 0, -1UL, NB_IN_PT1, 0,
2196                     pt_memattr);
2197                 if (pmap->pm_pt1 == NULL)
2198                         return (0);
2199         }
2200         if (pmap->pm_pt2tab == NULL) {
2201                 /*
2202                  * QQQ: (1) PT2TAB must be contiguous. If PT2TAB is one page
2203                  *      only, what should be the only size for 32 bit systems,
2204                  *      then we could allocate it with vm_page_alloc() and all
2205                  *      the stuff needed as other L2 page table pages.
2206                  *      (2) Note that a process PT2TAB is special L2 page table
2207                  *      page. Its mapping in kernel_arena is permanent and can
2208                  *      be used no matter which process is current. Its mapping
2209                  *      in PT2MAP can be used only for current process.
2210                  */
2211                 pmap->pm_pt2tab = (pt2_entry_t *)kmem_alloc_attr(kernel_arena,
2212                     NB_IN_PT2TAB, M_NOWAIT | M_ZERO, 0, -1UL, pt_memattr);
2213                 if (pmap->pm_pt2tab == NULL) {
2214                         /*
2215                          * QQQ: As struct pmap is allocated from UMA with
2216                          *      UMA_ZONE_NOFREE flag, it's important to leave
2217                          *      no allocation in pmap if initialization failed.
2218                          */
2219                         kmem_free(kernel_arena, (vm_offset_t)pmap->pm_pt1,
2220                             NB_IN_PT1);
2221                         pmap->pm_pt1 = NULL;
2222                         return (0);
2223                 }
2224                 /*
2225                  * QQQ: Each L2 page table page vm_page_t has pindex set to
2226                  *      pte1 index of virtual address mapped by this page.
2227                  *      It's not valid for non kernel PT2TABs themselves.
2228                  *      The pindex of these pages can not be altered because
2229                  *      of the way how they are allocated now. However, it
2230                  *      should not be a problem.
2231                  */
2232         }
2233
2234         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2235         /*
2236          * To avoid race with pmap_kenter_pte1() and pmap_kenter_pt2tab(),
2237          * kernel_vm_end_new is used here instead of kernel_vm_end.
2238          */
2239         pte1_copy_nosync(kern_pt1, pmap->pm_pt1, KERNBASE,
2240             kernel_vm_end_new - 1);
2241         pte1_copy_nosync(kern_pt1, pmap->pm_pt1, vm_max_kernel_address,
2242             0xFFFFFFFF);
2243         pt2tab_copy_nosync(kern_pt2tab, pmap->pm_pt2tab, KERNBASE,
2244             kernel_vm_end_new - 1);
2245         pt2tab_copy_nosync(kern_pt2tab, pmap->pm_pt2tab, vm_max_kernel_address,
2246             0xFFFFFFFF);
2247         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
2248         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2249
2250         /*
2251          * Store PT2MAP PT2 pages (a.k.a. PT2TAB) in PT2TAB itself.
2252          * I.e. self reference mapping.  The PT2TAB is private, however mapped
2253          * into shared PT2MAP space, so the mapping should be not global.
2254          */
2255         pt2tab_pa = vtophys(pmap->pm_pt2tab);
2256         pte2p = pmap_pt2tab_entry(pmap, (vm_offset_t)PT2MAP);
2257         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPG_IN_PT2TAB; i++, pa += PTE2_SIZE) {
2258                 pt2tab_store(pte2p++, PTE2_KPT_NG(pa));
2259         }
2260
2261         /* Insert PT2MAP PT2s into pmap PT1. */
2262         pte1p = pmap_pte1(pmap, (vm_offset_t)PT2MAP);
2263         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPT2_IN_PT2TAB; i++, pa += NB_IN_PT2) {
2264                 pte1_store(pte1p++, PTE1_LINK(pa));
2265         }
2266
2267         /*
2268          * Now synchronize new mapping which was made above.
2269          */
2270         pte1_sync_range(pmap->pm_pt1, NB_IN_PT1);
2271         pte2_sync_range(pmap->pm_pt2tab, NB_IN_PT2TAB);
2272
2273         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2274         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2275         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2276
2277         return (1);
2278 }
2279
2280 #ifdef INVARIANTS
2281 static boolean_t
2282 pt2tab_user_is_empty(pt2_entry_t *tab)
2283 {
2284         u_int i, end;
2285
2286         end = pt2tab_index(VM_MAXUSER_ADDRESS);
2287         for (i = 0; i < end; i++)
2288                 if (tab[i] != 0) return (FALSE);
2289         return (TRUE);
2290 }
2291 #endif
2292 /*
2293  *  Release any resources held by the given physical map.
2294  *  Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2295  *  Should only be called if the map contains no valid mappings.
2296  */
2297 void
2298 pmap_release(pmap_t pmap)
2299 {
2300 #ifdef INVARIANTS
2301         vm_offset_t start, end;
2302 #endif
2303         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2304             ("%s: pmap resident count %ld != 0", __func__,
2305             pmap->pm_stats.resident_count));
2306         KASSERT(pt2tab_user_is_empty(pmap->pm_pt2tab),
2307             ("%s: has allocated user PT2(s)", __func__));
2308         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
2309             ("%s: pmap %p is active on some CPU(s)", __func__, pmap));
2310
2311         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2312         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
2313         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2314
2315 #ifdef INVARIANTS
2316         start = pte1_index(KERNBASE) * sizeof(pt1_entry_t);
2317         end = (pte1_index(0xFFFFFFFF) + 1) * sizeof(pt1_entry_t);
2318         bzero((char *)pmap->pm_pt1 + start, end - start);
2319
2320         start = pt2tab_index(KERNBASE) * sizeof(pt2_entry_t);
2321         end = (pt2tab_index(0xFFFFFFFF) + 1) * sizeof(pt2_entry_t);
2322         bzero((char *)pmap->pm_pt2tab + start, end - start);
2323 #endif
2324         /*
2325          * We are leaving PT1 and PT2TAB allocated on released pmap,
2326          * so hopefully UMA vmspace_zone will always be inited with
2327          * UMA_ZONE_NOFREE flag.
2328          */
2329 }
2330
2331 /*********************************************************
2332  *
2333  *  L2 table pages and their pages management routines.
2334  *
2335  *********************************************************/
2336
2337 /*
2338  *  Virtual interface for L2 page table wire counting.
2339  *
2340  *  Each L2 page table in a page has own counter which counts a number of
2341  *  valid mappings in a table. Global page counter counts mappings in all
2342  *  tables in a page plus a single itself mapping in PT2TAB.
2343  *
2344  *  During a promotion we leave the associated L2 page table counter
2345  *  untouched, so the table (strictly speaking a page which holds it)
2346  *  is never freed if promoted.
2347  *
2348  *  If a page m->wire_count == 1 then no valid mappings exist in any L2 page
2349  *  table in the page and the page itself is only mapped in PT2TAB.
2350  */
2351
2352 static __inline void
2353 pt2_wirecount_init(vm_page_t m)
2354 {
2355         u_int i;
2356
2357         /*
2358          * Note: A page m is allocated with VM_ALLOC_WIRED flag and
2359          *       m->wire_count should be already set correctly.
2360          *       So, there is no need to set it again herein.
2361          */
2362         for (i = 0; i < NPT2_IN_PG; i++)
2363                 m->md.pt2_wirecount[i] = 0;
2364 }
2365
2366 static __inline void
2367 pt2_wirecount_inc(vm_page_t m, uint32_t pte1_idx)
2368 {
2369
2370         /*
2371          * Note: A just modificated pte2 (i.e. already allocated)
2372          *       is acquiring one extra reference which must be
2373          *       explicitly cleared. It influences the KASSERTs herein.
2374          *       All L2 page tables in a page always belong to the same
2375          *       pmap, so we allow only one extra reference for the page.
2376          */
2377         KASSERT(m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK] < (NPTE2_IN_PT2 + 1),
2378             ("%s: PT2 is overflowing ...", __func__));
2379         KASSERT(m->wire_count <= (NPTE2_IN_PG + 1),
2380             ("%s: PT2PG is overflowing ...", __func__));
2381
2382         m->wire_count++;
2383         m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK]++;
2384 }
2385
2386 static __inline void
2387 pt2_wirecount_dec(vm_page_t m, uint32_t pte1_idx)
2388 {
2389
2390         KASSERT(m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK] != 0,
2391             ("%s: PT2 is underflowing ...", __func__));
2392         KASSERT(m->wire_count > 1,
2393             ("%s: PT2PG is underflowing ...", __func__));
2394
2395         m->wire_count--;
2396         m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK]--;
2397 }
2398
2399 static __inline void
2400 pt2_wirecount_set(vm_page_t m, uint32_t pte1_idx, uint16_t count)
2401 {
2402
2403         KASSERT(count <= NPTE2_IN_PT2,
2404             ("%s: invalid count %u", __func__, count));
2405         KASSERT(m->wire_count >  m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK],
2406             ("%s: PT2PG corrupting (%u, %u) ...", __func__, m->wire_count,
2407             m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK]));
2408
2409         m->wire_count -= m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK];
2410         m->wire_count += count;
2411         m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK] = count;
2412
2413         KASSERT(m->wire_count <= (NPTE2_IN_PG + 1),
2414             ("%s: PT2PG is overflowed (%u) ...", __func__, m->wire_count));
2415 }
2416
2417 static __inline uint32_t
2418 pt2_wirecount_get(vm_page_t m, uint32_t pte1_idx)
2419 {
2420
2421         return (m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK]);
2422 }
2423
2424 static __inline boolean_t
2425 pt2_is_empty(vm_page_t m, vm_offset_t va)
2426 {
2427
2428         return (m->md.pt2_wirecount[pte1_index(va) & PT2PG_MASK] == 0);
2429 }
2430
2431 static __inline boolean_t
2432 pt2_is_full(vm_page_t m, vm_offset_t va)
2433 {
2434
2435         return (m->md.pt2_wirecount[pte1_index(va) & PT2PG_MASK] ==
2436             NPTE2_IN_PT2);
2437 }
2438
2439 static __inline boolean_t
2440 pt2pg_is_empty(vm_page_t m)
2441 {
2442
2443         return (m->wire_count == 1);
2444 }
2445
2446 /*
2447  *  This routine is called if the L2 page table
2448  *  is not mapped correctly.
2449  */
2450 static vm_page_t
2451 _pmap_allocpte2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
2452 {
2453         uint32_t pte1_idx;
2454         pt1_entry_t *pte1p;
2455         pt2_entry_t pte2;
2456         vm_page_t  m;
2457         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2_pa;
2458
2459         pte1_idx = pte1_index(va);
2460         pte1p = pmap->pm_pt1 + pte1_idx;
2461
2462         KASSERT(pte1_load(pte1p) == 0,
2463             ("%s: pm_pt1[%#x] is not zero: %#x", __func__, pte1_idx,
2464             pte1_load(pte1p)));
2465
2466         pte2 = pt2tab_load(pmap_pt2tab_entry(pmap, va));
2467         if (!pte2_is_valid(pte2)) {
2468                 /*
2469                  * Install new PT2s page into pmap PT2TAB.
2470                  */
2471                 m = vm_page_alloc(NULL, pte1_idx & ~PT2PG_MASK,
2472                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
2473                 if (m == NULL) {
2474                         if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
2475                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2476                                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2477                                 VM_WAIT;
2478                                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
2479                                 PMAP_LOCK(pmap);
2480                         }
2481
2482                         /*
2483                          * Indicate the need to retry.  While waiting,
2484                          * the L2 page table page may have been allocated.
2485                          */
2486                         return (NULL);
2487                 }
2488                 pmap->pm_stats.resident_count++;
2489                 pt2pg_pa = pmap_pt2pg_init(pmap, va, m);
2490         } else {
2491                 pt2pg_pa = pte2_pa(pte2);
2492                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pt2pg_pa);
2493         }
2494
2495         pt2_wirecount_inc(m, pte1_idx);
2496         pt2_pa = page_pt2pa(pt2pg_pa, pte1_idx);
2497         pte1_store(pte1p, PTE1_LINK(pt2_pa));
2498
2499         return (m);
2500 }
2501
2502 static vm_page_t
2503 pmap_allocpte2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
2504 {
2505         u_int pte1_idx;
2506         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
2507         vm_page_t m;
2508
2509         pte1_idx = pte1_index(va);
2510 retry:
2511         pte1p = pmap->pm_pt1 + pte1_idx;
2512         pte1 = pte1_load(pte1p);
2513
2514         /*
2515          * This supports switching from a 1MB page to a
2516          * normal 4K page.
2517          */
2518         if (pte1_is_section(pte1)) {
2519                 (void)pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, va);
2520                 /*
2521                  * Reload pte1 after demotion.
2522                  *
2523                  * Note: Demotion can even fail as either PT2 is not find for
2524                  *       the virtual address or PT2PG can not be allocated.
2525                  */
2526                 pte1 = pte1_load(pte1p);
2527         }
2528
2529         /*
2530          * If the L2 page table page is mapped, we just increment the
2531          * hold count, and activate it.
2532          */
2533         if (pte1_is_link(pte1)) {
2534                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(pte1));
2535                 pt2_wirecount_inc(m, pte1_idx);
2536         } else  {
2537                 /*
2538                  * Here if the PT2 isn't mapped, or if it has
2539                  * been deallocated.
2540                  */
2541                 m = _pmap_allocpte2(pmap, va, flags);
2542                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
2543                         goto retry;
2544         }
2545
2546         return (m);
2547 }
2548
2549 static __inline void
2550 pmap_free_zero_pages(struct spglist *free)
2551 {
2552         vm_page_t m;
2553
2554         while ((m = SLIST_FIRST(free)) != NULL) {
2555                 SLIST_REMOVE_HEAD(free, plinks.s.ss);
2556                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
2557                 vm_page_free_toq(m);
2558         }
2559 }
2560
2561 /*
2562  *  Schedule the specified unused L2 page table page to be freed. Specifically,
2563  *  add the page to the specified list of pages that will be released to the
2564  *  physical memory manager after the TLB has been updated.
2565  */
2566 static __inline void
2567 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free)
2568 {
2569
2570         /*
2571          * Put page on a list so that it is released after
2572          * *ALL* TLB shootdown is done
2573          */
2574 #ifdef PMAP_DEBUG
2575         pmap_zero_page_check(m);
2576 #endif
2577         m->flags |= PG_ZERO;
2578         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
2579 }
2580
2581 /*
2582  *  Unwire L2 page tables page.
2583  */
2584 static void
2585 pmap_unwire_pt2pg(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2586 {
2587         pt1_entry_t *pte1p, opte1 __unused;
2588         pt2_entry_t *pte2p;
2589         uint32_t i;
2590
2591         KASSERT(pt2pg_is_empty(m),
2592             ("%s: pmap %p PT2PG %p wired", __func__, pmap, m));
2593
2594         /*
2595          * Unmap all L2 page tables in the page from L1 page table.
2596          *
2597          * QQQ: Individual L2 page tables (except the last one) can be unmapped
2598          * earlier. However, we are doing that this way.
2599          */
2600         KASSERT(m->pindex == (pte1_index(va) & ~PT2PG_MASK),
2601             ("%s: pmap %p va %#x PT2PG %p bad index", __func__, pmap, va, m));
2602         pte1p = pmap->pm_pt1 + m->pindex;
2603         for (i = 0; i < NPT2_IN_PG; i++, pte1p++) {
2604                 KASSERT(m->md.pt2_wirecount[i] == 0,
2605                     ("%s: pmap %p PT2 %u (PG %p) wired", __func__, pmap, i, m));
2606                 opte1 = pte1_load(pte1p);
2607                 if (pte1_is_link(opte1)) {
2608                         pte1_clear(pte1p);
2609                         /*
2610                          * Flush intermediate TLB cache.
2611                          */
2612                         pmap_tlb_flush(pmap, (m->pindex + i) << PTE1_SHIFT);
2613                 }
2614 #ifdef INVARIANTS
2615                 else
2616                         KASSERT((opte1 == 0) || pte1_is_section(opte1),
2617                             ("%s: pmap %p va %#x bad pte1 %x at %u", __func__,
2618                             pmap, va, opte1, i));
2619 #endif
2620         }
2621
2622         /*
2623          * Unmap the page from PT2TAB.
2624          */
2625         pte2p = pmap_pt2tab_entry(pmap, va);
2626         (void)pt2tab_load_clear(pte2p);
2627         pmap_tlb_flush(pmap, pt2map_pt2pg(va));
2628
2629         m->wire_count = 0;
2630         pmap->pm_stats.resident_count--;
2631
2632         /*
2633          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
2634          * the L2 page table page is globally performed before TLB shoot-
2635          * down is begun.
2636          */
2637         atomic_subtract_rel_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2638 }
2639
2640 /*
2641  *  Decrements a L2 page table page's wire count, which is used to record the
2642  *  number of valid page table entries within the page.  If the wire count
2643  *  drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
2644  *  page table page was unmapped and FALSE otherwise.
2645  */
2646 static __inline boolean_t
2647 pmap_unwire_pt2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, struct spglist *free)
2648 {
2649         pt2_wirecount_dec(m, pte1_index(va));
2650         if (pt2pg_is_empty(m)) {
2651                 /*
2652                  * QQQ: Wire count is zero, so whole page should be zero and
2653                  *      we can set PG_ZERO flag to it.
2654                  *      Note that when promotion is enabled, it takes some
2655                  *      more efforts. See pmap_unwire_pt2_all() below.
2656                  */
2657                 pmap_unwire_pt2pg(pmap, va, m);
2658                 pmap_add_delayed_free_list(m, free);
2659                 return (TRUE);
2660         } else
2661                 return (FALSE);
2662 }
2663
2664 /*
2665  *  Drop a L2 page table page's wire count at once, which is used to record
2666  *  the number of valid L2 page table entries within the page. If the wire
2667  *  count drops to zero, then the L2 page table page is unmapped.
2668  */
2669 static __inline void
2670 pmap_unwire_pt2_all(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
2671     struct spglist *free)
2672 {
2673         u_int pte1_idx = pte1_index(va);
2674
2675         KASSERT(m->pindex == (pte1_idx & ~PT2PG_MASK),
2676                 ("%s: PT2 page's pindex is wrong", __func__));
2677         KASSERT(m->wire_count > pt2_wirecount_get(m, pte1_idx),
2678             ("%s: bad pt2 wire count %u > %u", __func__, m->wire_count,
2679             pt2_wirecount_get(m, pte1_idx)));
2680
2681         /*
2682          * It's possible that the L2 page table was never used.
2683          * It happened in case that a section was created without promotion.
2684          */
2685         if (pt2_is_full(m, va)) {
2686                 pt2_wirecount_set(m, pte1_idx, 0);
2687
2688                 /*
2689                  * QQQ: We clear L2 page table now, so when L2 page table page
2690                  *      is going to be freed, we can set it PG_ZERO flag ...
2691                  *      This function is called only on section mappings, so
2692                  *      hopefully it's not to big overload.
2693                  *
2694                  * XXX: If pmap is current, existing PT2MAP mapping could be
2695                  *      used for zeroing.
2696                  */
2697                 pmap_zero_page_area(m, page_pt2off(pte1_idx), NB_IN_PT2);
2698         }
2699 #ifdef INVARIANTS
2700         else
2701                 KASSERT(pt2_is_empty(m, va), ("%s: PT2 is not empty (%u)",
2702                     __func__, pt2_wirecount_get(m, pte1_idx)));
2703 #endif
2704         if (pt2pg_is_empty(m)) {
2705                 pmap_unwire_pt2pg(pmap, va, m);
2706                 pmap_add_delayed_free_list(m, free);
2707         }
2708 }
2709
2710 /*
2711  *  After removing a L2 page table entry, this routine is used to
2712  *  conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
2713  */
2714 static boolean_t
2715 pmap_unuse_pt2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
2716 {
2717         pt1_entry_t pte1;
2718         vm_page_t mpte;
2719
2720         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
2721                 return (FALSE);
2722         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
2723         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(pte1));
2724         return (pmap_unwire_pt2(pmap, va, mpte, free));
2725 }
2726
2727 /*************************************
2728  *
2729  *  Page management routines.
2730  *
2731  *************************************/
2732
2733 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2734 CTASSERT(_NPCM == 11);
2735 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2736
2737 static __inline struct pv_chunk *
2738 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2739 {
2740
2741         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2742 }
2743
2744 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2745
2746 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2747 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2748
2749 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2750         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2751         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2752         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2753         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2754 };
2755
2756 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2757         "Current number of pv entries");
2758
2759 #ifdef PV_STATS
2760 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2761
2762 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2763     "Current number of pv entry chunks");
2764 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2765     "Current number of pv entry chunks allocated");
2766 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2767     "Current number of pv entry chunks frees");
2768 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail,
2769     0, "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2770
2771 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2772 static int pv_entry_spare;
2773
2774 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2775     "Current number of pv entry frees");
2776 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs,
2777     0, "Current number of pv entry allocs");
2778 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2779     "Current number of spare pv entries");
2780 #endif
2781
2782 /*
2783  *  Is given page managed?
2784  */
2785 static __inline bool
2786 is_managed(vm_paddr_t pa)
2787 {
2788         vm_page_t m;
2789
2790         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2791         if (m == NULL)
2792                 return (false);
2793         return ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0);
2794 }
2795
2796 static __inline bool
2797 pte1_is_managed(pt1_entry_t pte1)
2798 {
2799
2800         return (is_managed(pte1_pa(pte1)));
2801 }
2802
2803 static __inline bool
2804 pte2_is_managed(pt2_entry_t pte2)
2805 {
2806
2807         return (is_managed(pte2_pa(pte2)));
2808 }
2809
2810 /*
2811  *  We are in a serious low memory condition.  Resort to
2812  *  drastic measures to free some pages so we can allocate
2813  *  another pv entry chunk.
2814  */
2815 static vm_page_t
2816 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2817 {
2818         struct pch newtail;
2819         struct pv_chunk *pc;
2820         struct md_page *pvh;
2821         pt1_entry_t *pte1p;
2822         pmap_t pmap;
2823         pt2_entry_t *pte2p, tpte2;
2824         pv_entry_t pv;
2825         vm_offset_t va;
2826         vm_page_t m, m_pc;
2827         struct spglist free;
2828         uint32_t inuse;
2829         int bit, field, freed;
2830
2831         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2832         pmap = NULL;
2833         m_pc = NULL;
2834         SLIST_INIT(&free);
2835         TAILQ_INIT(&newtail);
2836         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2837             SLIST_EMPTY(&free))) {
2838                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2839                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2840                         if (pmap != NULL) {
2841                                 if (pmap != locked_pmap)
2842                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2843                         }
2844                         pmap = pc->pc_pmap;
2845                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2846                         if (pmap > locked_pmap)
2847                                 PMAP_LOCK(pmap);
2848                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2849                                 pmap = NULL;
2850                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2851                                 continue;
2852                         }
2853                 }
2854
2855                 /*
2856                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2857                  */
2858                 freed = 0;
2859                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2860                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2861                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2862                                 bit = ffs(inuse) - 1;
2863                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2864                                 va = pv->pv_va;
2865                                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
2866                                 if (pte1_is_section(pte1_load(pte1p)))
2867                                         continue;
2868                                 pte2p = pmap_pte2(pmap, va);
2869                                 tpte2 = pte2_load(pte2p);
2870                                 if ((tpte2 & PTE2_W) == 0)
2871                                         tpte2 = pte2_load_clear(pte2p);
2872                                 pmap_pte2_release(pte2p);
2873                                 if ((tpte2 & PTE2_W) != 0)
2874                                         continue;
2875                                 KASSERT(tpte2 != 0,
2876                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %#x zero pte",
2877                                     pmap, va));
2878                                 pmap_tlb_flush(pmap, va);
2879                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(tpte2));
2880                                 if (pte2_is_dirty(tpte2))
2881                                         vm_page_dirty(m);
2882                                 if ((tpte2 & PTE2_A) != 0)
2883                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2884                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2885                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2886                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2887                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2888                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2889                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2890                                                     PGA_WRITEABLE);
2891                                         }
2892                                 }
2893                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2894                                 pmap_unuse_pt2(pmap, va, &free);
2895                                 freed++;
2896                         }
2897                 }
2898                 if (freed == 0) {
2899                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2900                         continue;
2901                 }
2902                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2903                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2904                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2905                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2906                 pv_entry_count -= freed;
2907                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2908                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2909                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2910                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2911                                     pc_list);
2912                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2913
2914                                 /*
2915                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2916                                  * sufficient.
2917                                  */
2918                                 if (pmap == locked_pmap)
2919                                         goto out;
2920                                 break;
2921                         }
2922                 if (field == _NPCM) {
2923                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2924                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2925                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2926                         /* Entire chunk is free; return it. */
2927                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2928                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2929                         pmap_pte2list_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2930                         break;
2931                 }
2932         }
2933 out:
2934         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2935         if (pmap != NULL) {
2936                 if (pmap != locked_pmap)
2937                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2938         }
2939         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2940                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2941                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2942                 /* Recycle a freed page table page. */
2943                 m_pc->wire_count = 1;
2944                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2945         }
2946         pmap_free_zero_pages(&free);
2947         return (m_pc);
2948 }
2949
2950 static void
2951 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2952 {
2953         vm_page_t m;
2954
2955         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2956         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2957         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2958         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2959         /* entire chunk is free, return it */
2960         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2961         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2962         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
2963         vm_page_free(m);
2964         pmap_pte2list_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2965 }
2966
2967 /*
2968  *  Free the pv_entry back to the free list.
2969  */
2970 static void
2971 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2972 {
2973         struct pv_chunk *pc;
2974         int idx, field, bit;
2975
2976         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2977         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2978         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2979         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2980         pv_entry_count--;
2981         pc = pv_to_chunk(pv);
2982         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2983         field = idx / 32;
2984         bit = idx % 32;
2985         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2986         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2987                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2988                         /*
2989                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2990                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2991                          */
2992                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2993                             pc)) {
2994                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2995                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2996                                     pc_list);
2997                         }
2998                         return;
2999                 }
3000         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3001         free_pv_chunk(pc);
3002 }
3003
3004 /*
3005  *  Get a new pv_entry, allocating a block from the system
3006  *  when needed.
3007  */
3008 static pv_entry_t
3009 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
3010 {
3011         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
3012         static struct timeval lastprint;
3013         int bit, field;
3014         pv_entry_t pv;
3015         struct pv_chunk *pc;
3016         vm_page_t m;
3017
3018         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3019         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3020         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
3021         pv_entry_count++;
3022         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
3023                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
3024                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
3025                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
3026                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
3027 retry:
3028         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
3029         if (pc != NULL) {
3030                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
3031                         if (pc->pc_map[field]) {
3032                                 bit = ffs(pc->pc_map[field]) - 1;
3033                                 break;
3034                         }
3035                 }
3036                 if (field < _NPCM) {
3037                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
3038                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
3039                         /* If this was the last item, move it to tail */
3040                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
3041                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
3042                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
3043                                         return (pv);    /* not full, return */
3044                                 }
3045                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3046                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3047                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
3048                         return (pv);
3049                 }
3050         }
3051         /*
3052          * Access to the pte2list "pv_vafree" is synchronized by the pvh
3053          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
3054          * remain non-empty until pmap_pte2list_alloc() completes.
3055          */
3056         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
3057             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
3058                 if (try) {
3059                         pv_entry_count--;
3060                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
3061                         return (NULL);
3062                 }
3063                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
3064                 if (m == NULL)
3065                         goto retry;
3066         }
3067         PV_STAT(pc_chunk_count++);
3068         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
3069         pc = (struct pv_chunk *)pmap_pte2list_alloc(&pv_vafree);
3070         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
3071         pc->pc_pmap = pmap;
3072         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
3073         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
3074                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
3075         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
3076         pv = &pc->pc_pventry[0];
3077         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3078         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
3079         return (pv);
3080 }
3081
3082 /*
3083  *  Create a pv entry for page at pa for
3084  *  (pmap, va).
3085  */
3086 static void
3087 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
3088 {
3089         pv_entry_t pv;
3090
3091         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3092         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3093         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3094         pv->pv_va = va;
3095         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3096 }
3097
3098 static __inline pv_entry_t
3099 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
3100 {
3101         pv_entry_t pv;
3102
3103         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3104         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3105                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
3106                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
3107                         break;
3108                 }
3109         }
3110         return (pv);
3111 }
3112
3113 static void
3114 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
3115 {
3116         pv_entry_t pv;
3117
3118         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
3119         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
3120         free_pv_entry(pmap, pv);
3121 }
3122
3123 static void
3124 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
3125 {
3126         struct md_page *pvh;
3127
3128         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3129         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
3130         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3131                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3132                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
3133                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3134         }
3135 }
3136
3137 static void
3138 pmap_pv_demote_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
3139 {
3140         struct md_page *pvh;
3141         pv_entry_t pv;
3142         vm_offset_t va_last;
3143         vm_page_t m;
3144
3145         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3146         KASSERT((pa & PTE1_OFFSET) == 0,
3147             ("pmap_pv_demote_pte1: pa is not 1mpage aligned"));
3148
3149         /*
3150          * Transfer the 1mpage's pv entry for this mapping to the first
3151          * page's pv list.
3152          */
3153         pvh = pa_to_pvh(pa);
3154         va = pte1_trunc(va);
3155         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
3156         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pte1: pv not found"));
3157         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3158         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3159         /* Instantiate the remaining NPTE2_IN_PT2 - 1 pv entries. */
3160         va_last = va + PTE1_SIZE - PAGE_SIZE;
3161         do {
3162                 m++;
3163                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3164                     ("pmap_pv_demote_pte1: page %p is not managed", m));
3165                 va += PAGE_SIZE;
3166                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
3167         } while (va < va_last);
3168 }
3169
3170 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3171 static void
3172 pmap_pv_promote_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
3173 {
3174         struct md_page *pvh;
3175         pv_entry_t pv;
3176         vm_offset_t va_last;
3177         vm_page_t m;
3178
3179         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3180         KASSERT((pa & PTE1_OFFSET) == 0,
3181             ("pmap_pv_promote_pte1: pa is not 1mpage aligned"));
3182
3183         /*
3184          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
3185          * 1mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
3186          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
3187          * get_pv_entry() calls pmap_pv_reclaim() and that pmap_pv_reclaim()
3188          * removes one of the mappings that is being promoted.
3189          */
3190         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3191         va = pte1_trunc(va);
3192         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
3193         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pte1: pv not found"));
3194         pvh = pa_to_pvh(pa);
3195         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
3196         /* Free the remaining NPTE2_IN_PT2 - 1 pv entries. */
3197         va_last = va + PTE1_SIZE - PAGE_SIZE;
3198         do {
3199                 m++;
3200                 va += PAGE_SIZE;
3201                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
3202         } while (va < va_last);
3203 }
3204 #endif
3205
3206 /*
3207  *  Conditionally create a pv entry.
3208  */
3209 static boolean_t
3210 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
3211 {
3212         pv_entry_t pv;
3213
3214         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3215         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3216         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water &&
3217             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
3218                 pv->pv_va = va;
3219                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3220                 return (TRUE);
3221         } else
3222                 return (FALSE);
3223 }
3224
3225 /*
3226  *  Create the pv entries for each of the pages within a section.
3227  */
3228 static boolean_t
3229 pmap_pv_insert_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
3230 {
3231         struct md_page *pvh;
3232         pv_entry_t pv;
3233
3234         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3235         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water &&
3236             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
3237                 pv->pv_va = va;
3238                 pvh = pa_to_pvh(pa);
3239                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
3240                 return (TRUE);
3241         } else
3242                 return (FALSE);
3243 }
3244
3245 static inline void
3246 pmap_tlb_flush_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pt1_entry_t npte1)
3247 {
3248
3249         /* Kill all the small mappings or the big one only. */
3250         if (pte1_is_section(npte1))
3251                 pmap_tlb_flush_range(pmap, pte1_trunc(va), PTE1_SIZE);
3252         else
3253                 pmap_tlb_flush(pmap, pte1_trunc(va));
3254 }
3255
3256 /*
3257  *  Update kernel pte1 on all pmaps.
3258  *
3259  *  The following function is called only on one cpu with disabled interrupts.
3260  *  In SMP case, smp_rendezvous_cpus() is used to stop other cpus. This way
3261  *  nobody can invoke explicit hardware table walk during the update of pte1.
3262  *  Unsolicited hardware table walk can still happen, invoked by speculative
3263  *  data or instruction prefetch or even by speculative hardware table walk.
3264  *
3265  *  The break-before-make approach should be implemented here. However, it's
3266  *  not so easy to do that for kernel mappings as it would be unhappy to unmap
3267  *  itself unexpectedly but voluntarily.
3268  */
3269 static void
3270 pmap_update_pte1_kernel(vm_offset_t va, pt1_entry_t npte1)
3271 {
3272         pmap_t pmap;
3273         pt1_entry_t *pte1p;
3274
3275         /*
3276          * Get current pmap. Interrupts should be disabled here
3277          * so PCPU_GET() is done atomically.
3278          */
3279         pmap = PCPU_GET(curpmap);
3280         if (pmap == NULL)
3281                 pmap = kernel_pmap;
3282
3283         /*
3284          * (1) Change pte1 on current pmap.
3285          * (2) Flush all obsolete TLB entries on current CPU.
3286          * (3) Change pte1 on all pmaps.
3287          * (4) Flush all obsolete TLB entries on all CPUs in SMP case.
3288          */
3289
3290         pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
3291         pte1_store(pte1p, npte1);
3292
3293         /* Kill all the small mappings or the big one only. */
3294         if (pte1_is_section(npte1)) {
3295                 pmap_pte1_kern_promotions++;
3296                 tlb_flush_range_local(pte1_trunc(va), PTE1_SIZE);
3297         } else {
3298                 pmap_pte1_kern_demotions++;
3299                 tlb_flush_local(pte1_trunc(va));
3300         }
3301
3302         /*
3303          * In SMP case, this function is called when all cpus are at smp
3304          * rendezvous, so there is no need to use 'allpmaps_lock' lock here.
3305          * In UP case, the function is called with this lock locked.
3306          */
3307         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
3308                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
3309                 pte1_store(pte1p, npte1);
3310         }
3311
3312 #ifdef SMP
3313         /* Kill all the small mappings or the big one only. */
3314         if (pte1_is_section(npte1))
3315                 tlb_flush_range(pte1_trunc(va), PTE1_SIZE);
3316         else
3317                 tlb_flush(pte1_trunc(va));
3318 #endif
3319 }
3320
3321 #ifdef SMP
3322 struct pte1_action {
3323         vm_offset_t va;
3324         pt1_entry_t npte1;
3325         u_int update;           /* CPU that updates the PTE1 */
3326 };
3327
3328 static void
3329 pmap_update_pte1_action(void *arg)
3330 {
3331         struct pte1_action *act = arg;
3332
3333         if (act->update == PCPU_GET(cpuid))
3334                 pmap_update_pte1_kernel(act->va, act->npte1);
3335 }
3336
3337 /*
3338  *  Change pte1 on current pmap.
3339  *  Note that kernel pte1 must be changed on all pmaps.
3340  *
3341  *  According to the architecture reference manual published by ARM,
3342  *  the behaviour is UNPREDICTABLE when two or more TLB entries map the same VA.
3343  *  According to this manual, UNPREDICTABLE behaviours must never happen in
3344  *  a viable system. In contrast, on x86 processors, it is not specified which
3345  *  TLB entry mapping the virtual address will be used, but the MMU doesn't
3346  *  generate a bogus translation the way it does on Cortex-A8 rev 2 (Beaglebone
3347  *  Black).
3348  *
3349  *  It's a problem when either promotion or demotion is being done. The pte1
3350  *  update and appropriate TLB flush must be done atomically in general.
3351  */
3352 static void
3353 pmap_change_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va,
3354     pt1_entry_t npte1)
3355 {
3356
3357         if (pmap == kernel_pmap) {
3358                 struct pte1_action act;
3359
3360                 sched_pin();
3361                 act.va = va;
3362                 act.npte1 = npte1;
3363                 act.update = PCPU_GET(cpuid);
3364                 smp_rendezvous_cpus(all_cpus, smp_no_rendezvous_barrier,
3365                     pmap_update_pte1_action, NULL, &act);
3366                 sched_unpin();
3367         } else {
3368                 register_t cspr;
3369
3370                 /*
3371                  * Use break-before-make approach for changing userland
3372                  * mappings. It can cause L1 translation aborts on other
3373                  * cores in SMP case. So, special treatment is implemented
3374                  * in pmap_fault(). To reduce the likelihood that another core
3375                  * will be affected by the broken mapping, disable interrupts
3376                  * until the mapping change is completed.
3377                  */
3378                 cspr = disable_interrupts(PSR_I | PSR_F);
3379                 pte1_clear(pte1p);
3380                 pmap_tlb_flush_pte1(pmap, va, npte1);
3381                 pte1_store(pte1p, npte1);
3382                 restore_interrupts(cspr);
3383         }
3384 }
3385 #else
3386 static void
3387 pmap_change_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va,
3388     pt1_entry_t npte1)
3389 {
3390
3391         if (pmap == kernel_pmap) {
3392                 mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
3393                 pmap_update_pte1_kernel(va, npte1);
3394                 mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
3395         } else {
3396                 register_t cspr;
3397
3398                 /*
3399                  * Use break-before-make approach for changing userland
3400                  * mappings. It's absolutely safe in UP case when interrupts
3401                  * are disabled.
3402                  */
3403                 cspr = disable_interrupts(PSR_I | PSR_F);
3404                 pte1_clear(pte1p);
3405                 pmap_tlb_flush_pte1(pmap, va, npte1);
3406                 pte1_store(pte1p, npte1);
3407                 restore_interrupts(cspr);
3408         }
3409 }
3410 #endif
3411
3412 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3413 /*
3414  *  Tries to promote the NPTE2_IN_PT2, contiguous 4KB page mappings that are
3415  *  within a single page table page (PT2) to a single 1MB page mapping.
3416  *  For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3417  *  mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3418  *  mappings must have identical characteristics.
3419  *
3420  *  Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3421  *  promoted.  The reason is that kernel PTE1s are replicated in each pmap but
3422  *  pmap_remove_write(), pmap_clear_modify(), and pmap_clear_reference() only
3423  *  read the PTE1 from the kernel pmap.
3424  */
3425 static void
3426 pmap_promote_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va)
3427 {
3428         pt1_entry_t npte1;
3429         pt2_entry_t *fpte2p, fpte2, fpte2_fav;
3430         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
3431         vm_offset_t pteva __unused;
3432         vm_page_t m __unused;
3433
3434         PDEBUG(6, printf("%s(%p): try for va %#x pte1 %#x at %p\n", __func__,
3435             pmap, va, pte1_load(pte1p), pte1p));
3436
3437         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3438
3439         /*
3440          * Examine the first PTE2 in the specified PT2. Abort if this PTE2 is
3441          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3442          * within a 1MB page.
3443          */
3444         fpte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pte1_trunc(va));
3445         fpte2 = pte2_load(fpte2p);
3446         if ((fpte2 & ((PTE2_FRAME & PTE1_OFFSET) | PTE2_A | PTE2_V)) !=
3447             (PTE2_A | PTE2_V)) {
3448                 pmap_pte1_p_failures++;
3449                 CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure(1) for va %#x in pmap %p",
3450                     __func__, va, pmap);
3451                 return;
3452         }
3453         if (pte2_is_managed(fpte2) && pmap == kernel_pmap) {
3454                 pmap_pte1_p_failures++;
3455                 CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure(2) for va %#x in pmap %p",
3456                     __func__, va, pmap);
3457                 return;
3458         }
3459         if ((fpte2 & (PTE2_NM | PTE2_RO)) == PTE2_NM) {
3460                 /*
3461                  * When page is not modified, PTE2_RO can be set without
3462                  * a TLB invalidation.
3463                  */
3464                 fpte2 |= PTE2_RO;
3465                 pte2_store(fpte2p, fpte2);
3466         }
3467
3468         /*
3469          * Examine each of the other PTE2s in the specified PT2. Abort if this
3470          * PTE2 maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3471          * characteristics to the first PTE2.
3472          */
3473         fpte2_fav = (fpte2 & (PTE2_FRAME | PTE2_A | PTE2_V));
3474         fpte2_fav += PTE1_SIZE - PTE2_SIZE; /* examine from the end */
3475         for (pte2p = fpte2p + NPTE2_IN_PT2 - 1; pte2p > fpte2p; pte2p--) {
3476                 pte2 = pte2_load(pte2p);
3477                 if ((pte2 & (PTE2_FRAME | PTE2_A | PTE2_V)) != fpte2_fav) {
3478                         pmap_pte1_p_failures++;
3479                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure(3) for va %#x in pmap %p",
3480                             __func__, va, pmap);
3481                         return;
3482                 }
3483                 if ((pte2 & (PTE2_NM | PTE2_RO)) == PTE2_NM) {
3484                         /*
3485                          * When page is not modified, PTE2_RO can be set
3486                          * without a TLB invalidation. See note above.
3487                          */
3488                         pte2 |= PTE2_RO;
3489                         pte2_store(pte2p, pte2);
3490                         pteva = pte1_trunc(va) | (pte2 & PTE1_OFFSET &
3491                             PTE2_FRAME);
3492                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: protect for va %#x in pmap %p",
3493                             __func__, pteva, pmap);
3494                 }
3495                 if ((pte2 & PTE2_PROMOTE) != (fpte2 & PTE2_PROMOTE)) {
3496                         pmap_pte1_p_failures++;
3497                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure(4) for va %#x in pmap %p",
3498                             __func__, va, pmap);
3499                         return;
3500                 }
3501
3502                 fpte2_fav -= PTE2_SIZE;
3503         }
3504         /*
3505          * The page table page in its current state will stay in PT2TAB
3506          * until the PTE1 mapping the section is demoted by pmap_demote_pte1()
3507          * or destroyed by pmap_remove_pte1().
3508          *
3509          * Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE.
3510          */
3511         m = PHYS_TO_VM_PAGE(trunc_page(pte1_link_pa(pte1_load(pte1p))));
3512         KASSERT(m >= vm_page_array && m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3513             ("%s: PT2 page is out of range", __func__));
3514         KASSERT(m->pindex == (pte1_index(va) & ~PT2PG_MASK),
3515             ("%s: PT2 page's pindex is wrong", __func__));
3516
3517         /*
3518          * Get pte1 from pte2 format.
3519          */
3520         npte1 = (fpte2 & PTE1_FRAME) | ATTR_TO_L1(fpte2) | PTE1_V;
3521
3522         /*
3523          * Promote the pv entries.
3524          */
3525         if (pte2_is_managed(fpte2))
3526                 pmap_pv_promote_pte1(pmap, va, pte1_pa(npte1));
3527
3528         /*
3529          * Promote the mappings.
3530          */
3531         pmap_change_pte1(pmap, pte1p, va, npte1);
3532
3533         pmap_pte1_promotions++;
3534         CTR3(KTR_PMAP, "%s: success for va %#x in pmap %p",
3535             __func__, va, pmap);
3536
3537         PDEBUG(6, printf("%s(%p): success for va %#x pte1 %#x(%#x) at %p\n",
3538             __func__, pmap, va, npte1, pte1_load(pte1p), pte1p));
3539 }
3540 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
3541
3542 /*
3543  *  Zero L2 page table page.
3544  */
3545 static __inline void
3546 pmap_clear_pt2(pt2_entry_t *fpte2p)
3547 {
3548         pt2_entry_t *pte2p;
3549
3550         for (pte2p = fpte2p; pte2p < fpte2p + NPTE2_IN_PT2; pte2p++)
3551                 pte2_clear(pte2p);
3552
3553 }
3554
3555 /*
3556  *  Removes a 1MB page mapping from the kernel pmap.
3557  */
3558 static void
3559 pmap_remove_kernel_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va)
3560 {
3561         vm_page_t m;
3562         uint32_t pte1_idx;
3563         pt2_entry_t *fpte2p;
3564         vm_paddr_t pt2_pa;
3565
3566         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3567         m = pmap_pt2_page(pmap, va);
3568         if (m == NULL)
3569                 /*
3570                  * QQQ: Is this function called only on promoted pte1?
3571                  *      We certainly do section mappings directly
3572                  *      (without promotion) in kernel !!!
3573                  */
3574                 panic("%s: missing pt2 page", __func__);
3575
3576         pte1_idx = pte1_index(va);
3577
3578         /*
3579          * Initialize the L2 page table.
3580          */
3581         fpte2p = page_pt2(pt2map_pt2pg(va), pte1_idx);
3582         pmap_clear_pt2(fpte2p);
3583
3584         /*
3585          * Remove the mapping.
3586          */
3587         pt2_pa = page_pt2pa(VM_PAGE_TO_PHYS(m), pte1_idx);
3588         pmap_kenter_pte1(va, PTE1_LINK(pt2_pa));
3589
3590         /*
3591          * QQQ: We do not need to invalidate PT2MAP mapping
3592          * as we did not change it. I.e. the L2 page table page
3593          * was and still is mapped the same way.
3594          */
3595 }
3596
3597 /*
3598  *  Do the things to unmap a section in a process
3599  */
3600 static void
3601 pmap_remove_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t sva,
3602     struct spglist *free)
3603 {
3604         pt1_entry_t opte1;
3605         struct md_page *pvh;
3606         vm_offset_t eva, va;
3607         vm_page_t m;
3608
3609         PDEBUG(6, printf("%s(%p): va %#x pte1 %#x at %p\n", __func__, pmap, sva,
3610             pte1_load(pte1p), pte1p));
3611
3612         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3613         KASSERT((sva & PTE1_OFFSET) == 0,
3614             ("%s: sva is not 1mpage aligned", __func__));
3615
3616         /*
3617          * Clear and invalidate the mapping. It should occupy one and only TLB
3618          * entry. So, pmap_tlb_flush() called with aligned address should be
3619          * sufficient.
3620          */
3621         opte1 = pte1_load_clear(pte1p);
3622         pmap_tlb_flush(pmap, sva);
3623
3624         if (pte1_is_wired(opte1))
3625                 pmap->pm_stats.wired_count -= PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
3626         pmap->pm_stats.resident_count -= PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
3627         if (pte1_is_managed(opte1)) {
3628                 pvh = pa_to_pvh(pte1_pa(opte1));
3629                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
3630                 eva = sva + PTE1_SIZE;
3631                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_pa(opte1));
3632                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
3633                         if (pte1_is_dirty(opte1))
3634                                 vm_page_dirty(m);
3635                         if (opte1 & PTE1_A)
3636                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3637                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
3638                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
3639                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3640                 }
3641         }
3642         if (pmap == kernel_pmap) {
3643                 /*
3644                  * L2 page table(s) can't be removed from kernel map as
3645                  * kernel counts on it (stuff around pmap_growkernel()).
3646                  */
3647                  pmap_remove_kernel_pte1(pmap, pte1p, sva);
3648         } else {
3649                 /*
3650                  * Get associated L2 page table page.
3651                  * It's possible that the page was never allocated.
3652                  */
3653                 m = pmap_pt2_page(pmap, sva);
3654                 if (m != NULL)
3655                         pmap_unwire_pt2_all(pmap, sva, m, free);
3656         }
3657 }
3658
3659 /*
3660  *  Fills L2 page table page with mappings to consecutive physical pages.
3661  */
3662 static __inline void
3663 pmap_fill_pt2(pt2_entry_t *fpte2p, pt2_entry_t npte2)
3664 {
3665         pt2_entry_t *pte2p;
3666
3667         for (pte2p = fpte2p; pte2p < fpte2p + NPTE2_IN_PT2; pte2p++) {
3668                 pte2_store(pte2p, npte2);
3669                 npte2 += PTE2_SIZE;
3670         }
3671 }
3672
3673 /*
3674  *  Tries to demote a 1MB page mapping. If demotion fails, the
3675  *  1MB page mapping is invalidated.
3676  */
3677 static boolean_t
3678 pmap_demote_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va)
3679 {
3680         pt1_entry_t opte1, npte1;
3681         pt2_entry_t *fpte2p, npte2;
3682         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2_pa;
3683         vm_page_t m;
3684         struct spglist free;
3685         uint32_t pte1_idx, isnew = 0;
3686
3687         PDEBUG(6, printf("%s(%p): try for va %#x pte1 %#x at %p\n", __func__,
3688             pmap, va, pte1_load(pte1p), pte1p));
3689
3690         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3691
3692         opte1 = pte1_load(pte1p);
3693         KASSERT(pte1_is_section(opte1), ("%s: opte1 not a section", __func__));
3694
3695         if ((opte1 & PTE1_A) == 0 || (m = pmap_pt2_page(pmap, va)) == NULL) {
3696                 KASSERT(!pte1_is_wired(opte1),
3697                     ("%s: PT2 page for a wired mapping is missing", __func__));
3698
3699                 /*
3700                  * Invalidate the 1MB page mapping and return
3701                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
3702                  * allocation of the new page table page fails.
3703                  */
3704                 if ((opte1 & PTE1_A) == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL,
3705                     pte1_index(va) & ~PT2PG_MASK, VM_ALLOC_NOOBJ |
3706                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
3707                         SLIST_INIT(&free);
3708                         pmap_remove_pte1(pmap, pte1p, pte1_trunc(va), &free);
3709                         pmap_free_zero_pages(&free);
3710                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure for va %#x in pmap %p",
3711                             __func__, va, pmap);
3712                         return (FALSE);
3713                 }
3714                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3715                         pmap->pm_stats.resident_count++;
3716
3717                 isnew = 1;
3718
3719                 /*
3720                  * We init all L2 page tables in the page even if
3721                  * we are going to change everything for one L2 page
3722                  * table in a while.
3723                  */
3724                 pt2pg_pa = pmap_pt2pg_init(pmap, va, m);
3725         } else {
3726                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3727                         if (pt2_is_empty(m, va))
3728                                 isnew = 1; /* Demoting section w/o promotion. */
3729 #ifdef INVARIANTS
3730                         else
3731                                 KASSERT(pt2_is_full(m, va), ("%s: bad PT2 wire"
3732                                     " count %u", __func__,
3733                                     pt2_wirecount_get(m, pte1_index(va))));
3734 #endif
3735                 }
3736         }
3737
3738         pt2pg_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3739         pte1_idx = pte1_index(va);
3740         /*
3741          * If the pmap is current, then the PT2MAP can provide access to
3742          * the page table page (promoted L2 page tables are not unmapped).
3743          * Otherwise, temporarily map the L2 page table page (m) into
3744          * the kernel's address space at either PADDR1 or PADDR2.
3745          *
3746          * Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE.
3747          */
3748         if (pmap_is_current(pmap))
3749                 fpte2p = page_pt2(pt2map_pt2pg(va), pte1_idx);
3750         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
3751                 if (pte2_pa(pte2_load(PMAP1)) != pt2pg_pa) {
3752                         pte2_store(PMAP1, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
3753 #ifdef SMP
3754                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
3755 #endif
3756                         tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR1);
3757                         PMAP1changed++;
3758                 } else
3759 #ifdef SMP
3760                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
3761                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
3762                         tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR1);
3763                         PMAP1changedcpu++;
3764                 } else
3765 #endif
3766                         PMAP1unchanged++;
3767                 fpte2p = page_pt2((vm_offset_t)PADDR1, pte1_idx);
3768         } else {
3769                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
3770                 if (pte2_pa(pte2_load(PMAP2)) != pt2pg_pa) {
3771                         pte2_store(PMAP2, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
3772                         tlb_flush((vm_offset_t)PADDR2);
3773                 }
3774                 fpte2p = page_pt2((vm_offset_t)PADDR2, pte1_idx);
3775         }
3776         pt2_pa = page_pt2pa(pt2pg_pa, pte1_idx);
3777         npte1 = PTE1_LINK(pt2_pa);
3778
3779         KASSERT((opte1 & PTE1_A) != 0,
3780             ("%s: opte1 is missing PTE1_A", __func__));
3781         KASSERT((opte1 & (PTE1_NM | PTE1_RO)) != PTE1_NM,
3782             ("%s: opte1 has PTE1_NM", __func__));
3783
3784         /*
3785          *  Get pte2 from pte1 format.
3786         */
3787         npte2 = pte1_pa(opte1) | ATTR_TO_L2(opte1) | PTE2_V;
3788
3789         /*
3790          * If the L2 page table page is new, initialize it. If the mapping
3791          * has changed attributes, update the page table entries.
3792          */
3793         if (isnew != 0) {
3794                 pt2_wirecount_set(m, pte1_idx, NPTE2_IN_PT2);
3795                 pmap_fill_pt2(fpte2p, npte2);
3796         } else if ((pte2_load(fpte2p) & PTE2_PROMOTE) !=
3797                     (npte2 & PTE2_PROMOTE))
3798                 pmap_fill_pt2(fpte2p, npte2);
3799
3800         KASSERT(pte2_pa(pte2_load(fpte2p)) == pte2_pa(npte2),
3801             ("%s: fpte2p and npte2 map different physical addresses",
3802             __func__));
3803
3804         if (fpte2p == PADDR2)
3805                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
3806
3807         /*
3808          * Demote the mapping. This pmap is locked. The old PTE1 has
3809          * PTE1_A set. If the old PTE1 has not PTE1_RO set, it also
3810          * has not PTE1_NM set. Thus, there is no danger of a race with
3811          * another processor changing the setting of PTE1_A and/or PTE1_NM
3812          * between the read above and the store below.
3813          */
3814         pmap_change_pte1(pmap, pte1p, va, npte1);
3815
3816         /*
3817          * Demote the pv entry. This depends on the earlier demotion
3818          * of the mapping. Specifically, the (re)creation of a per-
3819          * page pv entry might trigger the execution of pmap_pv_reclaim(),
3820          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
3821          * and destroy the associated mapping. In order to destroy
3822          * the mapping, the PTE1 must have already changed from mapping
3823          * the 1mpage to referencing the page table page.
3824          */
3825         if (pte1_is_managed(opte1))
3826                 pmap_pv_demote_pte1(pmap, va, pte1_pa(opte1));
3827
3828         pmap_pte1_demotions++;
3829         CTR3(KTR_PMAP, "%s: success for va %#x in pmap %p",
3830             __func__, va, pmap);
3831
3832         PDEBUG(6, printf("%s(%p): success for va %#x pte1 %#x(%#x) at %p\n",
3833             __func__, pmap, va, npte1, pte1_load(pte1p), pte1p));
3834         return (TRUE);
3835 }
3836
3837 /*
3838  *      Insert the given physical page (p) at
3839  *      the specified virtual address (v) in the
3840  *      target physical map with the protection requested.
3841  *
3842  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3843  *      that the related pte can not be reclaimed.
3844  *
3845  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3846  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3847  *      insert this page into the given map NOW.
3848  */
3849 int
3850 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3851     u_int flags, int8_t psind)
3852 {
3853         pt1_entry_t *pte1p;
3854         pt2_entry_t *pte2p;
3855         pt2_entry_t npte2, opte2;
3856         pv_entry_t pv;
3857         vm_paddr_t opa, pa;
3858         vm_page_t mpte2, om;
3859         boolean_t wired;
3860
3861         va = trunc_page(va);
3862         mpte2 = NULL;
3863         wired = (flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0;
3864
3865         KASSERT(va <= vm_max_kernel_address, ("%s: toobig", __func__));
3866         KASSERT(va < UPT2V_MIN_ADDRESS || va >= UPT2V_MAX_ADDRESS,
3867             ("%s: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)", __func__,
3868             va));
3869         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3870                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3871
3872         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3873         PMAP_LOCK(pmap);
3874         sched_pin();
3875
3876         /*
3877          * In the case that a page table page is not
3878          * resident, we are creating it here.
3879          */
3880         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3881                 mpte2 = pmap_allocpte2(pmap, va, flags);
3882                 if (mpte2 == NULL) {
3883                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3884                             ("pmap_allocpte2 failed with sleep allowed"));
3885                         sched_unpin();
3886                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3887                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3888                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3889                 }
3890         }
3891         pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
3892         if (pte1_is_section(pte1_load(pte1p)))
3893                 panic("%s: attempted on 1MB page", __func__);
3894         pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, va);
3895         if (pte2p == NULL)
3896                 panic("%s: invalid L1 page table entry va=%#x", __func__, va);
3897
3898         om = NULL;
3899         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3900         opte2 = pte2_load(pte2p);
3901         opa = pte2_pa(opte2);
3902         /*
3903          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3904          */
3905         if (pte2_is_valid(opte2) && (opa == pa)) {
3906                 /*
3907                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3908                  * wiring PT2 pages as they remain resident as long as there
3909                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3910                  * the PT2 page will be also.
3911                  */
3912                 if (wired && !pte2_is_wired(opte2))
3913                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3914                 else if (!wired && pte2_is_wired(opte2))
3915                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3916
3917                 /*
3918                  * Remove extra pte2 reference
3919                  */
3920                 if (mpte2)
3921                         pt2_wirecount_dec(mpte2, pte1_index(va));
3922                 if (pte2_is_managed(opte2))
3923                         om = m;
3924                 goto validate;
3925         }
3926
3927         /*
3928          * QQQ: We think that changing physical address on writeable mapping
3929          *      is not safe. Well, maybe on kernel address space with correct
3930          *      locking, it can make a sense. However, we have no idea why
3931          *      anyone should do that on user address space. Are we wrong?
3932          */
3933         KASSERT((opa == 0) || (opa == pa) ||
3934             !pte2_is_valid(opte2) || ((opte2 & PTE2_RO) != 0),
3935             ("%s: pmap %p va %#x(%#x) opa %#x pa %#x - gotcha %#x %#x!",
3936             __func__, pmap, va, opte2, opa, pa, flags, prot));
3937
3938         pv = NULL;
3939
3940         /*
3941          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3942          * handle validating new mapping.
3943          */
3944         if (opa) {
3945                 if (pte2_is_wired(opte2))
3946                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3947                 if (pte2_is_managed(opte2)) {
3948                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3949                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3950                 }
3951                 /*
3952                  * Remove extra pte2 reference
3953                  */
3954                 if (mpte2 != NULL)
3955                         pt2_wirecount_dec(mpte2, va >> PTE1_SHIFT);
3956         } else
3957                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3958
3959         /*
3960          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3961          */
3962         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3963                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3964                     ("%s: managed mapping within the clean submap", __func__));
3965                 if (pv == NULL)
3966                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3967                 pv->pv_va = va;
3968                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3969         } else if (pv != NULL)
3970                 free_pv_entry(pmap, pv);
3971
3972         /*
3973          * Increment counters
3974          */
3975         if (wired)
3976                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3977
3978 validate:
3979         /*
3980          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3981          */
3982         npte2 = PTE2(pa, PTE2_NM, vm_page_pte2_attr(m));
3983         if (prot & VM_PROT_WRITE) {
3984                 if (pte2_is_managed(npte2))
3985                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3986         }
3987         else
3988                 npte2 |= PTE2_RO;
3989         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3990                 npte2 |= PTE2_NX;
3991         if (wired)
3992                 npte2 |= PTE2_W;
3993         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3994                 npte2 |= PTE2_U;
3995         if (pmap != kernel_pmap)
3996                 npte2 |= PTE2_NG;
3997
3998         /*
3999          * If the mapping or permission bits are different, we need
4000          * to update the pte2.
4001          *
4002          * QQQ: Think again and again what to do
4003          *      if the mapping is going to be changed!
4004          */
4005         if ((opte2 & ~(PTE2_NM | PTE2_A)) != (npte2 & ~(PTE2_NM | PTE2_A))) {
4006                 /*
4007                  * Sync icache if exec permission and attribute VM_MEMATTR_WB_WA
4008                  * is set. Do it now, before the mapping is stored and made
4009                  * valid for hardware table walk. If done later, there is a race
4010                  * for other threads of current process in lazy loading case.
4011                  * Don't do it for kernel memory which is mapped with exec
4012                  * permission even if the memory isn't going to hold executable
4013                  * code. The only time when icache sync is needed is after
4014                  * kernel module is loaded and the relocation info is processed.
4015                  * And it's done in elf_cpu_load_file().
4016                  *
4017                  * QQQ: (1) Does it exist any better way where
4018                  *          or how to sync icache?
4019                  *      (2) Now, we do it on a page basis.
4020                  */
4021                 if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) && pmap != kernel_pmap &&
4022                     m->md.pat_mode == VM_MEMATTR_WB_WA &&
4023                     (opa != pa || (opte2 & PTE2_NX)))
4024                         cache_icache_sync_fresh(va, pa, PAGE_SIZE);
4025
4026                 npte2 |= PTE2_A;
4027                 if (flags & VM_PROT_WRITE)
4028                         npte2 &= ~PTE2_NM;
4029                 if (opte2 & PTE2_V) {
4030                         /* Change mapping with break-before-make approach. */
4031                         opte2 = pte2_load_clear(pte2p);
4032                         pmap_tlb_flush(pmap, va);
4033                         pte2_store(pte2p, npte2);
4034                         if (opte2 & PTE2_A) {
4035                                 if (pte2_is_managed(opte2))
4036                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
4037                         }
4038                         if (pte2_is_dirty(opte2)) {
4039                                 if (pte2_is_managed(opte2))
4040                                         vm_page_dirty(om);
4041                         }
4042                         if (pte2_is_managed(opte2) &&
4043                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
4044                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4045                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
4046                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
4047                 } else
4048                         pte2_store(pte2p, npte2);
4049         }
4050 #if 0
4051         else {
4052                 /*
4053                  * QQQ: In time when both access and not mofified bits are
4054                  *      emulated by software, this should not happen. Some
4055                  *      analysis is need, if this really happen. Missing
4056                  *      tlb flush somewhere could be the reason.
4057                  */
4058                 panic("%s: pmap %p va %#x opte2 %x npte2 %x !!", __func__, pmap,
4059                     va, opte2, npte2);
4060         }
4061 #endif
4062
4063 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
4064         /*
4065          * If both the L2 page table page and the reservation are fully
4066          * populated, then attempt promotion.
4067          */
4068         if ((mpte2 == NULL || pt2_is_full(mpte2, va)) &&
4069             sp_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4070             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
4071                 pmap_promote_pte1(pmap, pte1p, va);
4072 #endif
4073         sched_unpin();
4074         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4075         PMAP_UNLOCK(pmap);
4076         return (KERN_SUCCESS);
4077 }
4078
4079 /*
4080  *  Do the things to unmap a page in a process.
4081  */
4082 static int
4083 pmap_remove_pte2(pmap_t pmap, pt2_entry_t *pte2p, vm_offset_t va,
4084     struct spglist *free)
4085 {
4086         pt2_entry_t opte2;
4087         vm_page_t m;
4088
4089         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4090         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4091
4092         /* Clear and invalidate the mapping. */
4093         opte2 = pte2_load_clear(pte2p);
4094         pmap_tlb_flush(pmap, va);
4095
4096         KASSERT(pte2_is_valid(opte2), ("%s: pmap %p va %#x not link pte2 %#x",
4097             __func__, pmap, va, opte2));
4098
4099         if (opte2 & PTE2_W)
4100                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
4101         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
4102         if (pte2_is_managed(opte2)) {
4103                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(opte2));
4104                 if (pte2_is_dirty(opte2))
4105                         vm_page_dirty(m);
4106                 if (opte2 & PTE2_A)
4107                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
4108                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
4109         }
4110         return (pmap_unuse_pt2(pmap, va, free));
4111 }
4112
4113 /*
4114  *  Remove a single page from a process address space.
4115  */
4116 static void
4117 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
4118 {
4119         pt2_entry_t *pte2p;
4120
4121         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4122         KASSERT(curthread->td_pinned > 0,
4123             ("%s: curthread not pinned", __func__));
4124         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4125         if ((pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, va)) == NULL ||
4126             !pte2_is_valid(pte2_load(pte2p)))
4127                 return;
4128         pmap_remove_pte2(pmap, pte2p, va, free);
4129 }
4130
4131 /*
4132  *  Remove the given range of addresses from the specified map.
4133  *
4134  *  It is assumed that the start and end are properly
4135  *  rounded to the page size.
4136  */
4137 void
4138 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4139 {
4140         vm_offset_t nextva;
4141         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
4142         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
4143         struct spglist free;
4144
4145         /*
4146          * Perform an unsynchronized read. This is, however, safe.
4147          */
4148         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
4149                 return;
4150
4151         SLIST_INIT(&free);
4152
4153         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4154         sched_pin();
4155         PMAP_LOCK(pmap);
4156
4157         /*
4158          * Special handling of removing one page. A very common
4159          * operation and easy to short circuit some code.
4160          */
4161         if (sva + PAGE_SIZE == eva) {
4162                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, sva));
4163                 if (pte1_is_link(pte1)) {
4164                         pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
4165                         goto out;
4166                 }
4167         }
4168
4169         for (; sva < eva; sva = nextva) {
4170                 /*
4171                  * Calculate address for next L2 page table.
4172                  */
4173                 nextva = pte1_trunc(sva + PTE1_SIZE);
4174                 if (nextva < sva)
4175                         nextva = eva;
4176                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
4177                         break;
4178
4179                 pte1p = pmap_pte1(pmap, sva);
4180                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4181
4182                 /*
4183                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the L1 page
4184                  * table is always allocated, and in kernel virtual.
4185                  */
4186                 if (pte1 == 0)
4187                         continue;
4188
4189                 if (pte1_is_section(pte1)) {
4190                         /*
4191                          * Are we removing the entire large page?  If not,
4192                          * demote the mapping and fall through.
4193                          */
4194                         if (sva + PTE1_SIZE == nextva && eva >= nextva) {
4195                                 pmap_remove_pte1(pmap, pte1p, sva, &free);
4196                                 continue;
4197                         } else if (!pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, sva)) {
4198                                 /* The large page mapping was destroyed. */
4199                                 continue;
4200                         }
4201 #ifdef INVARIANTS
4202                         else {
4203                                 /* Update pte1 after demotion. */
4204                                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4205                         }
4206 #endif
4207                 }
4208
4209                 KASSERT(pte1_is_link(pte1), ("%s: pmap %p va %#x pte1 %#x at %p"
4210                     " is not link", __func__, pmap, sva, pte1, pte1p));
4211
4212                 /*
4213                  * Limit our scan to either the end of the va represented
4214                  * by the current L2 page table page, or to the end of the
4215                  * range being removed.
4216                  */
4217                 if (nextva > eva)
4218                         nextva = eva;
4219
4220                 for (pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva); sva != nextva;
4221                     pte2p++, sva += PAGE_SIZE) {
4222                         pte2 = pte2_load(pte2p);
4223                         if (!pte2_is_valid(pte2))
4224                                 continue;
4225                         if (pmap_remove_pte2(pmap, pte2p, sva, &free))
4226                                 break;
4227                 }
4228         }
4229 out:
4230         sched_unpin();
4231         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4232         PMAP_UNLOCK(pmap);
4233         pmap_free_zero_pages(&free);
4234 }
4235
4236 /*
4237  *      Routine:        pmap_remove_all
4238  *      Function:
4239  *              Removes this physical page from
4240  *              all physical maps in which it resides.
4241  *              Reflects back modify bits to the pager.
4242  *
4243  *      Notes:
4244  *              Original versions of this routine were very
4245  *              inefficient because they iteratively called
4246  *              pmap_remove (slow...)
4247  */
4248
4249 void
4250 pmap_remove_all(vm_page_t m)
4251 {
4252         struct md_page *pvh;
4253         pv_entry_t pv;
4254         pmap_t pmap;
4255         pt2_entry_t *pte2p, opte2;
4256         pt1_entry_t *pte1p;
4257         vm_offset_t va;
4258         struct spglist free;
4259
4260         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4261             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
4262         SLIST_INIT(&free);
4263         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4264         sched_pin();
4265         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4266                 goto small_mappings;
4267         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4268         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
4269                 va = pv->pv_va;
4270                 pmap = PV_PMAP(pv);
4271                 PMAP_LOCK(pmap);
4272                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
4273                 (void)pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, va);
4274                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4275         }
4276 small_mappings:
4277         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
4278                 pmap = PV_PMAP(pv);
4279                 PMAP_LOCK(pmap);
4280                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4281                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
4282                 KASSERT(!pte1_is_section(pte1_load(pte1p)), ("%s: found "
4283                     "a 1mpage in page %p's pv list", __func__, m));
4284                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va);
4285                 opte2 = pte2_load_clear(pte2p);
4286                 pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
4287                 KASSERT(pte2_is_valid(opte2), ("%s: pmap %p va %x zero pte2",
4288                     __func__, pmap, pv->pv_va));
4289                 if (pte2_is_wired(opte2))
4290                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4291                 if (opte2 & PTE2_A)
4292                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
4293
4294                 /*
4295                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
4296                  */
4297                 if (pte2_is_dirty(opte2))
4298                         vm_page_dirty(m);
4299                 pmap_unuse_pt2(pmap, pv->pv_va, &free);
4300                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4301                 free_pv_entry(pmap, pv);
4302                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4303         }
4304         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4305         sched_unpin();
4306         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4307         pmap_free_zero_pages(&free);
4308 }
4309
4310 /*
4311  *  Just subroutine for pmap_remove_pages() to reasonably satisfy
4312  *  good coding style, a.k.a. 80 character line width limit hell.
4313  */
4314 static __inline void
4315 pmap_remove_pte1_quick(pmap_t pmap, pt1_entry_t pte1, pv_entry_t pv,
4316     struct spglist *free)
4317 {
4318         vm_paddr_t pa;
4319         vm_page_t m, mt, mpt2pg;
4320         struct md_page *pvh;
4321
4322         pa = pte1_pa(pte1);
4323         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
4324
4325         KASSERT(m->phys_addr == pa, ("%s: vm_page_t %p addr mismatch %#x %#x",
4326             __func__, m, m->phys_addr, pa));
4327         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4328             m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4329             ("%s: bad pte1 %#x", __func__, pte1));
4330
4331         if (pte1_is_dirty(pte1)) {
4332                 for (mt = m; mt < &m[PTE1_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
4333                         vm_page_dirty(mt);
4334         }
4335
4336         pmap->pm_stats.resident_count -= PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
4337         pvh = pa_to_pvh(pa);
4338         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4339         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4340                 for (mt = m; mt < &m[PTE1_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
4341                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4342                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4343         }
4344         mpt2pg = pmap_pt2_page(pmap, pv->pv_va);
4345         if (mpt2pg != NULL)
4346                 pmap_unwire_pt2_all(pmap, pv->pv_va, mpt2pg, free);
4347 }
4348
4349 /*
4350  *  Just subroutine for pmap_remove_pages() to reasonably satisfy
4351  *  good coding style, a.k.a. 80 character line width limit hell.
4352  */
4353 static __inline void
4354 pmap_remove_pte2_quick(pmap_t pmap, pt2_entry_t pte2, pv_entry_t pv,
4355     struct spglist *free)
4356 {
4357         vm_paddr_t pa;
4358         vm_page_t m;
4359         struct md_page *pvh;
4360
4361         pa = pte2_pa(pte2);
4362         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
4363
4364         KASSERT(m->phys_addr == pa, ("%s: vm_page_t %p addr mismatch %#x %#x",
4365             __func__, m, m->phys_addr, pa));
4366         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4367             m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4368             ("%s: bad pte2 %#x", __func__, pte2));
4369
4370         if (pte2_is_dirty(pte2))
4371                 vm_page_dirty(m);
4372
4373         pmap->pm_stats.resident_count--;
4374         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4375         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4376                 pvh = pa_to_pvh(pa);
4377                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4378                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4379         }
4380         pmap_unuse_pt2(pmap, pv->pv_va, free);
4381 }
4382
4383 /*
4384  *  Remove all pages from specified address space this aids process
4385  *  exit speeds. Also, this code is special cased for current process
4386  *  only, but can have the more generic (and slightly slower) mode enabled.
4387  *  This is much faster than pmap_remove in the case of running down
4388  *  an entire address space.
4389  */
4390 void
4391 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4392 {
4393         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
4394         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
4395         pv_entry_t pv;
4396         struct pv_chunk *pc, *npc;
4397         struct spglist free;
4398         int field, idx;
4399         int32_t bit;
4400         uint32_t inuse, bitmask;
4401         boolean_t allfree;
4402
4403         /*
4404          * Assert that the given pmap is only active on the current
4405          * CPU.  Unfortunately, we cannot block another CPU from
4406          * activating the pmap while this function is executing.
4407          */
4408         KASSERT(pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace),
4409             ("%s: non-current pmap %p", __func__, pmap));
4410 #if defined(SMP) && defined(INVARIANTS)
4411         {
4412                 cpuset_t other_cpus;
4413
4414                 sched_pin();
4415                 other_cpus = pmap->pm_active;
4416                 CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &other_cpus);
4417                 sched_unpin();
4418                 KASSERT(CPU_EMPTY(&other_cpus),
4419                     ("%s: pmap %p active on other cpus", __func__, pmap));
4420         }
4421 #endif
4422         SLIST_INIT(&free);
4423         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4424         PMAP_LOCK(pmap);
4425         sched_pin();
4426         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4427                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("%s: wrong pmap %p %p",
4428                     __func__, pmap, pc->pc_pmap));
4429                 allfree = TRUE;
4430                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4431                         inuse = (~(pc->pc_map[field])) & pc_freemask[field];
4432                         while (inuse != 0) {
4433                                 bit = ffs(inuse) - 1;
4434                                 bitmask = 1UL << bit;
4435                                 idx = field * 32 + bit;
4436                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4437                                 inuse &= ~bitmask;
4438
4439                                 /*
4440                                  * Note that we cannot remove wired pages
4441                                  * from a process' mapping at this time
4442                                  */
4443                                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
4444                                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4445                                 if (pte1_is_section(pte1)) {
4446                                         if (pte1_is_wired(pte1))  {
4447                                                 allfree = FALSE;
4448                                                 continue;
4449                                         }
4450                                         pte1_clear(pte1p);
4451                                         pmap_remove_pte1_quick(pmap, pte1, pv,
4452                                             &free);
4453                                 }
4454                                 else if (pte1_is_link(pte1)) {
4455                                         pte2p = pt2map_entry(pv->pv_va);
4456                                         pte2 = pte2_load(pte2p);
4457
4458                                         if (!pte2_is_valid(pte2)) {
4459                                                 printf("%s: pmap %p va %#x "
4460                                                     "pte2 %#x\n", __func__,
4461                                                     pmap, pv->pv_va, pte2);
4462                                                 panic("bad pte2");
4463                                         }
4464
4465                                         if (pte2_is_wired(pte2))   {
4466                                                 allfree = FALSE;
4467                                                 continue;
4468                                         }
4469                                         pte2_clear(pte2p);
4470                                         pmap_remove_pte2_quick(pmap, pte2, pv,
4471                                             &free);
4472                                 } else {
4473                                         printf("%s: pmap %p va %#x pte1 %#x\n",
4474                                             __func__, pmap, pv->pv_va, pte1);
4475                                         panic("bad pte1");
4476                                 }
4477
4478                                 /* Mark free */
4479                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4480                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4481                                 pv_entry_count--;
4482                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4483                         }
4484                 }
4485                 if (allfree) {
4486                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4487                         free_pv_chunk(pc);
4488                 }
4489         }
4490         tlb_flush_all_ng_local();
4491         sched_unpin();
4492         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4493         PMAP_UNLOCK(pmap);
4494         pmap_free_zero_pages(&free);
4495 }
4496
4497 /*
4498  *  This code makes some *MAJOR* assumptions:
4499  *  1. Current pmap & pmap exists.
4500  *  2. Not wired.
4501  *  3. Read access.
4502  *  4. No L2 page table pages.
4503  *  but is *MUCH* faster than pmap_enter...
4504  */
4505 static vm_page_t
4506 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
4507     vm_prot_t prot, vm_page_t mpt2pg)
4508 {
4509         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
4510         vm_paddr_t pa;
4511         struct spglist free;
4512         uint32_t l2prot;
4513
4514         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
4515             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
4516             ("%s: managed mapping within the clean submap", __func__));
4517         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4518         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4519
4520         /*
4521          * In the case that a L2 page table page is not
4522          * resident, we are creating it here.
4523          */
4524         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
4525                 u_int pte1_idx;
4526                 pt1_entry_t pte1, *pte1p;
4527                 vm_paddr_t pt2_pa;
4528
4529                 /*
4530                  * Get L1 page table things.
4531                  */
4532                 pte1_idx = pte1_index(va);
4533                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
4534                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4535
4536                 if (mpt2pg && (mpt2pg->pindex == (pte1_idx & ~PT2PG_MASK))) {
4537                         /*
4538                          * Each of NPT2_IN_PG L2 page tables on the page can
4539                          * come here. Make sure that associated L1 page table
4540                          * link is established.
4541                          *
4542                          * QQQ: It comes that we don't establish all links to
4543                          *      L2 page tables for newly allocated L2 page
4544                          *      tables page.
4545                          */
4546                         KASSERT(!pte1_is_section(pte1),
4547                             ("%s: pte1 %#x is section", __func__, pte1));
4548                         if (!pte1_is_link(pte1)) {
4549                                 pt2_pa = page_pt2pa(VM_PAGE_TO_PHYS(mpt2pg),
4550                                     pte1_idx);
4551                                 pte1_store(pte1p, PTE1_LINK(pt2_pa));
4552                         }
4553                         pt2_wirecount_inc(mpt2pg, pte1_idx);
4554                 } else {
4555                         /*
4556                          * If the L2 page table page is mapped, we just
4557                          * increment the hold count, and activate it.
4558                          */
4559                         if (pte1_is_section(pte1)) {
4560                                 return (NULL);
4561                         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
4562                                 mpt2pg = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(pte1));
4563                                 pt2_wirecount_inc(mpt2pg, pte1_idx);
4564                         } else {
4565                                 mpt2pg = _pmap_allocpte2(pmap, va,
4566                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4567                                 if (mpt2pg == NULL)
4568                                         return (NULL);
4569                         }
4570                 }
4571         } else {
4572                 mpt2pg = NULL;
4573         }
4574
4575         /*
4576          * This call to pt2map_entry() makes the assumption that we are
4577          * entering the page into the current pmap.  In order to support
4578          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte2_quick().
4579          * But that isn't as quick as pt2map_entry().
4580          */
4581         pte2p = pt2map_entry(va);
4582         pte2 = pte2_load(pte2p);
4583         if (pte2_is_valid(pte2)) {
4584                 if (mpt2pg != NULL) {
4585                         /*
4586                          * Remove extra pte2 reference
4587                          */
4588                         pt2_wirecount_dec(mpt2pg, pte1_index(va));
4589                         mpt2pg = NULL;
4590                 }
4591                 return (NULL);
4592         }
4593
4594         /*
4595          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
4596          */
4597         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
4598             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
4599                 if (mpt2pg != NULL) {
4600                         SLIST_INIT(&free);
4601                         if (pmap_unwire_pt2(pmap, va, mpt2pg, &free)) {
4602                                 pmap_tlb_flush(pmap, va);
4603                                 pmap_free_zero_pages(&free);
4604                         }
4605
4606                         mpt2pg = NULL;
4607                 }
4608                 return (NULL);
4609         }
4610
4611         /*
4612          * Increment counters
4613          */
4614         pmap->pm_stats.resident_count++;
4615
4616         /*
4617          * Now validate mapping with RO protection
4618          */
4619         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4620         l2prot = PTE2_RO | PTE2_NM;
4621         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
4622                 l2prot |= PTE2_U | PTE2_NG;
4623         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4624                 l2prot |= PTE2_NX;
4625         else if (m->md.pat_mode == VM_MEMATTR_WB_WA && pmap != kernel_pmap) {
4626                 /*
4627                  * Sync icache if exec permission and attribute VM_MEMATTR_WB_WA
4628                  * is set. QQQ: For more info, see comments in pmap_enter().
4629                  */
4630                 cache_icache_sync_fresh(va, pa, PAGE_SIZE);
4631         }
4632         pte2_store(pte2p, PTE2(pa, l2prot, vm_page_pte2_attr(m)));
4633
4634         return (mpt2pg);
4635 }
4636
4637 void
4638 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
4639 {
4640
4641         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4642         PMAP_LOCK(pmap);
4643         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
4644         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4645         PMAP_UNLOCK(pmap);
4646 }
4647
4648 /*
4649  *  Tries to create 1MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
4650  *  FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
4651  *  blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
4652  *  (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry.
4653  */
4654 static boolean_t
4655 pmap_enter_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
4656 {
4657         pt1_entry_t *pte1p;
4658         vm_paddr_t pa;
4659         uint32_t l1prot;
4660
4661         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4662         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4663         pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
4664         if (pte1_is_valid(pte1_load(pte1p))) {
4665                 CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure for va %#lx in pmap %p", __func__,
4666                     va, pmap);
4667                 return (FALSE);
4668         }
4669         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
4670                 /*
4671                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
4672                  */
4673                 if (!pmap_pv_insert_pte1(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
4674                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure for va %#lx in pmap %p",
4675                             __func__, va, pmap);
4676                         return (FALSE);
4677                 }
4678         }
4679         /*
4680          * Increment counters.
4681          */
4682         pmap->pm_stats.resident_count += PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
4683
4684         /*
4685          * Map the section.
4686          *
4687          * QQQ: Why VM_PROT_WRITE is not evaluated and the mapping is
4688          *      made readonly?
4689          */
4690         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4691         l1prot = PTE1_RO | PTE1_NM;
4692         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
4693                 l1prot |= PTE1_U | PTE1_NG;
4694         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4695                 l1prot |= PTE1_NX;
4696         else if (m->md.pat_mode == VM_MEMATTR_WB_WA && pmap != kernel_pmap) {
4697                 /*
4698                  * Sync icache if exec permission and attribute VM_MEMATTR_WB_WA
4699                  * is set. QQQ: For more info, see comments in pmap_enter().
4700                  */
4701                 cache_icache_sync_fresh(va, pa, PTE1_SIZE);
4702         }
4703         pte1_store(pte1p, PTE1(pa, l1prot, ATTR_TO_L1(vm_page_pte2_attr(m))));
4704
4705         pmap_pte1_mappings++;
4706         CTR3(KTR_PMAP, "%s: success for va %#lx in pmap %p", __func__, va,
4707             pmap);
4708         return (TRUE);
4709 }
4710
4711 /*
4712  *  Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
4713  *  The sequence begins with the given page m_start.  This page is
4714  *  mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
4715  *  mapped at a virtual address that is offset from start by the same
4716  *  amount as the page is offset from m_start within the object.  The
4717  *  last page in the sequence is the page with the largest offset from
4718  *  m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
4719  *  virtual address end.  Not every virtual page between start and end
4720  *  is mapped; only those for which a resident page exists with the
4721  *  corresponding offset from m_start are mapped.
4722  */
4723 void
4724 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
4725     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
4726 {
4727         vm_offset_t va;
4728         vm_page_t m, mpt2pg;
4729         vm_pindex_t diff, psize;
4730
4731         PDEBUG(6, printf("%s: pmap %p start %#x end  %#x m %p prot %#x\n",
4732             __func__, pmap, start, end, m_start, prot));
4733
4734         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
4735         psize = atop(end - start);
4736         mpt2pg = NULL;
4737         m = m_start;
4738         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4739         PMAP_LOCK(pmap);
4740         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
4741                 va = start + ptoa(diff);
4742                 if ((va & PTE1_OFFSET) == 0 && va + PTE1_SIZE <= end &&
4743                     m->psind == 1 && sp_enabled &&
4744                     pmap_enter_pte1(pmap, va, m, prot))
4745                         m = &m[PTE1_SIZE / PAGE_SIZE - 1];
4746                 else
4747                         mpt2pg = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
4748                             mpt2pg);
4749                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
4750         }
4751         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4752         PMAP_UNLOCK(pmap);
4753 }
4754
4755 /*
4756  *  This code maps large physical mmap regions into the
4757  *  processor address space.  Note that some shortcuts
4758  *  are taken, but the code works.
4759  */
4760 void
4761 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
4762     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
4763 {
4764         pt1_entry_t *pte1p;
4765         vm_paddr_t pa, pte2_pa;
4766         vm_page_t p;
4767         vm_memattr_t pat_mode;
4768         u_int l1attr, l1prot;
4769
4770         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
4771         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
4772             ("%s: non-device object", __func__));
4773         if ((addr & PTE1_OFFSET) == 0 && (size & PTE1_OFFSET) == 0) {
4774                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
4775                         return;
4776                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
4777                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4778                     ("%s: invalid page %p", __func__, p));
4779                 pat_mode = p->md.pat_mode;
4780
4781                 /*
4782                  * Abort the mapping if the first page is not physically
4783                  * aligned to a 1MB page boundary.
4784                  */
4785                 pte2_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
4786                 if (pte2_pa & PTE1_OFFSET)
4787                         return;
4788
4789                 /*
4790                  * Skip the first page. Abort the mapping if the rest of
4791                  * the pages are not physically contiguous or have differing
4792                  * memory attributes.
4793                  */
4794                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4795                 for (pa = pte2_pa + PAGE_SIZE; pa < pte2_pa + size;
4796                     pa += PAGE_SIZE) {
4797                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4798                             ("%s: invalid page %p", __func__, p));
4799                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
4800                             pat_mode != p->md.pat_mode)
4801                                 return;
4802                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4803                 }
4804
4805                 /*
4806                  * Map using 1MB pages.
4807                  *
4808                  * QQQ: Well, we are mapping a section, so same condition must
4809                  * be hold like during promotion. It looks that only RW mapping
4810                  * is done here, so readonly mapping must be done elsewhere.
4811                  */
4812                 l1prot = PTE1_U | PTE1_NG | PTE1_RW | PTE1_M | PTE1_A;
4813                 l1attr = ATTR_TO_L1(vm_memattr_to_pte2(pat_mode));
4814                 PMAP_LOCK(pmap);
4815                 for (pa = pte2_pa; pa < pte2_pa + size; pa += PTE1_SIZE) {
4816                         pte1p = pmap_pte1(pmap, addr);
4817                         if (!pte1_is_valid(pte1_load(pte1p))) {
4818                                 pte1_store(pte1p, PTE1(pa, l1prot, l1attr));
4819                                 pmap->pm_stats.resident_count += PTE1_SIZE /
4820                                     PAGE_SIZE;
4821                                 pmap_pte1_mappings++;
4822                         }
4823                         /* Else continue on if the PTE1 is already valid. */
4824                         addr += PTE1_SIZE;
4825                 }
4826                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4827         }
4828 }
4829
4830 /*
4831  *  Do the things to protect a 1mpage in a process.
4832  */
4833 static void
4834 pmap_protect_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t sva,
4835     vm_prot_t prot)
4836 {
4837         pt1_entry_t npte1, opte1;
4838         vm_offset_t eva, va;
4839         vm_page_t m;
4840
4841         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4842         KASSERT((sva & PTE1_OFFSET) == 0,
4843             ("%s: sva is not 1mpage aligned", __func__));
4844
4845         opte1 = npte1 = pte1_load(pte1p);
4846         if (pte1_is_managed(opte1) && pte1_is_dirty(opte1)) {
4847                 eva = sva + PTE1_SIZE;
4848                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_pa(opte1));
4849                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
4850                         vm_page_dirty(m);
4851         }
4852         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
4853                 npte1 |= PTE1_RO | PTE1_NM;
4854         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4855                 npte1 |= PTE1_NX;
4856
4857         /*
4858          * QQQ: Herein, execute permission is never set.
4859          *      It only can be cleared. So, no icache
4860          *      syncing is needed.
4861          */
4862
4863         if (npte1 != opte1) {
4864                 pte1_store(pte1p, npte1);
4865                 pmap_tlb_flush(pmap, sva);
4866         }
4867 }
4868
4869 /*
4870  *      Set the physical protection on the
4871  *      specified range of this map as requested.
4872  */
4873 void
4874 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
4875 {
4876         boolean_t pv_lists_locked;
4877         vm_offset_t nextva;
4878         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
4879         pt2_entry_t *pte2p, opte2, npte2;
4880
4881         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
4882         if (prot == VM_PROT_NONE) {
4883                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
4884                 return;
4885         }
4886
4887         if ((prot & (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE)) ==
4888             (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE))
4889                 return;
4890
4891         if (pmap_is_current(pmap))
4892                 pv_lists_locked = FALSE;
4893         else {
4894                 pv_lists_locked = TRUE;
4895 resume:
4896                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4897                 sched_pin();
4898         }
4899
4900         PMAP_LOCK(pmap);
4901         for (; sva < eva; sva = nextva) {
4902                 /*
4903                  * Calculate address for next L2 page table.
4904                  */
4905                 nextva = pte1_trunc(sva + PTE1_SIZE);
4906                 if (nextva < sva)
4907                         nextva = eva;
4908
4909                 pte1p = pmap_pte1(pmap, sva);
4910                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4911
4912                 /*
4913                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that L1 page
4914                  * page table is always allocated, and in kernel virtual.
4915                  */
4916                 if (pte1 == 0)
4917                         continue;
4918
4919                 if (pte1_is_section(pte1)) {
4920                         /*
4921                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
4922                          * demote the mapping and fall through.
4923                          */
4924                         if (sva + PTE1_SIZE == nextva && eva >= nextva) {
4925                                 pmap_protect_pte1(pmap, pte1p, sva, prot);
4926                                 continue;
4927                         } else {
4928                                 if (!pv_lists_locked) {
4929                                         pv_lists_locked = TRUE;
4930                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4931                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4932                                                 goto resume;
4933                                         }
4934                                         sched_pin();
4935                                 }
4936                                 if (!pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, sva)) {
4937                                         /*
4938                                          * The large page mapping
4939                                          * was destroyed.
4940                                          */
4941                                         continue;
4942                                 }
4943 #ifdef INVARIANTS
4944                                 else {
4945                                         /* Update pte1 after demotion */
4946                                         pte1 = pte1_load(pte1p);
4947                                 }
4948 #endif
4949                         }
4950                 }
4951
4952                 KASSERT(pte1_is_link(pte1), ("%s: pmap %p va %#x pte1 %#x at %p"
4953                     " is not link", __func__, pmap, sva, pte1, pte1p));
4954
4955                 /*
4956                  * Limit our scan to either the end of the va represented
4957                  * by the current L2 page table page, or to the end of the
4958                  * range being protected.
4959                  */
4960                 if (nextva > eva)
4961                         nextva = eva;
4962
4963                 for (pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva); sva != nextva; pte2p++,
4964                     sva += PAGE_SIZE) {
4965                         vm_page_t m;
4966
4967                         opte2 = npte2 = pte2_load(pte2p);
4968                         if (!pte2_is_valid(opte2))
4969                                 continue;
4970
4971                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
4972                                 if (pte2_is_managed(opte2) &&
4973                                     pte2_is_dirty(opte2)) {
4974                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(opte2));
4975                                         vm_page_dirty(m);
4976                                 }
4977                                 npte2 |= PTE2_RO | PTE2_NM;
4978                         }
4979
4980                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4981                                 npte2 |= PTE2_NX;
4982
4983                         /*
4984                          * QQQ: Herein, execute permission is never set.
4985                          *      It only can be cleared. So, no icache
4986                          *      syncing is needed.
4987                          */
4988
4989                         if (npte2 != opte2) {
4990                                 pte2_store(pte2p, npte2);
4991                                 pmap_tlb_flush(pmap, sva);
4992                         }
4993                 }
4994         }
4995         if (pv_lists_locked) {
4996                 sched_unpin();
4997                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4998         }
4999         PMAP_UNLOCK(pmap);
5000 }
5001
5002 /*
5003  *      pmap_pvh_wired_mappings:
5004  *
5005  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
5006  */
5007 static int
5008 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
5009 {
5010         pmap_t pmap;
5011         pt1_entry_t pte1;
5012         pt2_entry_t pte2;
5013         pv_entry_t pv;
5014
5015         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
5016         sched_pin();
5017         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5018                 pmap = PV_PMAP(pv);
5019                 PMAP_LOCK(pmap);
5020                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, pv->pv_va));
5021                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5022                         if (pte1_is_wired(pte1))
5023                                 count++;
5024                 } else {
5025                         KASSERT(pte1_is_link(pte1),
5026                             ("%s: pte1 %#x is not link", __func__, pte1));
5027                         pte2 = pte2_load(pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va));
5028                         if (pte2_is_wired(pte2))
5029                                 count++;
5030                 }
5031                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5032         }
5033         sched_unpin();
5034         return (count);
5035 }
5036
5037 /*
5038  *      pmap_page_wired_mappings:
5039  *
5040  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
5041  *      that are wired.
5042  */
5043 int
5044 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
5045 {
5046         int count;
5047
5048         count = 0;
5049         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
5050                 return (count);
5051         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5052         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
5053         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
5054                 count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
5055                     count);
5056         }
5057         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5058         return (count);
5059 }
5060
5061 /*
5062  *  Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
5063  *  physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 1mpage
5064  *  mappings are supported.
5065  */
5066 static boolean_t
5067 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
5068 {
5069         pv_entry_t pv;
5070         pt1_entry_t pte1;
5071         pt2_entry_t pte2;
5072         pmap_t pmap;
5073         boolean_t rv;
5074
5075         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
5076         rv = FALSE;
5077         sched_pin();
5078         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5079                 pmap = PV_PMAP(pv);
5080                 PMAP_LOCK(pmap);
5081                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, pv->pv_va));
5082                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5083                         rv = pte1_is_dirty(pte1);
5084                 } else {
5085                         KASSERT(pte1_is_link(pte1),
5086                             ("%s: pte1 %#x is not link", __func__, pte1));
5087                         pte2 = pte2_load(pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va));
5088                         rv = pte2_is_dirty(pte2);
5089                 }
5090                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5091                 if (rv)
5092                         break;
5093         }
5094         sched_unpin();
5095         return (rv);
5096 }
5097
5098 /*
5099  *      pmap_is_modified:
5100  *
5101  *      Return whether or not the specified physical page was modified
5102  *      in any physical maps.
5103  */
5104 boolean_t
5105 pmap_is_modified(vm_page_t m)
5106 {
5107         boolean_t rv;
5108
5109         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5110             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5111
5112         /*
5113          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
5114          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
5115          * is clear, no PTE2s can have PG_M set.
5116          */
5117         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5118         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5119                 return (FALSE);
5120         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5121         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
5122             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
5123             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
5124         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5125         return (rv);
5126 }
5127
5128 /*
5129  *      pmap_is_prefaultable:
5130  *
5131  *      Return whether or not the specified virtual address is eligible
5132  *      for prefault.
5133  */
5134 boolean_t
5135 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
5136 {
5137         pt1_entry_t pte1;
5138         pt2_entry_t pte2;
5139         boolean_t rv;
5140
5141         rv = FALSE;
5142         PMAP_LOCK(pmap);
5143         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, addr));
5144         if (pte1_is_link(pte1)) {
5145                 pte2 = pte2_load(pt2map_entry(addr));
5146                 rv = !pte2_is_valid(pte2) ;
5147         }
5148         PMAP_UNLOCK(pmap);
5149         return (rv);
5150 }
5151
5152 /*
5153  *  Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
5154  *  otherwise. Both page and 1mpage mappings are supported.
5155  */
5156 static boolean_t
5157 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
5158 {
5159
5160         pv_entry_t pv;
5161         pt1_entry_t pte1;
5162         pt2_entry_t pte2;
5163         pmap_t pmap;
5164         boolean_t rv;
5165
5166         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
5167         rv = FALSE;
5168         sched_pin();
5169         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5170                 pmap = PV_PMAP(pv);
5171                 PMAP_LOCK(pmap);
5172                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, pv->pv_va));
5173                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5174                         rv = (pte1 & (PTE1_A | PTE1_V)) == (PTE1_A | PTE1_V);
5175                 } else {
5176                         pte2 = pte2_load(pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va));
5177                         rv = (pte2 & (PTE2_A | PTE2_V)) == (PTE2_A | PTE2_V);
5178                 }
5179                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5180                 if (rv)
5181                         break;
5182         }
5183         sched_unpin();
5184         return (rv);
5185 }
5186
5187 /*
5188  *      pmap_is_referenced:
5189  *
5190  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
5191  *      in any physical maps.
5192  */
5193 boolean_t
5194 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
5195 {
5196         boolean_t rv;
5197
5198         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5199             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5200         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5201         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
5202             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
5203             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
5204         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5205         return (rv);
5206 }
5207
5208 /*
5209  *      pmap_ts_referenced:
5210  *
5211  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
5212  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
5213  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
5214  *      reference bits set.
5215  *
5216  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
5217  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
5218  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
5219  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
5220  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
5221  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
5222  *      to pmap_is_modified().
5223  */
5224 int
5225 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
5226 {
5227         struct md_page *pvh;
5228         pv_entry_t pv, pvf;
5229         pmap_t pmap;
5230         pt1_entry_t  *pte1p, opte1;
5231         pt2_entry_t *pte2p, opte2;
5232         vm_paddr_t pa;
5233         int rtval = 0;
5234
5235         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5236             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5237         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
5238         pvh = pa_to_pvh(pa);
5239         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5240         sched_pin();
5241         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
5242             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
5243                 goto small_mappings;
5244         pv = pvf;
5245         do {
5246                 pmap = PV_PMAP(pv);
5247                 PMAP_LOCK(pmap);
5248                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
5249                 opte1 = pte1_load(pte1p);
5250                 if (pte1_is_dirty(opte1)) {
5251                         /*
5252                          * Although "opte1" is mapping a 1MB page, because
5253                          * this function is called at a 4KB page granularity,
5254                          * we only update the 4KB page under test.
5255                          */
5256                         vm_page_dirty(m);
5257                 }
5258                 if ((opte1 & PTE1_A) != 0) {
5259                         /*
5260                          * Since this reference bit is shared by 256 4KB pages,
5261                          * it should not be cleared every time it is tested.
5262                          * Apply a simple "hash" function on the physical page
5263                          * number, the virtual section number, and the pmap
5264                          * address to select one 4KB page out of the 256
5265                          * on which testing the reference bit will result
5266                          * in clearing that bit. This function is designed
5267                          * to avoid the selection of the same 4KB page
5268                          * for every 1MB page mapping.
5269                          *
5270                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
5271                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
5272                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
5273                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
5274                          * since the section is wired, the current state of
5275                          * its reference bit won't affect page replacement.
5276                          */
5277                          if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PTE1_SHIFT) ^
5278                             (uintptr_t)pmap) & (NPTE2_IN_PG - 1)) == 0 &&
5279                             !pte1_is_wired(opte1)) {
5280                                 pte1_clear_bit(pte1p, PTE1_A);
5281                                 pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
5282                         }
5283                         rtval++;
5284                 }
5285                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5286                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5287                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5288                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5289                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5290                 }
5291                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
5292                         goto out;
5293         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
5294 small_mappings:
5295         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
5296                 goto out;
5297         pv = pvf;
5298         do {
5299                 pmap = PV_PMAP(pv);
5300                 PMAP_LOCK(pmap);
5301                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
5302                 KASSERT(pte1_is_link(pte1_load(pte1p)),
5303                     ("%s: not found a link in page %p's pv list", __func__, m));
5304
5305                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va);
5306                 opte2 = pte2_load(pte2p);
5307                 if (pte2_is_dirty(opte2))
5308                         vm_page_dirty(m);
5309                 if ((opte2 & PTE2_A) != 0) {
5310                         pte2_clear_bit(pte2p, PTE2_A);
5311                         pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
5312                         rtval++;
5313                 }
5314                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5315                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5316                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5317                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5318                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5319                 }
5320         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
5321             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
5322 out:
5323         sched_unpin();
5324         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5325         return (rtval);
5326 }
5327
5328 /*
5329  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
5330  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
5331  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
5332  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
5333  *
5334  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
5335  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
5336  */
5337 void
5338 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
5339 {
5340         vm_offset_t nextva;
5341         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
5342         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
5343         boolean_t pv_lists_locked;
5344
5345         if (pmap_is_current(pmap))
5346                 pv_lists_locked = FALSE;
5347         else {
5348                 pv_lists_locked = TRUE;
5349 resume:
5350                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
5351                 sched_pin();
5352         }
5353         PMAP_LOCK(pmap);
5354         for (; sva < eva; sva = nextva) {
5355                 nextva = pte1_trunc(sva + PTE1_SIZE);
5356                 if (nextva < sva)
5357                         nextva = eva;
5358
5359                 pte1p = pmap_pte1(pmap, sva);
5360                 pte1 = pte1_load(pte1p);
5361
5362                 /*
5363                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that L1 page
5364                  * page table is always allocated, and in kernel virtual.
5365                  */
5366                 if (pte1 == 0)
5367                         continue;
5368
5369                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5370                         if (!pte1_is_wired(pte1))
5371                                 panic("%s: pte1 %#x not wired", __func__, pte1);
5372
5373                         /*
5374                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
5375                          * demote the mapping and fall through.
5376                          */
5377                         if (sva + PTE1_SIZE == nextva && eva >= nextva) {
5378                                 pte1_clear_bit(pte1p, PTE1_W);
5379                                 pmap->pm_stats.wired_count -= PTE1_SIZE /
5380                                     PAGE_SIZE;
5381                                 continue;
5382                         } else {
5383                                 if (!pv_lists_locked) {
5384                                         pv_lists_locked = TRUE;
5385                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5386                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5387                                                 /* Repeat sva. */
5388                                                 goto resume;
5389                                         }
5390                                         sched_pin();
5391                                 }
5392                                 if (!pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, sva))
5393                                         panic("%s: demotion failed", __func__);
5394 #ifdef INVARIANTS
5395                                 else {
5396                                         /* Update pte1 after demotion */
5397                                         pte1 = pte1_load(pte1p);
5398                                 }
5399 #endif
5400                         }
5401                 }
5402
5403                 KASSERT(pte1_is_link(pte1), ("%s: pmap %p va %#x pte1 %#x at %p"
5404                     " is not link", __func__, pmap, sva, pte1, pte1p));
5405
5406                 /*
5407                  * Limit our scan to either the end of the va represented
5408                  * by the current L2 page table page, or to the end of the
5409                  * range being protected.
5410                  */
5411                 if (nextva > eva)
5412                         nextva = eva;
5413
5414                 for (pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva); sva != nextva; pte2p++,
5415                     sva += PAGE_SIZE) {
5416                         pte2 = pte2_load(pte2p);
5417                         if (!pte2_is_valid(pte2))
5418                                 continue;
5419                         if (!pte2_is_wired(pte2))
5420                                 panic("%s: pte2 %#x is missing PTE2_W",
5421                                     __func__, pte2);
5422
5423                         /*
5424                          * PTE2_W must be cleared atomically. Although the pmap
5425                          * lock synchronizes access to PTE2_W, another processor
5426                          * could be changing PTE2_NM and/or PTE2_A concurrently.
5427                          */
5428                         pte2_clear_bit(pte2p, PTE2_W);
5429                         pmap->pm_stats.wired_count--;
5430                 }
5431         }
5432         if (pv_lists_locked) {
5433                 sched_unpin();
5434                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5435         }
5436         PMAP_UNLOCK(pmap);
5437 }
5438
5439 /*
5440  *  Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
5441  */
5442 void
5443 pmap_remove_write(vm_page_t m)
5444 {
5445         struct md_page *pvh;
5446         pv_entry_t next_pv, pv;
5447         pmap_t pmap;
5448         pt1_entry_t *pte1p;
5449         pt2_entry_t *pte2p, opte2;
5450         vm_offset_t va;
5451
5452         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5453             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5454
5455         /*
5456          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
5457          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
5458          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
5459          */
5460         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5461         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5462                 return;
5463         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5464         sched_pin();
5465         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5466                 goto small_mappings;
5467         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5468         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5469                 va = pv->pv_va;
5470                 pmap = PV_PMAP(pv);
5471                 PMAP_LOCK(pmap);
5472                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
5473                 if (!(pte1_load(pte1p) & PTE1_RO))
5474                         (void)pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, va);
5475                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5476         }
5477 small_mappings:
5478         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5479                 pmap = PV_PMAP(pv);
5480                 PMAP_LOCK(pmap);
5481                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
5482                 KASSERT(!pte1_is_section(pte1_load(pte1p)), ("%s: found"
5483                     " a section in page %p's pv list", __func__, m));
5484                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va);
5485                 opte2 = pte2_load(pte2p);
5486                 if (!(opte2 & PTE2_RO)) {
5487                         pte2_store(pte2p, opte2 | PTE2_RO | PTE2_NM);
5488                         if (pte2_is_dirty(opte2))
5489                                 vm_page_dirty(m);
5490                         pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
5491                 }
5492                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5493         }
5494         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
5495         sched_unpin();
5496         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5497 }
5498
5499 /*
5500  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
5501  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
5502  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
5503  */
5504 void
5505 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
5506 {
5507         pt1_entry_t *pte1p, opte1;
5508         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
5509         vm_offset_t pdnxt;
5510         vm_page_t m;
5511         boolean_t pv_lists_locked;
5512
5513         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
5514                 return;
5515         if (pmap_is_current(pmap))
5516                 pv_lists_locked = FALSE;
5517         else {
5518                 pv_lists_locked = TRUE;
5519 resume:
5520                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
5521                 sched_pin();
5522         }
5523         PMAP_LOCK(pmap);
5524         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
5525                 pdnxt = pte1_trunc(sva + PTE1_SIZE);
5526                 if (pdnxt < sva)
5527                         pdnxt = eva;
5528                 pte1p = pmap_pte1(pmap, sva);
5529                 opte1 = pte1_load(pte1p);
5530                 if (!pte1_is_valid(opte1)) /* XXX */
5531                         continue;
5532                 else if (pte1_is_section(opte1)) {
5533                         if (!pte1_is_managed(opte1))
5534                                 continue;
5535                         if (!pv_lists_locked) {
5536                                 pv_lists_locked = TRUE;
5537                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5538                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
5539                                         goto resume;
5540                                 }
5541                                 sched_pin();
5542                         }
5543                         if (!pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, sva)) {
5544                                 /*
5545                                  * The large page mapping was destroyed.
5546                                  */
5547                                 continue;
5548                         }
5549
5550                         /*
5551                          * Unless the page mappings are wired, remove the
5552                          * mapping to a single page so that a subsequent
5553                          * access may repromote.  Since the underlying L2 page
5554                          * table is fully populated, this removal never
5555                          * frees a L2 page table page.
5556                          */
5557                         if (!pte1_is_wired(opte1)) {
5558                                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva);
5559                                 KASSERT(pte2_is_valid(pte2_load(pte2p)),
5560                                     ("%s: invalid PTE2", __func__));
5561                                 pmap_remove_pte2(pmap, pte2p, sva, NULL);
5562                         }
5563                 }
5564                 if (pdnxt > eva)
5565                         pdnxt = eva;
5566                 for (pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte2p++,
5567                     sva += PAGE_SIZE) {
5568                         pte2 = pte2_load(pte2p);
5569                         if (!pte2_is_valid(pte2) || !pte2_is_managed(pte2))
5570                                 continue;
5571                         else if (pte2_is_dirty(pte2)) {
5572                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
5573                                         /*
5574                                          * Future calls to pmap_is_modified()
5575                                          * can be avoided by making the page
5576                                          * dirty now.
5577                                          */
5578                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(pte2));
5579                                         vm_page_dirty(m);
5580                                 }
5581                                 pte2_set_bit(pte2p, PTE2_NM);
5582                                 pte2_clear_bit(pte2p, PTE2_A);
5583                         } else if ((pte2 & PTE2_A) != 0)
5584                                 pte2_clear_bit(pte2p, PTE2_A);
5585                         else
5586                                 continue;
5587                         pmap_tlb_flush(pmap, sva);
5588                 }
5589         }
5590         if (pv_lists_locked) {
5591                 sched_unpin();
5592                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5593         }
5594         PMAP_UNLOCK(pmap);
5595 }
5596
5597 /*
5598  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5599  */
5600 void
5601 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5602 {
5603         struct md_page *pvh;
5604         pv_entry_t next_pv, pv;
5605         pmap_t pmap;
5606         pt1_entry_t *pte1p, opte1;
5607         pt2_entry_t *pte2p, opte2;
5608         vm_offset_t va;
5609
5610         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5611             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5612         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5613         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5614             ("%s: page %p is exclusive busy", __func__, m));
5615
5616         /*
5617          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTE2s can have PTE2_NM
5618          * cleared. If the object containing the page is locked and the page
5619          * is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently
5620          * set.
5621          */
5622         if ((m->flags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5623                 return;
5624         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5625         sched_pin();
5626         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5627                 goto small_mappings;
5628         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5629         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5630                 va = pv->pv_va;
5631                 pmap = PV_PMAP(pv);
5632                 PMAP_LOCK(pmap);
5633                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
5634                 opte1 = pte1_load(pte1p);
5635                 if (!(opte1 & PTE1_RO)) {
5636                         if (pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, va) &&
5637                             !pte1_is_wired(opte1)) {
5638                                 /*
5639                                  * Write protect the mapping to a
5640                                  * single page so that a subsequent
5641                                  * write access may repromote.
5642                                  */
5643                                 va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - pte1_pa(opte1);
5644                                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, va);
5645                                 opte2 = pte2_load(pte2p);
5646                                 if ((opte2 & PTE2_V)) {
5647                                         pte2_set_bit(pte2p, PTE2_NM | PTE2_RO);
5648                                         vm_page_dirty(m);
5649                                         pmap_tlb_flush(pmap, va);
5650                                 }
5651                         }
5652                 }
5653                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5654         }
5655 small_mappings:
5656         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5657                 pmap = PV_PMAP(pv);
5658                 PMAP_LOCK(pmap);
5659                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
5660                 KASSERT(!pte1_is_section(pte1_load(pte1p)), ("%s: found"
5661                     " a section in page %p's pv list", __func__, m));
5662                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va);
5663                 if (pte2_is_dirty(pte2_load(pte2p))) {
5664                         pte2_set_bit(pte2p, PTE2_NM);
5665                         pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
5666                 }
5667                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5668         }
5669         sched_unpin();
5670         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5671 }
5672
5673
5674 /*
5675  *  Sets the memory attribute for the specified page.
5676  */
5677 void
5678 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5679 {
5680         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
5681         vm_memattr_t oma;
5682         vm_paddr_t pa;
5683         struct pcpu *pc;
5684
5685         oma = m->md.pat_mode;
5686         m->md.pat_mode = ma;
5687
5688         CTR5(KTR_PMAP, "%s: page %p - 0x%08X oma: %d, ma: %d", __func__, m,
5689             VM_PAGE_TO_PHYS(m), oma, ma);
5690         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5691                 return;
5692 #if 0
5693         /*
5694          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5695          *
5696          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5697          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5698          * flushes the cache.
5699          */
5700         if (sf_buf_invalidate_cache(m, oma))
5701                 return;
5702 #endif
5703         /*
5704          * If page is not mapped by sf buffer, map the page
5705          * transient and do invalidation.
5706          */
5707         if (ma != oma) {
5708                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
5709                 sched_pin();
5710                 pc = get_pcpu();
5711                 cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5712                 mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5713                 if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5714                         panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
5715                 pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(pa, PTE2_AP_KRW,
5716                     vm_memattr_to_pte2(ma)));
5717                 dcache_wbinv_poc((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr, pa, PAGE_SIZE);
5718                 pte2_clear(cmap2_pte2p);
5719                 tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5720                 sched_unpin();
5721                 mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5722         }
5723 }
5724
5725 /*
5726  *  Miscellaneous support routines follow
5727  */
5728
5729 /*
5730  *  Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
5731  *  a 1mpage.  Otherwise, returns FALSE.
5732  */
5733 boolean_t
5734 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
5735 {
5736         boolean_t rv;
5737
5738         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
5739                 return (FALSE);
5740         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5741         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
5742             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
5743             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
5744         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5745         return (rv);
5746 }
5747
5748 /*
5749  *  Returns true if the pmap's pv is one of the first
5750  *  16 pvs linked to from this page.  This count may
5751  *  be changed upwards or downwards in the future; it
5752  *  is only necessary that true be returned for a small
5753  *  subset of pmaps for proper page aging.
5754  */
5755 boolean_t
5756 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
5757 {
5758         struct md_page *pvh;
5759         pv_entry_t pv;
5760         int loops = 0;
5761         boolean_t rv;
5762
5763         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5764             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5765         rv = FALSE;
5766         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5767         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5768                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
5769                         rv = TRUE;
5770                         break;
5771                 }
5772                 loops++;
5773                 if (loops >= 16)
5774                         break;
5775         }
5776         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
5777                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5778                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5779                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
5780                                 rv = TRUE;
5781                                 break;
5782                         }
5783                         loops++;
5784                         if (loops >= 16)
5785                                 break;
5786                 }
5787         }
5788         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5789         return (rv);
5790 }
5791
5792 /*
5793  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping
5794  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
5795  */
5796 void
5797 pmap_zero_page(vm_page_t m)
5798 {
5799         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
5800         struct pcpu *pc;
5801
5802         sched_pin();
5803         pc = get_pcpu();
5804         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5805         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5806         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5807                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
5808         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE2_AP_KRW,
5809             vm_page_pte2_attr(m)));
5810         pagezero(pc->pc_cmap2_addr);
5811         pte2_clear(cmap2_pte2p);
5812         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5813         sched_unpin();
5814         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5815 }
5816
5817 /*
5818  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping
5819  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
5820  *
5821  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
5822  */
5823 void
5824 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
5825 {
5826         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
5827         struct pcpu *pc;
5828
5829         sched_pin();
5830         pc = get_pcpu();
5831         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5832         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5833         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5834                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
5835         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE2_AP_KRW,
5836             vm_page_pte2_attr(m)));
5837         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE)
5838                 pagezero(pc->pc_cmap2_addr);
5839         else
5840                 bzero(pc->pc_cmap2_addr + off, size);
5841         pte2_clear(cmap2_pte2p);
5842         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5843         sched_unpin();
5844         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5845 }
5846
5847 /*
5848  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
5849  *      page by mapping the page into virtual memory and using
5850  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
5851  *      time.
5852  */
5853 void
5854 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
5855 {
5856         pt2_entry_t *cmap1_pte2p, *cmap2_pte2p;
5857         struct pcpu *pc;
5858
5859         sched_pin();
5860         pc = get_pcpu();
5861         cmap1_pte2p = pc->pc_cmap1_pte2p;
5862         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5863         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5864         if (pte2_load(cmap1_pte2p) != 0)
5865                 panic("%s: CMAP1 busy", __func__);
5866         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5867                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
5868         pte2_store(cmap1_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(src),
5869             PTE2_AP_KR | PTE2_NM, vm_page_pte2_attr(src)));
5870         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(dst),
5871             PTE2_AP_KRW, vm_page_pte2_attr(dst)));
5872         bcopy(pc->pc_cmap1_addr, pc->pc_cmap2_addr, PAGE_SIZE);
5873         pte2_clear(cmap1_pte2p);
5874         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap1_addr);
5875         pte2_clear(cmap2_pte2p);
5876         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5877         sched_unpin();
5878         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5879 }
5880
5881 int unmapped_buf_allowed = 1;
5882
5883 void
5884 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
5885     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
5886 {
5887         pt2_entry_t *cmap1_pte2p, *cmap2_pte2p;
5888         vm_page_t a_pg, b_pg;
5889         char *a_cp, *b_cp;
5890         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
5891         struct pcpu *pc;
5892         int cnt;
5893
5894         sched_pin();
5895         pc = get_pcpu();
5896         cmap1_pte2p = pc->pc_cmap1_pte2p;
5897         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5898         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5899         if (pte2_load(cmap1_pte2p) != 0)
5900                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
5901         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5902                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
5903         while (xfersize > 0) {
5904                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
5905                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
5906                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
5907                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
5908                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
5909                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
5910                 pte2_store(cmap1_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg),
5911                     PTE2_AP_KR | PTE2_NM, vm_page_pte2_attr(a_pg)));
5912                 tlb_flush_local((vm_offset_t)pc->pc_cmap1_addr);
5913                 pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg),
5914                     PTE2_AP_KRW, vm_page_pte2_attr(b_pg)));
5915                 tlb_flush_local((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5916                 a_cp = pc->pc_cmap1_addr + a_pg_offset;
5917                 b_cp = pc->pc_cmap2_addr + b_pg_offset;
5918                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
5919                 a_offset += cnt;
5920                 b_offset += cnt;
5921                 xfersize -= cnt;
5922         }
5923         pte2_clear(cmap1_pte2p);
5924         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap1_addr);
5925         pte2_clear(cmap2_pte2p);
5926         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5927         sched_unpin();
5928         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5929 }
5930
5931 vm_offset_t
5932 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
5933 {
5934         struct pcpu *pc;
5935         pt2_entry_t *pte2p;
5936
5937         critical_enter();
5938         pc = get_pcpu();
5939         pte2p = pc->pc_qmap_pte2p;
5940
5941         KASSERT(pte2_load(pte2p) == 0, ("%s: PTE2 busy", __func__));
5942
5943         pte2_store(pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE2_AP_KRW,
5944             vm_page_pte2_attr(m)));
5945         return (pc->pc_qmap_addr);
5946 }
5947
5948 void
5949 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
5950 {
5951         struct pcpu *pc;
5952         pt2_entry_t *pte2p;
5953
5954         pc = get_pcpu();
5955         pte2p = pc->pc_qmap_pte2p;
5956
5957         KASSERT(addr == pc->pc_qmap_addr, ("%s: invalid address", __func__));
5958         KASSERT(pte2_load(pte2p) != 0, ("%s: PTE2 not in use", __func__));
5959
5960         pte2_clear(pte2p);
5961         tlb_flush(pc->pc_qmap_addr);
5962         critical_exit();
5963 }
5964
5965 /*
5966  *      Copy the range specified by src_addr/len
5967  *      from the source map to the range dst_addr/len
5968  *      in the destination map.
5969  *
5970  *      This routine is only advisory and need not do anything.
5971  */
5972 void
5973 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
5974     vm_offset_t src_addr)
5975 {
5976         struct spglist free;
5977         vm_offset_t addr;
5978         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
5979         vm_offset_t nextva;
5980
5981         if (dst_addr != src_addr)
5982                 return;
5983
5984         if (!pmap_is_current(src_pmap))
5985                 return;
5986
5987         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5988         if (dst_pmap < src_pmap) {
5989                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
5990                 PMAP_LOCK(src_pmap);
5991         } else {
5992                 PMAP_LOCK(src_pmap);
5993                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
5994         }
5995         sched_pin();
5996         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = nextva) {
5997                 pt2_entry_t *src_pte2p, *dst_pte2p;
5998                 vm_page_t dst_mpt2pg, src_mpt2pg;
5999                 pt1_entry_t src_pte1;
6000                 u_int pte1_idx;
6001
6002                 KASSERT(addr < VM_MAXUSER_ADDRESS,
6003                     ("%s: invalid to pmap_copy page tables", __func__));
6004
6005                 nextva = pte1_trunc(addr + PTE1_SIZE);
6006                 if (nextva < addr)
6007                         nextva = end_addr;
6008
6009                 pte1_idx = pte1_index(addr);
6010                 src_pte1 = src_pmap->pm_pt1[pte1_idx];
6011                 if (pte1_is_section(src_pte1)) {
6012                         if ((addr & PTE1_OFFSET) != 0 ||
6013                             (addr + PTE1_SIZE) > end_addr)
6014                                 continue;
6015                         if (dst_pmap->pm_pt1[pte1_idx] == 0 &&
6016                             (!pte1_is_managed(src_pte1) ||
6017                             pmap_pv_insert_pte1(dst_pmap, addr,
6018                             pte1_pa(src_pte1)))) {
6019                                 dst_pmap->pm_pt1[pte1_idx] = src_pte1 &
6020                                     ~PTE1_W;
6021                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
6022                                     PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
6023                                 pmap_pte1_mappings++;
6024                         }
6025                         continue;
6026                 } else if (!pte1_is_link(src_pte1))
6027                         continue;
6028
6029                 src_mpt2pg = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(src_pte1));
6030
6031                 /*
6032                  * We leave PT2s to be linked from PT1 even if they are not
6033                  * referenced until all PT2s in a page are without reference.
6034                  *
6035                  * QQQ: It could be changed ...
6036                  */
6037 #if 0 /* single_pt2_link_is_cleared */
6038                 KASSERT(pt2_wirecount_get(src_mpt2pg, pte1_idx) > 0,
6039                     ("%s: source page table page is unused", __func__));
6040 #else
6041                 if (pt2_wirecount_get(src_mpt2pg, pte1_idx) == 0)
6042                         continue;
6043 #endif
6044                 if (nextva > end_addr)
6045                         nextva = end_addr;
6046
6047                 src_pte2p = pt2map_entry(addr);
6048                 while (addr < nextva) {
6049                         pt2_entry_t temp_pte2;
6050                         temp_pte2 = pte2_load(src_pte2p);
6051                         /*
6052                          * we only virtual copy managed pages
6053                          */
6054                         if (pte2_is_managed(temp_pte2)) {
6055                                 dst_mpt2pg = pmap_allocpte2(dst_pmap, addr,
6056                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
6057                                 if (dst_mpt2pg == NULL)
6058                                         goto out;
6059                                 dst_pte2p = pmap_pte2_quick(dst_pmap, addr);
6060                                 if (!pte2_is_valid(pte2_load(dst_pte2p)) &&
6061                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
6062                                     PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(temp_pte2)))) {
6063                                         /*
6064                                          * Clear the wired, modified, and
6065                                          * accessed (referenced) bits
6066                                          * during the copy.
6067                                          */
6068                                         temp_pte2 &=  ~(PTE2_W | PTE2_A);
6069                                         temp_pte2 |= PTE2_NM;
6070                                         pte2_store(dst_pte2p, temp_pte2);
6071                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
6072                                 } else {
6073                                         SLIST_INIT(&free);
6074                                         if (pmap_unwire_pt2(dst_pmap, addr,
6075                                             dst_mpt2pg, &free)) {
6076                                                 pmap_tlb_flush(dst_pmap, addr);
6077                                                 pmap_free_zero_pages(&free);
6078                                         }
6079                                         goto out;
6080                                 }
6081                                 if (pt2_wirecount_get(dst_mpt2pg, pte1_idx) >=
6082                                     pt2_wirecount_get(src_mpt2pg, pte1_idx))
6083                                         break;
6084                         }
6085                         addr += PAGE_SIZE;
6086                         src_pte2p++;
6087                 }
6088         }
6089 out:
6090         sched_unpin();
6091         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
6092         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
6093         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
6094 }
6095
6096 /*
6097  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
6098  *      different alignment might result in more section mappings.
6099  */
6100 void
6101 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
6102     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
6103 {
6104         vm_offset_t pte1_offset;
6105
6106         if (size < PTE1_SIZE)
6107                 return;
6108         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
6109                 offset += ptoa(object->pg_color);
6110         pte1_offset = offset & PTE1_OFFSET;
6111         if (size - ((PTE1_SIZE - pte1_offset) & PTE1_OFFSET) < PTE1_SIZE ||
6112             (*addr & PTE1_OFFSET) == pte1_offset)
6113                 return;
6114         if ((*addr & PTE1_OFFSET) < pte1_offset)
6115                 *addr = pte1_trunc(*addr) + pte1_offset;
6116         else
6117                 *addr = pte1_roundup(*addr) + pte1_offset;
6118 }
6119
6120 void
6121 pmap_activate(struct thread *td)
6122 {
6123         pmap_t pmap, oldpmap;
6124         u_int cpuid, ttb;
6125
6126         PDEBUG(9, printf("%s: td = %08x\n", __func__, (uint32_t)td));
6127
6128         critical_enter();
6129         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
6130         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
6131         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
6132
6133 #if defined(SMP)
6134         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
6135         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
6136 #else
6137         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
6138         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
6139 #endif
6140
6141         ttb = pmap_ttb_get(pmap);
6142
6143         /*
6144          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
6145          */
6146         td->td_pcb->pcb_pagedir = ttb;
6147         cp15_ttbr_set(ttb);
6148         PCPU_SET(curpmap, pmap);
6149         critical_exit();
6150 }
6151
6152 /*
6153  *  Perform the pmap work for mincore.
6154  */
6155 int
6156 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
6157 {
6158         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
6159         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
6160         vm_paddr_t pa;
6161         bool managed;
6162         int val;
6163
6164         PMAP_LOCK(pmap);
6165 retry:
6166         pte1p = pmap_pte1(pmap, addr);
6167         pte1 = pte1_load(pte1p);
6168         if (pte1_is_section(pte1)) {
6169                 pa = trunc_page(pte1_pa(pte1) | (addr & PTE1_OFFSET));
6170                 managed = pte1_is_managed(pte1);
6171                 val = MINCORE_SUPER | MINCORE_INCORE;
6172                 if (pte1_is_dirty(pte1))
6173                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
6174                 if (pte1 & PTE1_A)
6175                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
6176         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
6177                 pte2p = pmap_pte2(pmap, addr);
6178                 pte2 = pte2_load(pte2p);
6179                 pmap_pte2_release(pte2p);
6180                 pa = pte2_pa(pte2);
6181                 managed = pte2_is_managed(pte2);
6182                 val = MINCORE_INCORE;
6183                 if (pte2_is_dirty(pte2))
6184                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
6185                 if (pte2 & PTE2_A)
6186                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
6187         } else {
6188                 managed = false;
6189                 val = 0;
6190         }
6191         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
6192             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) && managed) {
6193                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
6194                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
6195                         goto retry;
6196         } else
6197                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
6198         PMAP_UNLOCK(pmap);
6199         return (val);
6200 }
6201
6202 void
6203 pmap_kenter_device(vm_offset_t va, vm_size_t size, vm_paddr_t pa)
6204 {
6205         vm_offset_t sva;
6206         uint32_t l2attr;
6207
6208         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
6209             ("%s: device mapping not page-sized", __func__));
6210
6211         sva = va;
6212         l2attr = vm_memattr_to_pte2(VM_MEMATTR_DEVICE);
6213         while (size != 0) {
6214                 pmap_kenter_prot_attr(va, pa, PTE2_AP_KRW, l2attr);
6215                 va += PAGE_SIZE;
6216                 pa += PAGE_SIZE;
6217                 size -= PAGE_SIZE;
6218         }
6219         tlb_flush_range(sva, va - sva);
6220 }
6221
6222 void
6223 pmap_kremove_device(vm_offset_t va, vm_size_t size)
6224 {
6225         vm_offset_t sva;
6226
6227         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
6228             ("%s: device mapping not page-sized", __func__));
6229
6230         sva = va;
6231         while (size != 0) {
6232                 pmap_kremove(va);
6233                 va += PAGE_SIZE;
6234                 size -= PAGE_SIZE;
6235         }
6236         tlb_flush_range(sva, va - sva);
6237 }
6238
6239 void
6240 pmap_set_pcb_pagedir(pmap_t pmap, struct pcb *pcb)
6241 {
6242
6243         pcb->pcb_pagedir = pmap_ttb_get(pmap);
6244 }
6245
6246
6247 /*
6248  *  Clean L1 data cache range by physical address.
6249  *  The range must be within a single page.
6250  */
6251 static void
6252 pmap_dcache_wb_pou(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, uint32_t attr)
6253 {
6254         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
6255         struct pcpu *pc;
6256
6257         KASSERT(((pa & PAGE_MASK) + size) <= PAGE_SIZE,
6258             ("%s: not on single page", __func__));
6259
6260         sched_pin();
6261         pc = get_pcpu();
6262         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
6263         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
6264         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
6265                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
6266         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(pa, PTE2_AP_KRW, attr));
6267         dcache_wb_pou((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr + (pa & PAGE_MASK), size);
6268         pte2_clear(cmap2_pte2p);
6269         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
6270         sched_unpin();
6271         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
6272 }
6273
6274 /*
6275  *  Sync instruction cache range which is not mapped yet.
6276  */
6277 void
6278 cache_icache_sync_fresh(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
6279 {
6280         uint32_t len, offset;
6281         vm_page_t m;
6282
6283         /* Write back d-cache on given address range. */
6284         offset = pa & PAGE_MASK;
6285         for ( ; size != 0; size -= len, pa += len, offset = 0) {
6286                 len = min(PAGE_SIZE - offset, size);
6287                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6288                 KASSERT(m != NULL, ("%s: vm_page_t is null for %#x",
6289                   __func__, pa));
6290                 pmap_dcache_wb_pou(pa, len, vm_page_pte2_attr(m));
6291         }
6292         /*
6293          * I-cache is VIPT. Only way how to flush all virtual mappings
6294          * on given physical address is to invalidate all i-cache.
6295          */
6296         icache_inv_all();
6297 }
6298
6299 void
6300 pmap_sync_icache(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_size_t size)
6301 {
6302
6303         /* Write back d-cache on given address range. */
6304         if (va >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
6305                 dcache_wb_pou(va, size);
6306         } else {
6307                 uint32_t len, offset;
6308                 vm_paddr_t pa;
6309                 vm_page_t m;
6310
6311                 offset = va & PAGE_MASK;
6312                 for ( ; size != 0; size -= len, va += len, offset = 0) {
6313                         pa = pmap_extract(pmap, va); /* offset is preserved */
6314                         len = min(PAGE_SIZE - offset, size);
6315                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6316                         KASSERT(m != NULL, ("%s: vm_page_t is null for %#x",
6317                                 __func__, pa));
6318                         pmap_dcache_wb_pou(pa, len, vm_page_pte2_attr(m));
6319                 }
6320         }
6321         /*
6322          * I-cache is VIPT. Only way how to flush all virtual mappings
6323          * on given physical address is to invalidate all i-cache.
6324          */
6325         icache_inv_all();
6326 }
6327
6328 /*
6329  *  The implementation of pmap_fault() uses IN_RANGE2() macro which
6330  *  depends on the fact that given range size is a power of 2.
6331  */
6332 CTASSERT(powerof2(NB_IN_PT1));
6333 CTASSERT(powerof2(PT2MAP_SIZE));
6334
6335 #define IN_RANGE2(addr, start, size)    \
6336     ((vm_offset_t)(start) == ((vm_offset_t)(addr) & ~((size) - 1)))
6337
6338 /*
6339  *  Handle access and R/W emulation faults.
6340  */
6341 int
6342 pmap_fault(pmap_t pmap, vm_offset_t far, uint32_t fsr, int idx, bool usermode)
6343 {
6344         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
6345         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
6346
6347         if (pmap == NULL)
6348                 pmap = kernel_pmap;
6349
6350         /*
6351          * In kernel, we should never get abort with FAR which is in range of
6352          * pmap->pm_pt1 or PT2MAP address spaces. If it happens, stop here
6353          * and print out a useful abort message and even get to the debugger
6354          * otherwise it likely ends with never ending loop of aborts.
6355          */
6356         if (__predict_false(IN_RANGE2(far, pmap->pm_pt1, NB_IN_PT1))) {
6357                 /*
6358                  * All L1 tables should always be mapped and present.
6359                  * However, we check only current one herein. For user mode,
6360                  * only permission abort from malicious user is not fatal.
6361                  * And alignment abort as it may have higher priority.
6362                  */
6363                 if (!usermode || (idx != FAULT_ALIGN && idx != FAULT_PERM_L2)) {
6364                         CTR4(KTR_PMAP, "%s: pmap %#x pm_pt1 %#x far %#x",
6365                             __func__, pmap, pmap->pm_pt1, far);
6366                         panic("%s: pm_pt1 abort", __func__);
6367                 }
6368                 return (KERN_INVALID_ADDRESS);
6369         }
6370         if (__predict_false(IN_RANGE2(far, PT2MAP, PT2MAP_SIZE))) {
6371                 /*
6372                  * PT2MAP should be always mapped and present in current
6373                  * L1 table. However, only existing L2 tables are mapped
6374                  * in PT2MAP. For user mode, only L2 translation abort and
6375                  * permission abort from malicious user is not fatal.
6376                  * And alignment abort as it may have higher priority.
6377                  */
6378                 if (!usermode || (idx != FAULT_ALIGN &&
6379                     idx != FAULT_TRAN_L2 && idx != FAULT_PERM_L2)) {
6380                         CTR4(KTR_PMAP, "%s: pmap %#x PT2MAP %#x far %#x",
6381                             __func__, pmap, PT2MAP, far);
6382                         panic("%s: PT2MAP abort", __func__);
6383                 }
6384                 return (KERN_INVALID_ADDRESS);
6385         }
6386
6387         /*
6388          * A pmap lock is used below for handling of access and R/W emulation
6389          * aborts. They were handled by atomic operations before so some
6390          * analysis of new situation is needed to answer the following question:
6391          * Is it safe to use the lock even for these aborts?
6392          *
6393          * There may happen two cases in general:
6394          *
6395          * (1) Aborts while the pmap lock is locked already - this should not
6396          * happen as pmap lock is not recursive. However, under pmap lock only
6397          * internal kernel data should be accessed and such data should be
6398          * mapped with A bit set and NM bit cleared. If double abort happens,
6399          * then a mapping of data which has caused it must be fixed. Further,
6400          * all new mappings are always made with A bit set and the bit can be
6401          * cleared only on managed mappings.
6402          *
6403          * (2) Aborts while another lock(s) is/are locked - this already can
6404          * happen. However, there is no difference here if it's either access or
6405          * R/W emulation abort, or if it's some other abort.
6406          */
6407
6408         PMAP_LOCK(pmap);
6409 #ifdef INVARIANTS
6410         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, far));
6411         if (pte1_is_link(pte1)) {
6412                 /*
6413                  * Check in advance that associated L2 page table is mapped into
6414                  * PT2MAP space. Note that faulty access to not mapped L2 page
6415                  * table is caught in more general check above where "far" is
6416                  * checked that it does not lay in PT2MAP space. Note also that
6417                  * L1 page table and PT2TAB always exist and are mapped.
6418                  */
6419                 pte2 = pt2tab_load(pmap_pt2tab_entry(pmap, far));
6420                 if (!pte2_is_valid(pte2))
6421                         panic("%s: missing L2 page table (%p, %#x)",
6422                             __func__, pmap, far);
6423         }
6424 #endif
6425 #ifdef SMP
6426         /*
6427          * Special treatment is due to break-before-make approach done when
6428          * pte1 is updated for userland mapping during section promotion or
6429          * demotion. If not caught here, pmap_enter() can find a section
6430          * mapping on faulting address. That is not allowed.
6431          */
6432         if (idx == FAULT_TRAN_L1 && usermode && cp15_ats1cur_check(far) == 0) {
6433                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6434                 return (KERN_SUCCESS);
6435         }
6436 #endif
6437         /*
6438          * Accesss bits for page and section. Note that the entry
6439          * is not in TLB yet, so TLB flush is not necessary.
6440          *
6441          * QQQ: This is hardware emulation, we do not call userret()
6442          *      for aborts from user mode.
6443          */
6444         if (idx == FAULT_ACCESS_L2) {
6445                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, far));
6446                 if (pte1_is_link(pte1)) {
6447                         /* L2 page table should exist and be mapped. */
6448                         pte2p = pt2map_entry(far);
6449                         pte2 = pte2_load(pte2p);
6450                         if (pte2_is_valid(pte2)) {
6451                                 pte2_store(pte2p, pte2 | PTE2_A);
6452                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6453                                 return (KERN_SUCCESS);
6454                         }
6455                 } else {
6456                         /*
6457                          * We got L2 access fault but PTE1 is not a link.
6458                          * Probably some race happened, do nothing.
6459                          */
6460                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: FAULT_ACCESS_L2 - pmap %#x far %#x",
6461                             __func__, pmap, far);
6462                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6463                         return (KERN_SUCCESS);
6464                 }
6465         }
6466         if (idx == FAULT_ACCESS_L1) {
6467                 pte1p = pmap_pte1(pmap, far);
6468                 pte1 = pte1_load(pte1p);
6469                 if (pte1_is_section(pte1)) {
6470                         pte1_store(pte1p, pte1 | PTE1_A);
6471                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6472                         return (KERN_SUCCESS);
6473                 } else {
6474                         /*
6475                          * We got L1 access fault but PTE1 is not section
6476                          * mapping. Probably some race happened, do nothing.
6477                          */
6478                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: FAULT_ACCESS_L1 - pmap %#x far %#x",
6479                             __func__, pmap, far);
6480                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6481                         return (KERN_SUCCESS);
6482                 }
6483         }
6484
6485         /*
6486          * Handle modify bits for page and section. Note that the modify
6487          * bit is emulated by software. So PTEx_RO is software read only
6488          * bit and PTEx_NM flag is real hardware read only bit.
6489          *
6490          * QQQ: This is hardware emulation, we do not call userret()
6491          *      for aborts from user mode.
6492          */
6493         if ((fsr & FSR_WNR) && (idx == FAULT_PERM_L2)) {
6494                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, far));
6495                 if (pte1_is_link(pte1)) {
6496                         /* L2 page table should exist and be mapped. */
6497                         pte2p = pt2map_entry(far);
6498                         pte2 = pte2_load(pte2p);
6499                         if (pte2_is_valid(pte2) && !(pte2 & PTE2_RO) &&
6500                             (pte2 & PTE2_NM)) {
6501                                 pte2_store(pte2p, pte2 & ~PTE2_NM);
6502                                 tlb_flush(trunc_page(far));
6503                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6504                                 return (KERN_SUCCESS);
6505                         }
6506                 } else {
6507                         /*
6508                          * We got L2 permission fault but PTE1 is not a link.
6509                          * Probably some race happened, do nothing.
6510                          */
6511                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: FAULT_PERM_L2 - pmap %#x far %#x",
6512                             __func__, pmap, far);
6513                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6514                         return (KERN_SUCCESS);
6515                 }
6516         }
6517         if ((fsr & FSR_WNR) && (idx == FAULT_PERM_L1)) {
6518                 pte1p = pmap_pte1(pmap, far);
6519                 pte1 = pte1_load(pte1p);
6520                 if (pte1_is_section(pte1)) {
6521                         if (!(pte1 & PTE1_RO) && (pte1 & PTE1_NM)) {
6522                                 pte1_store(pte1p, pte1 & ~PTE1_NM);
6523                                 tlb_flush(pte1_trunc(far));
6524                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6525                                 return (KERN_SUCCESS);
6526                         }
6527                 } else {
6528                         /*
6529                          * We got L1 permission fault but PTE1 is not section
6530                          * mapping. Probably some race happened, do nothing.
6531                          */
6532                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: FAULT_PERM_L1 - pmap %#x far %#x",
6533                             __func__, pmap, far);
6534                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6535                         return (KERN_SUCCESS);
6536                 }
6537         }
6538
6539         /*
6540          * QQQ: The previous code, mainly fast handling of access and
6541          *      modify bits aborts, could be moved to ASM. Now we are
6542          *      starting to deal with not fast aborts.
6543          */
6544         PMAP_UNLOCK(pmap);
6545         return (KERN_FAILURE);
6546 }
6547
6548 #if defined(PMAP_DEBUG)
6549 /*
6550  *  Reusing of KVA used in pmap_zero_page function !!!
6551  */
6552 static void
6553 pmap_zero_page_check(vm_page_t m)
6554 {
6555         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
6556         uint32_t *p, *end;
6557         struct pcpu *pc;
6558
6559         sched_pin();
6560         pc = get_pcpu();
6561         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
6562         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
6563         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
6564                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
6565         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE2_AP_KRW,
6566             vm_page_pte2_attr(m)));
6567         end = (uint32_t*)(pc->pc_cmap2_addr + PAGE_SIZE);
6568         for (p = (uint32_t*)pc->pc_cmap2_addr; p < end; p++)
6569                 if (*p != 0)
6570                         panic("%s: page %p not zero, va: %p", __func__, m,
6571                             pc->pc_cmap2_addr);
6572         pte2_clear(cmap2_pte2p);
6573         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
6574         sched_unpin();
6575         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
6576 }
6577
6578 int
6579 pmap_pid_dump(int pid)
6580 {
6581         pmap_t pmap;
6582         struct proc *p;
6583         int npte2 = 0;
6584         int i, j, index;
6585
6586         sx_slock(&allproc_lock);
6587         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
6588                 if (p->p_pid != pid || p->p_vmspace == NULL)
6589                         continue;
6590                 index = 0;
6591                 pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
6592                 for (i = 0; i < NPTE1_IN_PT1; i++) {
6593                         pt1_entry_t pte1;
6594                         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
6595                         vm_offset_t base, va;
6596                         vm_paddr_t pa;
6597                         vm_page_t m;
6598
6599                         base = i << PTE1_SHIFT;
6600                         pte1 = pte1_load(&pmap->pm_pt1[i]);
6601
6602                         if (pte1_is_section(pte1)) {
6603                                 /*
6604                                  * QQQ: Do something here!
6605                                  */
6606                         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
6607                                 for (j = 0; j < NPTE2_IN_PT2; j++) {
6608                                         va = base + (j << PAGE_SHIFT);
6609                                         if (va >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
6610                                                 if (index) {
6611                                                         index = 0;
6612                                                         printf("\n");
6613                                                 }
6614                                                 sx_sunlock(&allproc_lock);
6615                                                 return (npte2);
6616                                         }
6617                                         pte2p = pmap_pte2(pmap, va);
6618                                         pte2 = pte2_load(pte2p);
6619                                         pmap_pte2_release(pte2p);
6620                                         if (!pte2_is_valid(pte2))
6621                                                 continue;
6622
6623                                         pa = pte2_pa(pte2);
6624                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6625                                         printf("va: 0x%x, pa: 0x%x, h: %d, w:"
6626                                             " %d, f: 0x%x", va, pa,
6627                                             m->hold_count, m->wire_count,
6628                                             m->flags);
6629                                         npte2++;
6630                                         index++;
6631                                         if (index >= 2) {
6632                                                 index = 0;
6633                                                 printf("\n");
6634                                         } else {
6635                                                 printf(" ");
6636                                         }
6637                                 }
6638                         }
6639                 }
6640         }
6641         sx_sunlock(&allproc_lock);
6642         return (npte2);
6643 }
6644
6645 #endif
6646
6647 #ifdef DDB
6648 static pt2_entry_t *
6649 pmap_pte2_ddb(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
6650 {
6651         pt1_entry_t pte1;
6652         vm_paddr_t pt2pg_pa;
6653
6654         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
6655         if (!pte1_is_link(pte1))
6656                 return (NULL);
6657
6658         if (pmap_is_current(pmap))
6659                 return (pt2map_entry(va));
6660
6661         /* Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE. */
6662         pt2pg_pa = trunc_page(pte1_link_pa(pte1));
6663         if (pte2_pa(pte2_load(PMAP3)) != pt2pg_pa) {
6664                 pte2_store(PMAP3, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
6665 #ifdef SMP
6666                 PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
6667 #endif
6668                 tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR3);
6669         }
6670 #ifdef SMP
6671         else if (PMAP3cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
6672                 PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
6673                 tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR3);
6674         }
6675 #endif
6676         return (PADDR3 + (arm32_btop(va) & (NPTE2_IN_PG - 1)));
6677 }
6678
6679 static void
6680 dump_pmap(pmap_t pmap)
6681 {
6682
6683         printf("pmap %p\n", pmap);
6684         printf("  pm_pt1: %p\n", pmap->pm_pt1);
6685         printf("  pm_pt2tab: %p\n", pmap->pm_pt2tab);
6686         printf("  pm_active: 0x%08lX\n", pmap->pm_active.__bits[0]);
6687 }
6688
6689 DB_SHOW_COMMAND(pmaps, pmap_list_pmaps)
6690 {
6691
6692         pmap_t pmap;
6693         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
6694                 dump_pmap(pmap);
6695         }
6696 }
6697
6698 static int
6699 pte2_class(pt2_entry_t pte2)
6700 {
6701         int cls;
6702
6703         cls = (pte2 >> 2) & 0x03;
6704         cls |= (pte2 >> 4) & 0x04;
6705         return (cls);
6706 }
6707
6708 static void
6709 dump_section(pmap_t pmap, uint32_t pte1_idx)
6710 {
6711 }
6712
6713 static void
6714 dump_link(pmap_t pmap, uint32_t pte1_idx, boolean_t invalid_ok)
6715 {
6716         uint32_t i;
6717         vm_offset_t va;
6718         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
6719         vm_page_t m;
6720
6721         va = pte1_idx << PTE1_SHIFT;
6722         pte2p = pmap_pte2_ddb(pmap, va);
6723         for (i = 0; i < NPTE2_IN_PT2; i++, pte2p++, va += PAGE_SIZE) {
6724                 pte2 = pte2_load(pte2p);
6725                 if (pte2 == 0)
6726                         continue;
6727                 if (!pte2_is_valid(pte2)) {
6728                         printf(" 0x%08X: 0x%08X", va, pte2);
6729                         if (!invalid_ok)
6730                                 printf(" - not valid !!!");
6731                         printf("\n");
6732                         continue;
6733                 }
6734                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(pte2));
6735                 printf(" 0x%08X: 0x%08X, TEX%d, s:%d, g:%d, m:%p", va , pte2,
6736                     pte2_class(pte2), !!(pte2 & PTE2_S), !(pte2 & PTE2_NG), m);
6737                 if (m != NULL) {
6738                         printf(" v:%d h:%d w:%d f:0x%04X\n", m->valid,
6739                             m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
6740                 } else {
6741                         printf("\n");
6742                 }
6743         }
6744 }
6745
6746 static __inline boolean_t
6747 is_pv_chunk_space(vm_offset_t va)
6748 {
6749
6750         if ((((vm_offset_t)pv_chunkbase) <= va) &&
6751             (va < ((vm_offset_t)pv_chunkbase + PAGE_SIZE * pv_maxchunks)))
6752                 return (TRUE);
6753         return (FALSE);
6754 }
6755
6756 DB_SHOW_COMMAND(pmap, pmap_pmap_print)
6757 {
6758         /* XXX convert args. */
6759         pmap_t pmap = (pmap_t)addr;
6760         pt1_entry_t pte1;
6761         pt2_entry_t pte2;
6762         vm_offset_t va, eva;
6763         vm_page_t m;
6764         uint32_t i;
6765         boolean_t invalid_ok, dump_link_ok, dump_pv_chunk;
6766
6767         if (have_addr) {
6768                 pmap_t pm;
6769
6770                 LIST_FOREACH(pm, &allpmaps, pm_list)
6771                         if (pm == pmap) break;
6772                 if (pm == NULL) {
6773                         printf("given pmap %p is not in allpmaps list\n", pmap);
6774                         return;
6775                 }
6776         } else
6777                 pmap = PCPU_GET(curpmap);
6778
6779         eva = (modif[0] == 'u') ? VM_MAXUSER_ADDRESS : 0xFFFFFFFF;
6780         dump_pv_chunk = FALSE; /* XXX evaluate from modif[] */
6781
6782         printf("pmap: 0x%08X\n", (uint32_t)pmap);
6783         printf("PT2MAP: 0x%08X\n", (uint32_t)PT2MAP);
6784         printf("pt2tab: 0x%08X\n", (uint32_t)pmap->pm_pt2tab);
6785
6786         for(i = 0; i < NPTE1_IN_PT1; i++) {
6787                 pte1 = pte1_load(&pmap->pm_pt1[i]);
6788                 if (pte1 == 0)
6789                         continue;
6790                 va = i << PTE1_SHIFT;
6791                 if (va >= eva)
6792                         break;
6793
6794                 if (pte1_is_section(pte1)) {
6795                         printf("0x%08X: Section 0x%08X, s:%d g:%d\n", va, pte1,
6796                             !!(pte1 & PTE1_S), !(pte1 & PTE1_NG));
6797                         dump_section(pmap, i);
6798                 } else if (pte1_is_link(pte1)) {
6799                         dump_link_ok = TRUE;
6800                         invalid_ok = FALSE;
6801                         pte2 = pte2_load(pmap_pt2tab_entry(pmap, va));
6802                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(pte1));
6803                         printf("0x%08X: Link 0x%08X, pt2tab: 0x%08X m: %p",
6804                             va, pte1, pte2, m);
6805                         if (is_pv_chunk_space(va)) {
6806                                 printf(" - pv_chunk space");
6807                                 if (dump_pv_chunk)
6808                                         invalid_ok = TRUE;
6809                                 else
6810                                         dump_link_ok = FALSE;
6811                         }
6812                         else if (m != NULL)
6813                                 printf(" w:%d w2:%u", m->wire_count,
6814                                     pt2_wirecount_get(m, pte1_index(va)));
6815                         if (pte2 == 0)
6816                                 printf(" !!! pt2tab entry is ZERO");
6817                         else if (pte2_pa(pte1) != pte2_pa(pte2))
6818                                 printf(" !!! pt2tab entry is DIFFERENT - m: %p",
6819                                     PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(pte2)));
6820                         printf("\n");
6821                         if (dump_link_ok)
6822                                 dump_link(pmap, i, invalid_ok);
6823                 } else
6824                         printf("0x%08X: Invalid entry 0x%08X\n", va, pte1);
6825         }
6826 }
6827
6828 static void
6829 dump_pt2tab(pmap_t pmap)
6830 {
6831         uint32_t i;
6832         pt2_entry_t pte2;
6833         vm_offset_t va;
6834         vm_paddr_t pa;
6835         vm_page_t m;
6836
6837         printf("PT2TAB:\n");
6838         for (i = 0; i < PT2TAB_ENTRIES; i++) {
6839                 pte2 = pte2_load(&pmap->pm_pt2tab[i]);
6840                 if (!pte2_is_valid(pte2))
6841                         continue;
6842                 va = i << PT2TAB_SHIFT;
6843                 pa = pte2_pa(pte2);
6844                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6845                 printf(" 0x%08X: 0x%08X, TEX%d, s:%d, m:%p", va, pte2,
6846                     pte2_class(pte2), !!(pte2 & PTE2_S), m);
6847                 if (m != NULL)
6848                         printf(" , h: %d, w: %d, f: 0x%04X pidx: %lld",
6849                             m->hold_count, m->wire_count, m->flags, m->pindex);
6850                 printf("\n");
6851         }
6852 }
6853
6854 DB_SHOW_COMMAND(pmap_pt2tab, pmap_pt2tab_print)
6855 {
6856         /* XXX convert args. */
6857         pmap_t pmap = (pmap_t)addr;
6858         pt1_entry_t pte1;
6859         pt2_entry_t pte2;
6860         vm_offset_t va;
6861         uint32_t i, start;
6862
6863         if (have_addr) {
6864                 printf("supported only on current pmap\n");
6865                 return;
6866         }
6867
6868         pmap = PCPU_GET(curpmap);
6869         printf("curpmap: 0x%08X\n", (uint32_t)pmap);
6870         printf("PT2MAP: 0x%08X\n", (uint32_t)PT2MAP);
6871         printf("pt2tab: 0x%08X\n", (uint32_t)pmap->pm_pt2tab);
6872
6873         start = pte1_index((vm_offset_t)PT2MAP);
6874         for (i = start; i < (start + NPT2_IN_PT2TAB); i++) {
6875                 pte1 = pte1_load(&pmap->pm_pt1[i]);
6876                 if (pte1 == 0)
6877                         continue;
6878                 va = i << PTE1_SHIFT;
6879                 if (pte1_is_section(pte1)) {
6880                         printf("0x%08X: Section 0x%08X, s:%d\n", va, pte1,
6881                             !!(pte1 & PTE1_S));
6882                         dump_section(pmap, i);
6883                 } else if (pte1_is_link(pte1)) {
6884                         pte2 = pte2_load(pmap_pt2tab_entry(pmap, va));
6885                         printf("0x%08X: Link 0x%08X, pt2tab: 0x%08X\n", va,
6886                             pte1, pte2);
6887                         if (pte2 == 0)
6888                                 printf("  !!! pt2tab entry is ZERO\n");
6889                 } else
6890                         printf("0x%08X: Invalid entry 0x%08X\n", va, pte1);
6891         }
6892         dump_pt2tab(pmap);
6893 }
6894 #endif