]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/arm/arm/pmap-v6.c
Mark more nodes as CTLFLAG_MPSAFE or CTLFLAG_NEEDGIANT (17 of many)
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / arm / arm / pmap-v6.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause AND BSD-2-Clause-FreeBSD
3  *
4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
5  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
8  * Copyright (c) 2014-2016 Svatopluk Kraus <skra@FreeBSD.org>
9  * Copyright (c) 2014-2016 Michal Meloun <mmel@FreeBSD.org>
10  * All rights reserved.
11  *
12  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
13  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
14  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
15  *
16  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
17  * modification, are permitted provided that the following conditions
18  * are met:
19  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
20  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
21  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
22  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
23  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
24  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
25  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
26  *    without specific prior written permission.
27  *
28  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
29  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
30  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
31  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
32  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
33  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
34  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
35  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
36  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
37  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
38  * SUCH DAMAGE.
39  *
40  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
41  */
42 /*-
43  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
44  * All rights reserved.
45  *
46  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
47  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
48  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
49  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
50  * CHATS research program.
51  *
52  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
53  * modification, are permitted provided that the following conditions
54  * are met:
55  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
56  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
57  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
58  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
59  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
60  *
61  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
62  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
63  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
64  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
65  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
66  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
67  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
68  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
69  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
70  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
71  * SUCH DAMAGE.
72  */
73
74 #include <sys/cdefs.h>
75 __FBSDID("$FreeBSD$");
76
77 /*
78  *      Manages physical address maps.
79  *
80  *      Since the information managed by this module is
81  *      also stored by the logical address mapping module,
82  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
83  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
84  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
85  *      requested.
86  *
87  *      In order to cope with hardware architectures which
88  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
89  *      this module may delay invalidate or reduced protection
90  *      operations until such time as they are actually
91  *      necessary.  This module is given full information as
92  *      to which processors are currently using which maps,
93  *      and to when physical maps must be made correct.
94  */
95
96 #include "opt_vm.h"
97 #include "opt_pmap.h"
98 #include "opt_ddb.h"
99
100 #include <sys/param.h>
101 #include <sys/systm.h>
102 #include <sys/kernel.h>
103 #include <sys/ktr.h>
104 #include <sys/lock.h>
105 #include <sys/proc.h>
106 #include <sys/rwlock.h>
107 #include <sys/malloc.h>
108 #include <sys/vmmeter.h>
109 #include <sys/malloc.h>
110 #include <sys/mman.h>
111 #include <sys/sf_buf.h>
112 #include <sys/smp.h>
113 #include <sys/sched.h>
114 #include <sys/sysctl.h>
115
116 #ifdef DDB
117 #include <ddb/ddb.h>
118 #endif
119
120 #include <machine/physmem.h>
121
122 #include <vm/vm.h>
123 #include <vm/uma.h>
124 #include <vm/pmap.h>
125 #include <vm/vm_param.h>
126 #include <vm/vm_kern.h>
127 #include <vm/vm_object.h>
128 #include <vm/vm_map.h>
129 #include <vm/vm_page.h>
130 #include <vm/vm_pageout.h>
131 #include <vm/vm_phys.h>
132 #include <vm/vm_extern.h>
133 #include <vm/vm_reserv.h>
134 #include <sys/lock.h>
135 #include <sys/mutex.h>
136
137 #include <machine/md_var.h>
138 #include <machine/pmap_var.h>
139 #include <machine/cpu.h>
140 #include <machine/pcb.h>
141 #include <machine/sf_buf.h>
142 #ifdef SMP
143 #include <machine/smp.h>
144 #endif
145 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
146 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
147 #endif
148
149 #ifndef DIAGNOSTIC
150 #define PMAP_INLINE     __inline
151 #else
152 #define PMAP_INLINE
153 #endif
154
155 #ifdef PMAP_DEBUG
156 static void pmap_zero_page_check(vm_page_t m);
157 void pmap_debug(int level);
158 int pmap_pid_dump(int pid);
159
160 #define PDEBUG(_lev_,_stat_) \
161         if (pmap_debug_level >= (_lev_)) \
162                 ((_stat_))
163 #define dprintf printf
164 int pmap_debug_level = 1;
165 #else   /* PMAP_DEBUG */
166 #define PDEBUG(_lev_,_stat_) /* Nothing */
167 #define dprintf(x, arg...)
168 #endif  /* PMAP_DEBUG */
169
170 /*
171  *  Level 2 page tables map definion ('max' is excluded).
172  */
173
174 #define PT2V_MIN_ADDRESS        ((vm_offset_t)PT2MAP)
175 #define PT2V_MAX_ADDRESS        ((vm_offset_t)PT2MAP + PT2MAP_SIZE)
176
177 #define UPT2V_MIN_ADDRESS       ((vm_offset_t)PT2MAP)
178 #define UPT2V_MAX_ADDRESS \
179     ((vm_offset_t)(PT2MAP + (KERNBASE >> PT2MAP_SHIFT)))
180
181 /*
182  *  Promotion to a 1MB (PTE1) page mapping requires that the corresponding
183  *  4KB (PTE2) page mappings have identical settings for the following fields:
184  */
185 #define PTE2_PROMOTE    (PTE2_V | PTE2_A | PTE2_NM | PTE2_S | PTE2_NG | \
186                          PTE2_NX | PTE2_RO | PTE2_U | PTE2_W |          \
187                          PTE2_ATTR_MASK)
188
189 #define PTE1_PROMOTE    (PTE1_V | PTE1_A | PTE1_NM | PTE1_S | PTE1_NG | \
190                          PTE1_NX | PTE1_RO | PTE1_U | PTE1_W |          \
191                          PTE1_ATTR_MASK)
192
193 #define ATTR_TO_L1(l2_attr)     ((((l2_attr) & L2_TEX0) ? L1_S_TEX0 : 0) | \
194                                  (((l2_attr) & L2_C)    ? L1_S_C    : 0) | \
195                                  (((l2_attr) & L2_B)    ? L1_S_B    : 0) | \
196                                  (((l2_attr) & PTE2_A)  ? PTE1_A    : 0) | \
197                                  (((l2_attr) & PTE2_NM) ? PTE1_NM   : 0) | \
198                                  (((l2_attr) & PTE2_S)  ? PTE1_S    : 0) | \
199                                  (((l2_attr) & PTE2_NG) ? PTE1_NG   : 0) | \
200                                  (((l2_attr) & PTE2_NX) ? PTE1_NX   : 0) | \
201                                  (((l2_attr) & PTE2_RO) ? PTE1_RO   : 0) | \
202                                  (((l2_attr) & PTE2_U)  ? PTE1_U    : 0) | \
203                                  (((l2_attr) & PTE2_W)  ? PTE1_W    : 0))
204
205 #define ATTR_TO_L2(l1_attr)     ((((l1_attr) & L1_S_TEX0) ? L2_TEX0 : 0) | \
206                                  (((l1_attr) & L1_S_C)    ? L2_C    : 0) | \
207                                  (((l1_attr) & L1_S_B)    ? L2_B    : 0) | \
208                                  (((l1_attr) & PTE1_A)    ? PTE2_A  : 0) | \
209                                  (((l1_attr) & PTE1_NM)   ? PTE2_NM : 0) | \
210                                  (((l1_attr) & PTE1_S)    ? PTE2_S  : 0) | \
211                                  (((l1_attr) & PTE1_NG)   ? PTE2_NG : 0) | \
212                                  (((l1_attr) & PTE1_NX)   ? PTE2_NX : 0) | \
213                                  (((l1_attr) & PTE1_RO)   ? PTE2_RO : 0) | \
214                                  (((l1_attr) & PTE1_U)    ? PTE2_U  : 0) | \
215                                  (((l1_attr) & PTE1_W)    ? PTE2_W  : 0))
216
217 /*
218  *  PTE2 descriptors creation macros.
219  */
220 #define PTE2_ATTR_DEFAULT       vm_memattr_to_pte2(VM_MEMATTR_DEFAULT)
221 #define PTE2_ATTR_PT            vm_memattr_to_pte2(pt_memattr)
222
223 #define PTE2_KPT(pa)    PTE2_KERN(pa, PTE2_AP_KRW, PTE2_ATTR_PT)
224 #define PTE2_KPT_NG(pa) PTE2_KERN_NG(pa, PTE2_AP_KRW, PTE2_ATTR_PT)
225
226 #define PTE2_KRW(pa)    PTE2_KERN(pa, PTE2_AP_KRW, PTE2_ATTR_DEFAULT)
227 #define PTE2_KRO(pa)    PTE2_KERN(pa, PTE2_AP_KR, PTE2_ATTR_DEFAULT)
228
229 #define PV_STATS
230 #ifdef PV_STATS
231 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
232 #else
233 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
234 #endif
235
236 /*
237  *  The boot_pt1 is used temporary in very early boot stage as L1 page table.
238  *  We can init many things with no memory allocation thanks to its static
239  *  allocation and this brings two main advantages:
240  *  (1) other cores can be started very simply,
241  *  (2) various boot loaders can be supported as its arguments can be processed
242  *      in virtual address space and can be moved to safe location before
243  *      first allocation happened.
244  *  Only disadvantage is that boot_pt1 is used only in very early boot stage.
245  *  However, the table is uninitialized and so lays in bss. Therefore kernel
246  *  image size is not influenced.
247  *
248  *  QQQ: In the future, maybe, boot_pt1 can be used for soft reset and
249  *       CPU suspend/resume game.
250  */
251 extern pt1_entry_t boot_pt1[];
252
253 vm_paddr_t base_pt1;
254 pt1_entry_t *kern_pt1;
255 pt2_entry_t *kern_pt2tab;
256 pt2_entry_t *PT2MAP;
257
258 static uint32_t ttb_flags;
259 static vm_memattr_t pt_memattr;
260 ttb_entry_t pmap_kern_ttb;
261
262 struct pmap kernel_pmap_store;
263 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
264 static struct pmaplist allpmaps;
265 static struct mtx allpmaps_lock;
266
267 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
268 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
269
270 static vm_offset_t kernel_vm_end_new;
271 vm_offset_t kernel_vm_end = KERNBASE + NKPT2PG * NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE;
272 vm_offset_t vm_max_kernel_address;
273 vm_paddr_t kernel_l1pa;
274
275 static struct rwlock __aligned(CACHE_LINE_SIZE) pvh_global_lock;
276
277 /*
278  *  Data for the pv entry allocation mechanism
279  */
280 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
281 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
282 static struct md_page *pv_table; /* XXX: Is it used only the list in md_page? */
283 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
284
285 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
286 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
287 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
288
289 vm_paddr_t first_managed_pa;
290 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pte1_index(pa - first_managed_pa)])
291
292 /*
293  *  All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
294  */
295 caddr_t _tmppt = 0;
296
297 /*
298  *  Crashdump maps.
299  */
300 static caddr_t crashdumpmap;
301
302 static pt2_entry_t *PMAP1 = NULL, *PMAP2;
303 static pt2_entry_t *PADDR1 = NULL, *PADDR2;
304 #ifdef DDB
305 static pt2_entry_t *PMAP3;
306 static pt2_entry_t *PADDR3;
307 static int PMAP3cpu __unused; /* for SMP only */
308 #endif
309 #ifdef SMP
310 static int PMAP1cpu;
311 static int PMAP1changedcpu;
312 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD,
313     &PMAP1changedcpu, 0,
314     "Number of times pmap_pte2_quick changed CPU with same PMAP1");
315 #endif
316 static int PMAP1changed;
317 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD,
318     &PMAP1changed, 0,
319     "Number of times pmap_pte2_quick changed PMAP1");
320 static int PMAP1unchanged;
321 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD,
322     &PMAP1unchanged, 0,
323     "Number of times pmap_pte2_quick didn't change PMAP1");
324 static struct mtx PMAP2mutex;
325
326 /*
327  * Internal flags for pmap_enter()'s helper functions.
328  */
329 #define PMAP_ENTER_NORECLAIM    0x1000000       /* Don't reclaim PV entries. */
330 #define PMAP_ENTER_NOREPLACE    0x2000000       /* Don't replace mappings. */
331
332 static __inline void pt2_wirecount_init(vm_page_t m);
333 static boolean_t pmap_demote_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p,
334     vm_offset_t va);
335 static int pmap_enter_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pt1_entry_t pte1,
336     u_int flags, vm_page_t m);
337 void cache_icache_sync_fresh(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, vm_size_t size);
338
339 /*
340  *  Function to set the debug level of the pmap code.
341  */
342 #ifdef PMAP_DEBUG
343 void
344 pmap_debug(int level)
345 {
346
347         pmap_debug_level = level;
348         dprintf("pmap_debug: level=%d\n", pmap_debug_level);
349 }
350 #endif /* PMAP_DEBUG */
351
352 /*
353  *  This table must corespond with memory attribute configuration in vm.h.
354  *  First entry is used for normal system mapping.
355  *
356  *  Device memory is always marked as shared.
357  *  Normal memory is shared only in SMP .
358  *  Not outer shareable bits are not used yet.
359  *  Class 6 cannot be used on ARM11.
360  */
361 #define TEXDEF_TYPE_SHIFT       0
362 #define TEXDEF_TYPE_MASK        0x3
363 #define TEXDEF_INNER_SHIFT      2
364 #define TEXDEF_INNER_MASK       0x3
365 #define TEXDEF_OUTER_SHIFT      4
366 #define TEXDEF_OUTER_MASK       0x3
367 #define TEXDEF_NOS_SHIFT        6
368 #define TEXDEF_NOS_MASK         0x1
369
370 #define TEX(t, i, o, s)                         \
371                 ((t) << TEXDEF_TYPE_SHIFT) |    \
372                 ((i) << TEXDEF_INNER_SHIFT) |   \
373                 ((o) << TEXDEF_OUTER_SHIFT |    \
374                 ((s) << TEXDEF_NOS_SHIFT))
375
376 static uint32_t tex_class[8] = {
377 /*          type      inner cache outer cache */
378         TEX(PRRR_MEM, NMRR_WB_WA, NMRR_WB_WA, 0),  /* 0 - ATTR_WB_WA    */
379         TEX(PRRR_MEM, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 1 - ATTR_NOCACHE  */
380         TEX(PRRR_DEV, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 2 - ATTR_DEVICE   */
381         TEX(PRRR_SO,  NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 3 - ATTR_SO       */
382         TEX(PRRR_MEM, NMRR_WT,    NMRR_WT,    0),  /* 4 - ATTR_WT       */
383         TEX(PRRR_MEM, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 5 - NOT USED YET  */
384         TEX(PRRR_MEM, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 6 - NOT USED YET  */
385         TEX(PRRR_MEM, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 7 - NOT USED YET  */
386 };
387 #undef TEX
388
389 static uint32_t pte2_attr_tab[8] = {
390         PTE2_ATTR_WB_WA,        /* 0 - VM_MEMATTR_WB_WA */
391         PTE2_ATTR_NOCACHE,      /* 1 - VM_MEMATTR_NOCACHE */
392         PTE2_ATTR_DEVICE,       /* 2 - VM_MEMATTR_DEVICE */
393         PTE2_ATTR_SO,           /* 3 - VM_MEMATTR_SO */
394         PTE2_ATTR_WT,           /* 4 - VM_MEMATTR_WRITE_THROUGH */
395         0,                      /* 5 - NOT USED YET */
396         0,                      /* 6 - NOT USED YET */
397         0                       /* 7 - NOT USED YET */
398 };
399 CTASSERT(VM_MEMATTR_WB_WA == 0);
400 CTASSERT(VM_MEMATTR_NOCACHE == 1);
401 CTASSERT(VM_MEMATTR_DEVICE == 2);
402 CTASSERT(VM_MEMATTR_SO == 3);
403 CTASSERT(VM_MEMATTR_WRITE_THROUGH == 4);
404 #define VM_MEMATTR_END  (VM_MEMATTR_WRITE_THROUGH + 1)
405
406 boolean_t
407 pmap_is_valid_memattr(pmap_t pmap __unused, vm_memattr_t mode)
408 {
409
410         return (mode >= 0 && mode < VM_MEMATTR_END);
411 }
412
413 static inline uint32_t
414 vm_memattr_to_pte2(vm_memattr_t ma)
415 {
416
417         KASSERT((u_int)ma < VM_MEMATTR_END,
418             ("%s: bad vm_memattr_t %d", __func__, ma));
419         return (pte2_attr_tab[(u_int)ma]);
420 }
421
422 static inline uint32_t
423 vm_page_pte2_attr(vm_page_t m)
424 {
425
426         return (vm_memattr_to_pte2(m->md.pat_mode));
427 }
428
429 /*
430  * Convert TEX definition entry to TTB flags.
431  */
432 static uint32_t
433 encode_ttb_flags(int idx)
434 {
435         uint32_t inner, outer, nos, reg;
436
437         inner = (tex_class[idx] >> TEXDEF_INNER_SHIFT) &
438                 TEXDEF_INNER_MASK;
439         outer = (tex_class[idx] >> TEXDEF_OUTER_SHIFT) &
440                 TEXDEF_OUTER_MASK;
441         nos = (tex_class[idx] >> TEXDEF_NOS_SHIFT) &
442                 TEXDEF_NOS_MASK;
443
444         reg = nos << 5;
445         reg |= outer << 3;
446         if (cpuinfo.coherent_walk)
447                 reg |= (inner & 0x1) << 6;
448         reg |= (inner & 0x2) >> 1;
449 #ifdef SMP
450         ARM_SMP_UP(
451                 reg |= 1 << 1,
452         );
453 #endif
454         return reg;
455 }
456
457 /*
458  *  Set TEX remapping registers in current CPU.
459  */
460 void
461 pmap_set_tex(void)
462 {
463         uint32_t prrr, nmrr;
464         uint32_t type, inner, outer, nos;
465         int i;
466
467 #ifdef PMAP_PTE_NOCACHE
468         /* XXX fixme */
469         if (cpuinfo.coherent_walk) {
470                 pt_memattr = VM_MEMATTR_WB_WA;
471                 ttb_flags = encode_ttb_flags(0);
472         }
473         else {
474                 pt_memattr = VM_MEMATTR_NOCACHE;
475                 ttb_flags = encode_ttb_flags(1);
476         }
477 #else
478         pt_memattr = VM_MEMATTR_WB_WA;
479         ttb_flags = encode_ttb_flags(0);
480 #endif
481
482         prrr = 0;
483         nmrr = 0;
484
485         /* Build remapping register from TEX classes. */
486         for (i = 0; i < 8; i++) {
487                 type = (tex_class[i] >> TEXDEF_TYPE_SHIFT) &
488                         TEXDEF_TYPE_MASK;
489                 inner = (tex_class[i] >> TEXDEF_INNER_SHIFT) &
490                         TEXDEF_INNER_MASK;
491                 outer = (tex_class[i] >> TEXDEF_OUTER_SHIFT) &
492                         TEXDEF_OUTER_MASK;
493                 nos = (tex_class[i] >> TEXDEF_NOS_SHIFT) &
494                         TEXDEF_NOS_MASK;
495
496                 prrr |= type  << (i * 2);
497                 prrr |= nos   << (i + 24);
498                 nmrr |= inner << (i * 2);
499                 nmrr |= outer << (i * 2 + 16);
500         }
501         /* Add shareable bits for device memory. */
502         prrr |= PRRR_DS0 | PRRR_DS1;
503
504         /* Add shareable bits for normal memory in SMP case. */
505 #ifdef SMP
506         ARM_SMP_UP(
507                 prrr |= PRRR_NS1,
508         );
509 #endif
510         cp15_prrr_set(prrr);
511         cp15_nmrr_set(nmrr);
512
513         /* Caches are disabled, so full TLB flush should be enough. */
514         tlb_flush_all_local();
515 }
516
517 /*
518  * Remap one vm_meattr class to another one. This can be useful as
519  * workaround for SOC errata, e.g. if devices must be accessed using
520  * SO memory class.
521  *
522  * !!! Please note that this function is absolutely last resort thing.
523  * It should not be used under normal circumstances. !!!
524  *
525  * Usage rules:
526  * - it shall be called after pmap_bootstrap_prepare() and before
527  *   cpu_mp_start() (thus only on boot CPU). In practice, it's expected
528  *   to be called from platform_attach() or platform_late_init().
529  *
530  * - if remapping doesn't change caching mode, or until uncached class
531  *   is remapped to any kind of cached one, then no other restriction exists.
532  *
533  * - if pmap_remap_vm_attr() changes caching mode, but both (original and
534  *   remapped) remain cached, then caller is resposible for calling
535  *   of dcache_wbinv_poc_all().
536  *
537  * - remapping of any kind of cached class to uncached is not permitted.
538  */
539 void
540 pmap_remap_vm_attr(vm_memattr_t old_attr, vm_memattr_t new_attr)
541 {
542         int old_idx, new_idx;
543
544         /* Map VM memattrs to indexes to tex_class table. */
545         old_idx = PTE2_ATTR2IDX(pte2_attr_tab[(int)old_attr]);
546         new_idx = PTE2_ATTR2IDX(pte2_attr_tab[(int)new_attr]);
547
548         /* Replace TEX attribute and apply it. */
549         tex_class[old_idx] = tex_class[new_idx];
550         pmap_set_tex();
551 }
552
553 /*
554  * KERNBASE must be multiple of NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE. In other words,
555  * KERNBASE is mapped by first L2 page table in L2 page table page. It
556  * meets same constrain due to PT2MAP being placed just under KERNBASE.
557  */
558 CTASSERT((KERNBASE & (NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE - 1)) == 0);
559 CTASSERT((KERNBASE - VM_MAXUSER_ADDRESS) >= PT2MAP_SIZE);
560
561 /*
562  *  In crazy dreams, PAGE_SIZE could be a multiple of PTE2_SIZE in general.
563  *  For now, anyhow, the following check must be fulfilled.
564  */
565 CTASSERT(PAGE_SIZE == PTE2_SIZE);
566 /*
567  *  We don't want to mess up MI code with all MMU and PMAP definitions,
568  *  so some things, which depend on other ones, are defined independently.
569  *  Now, it is time to check that we don't screw up something.
570  */
571 CTASSERT(PDRSHIFT == PTE1_SHIFT);
572 /*
573  *  Check L1 and L2 page table entries definitions consistency.
574  */
575 CTASSERT(NB_IN_PT1 == (sizeof(pt1_entry_t) * NPTE1_IN_PT1));
576 CTASSERT(NB_IN_PT2 == (sizeof(pt2_entry_t) * NPTE2_IN_PT2));
577 /*
578  *  Check L2 page tables page consistency.
579  */
580 CTASSERT(PAGE_SIZE == (NPT2_IN_PG * NB_IN_PT2));
581 CTASSERT((1 << PT2PG_SHIFT) == NPT2_IN_PG);
582 /*
583  *  Check PT2TAB consistency.
584  *  PT2TAB_ENTRIES is defined as a division of NPTE1_IN_PT1 by NPT2_IN_PG.
585  *  This should be done without remainder.
586  */
587 CTASSERT(NPTE1_IN_PT1 == (PT2TAB_ENTRIES * NPT2_IN_PG));
588
589 /*
590  *      A PT2MAP magic.
591  *
592  *  All level 2 page tables (PT2s) are mapped continuously and accordingly
593  *  into PT2MAP address space. As PT2 size is less than PAGE_SIZE, this can
594  *  be done only if PAGE_SIZE is a multiple of PT2 size. All PT2s in one page
595  *  must be used together, but not necessary at once. The first PT2 in a page
596  *  must map things on correctly aligned address and the others must follow
597  *  in right order.
598  */
599 #define NB_IN_PT2TAB    (PT2TAB_ENTRIES * sizeof(pt2_entry_t))
600 #define NPT2_IN_PT2TAB  (NB_IN_PT2TAB / NB_IN_PT2)
601 #define NPG_IN_PT2TAB   (NB_IN_PT2TAB / PAGE_SIZE)
602
603 /*
604  *  Check PT2TAB consistency.
605  *  NPT2_IN_PT2TAB is defined as a division of NB_IN_PT2TAB by NB_IN_PT2.
606  *  NPG_IN_PT2TAB is defined as a division of NB_IN_PT2TAB by PAGE_SIZE.
607  *  The both should be done without remainder.
608  */
609 CTASSERT(NB_IN_PT2TAB == (NPT2_IN_PT2TAB * NB_IN_PT2));
610 CTASSERT(NB_IN_PT2TAB == (NPG_IN_PT2TAB * PAGE_SIZE));
611 /*
612  *  The implementation was made general, however, with the assumption
613  *  bellow in mind. In case of another value of NPG_IN_PT2TAB,
614  *  the code should be once more rechecked.
615  */
616 CTASSERT(NPG_IN_PT2TAB == 1);
617
618 /*
619  *  Get offset of PT2 in a page
620  *  associated with given PT1 index.
621  */
622 static __inline u_int
623 page_pt2off(u_int pt1_idx)
624 {
625
626         return ((pt1_idx & PT2PG_MASK) * NB_IN_PT2);
627 }
628
629 /*
630  *  Get physical address of PT2
631  *  associated with given PT2s page and PT1 index.
632  */
633 static __inline vm_paddr_t
634 page_pt2pa(vm_paddr_t pgpa, u_int pt1_idx)
635 {
636
637         return (pgpa + page_pt2off(pt1_idx));
638 }
639
640 /*
641  *  Get first entry of PT2
642  *  associated with given PT2s page and PT1 index.
643  */
644 static __inline pt2_entry_t *
645 page_pt2(vm_offset_t pgva, u_int pt1_idx)
646 {
647
648         return ((pt2_entry_t *)(pgva + page_pt2off(pt1_idx)));
649 }
650
651 /*
652  *  Get virtual address of PT2s page (mapped in PT2MAP)
653  *  which holds PT2 which holds entry which maps given virtual address.
654  */
655 static __inline vm_offset_t
656 pt2map_pt2pg(vm_offset_t va)
657 {
658
659         va &= ~(NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE - 1);
660         return ((vm_offset_t)pt2map_entry(va));
661 }
662
663 /*****************************************************************************
664  *
665  *     THREE pmap initialization milestones exist:
666  *
667  *  locore.S
668  *    -> fundamental init (including MMU) in ASM
669  *
670  *  initarm()
671  *    -> fundamental init continues in C
672  *    -> first available physical address is known
673  *
674  *    pmap_bootstrap_prepare() -> FIRST PMAP MILESTONE (first epoch begins)
675  *      -> basic (safe) interface for physical address allocation is made
676  *      -> basic (safe) interface for virtual mapping is made
677  *      -> limited not SMP coherent work is possible
678  *
679  *    -> more fundamental init continues in C
680  *    -> locks and some more things are available
681  *    -> all fundamental allocations and mappings are done
682  *
683  *    pmap_bootstrap() -> SECOND PMAP MILESTONE (second epoch begins)
684  *      -> phys_avail[] and virtual_avail is set
685  *      -> control is passed to vm subsystem
686  *      -> physical and virtual address allocation are off limit
687  *      -> low level mapping functions, some SMP coherent,
688  *         are available, which cannot be used before vm subsystem
689  *         is being inited
690  *
691  *  mi_startup()
692  *    -> vm subsystem is being inited
693  *
694  *      pmap_init() -> THIRD PMAP MILESTONE (third epoch begins)
695  *        -> pmap is fully inited
696  *
697  *****************************************************************************/
698
699 /*****************************************************************************
700  *
701  *      PMAP first stage initialization and utility functions
702  *      for pre-bootstrap epoch.
703  *
704  *  After pmap_bootstrap_prepare() is called, the following functions
705  *  can be used:
706  *
707  *  (1) strictly only for this stage functions for physical page allocations,
708  *      virtual space allocations, and mappings:
709  *
710  *  vm_paddr_t pmap_preboot_get_pages(u_int num);
711  *  void pmap_preboot_map_pages(vm_paddr_t pa, vm_offset_t va, u_int num);
712  *  vm_offset_t pmap_preboot_reserve_pages(u_int num);
713  *  vm_offset_t pmap_preboot_get_vpages(u_int num);
714  *  void pmap_preboot_map_attr(vm_paddr_t pa, vm_offset_t va, vm_size_t size,
715  *      vm_prot_t prot, vm_memattr_t attr);
716  *
717  *  (2) for all stages:
718  *
719  *  vm_paddr_t pmap_kextract(vm_offset_t va);
720  *
721  *  NOTE: This is not SMP coherent stage.
722  *
723  *****************************************************************************/
724
725 #define KERNEL_P2V(pa) \
726     ((vm_offset_t)((pa) - arm_physmem_kernaddr + KERNVIRTADDR))
727 #define KERNEL_V2P(va) \
728     ((vm_paddr_t)((va) - KERNVIRTADDR + arm_physmem_kernaddr))
729
730 static vm_paddr_t last_paddr;
731
732 /*
733  *  Pre-bootstrap epoch page allocator.
734  */
735 vm_paddr_t
736 pmap_preboot_get_pages(u_int num)
737 {
738         vm_paddr_t ret;
739
740         ret = last_paddr;
741         last_paddr += num * PAGE_SIZE;
742
743         return (ret);
744 }
745
746 /*
747  *      The fundamental initialization of PMAP stuff.
748  *
749  *  Some things already happened in locore.S and some things could happen
750  *  before pmap_bootstrap_prepare() is called, so let's recall what is done:
751  *  1. Caches are disabled.
752  *  2. We are running on virtual addresses already with 'boot_pt1'
753  *     as L1 page table.
754  *  3. So far, all virtual addresses can be converted to physical ones and
755  *     vice versa by the following macros:
756  *       KERNEL_P2V(pa) .... physical to virtual ones,
757  *       KERNEL_V2P(va) .... virtual to physical ones.
758  *
759  *  What is done herein:
760  *  1. The 'boot_pt1' is replaced by real kernel L1 page table 'kern_pt1'.
761  *  2. PT2MAP magic is brought to live.
762  *  3. Basic preboot functions for page allocations and mappings can be used.
763  *  4. Everything is prepared for L1 cache enabling.
764  *
765  *  Variations:
766  *  1. To use second TTB register, so kernel and users page tables will be
767  *     separated. This way process forking - pmap_pinit() - could be faster,
768  *     it saves physical pages and KVA per a process, and it's simple change.
769  *     However, it will lead, due to hardware matter, to the following:
770  *     (a) 2G space for kernel and 2G space for users.
771  *     (b) 1G space for kernel in low addresses and 3G for users above it.
772  *     A question is: Is the case (b) really an option? Note that case (b)
773  *     does save neither physical memory and KVA.
774  */
775 void
776 pmap_bootstrap_prepare(vm_paddr_t last)
777 {
778         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2tab_pa, pa, size;
779         vm_offset_t pt2pg_va;
780         pt1_entry_t *pte1p;
781         pt2_entry_t *pte2p;
782         u_int i;
783         uint32_t l1_attr;
784
785         /*
786          * Now, we are going to make real kernel mapping. Note that we are
787          * already running on some mapping made in locore.S and we expect
788          * that it's large enough to ensure nofault access to physical memory
789          * allocated herein before switch.
790          *
791          * As kernel image and everything needed before are and will be mapped
792          * by section mappings, we align last physical address to PTE1_SIZE.
793          */
794         last_paddr = pte1_roundup(last);
795
796         /*
797          * Allocate and zero page(s) for kernel L1 page table.
798          *
799          * Note that it's first allocation on space which was PTE1_SIZE
800          * aligned and as such base_pt1 is aligned to NB_IN_PT1 too.
801          */
802         base_pt1 = pmap_preboot_get_pages(NPG_IN_PT1);
803         kern_pt1 = (pt1_entry_t *)KERNEL_P2V(base_pt1);
804         bzero((void*)kern_pt1, NB_IN_PT1);
805         pte1_sync_range(kern_pt1, NB_IN_PT1);
806
807         /* Allocate and zero page(s) for kernel PT2TAB. */
808         pt2tab_pa = pmap_preboot_get_pages(NPG_IN_PT2TAB);
809         kern_pt2tab = (pt2_entry_t *)KERNEL_P2V(pt2tab_pa);
810         bzero(kern_pt2tab, NB_IN_PT2TAB);
811         pte2_sync_range(kern_pt2tab, NB_IN_PT2TAB);
812
813         /* Allocate and zero page(s) for kernel L2 page tables. */
814         pt2pg_pa = pmap_preboot_get_pages(NKPT2PG);
815         pt2pg_va = KERNEL_P2V(pt2pg_pa);
816         size = NKPT2PG * PAGE_SIZE;
817         bzero((void*)pt2pg_va, size);
818         pte2_sync_range((pt2_entry_t *)pt2pg_va, size);
819
820         /*
821          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
822          * preallocated pages for kernel L2 page tables so that vm_page
823          * structures representing these pages will be created. The vm_page
824          * structures are required for promotion of the corresponding kernel
825          * virtual addresses to section mappings.
826          */
827         vm_phys_add_seg(pt2tab_pa, pmap_preboot_get_pages(0));
828
829         /*
830          * Insert allocated L2 page table pages to PT2TAB and make
831          * link to all PT2s in L1 page table. See how kernel_vm_end
832          * is initialized.
833          *
834          * We play simple and safe. So every KVA will have underlaying
835          * L2 page table, even kernel image mapped by sections.
836          */
837         pte2p = kern_pt2tab_entry(KERNBASE);
838         for (pa = pt2pg_pa; pa < pt2pg_pa + size; pa += PTE2_SIZE)
839                 pt2tab_store(pte2p++, PTE2_KPT(pa));
840
841         pte1p = kern_pte1(KERNBASE);
842         for (pa = pt2pg_pa; pa < pt2pg_pa + size; pa += NB_IN_PT2)
843                 pte1_store(pte1p++, PTE1_LINK(pa));
844
845         /* Make section mappings for kernel. */
846         l1_attr = ATTR_TO_L1(PTE2_ATTR_DEFAULT);
847         pte1p = kern_pte1(KERNBASE);
848         for (pa = KERNEL_V2P(KERNBASE); pa < last; pa += PTE1_SIZE)
849                 pte1_store(pte1p++, PTE1_KERN(pa, PTE1_AP_KRW, l1_attr));
850
851         /*
852          * Get free and aligned space for PT2MAP and make L1 page table links
853          * to L2 page tables held in PT2TAB.
854          *
855          * Note that pages holding PT2s are stored in PT2TAB as pt2_entry_t
856          * descriptors and PT2TAB page(s) itself is(are) used as PT2s. Thus
857          * each entry in PT2TAB maps all PT2s in a page. This implies that
858          * virtual address of PT2MAP must be aligned to NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE.
859          */
860         PT2MAP = (pt2_entry_t *)(KERNBASE - PT2MAP_SIZE);
861         pte1p = kern_pte1((vm_offset_t)PT2MAP);
862         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPT2_IN_PT2TAB; i++, pa += NB_IN_PT2) {
863                 pte1_store(pte1p++, PTE1_LINK(pa));
864         }
865
866         /*
867          * Store PT2TAB in PT2TAB itself, i.e. self reference mapping.
868          * Each pmap will hold own PT2TAB, so the mapping should be not global.
869          */
870         pte2p = kern_pt2tab_entry((vm_offset_t)PT2MAP);
871         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPG_IN_PT2TAB; i++, pa += PTE2_SIZE) {
872                 pt2tab_store(pte2p++, PTE2_KPT_NG(pa));
873         }
874
875         /*
876          * Choose correct L2 page table and make mappings for allocations
877          * made herein which replaces temporary locore.S mappings after a while.
878          * Note that PT2MAP cannot be used until we switch to kern_pt1.
879          *
880          * Note, that these allocations started aligned on 1M section and
881          * kernel PT1 was allocated first. Making of mappings must follow
882          * order of physical allocations as we've used KERNEL_P2V() macro
883          * for virtual addresses resolution.
884          */
885         pte2p = kern_pt2tab_entry((vm_offset_t)kern_pt1);
886         pt2pg_va = KERNEL_P2V(pte2_pa(pte2_load(pte2p)));
887
888         pte2p = page_pt2(pt2pg_va, pte1_index((vm_offset_t)kern_pt1));
889
890         /* Make mapping for kernel L1 page table. */
891         for (pa = base_pt1, i = 0; i < NPG_IN_PT1; i++, pa += PTE2_SIZE)
892                 pte2_store(pte2p++, PTE2_KPT(pa));
893
894         /* Make mapping for kernel PT2TAB. */
895         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPG_IN_PT2TAB; i++, pa += PTE2_SIZE)
896                 pte2_store(pte2p++, PTE2_KPT(pa));
897
898         /* Finally, switch from 'boot_pt1' to 'kern_pt1'. */
899         pmap_kern_ttb = base_pt1 | ttb_flags;
900         cpuinfo_reinit_mmu(pmap_kern_ttb);
901         /*
902          * Initialize the first available KVA. As kernel image is mapped by
903          * sections, we are leaving some gap behind.
904          */
905         virtual_avail = (vm_offset_t)kern_pt2tab + NPG_IN_PT2TAB * PAGE_SIZE;
906 }
907
908 /*
909  *  Setup L2 page table page for given KVA.
910  *  Used in pre-bootstrap epoch.
911  *
912  *  Note that we have allocated NKPT2PG pages for L2 page tables in advance
913  *  and used them for mapping KVA starting from KERNBASE. However, this is not
914  *  enough. Vectors and devices need L2 page tables too. Note that they are
915  *  even above VM_MAX_KERNEL_ADDRESS.
916  */
917 static __inline vm_paddr_t
918 pmap_preboot_pt2pg_setup(vm_offset_t va)
919 {
920         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
921         vm_paddr_t pt2pg_pa;
922
923         /* Get associated entry in PT2TAB. */
924         pte2p = kern_pt2tab_entry(va);
925
926         /* Just return, if PT2s page exists already. */
927         pte2 = pt2tab_load(pte2p);
928         if (pte2_is_valid(pte2))
929                 return (pte2_pa(pte2));
930
931         KASSERT(va >= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS,
932             ("%s: NKPT2PG too small", __func__));
933
934         /*
935          * Allocate page for PT2s and insert it to PT2TAB.
936          * In other words, map it into PT2MAP space.
937          */
938         pt2pg_pa = pmap_preboot_get_pages(1);
939         pt2tab_store(pte2p, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
940
941         /* Zero all PT2s in allocated page. */
942         bzero((void*)pt2map_pt2pg(va), PAGE_SIZE);
943         pte2_sync_range((pt2_entry_t *)pt2map_pt2pg(va), PAGE_SIZE);
944
945         return (pt2pg_pa);
946 }
947
948 /*
949  *  Setup L2 page table for given KVA.
950  *  Used in pre-bootstrap epoch.
951  */
952 static void
953 pmap_preboot_pt2_setup(vm_offset_t va)
954 {
955         pt1_entry_t *pte1p;
956         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2_pa;
957
958         /* Setup PT2's page. */
959         pt2pg_pa = pmap_preboot_pt2pg_setup(va);
960         pt2_pa = page_pt2pa(pt2pg_pa, pte1_index(va));
961
962         /* Insert PT2 to PT1. */
963         pte1p = kern_pte1(va);
964         pte1_store(pte1p, PTE1_LINK(pt2_pa));
965 }
966
967 /*
968  *  Get L2 page entry associated with given KVA.
969  *  Used in pre-bootstrap epoch.
970  */
971 static __inline pt2_entry_t*
972 pmap_preboot_vtopte2(vm_offset_t va)
973 {
974         pt1_entry_t *pte1p;
975
976         /* Setup PT2 if needed. */
977         pte1p = kern_pte1(va);
978         if (!pte1_is_valid(pte1_load(pte1p))) /* XXX - sections ?! */
979                 pmap_preboot_pt2_setup(va);
980
981         return (pt2map_entry(va));
982 }
983
984 /*
985  *  Pre-bootstrap epoch page(s) mapping(s).
986  */
987 void
988 pmap_preboot_map_pages(vm_paddr_t pa, vm_offset_t va, u_int num)
989 {
990         u_int i;
991         pt2_entry_t *pte2p;
992
993         /* Map all the pages. */
994         for (i = 0; i < num; i++) {
995                 pte2p = pmap_preboot_vtopte2(va);
996                 pte2_store(pte2p, PTE2_KRW(pa));
997                 va += PAGE_SIZE;
998                 pa += PAGE_SIZE;
999         }
1000 }
1001
1002 /*
1003  *  Pre-bootstrap epoch virtual space alocator.
1004  */
1005 vm_offset_t
1006 pmap_preboot_reserve_pages(u_int num)
1007 {
1008         u_int i;
1009         vm_offset_t start, va;
1010         pt2_entry_t *pte2p;
1011
1012         /* Allocate virtual space. */
1013         start = va = virtual_avail;
1014         virtual_avail += num * PAGE_SIZE;
1015
1016         /* Zero the mapping. */
1017         for (i = 0; i < num; i++) {
1018                 pte2p = pmap_preboot_vtopte2(va);
1019                 pte2_store(pte2p, 0);
1020                 va += PAGE_SIZE;
1021         }
1022
1023         return (start);
1024 }
1025
1026 /*
1027  *  Pre-bootstrap epoch page(s) allocation and mapping(s).
1028  */
1029 vm_offset_t
1030 pmap_preboot_get_vpages(u_int num)
1031 {
1032         vm_paddr_t  pa;
1033         vm_offset_t va;
1034
1035         /* Allocate physical page(s). */
1036         pa = pmap_preboot_get_pages(num);
1037
1038         /* Allocate virtual space. */
1039         va = virtual_avail;
1040         virtual_avail += num * PAGE_SIZE;
1041
1042         /* Map and zero all. */
1043         pmap_preboot_map_pages(pa, va, num);
1044         bzero((void *)va, num * PAGE_SIZE);
1045
1046         return (va);
1047 }
1048
1049 /*
1050  *  Pre-bootstrap epoch page mapping(s) with attributes.
1051  */
1052 void
1053 pmap_preboot_map_attr(vm_paddr_t pa, vm_offset_t va, vm_size_t size,
1054     vm_prot_t prot, vm_memattr_t attr)
1055 {
1056         u_int num;
1057         u_int l1_attr, l1_prot, l2_prot, l2_attr;
1058         pt1_entry_t *pte1p;
1059         pt2_entry_t *pte2p;
1060
1061         l2_prot = prot & VM_PROT_WRITE ? PTE2_AP_KRW : PTE2_AP_KR;
1062         l2_prot |= (prot & VM_PROT_EXECUTE) ? PTE2_X : PTE2_NX;
1063         l2_attr = vm_memattr_to_pte2(attr);
1064         l1_prot = ATTR_TO_L1(l2_prot);
1065         l1_attr = ATTR_TO_L1(l2_attr);
1066
1067         /* Map all the pages. */
1068         num = round_page(size);
1069         while (num > 0) {
1070                 if ((((va | pa) & PTE1_OFFSET) == 0) && (num >= PTE1_SIZE)) {
1071                         pte1p = kern_pte1(va);
1072                         pte1_store(pte1p, PTE1_KERN(pa, l1_prot, l1_attr));
1073                         va += PTE1_SIZE;
1074                         pa += PTE1_SIZE;
1075                         num -= PTE1_SIZE;
1076                 } else {
1077                         pte2p = pmap_preboot_vtopte2(va);
1078                         pte2_store(pte2p, PTE2_KERN(pa, l2_prot, l2_attr));
1079                         va += PAGE_SIZE;
1080                         pa += PAGE_SIZE;
1081                         num -= PAGE_SIZE;
1082                 }
1083         }
1084 }
1085
1086 /*
1087  *  Extract from the kernel page table the physical address
1088  *  that is mapped by the given virtual address "va".
1089  */
1090 vm_paddr_t
1091 pmap_kextract(vm_offset_t va)
1092 {
1093         vm_paddr_t pa;
1094         pt1_entry_t pte1;
1095         pt2_entry_t pte2;
1096
1097         pte1 = pte1_load(kern_pte1(va));
1098         if (pte1_is_section(pte1)) {
1099                 pa = pte1_pa(pte1) | (va & PTE1_OFFSET);
1100         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
1101                 /*
1102                  * We should beware of concurrent promotion that changes
1103                  * pte1 at this point. However, it's not a problem as PT2
1104                  * page is preserved by promotion in PT2TAB. So even if
1105                  * it happens, using of PT2MAP is still safe.
1106                  *
1107                  * QQQ: However, concurrent removing is a problem which
1108                  *      ends in abort on PT2MAP space. Locking must be used
1109                  *      to deal with this.
1110                  */
1111                 pte2 = pte2_load(pt2map_entry(va));
1112                 pa = pte2_pa(pte2) | (va & PTE2_OFFSET);
1113         }
1114         else {
1115                 panic("%s: va %#x pte1 %#x", __func__, va, pte1);
1116         }
1117         return (pa);
1118 }
1119
1120 /*
1121  *  Extract from the kernel page table the physical address
1122  *  that is mapped by the given virtual address "va". Also
1123  *  return L2 page table entry which maps the address.
1124  *
1125  *  This is only intended to be used for panic dumps.
1126  */
1127 vm_paddr_t
1128 pmap_dump_kextract(vm_offset_t va, pt2_entry_t *pte2p)
1129 {
1130         vm_paddr_t pa;
1131         pt1_entry_t pte1;
1132         pt2_entry_t pte2;
1133
1134         pte1 = pte1_load(kern_pte1(va));
1135         if (pte1_is_section(pte1)) {
1136                 pa = pte1_pa(pte1) | (va & PTE1_OFFSET);
1137                 pte2 = pa | ATTR_TO_L2(pte1) | PTE2_V;
1138         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
1139                 pte2 = pte2_load(pt2map_entry(va));
1140                 pa = pte2_pa(pte2);
1141         } else {
1142                 pte2 = 0;
1143                 pa = 0;
1144         }
1145         if (pte2p != NULL)
1146                 *pte2p = pte2;
1147         return (pa);
1148 }
1149
1150 /*****************************************************************************
1151  *
1152  *      PMAP second stage initialization and utility functions
1153  *      for bootstrap epoch.
1154  *
1155  *  After pmap_bootstrap() is called, the following functions for
1156  *  mappings can be used:
1157  *
1158  *  void pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
1159  *  void pmap_kremove(vm_offset_t va);
1160  *  vm_offset_t pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end,
1161  *      int prot);
1162  *
1163  *  NOTE: This is not SMP coherent stage. And physical page allocation is not
1164  *        allowed during this stage.
1165  *
1166  *****************************************************************************/
1167
1168 /*
1169  *  Initialize kernel PMAP locks and lists, kernel_pmap itself, and
1170  *  reserve various virtual spaces for temporary mappings.
1171  */
1172 void
1173 pmap_bootstrap(vm_offset_t firstaddr)
1174 {
1175         pt2_entry_t *unused __unused;
1176         struct pcpu *pc;
1177
1178         /*
1179          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
1180          */
1181         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
1182         kernel_l1pa = (vm_paddr_t)kern_pt1;  /* for libkvm */
1183         kernel_pmap->pm_pt1 = kern_pt1;
1184         kernel_pmap->pm_pt2tab = kern_pt2tab;
1185         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);  /* don't allow deactivation */
1186         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
1187
1188         /*
1189          * Initialize the global pv list lock.
1190          */
1191         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
1192
1193         LIST_INIT(&allpmaps);
1194
1195         /*
1196          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
1197          * preempted by smp_rendezvous_cpus().
1198          */
1199         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
1200         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1201         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
1202         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1203
1204         /*
1205          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
1206          * mapping of pages.
1207          */
1208 #define SYSMAP(c, p, v, n)  do {                \
1209         v = (c)pmap_preboot_reserve_pages(n);   \
1210         p = pt2map_entry((vm_offset_t)v);       \
1211         } while (0)
1212
1213         /*
1214          * Local CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
1215          * Local CMAP2 is also used for data cache cleaning.
1216          */
1217         pc = get_pcpu();
1218         mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
1219         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap1_pte2p, pc->pc_cmap1_addr, 1);
1220         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap2_pte2p, pc->pc_cmap2_addr, 1);
1221         SYSMAP(vm_offset_t, pc->pc_qmap_pte2p, pc->pc_qmap_addr, 1);
1222
1223         /*
1224          * Crashdump maps.
1225          */
1226         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
1227
1228         /*
1229          * _tmppt is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
1230          */
1231         SYSMAP(caddr_t, unused, _tmppt, 1);
1232
1233         /*
1234          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte2_quick() and pmap_pte2(),
1235          * respectively. PADDR3 is used by pmap_pte2_ddb().
1236          */
1237         SYSMAP(pt2_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1);
1238         SYSMAP(pt2_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1);
1239 #ifdef DDB
1240         SYSMAP(pt2_entry_t *, PMAP3, PADDR3, 1);
1241 #endif
1242         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
1243
1244         /*
1245          * Note that in very short time in initarm(), we are going to
1246          * initialize phys_avail[] array and no further page allocation
1247          * can happen after that until vm subsystem will be initialized.
1248          */
1249         kernel_vm_end_new = kernel_vm_end;
1250         virtual_end = vm_max_kernel_address;
1251 }
1252
1253 static void
1254 pmap_init_reserved_pages(void)
1255 {
1256         struct pcpu *pc;
1257         vm_offset_t pages;
1258         int i;
1259
1260         CPU_FOREACH(i) {
1261                 pc = pcpu_find(i);
1262                 /*
1263                  * Skip if the mapping has already been initialized,
1264                  * i.e. this is the BSP.
1265                  */
1266                 if (pc->pc_cmap1_addr != 0)
1267                         continue;
1268                 mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
1269                 pages = kva_alloc(PAGE_SIZE * 3);
1270                 if (pages == 0)
1271                         panic("%s: unable to allocate KVA", __func__);
1272                 pc->pc_cmap1_pte2p = pt2map_entry(pages);
1273                 pc->pc_cmap2_pte2p = pt2map_entry(pages + PAGE_SIZE);
1274                 pc->pc_qmap_pte2p = pt2map_entry(pages + (PAGE_SIZE * 2));
1275                 pc->pc_cmap1_addr = (caddr_t)pages;
1276                 pc->pc_cmap2_addr = (caddr_t)(pages + PAGE_SIZE);
1277                 pc->pc_qmap_addr = pages + (PAGE_SIZE * 2);
1278         }
1279 }
1280 SYSINIT(rpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_reserved_pages, NULL);
1281
1282 /*
1283  *  The function can already be use in second initialization stage.
1284  *  As such, the function DOES NOT call pmap_growkernel() where PT2
1285  *  allocation can happen. So if used, be sure that PT2 for given
1286  *  virtual address is allocated already!
1287  *
1288  *  Add a wired page to the kva.
1289  *  Note: not SMP coherent.
1290  */
1291 static __inline void
1292 pmap_kenter_prot_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, uint32_t prot,
1293     uint32_t attr)
1294 {
1295         pt1_entry_t *pte1p;
1296         pt2_entry_t *pte2p;
1297
1298         pte1p = kern_pte1(va);
1299         if (!pte1_is_valid(pte1_load(pte1p))) { /* XXX - sections ?! */
1300                 /*
1301                  * This is a very low level function, so PT2 and particularly
1302                  * PT2PG associated with given virtual address must be already
1303                  * allocated. It's a pain mainly during pmap initialization
1304                  * stage. However, called after pmap initialization with
1305                  * virtual address not under kernel_vm_end will lead to
1306                  * the same misery.
1307                  */
1308                 if (!pte2_is_valid(pte2_load(kern_pt2tab_entry(va))))
1309                         panic("%s: kernel PT2 not allocated!", __func__);
1310         }
1311
1312         pte2p = pt2map_entry(va);
1313         pte2_store(pte2p, PTE2_KERN(pa, prot, attr));
1314 }
1315
1316 PMAP_INLINE void
1317 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1318 {
1319
1320         pmap_kenter_prot_attr(va, pa, PTE2_AP_KRW, PTE2_ATTR_DEFAULT);
1321 }
1322
1323 /*
1324  *  Remove a page from the kernel pagetables.
1325  *  Note: not SMP coherent.
1326  */
1327 PMAP_INLINE void
1328 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1329 {
1330         pt1_entry_t *pte1p;
1331         pt2_entry_t *pte2p;
1332
1333         pte1p = kern_pte1(va);
1334         if (pte1_is_section(pte1_load(pte1p))) {
1335                 pte1_clear(pte1p);
1336         } else {
1337                 pte2p = pt2map_entry(va);
1338                 pte2_clear(pte2p);
1339         }
1340 }
1341
1342 /*
1343  *  Share new kernel PT2PG with all pmaps.
1344  *  The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
1345  */
1346 static void
1347 pmap_kenter_pt2tab(vm_offset_t va, pt2_entry_t npte2)
1348 {
1349         pmap_t pmap;
1350         pt2_entry_t *pte2p;
1351
1352         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1353         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1354                 pte2p = pmap_pt2tab_entry(pmap, va);
1355                 pt2tab_store(pte2p, npte2);
1356         }
1357         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1358 }
1359
1360 /*
1361  *  Share new kernel PTE1 with all pmaps.
1362  *  The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
1363  */
1364 static void
1365 pmap_kenter_pte1(vm_offset_t va, pt1_entry_t npte1)
1366 {
1367         pmap_t pmap;
1368         pt1_entry_t *pte1p;
1369
1370         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1371         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1372                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
1373                 pte1_store(pte1p, npte1);
1374         }
1375         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1376 }
1377
1378 /*
1379  *  Used to map a range of physical addresses into kernel
1380  *  virtual address space.
1381  *
1382  *  The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1383  *  the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1384  *  physical to virtual region can return the appropriate address
1385  *  within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1386  *  architectures should map the pages starting at '*virt' and
1387  *  update '*virt' with the first usable address after the mapped
1388  *  region.
1389  *
1390  *  NOTE: Read the comments above pmap_kenter_prot_attr() as
1391  *        the function is used herein!
1392  */
1393 vm_offset_t
1394 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1395 {
1396         vm_offset_t va, sva;
1397         vm_paddr_t pte1_offset;
1398         pt1_entry_t npte1;
1399         uint32_t l1prot, l2prot;
1400         uint32_t l1attr, l2attr;
1401
1402         PDEBUG(1, printf("%s: virt = %#x, start = %#x, end = %#x (size = %#x),"
1403             " prot = %d\n", __func__, *virt, start, end, end - start,  prot));
1404
1405         l2prot = (prot & VM_PROT_WRITE) ? PTE2_AP_KRW : PTE2_AP_KR;
1406         l2prot |= (prot & VM_PROT_EXECUTE) ? PTE2_X : PTE2_NX;
1407         l1prot = ATTR_TO_L1(l2prot);
1408
1409         l2attr = PTE2_ATTR_DEFAULT;
1410         l1attr = ATTR_TO_L1(l2attr);
1411
1412         va = *virt;
1413         /*
1414          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1415          * least one section mapping to be created?
1416          */
1417         pte1_offset = start & PTE1_OFFSET;
1418         if ((end - start) - ((PTE1_SIZE - pte1_offset) & PTE1_OFFSET) >=
1419             PTE1_SIZE) {
1420                 /*
1421                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1422                  * does not preclude the use of section mappings.
1423                  */
1424                 if ((va & PTE1_OFFSET) < pte1_offset)
1425                         va = pte1_trunc(va) + pte1_offset;
1426                 else if ((va & PTE1_OFFSET) > pte1_offset)
1427                         va = pte1_roundup(va) + pte1_offset;
1428         }
1429         sva = va;
1430         while (start < end) {
1431                 if ((start & PTE1_OFFSET) == 0 && end - start >= PTE1_SIZE) {
1432                         KASSERT((va & PTE1_OFFSET) == 0,
1433                             ("%s: misaligned va %#x", __func__, va));
1434                         npte1 = PTE1_KERN(start, l1prot, l1attr);
1435                         pmap_kenter_pte1(va, npte1);
1436                         va += PTE1_SIZE;
1437                         start += PTE1_SIZE;
1438                 } else {
1439                         pmap_kenter_prot_attr(va, start, l2prot, l2attr);
1440                         va += PAGE_SIZE;
1441                         start += PAGE_SIZE;
1442                 }
1443         }
1444         tlb_flush_range(sva, va - sva);
1445         *virt = va;
1446         return (sva);
1447 }
1448
1449 /*
1450  *  Make a temporary mapping for a physical address.
1451  *  This is only intended to be used for panic dumps.
1452  */
1453 void *
1454 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
1455 {
1456         vm_offset_t va;
1457
1458         /* QQQ: 'i' should be less or equal to MAXDUMPPGS. */
1459
1460         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
1461         pmap_kenter(va, pa);
1462         tlb_flush_local(va);
1463         return ((void *)crashdumpmap);
1464 }
1465
1466
1467 /*************************************
1468  *
1469  *  TLB & cache maintenance routines.
1470  *
1471  *************************************/
1472
1473 /*
1474  *  We inline these within pmap.c for speed.
1475  */
1476 PMAP_INLINE void
1477 pmap_tlb_flush(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1478 {
1479
1480         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1481                 tlb_flush(va);
1482 }
1483
1484 PMAP_INLINE void
1485 pmap_tlb_flush_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_size_t size)
1486 {
1487
1488         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1489                 tlb_flush_range(sva, size);
1490 }
1491
1492 /*
1493  *  Abuse the pte2 nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
1494  *  Requirements:
1495  *   - Must deal with pages in order to ensure that none of the PTE2_* bits
1496  *     are ever set, PTE2_V in particular.
1497  *   - Assumes we can write to pte2s without pte2_store() atomic ops.
1498  *   - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
1499  *     no mapping instead of correctly checking PTE2_V.
1500  *   - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte2 (true for arm).
1501  *  Because PTE2_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
1502  */
1503 static vm_offset_t
1504 pmap_pte2list_alloc(vm_offset_t *head)
1505 {
1506         pt2_entry_t *pte2p;
1507         vm_offset_t va;
1508
1509         va = *head;
1510         if (va == 0)
1511                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
1512         pte2p = pt2map_entry(va);
1513         *head = *pte2p;
1514         if (*head & PTE2_V)
1515                 panic("%s: va with PTE2_V set!", __func__);
1516         *pte2p = 0;
1517         return (va);
1518 }
1519
1520 static void
1521 pmap_pte2list_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
1522 {
1523         pt2_entry_t *pte2p;
1524
1525         if (va & PTE2_V)
1526                 panic("%s: freeing va with PTE2_V set!", __func__);
1527         pte2p = pt2map_entry(va);
1528         *pte2p = *head;         /* virtual! PTE2_V is 0 though */
1529         *head = va;
1530 }
1531
1532 static void
1533 pmap_pte2list_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
1534 {
1535         int i;
1536         vm_offset_t va;
1537
1538         *head = 0;
1539         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
1540                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
1541                 pmap_pte2list_free(head, va);
1542         }
1543 }
1544
1545 /*****************************************************************************
1546  *
1547  *      PMAP third and final stage initialization.
1548  *
1549  *  After pmap_init() is called, PMAP subsystem is fully initialized.
1550  *
1551  *****************************************************************************/
1552
1553 SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
1554     "VM/pmap parameters");
1555
1556 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
1557     "Max number of PV entries");
1558 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
1559     "Page share factor per proc");
1560
1561 static u_long nkpt2pg = NKPT2PG;
1562 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap, OID_AUTO, nkpt2pg, CTLFLAG_RD,
1563     &nkpt2pg, 0, "Pre-allocated pages for kernel PT2s");
1564
1565 static int sp_enabled = 1;
1566 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, sp_enabled, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
1567     &sp_enabled, 0, "Are large page mappings enabled?");
1568
1569 bool
1570 pmap_ps_enabled(pmap_t pmap __unused)
1571 {
1572
1573         return (sp_enabled != 0);
1574 }
1575
1576 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pte1, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
1577     "1MB page mapping counters");
1578
1579 static u_long pmap_pte1_demotions;
1580 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
1581     &pmap_pte1_demotions, 0, "1MB page demotions");
1582
1583 static u_long pmap_pte1_mappings;
1584 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
1585     &pmap_pte1_mappings, 0, "1MB page mappings");
1586
1587 static u_long pmap_pte1_p_failures;
1588 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
1589     &pmap_pte1_p_failures, 0, "1MB page promotion failures");
1590
1591 static u_long pmap_pte1_promotions;
1592 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
1593     &pmap_pte1_promotions, 0, "1MB page promotions");
1594
1595 static u_long pmap_pte1_kern_demotions;
1596 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, kern_demotions, CTLFLAG_RD,
1597     &pmap_pte1_kern_demotions, 0, "1MB page kernel demotions");
1598
1599 static u_long pmap_pte1_kern_promotions;
1600 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, kern_promotions, CTLFLAG_RD,
1601     &pmap_pte1_kern_promotions, 0, "1MB page kernel promotions");
1602
1603 static __inline ttb_entry_t
1604 pmap_ttb_get(pmap_t pmap)
1605 {
1606
1607         return (vtophys(pmap->pm_pt1) | ttb_flags);
1608 }
1609
1610 /*
1611  *  Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
1612  *
1613  *  Variations:
1614  *  1. Pages for L2 page tables are always not managed. So, pv_list and
1615  *     pt2_wirecount can share same physical space. However, proper
1616  *     initialization on a page alloc for page tables and reinitialization
1617  *     on the page free must be ensured.
1618  */
1619 void
1620 pmap_page_init(vm_page_t m)
1621 {
1622
1623         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
1624         pt2_wirecount_init(m);
1625         m->md.pat_mode = VM_MEMATTR_DEFAULT;
1626 }
1627
1628 /*
1629  *  Virtualization for faster way how to zero whole page.
1630  */
1631 static __inline void
1632 pagezero(void *page)
1633 {
1634
1635         bzero(page, PAGE_SIZE);
1636 }
1637
1638 /*
1639  *  Zero L2 page table page.
1640  *  Use same KVA as in pmap_zero_page().
1641  */
1642 static __inline vm_paddr_t
1643 pmap_pt2pg_zero(vm_page_t m)
1644 {
1645         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
1646         vm_paddr_t pa;
1647         struct pcpu *pc;
1648
1649         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1650
1651         /*
1652          * XXX: For now, we map whole page even if it's already zero,
1653          *      to sync it even if the sync is only DSB.
1654          */
1655         sched_pin();
1656         pc = get_pcpu();
1657         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
1658         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
1659         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
1660                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
1661         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(pa, PTE2_AP_KRW,
1662             vm_page_pte2_attr(m)));
1663         /*  Even VM_ALLOC_ZERO request is only advisory. */
1664         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1665                 pagezero(pc->pc_cmap2_addr);
1666         pte2_sync_range((pt2_entry_t *)pc->pc_cmap2_addr, PAGE_SIZE);
1667         pte2_clear(cmap2_pte2p);
1668         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
1669
1670         /*
1671          * Unpin the thread before releasing the lock.  Otherwise the thread
1672          * could be rescheduled while still bound to the current CPU, only
1673          * to unpin itself immediately upon resuming execution.
1674          */
1675         sched_unpin();
1676         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
1677
1678         return (pa);
1679 }
1680
1681 /*
1682  *  Init just allocated page as L2 page table(s) holder
1683  *  and return its physical address.
1684  */
1685 static __inline vm_paddr_t
1686 pmap_pt2pg_init(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1687 {
1688         vm_paddr_t pa;
1689         pt2_entry_t *pte2p;
1690
1691         /* Check page attributes. */
1692         if (m->md.pat_mode != pt_memattr)
1693                 pmap_page_set_memattr(m, pt_memattr);
1694
1695         /* Zero page and init wire counts. */
1696         pa = pmap_pt2pg_zero(m);
1697         pt2_wirecount_init(m);
1698
1699         /*
1700          * Map page to PT2MAP address space for given pmap.
1701          * Note that PT2MAP space is shared with all pmaps.
1702          */
1703         if (pmap == kernel_pmap)
1704                 pmap_kenter_pt2tab(va, PTE2_KPT(pa));
1705         else {
1706                 pte2p = pmap_pt2tab_entry(pmap, va);
1707                 pt2tab_store(pte2p, PTE2_KPT_NG(pa));
1708         }
1709
1710         return (pa);
1711 }
1712
1713 /*
1714  *  Initialize the pmap module.
1715  *  Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
1716  *  system needs to map virtual memory.
1717  */
1718 void
1719 pmap_init(void)
1720 {
1721         vm_size_t s;
1722         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
1723         u_int i, pte1_idx, pv_npg;
1724
1725         PDEBUG(1, printf("%s: phys_start = %#x\n", __func__, PHYSADDR));
1726
1727         /*
1728          * Initialize the vm page array entries for kernel pmap's
1729          * L2 page table pages allocated in advance.
1730          */
1731         pte1_idx = pte1_index(KERNBASE - PT2MAP_SIZE);
1732         pte2p = kern_pt2tab_entry(KERNBASE - PT2MAP_SIZE);
1733         for (i = 0; i < nkpt2pg + NPG_IN_PT2TAB; i++, pte2p++) {
1734                 vm_paddr_t pa;
1735                 vm_page_t m;
1736
1737                 pte2 = pte2_load(pte2p);
1738                 KASSERT(pte2_is_valid(pte2), ("%s: no valid entry", __func__));
1739
1740                 pa = pte2_pa(pte2);
1741                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1742                 KASSERT(m >= vm_page_array &&
1743                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
1744                     ("%s: L2 page table page is out of range", __func__));
1745
1746                 m->pindex = pte1_idx;
1747                 m->phys_addr = pa;
1748                 pte1_idx += NPT2_IN_PG;
1749         }
1750
1751         /*
1752          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
1753          * high water mark so that the system can recover from excessive
1754          * numbers of pv entries.
1755          */
1756         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
1757         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
1758         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
1759         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
1760         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
1761
1762         /*
1763          * Are large page mappings enabled?
1764          */
1765         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.sp_enabled", &sp_enabled);
1766         if (sp_enabled) {
1767                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
1768                     ("%s: can't assign to pagesizes[1]", __func__));
1769                 pagesizes[1] = PTE1_SIZE;
1770         }
1771
1772         /*
1773          * Calculate the size of the pv head table for sections.
1774          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
1775          * Note that the table is only for sections which could be promoted.
1776          */
1777         first_managed_pa = pte1_trunc(vm_phys_segs[0].start);
1778         pv_npg = (pte1_trunc(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end - PAGE_SIZE)
1779             - first_managed_pa) / PTE1_SIZE + 1;
1780
1781         /*
1782          * Allocate memory for the pv head table for sections.
1783          */
1784         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
1785         s = round_page(s);
1786         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(s, M_WAITOK | M_ZERO);
1787         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
1788                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
1789
1790         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
1791         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
1792         if (pv_chunkbase == NULL)
1793                 panic("%s: not enough kvm for pv chunks", __func__);
1794         pmap_pte2list_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
1795 }
1796
1797 /*
1798  *  Add a list of wired pages to the kva
1799  *  this routine is only used for temporary
1800  *  kernel mappings that do not need to have
1801  *  page modification or references recorded.
1802  *  Note that old mappings are simply written
1803  *  over.  The page *must* be wired.
1804  *  Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1805  */
1806 void
1807 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1808 {
1809         u_int anychanged;
1810         pt2_entry_t *epte2p, *pte2p, pte2;
1811         vm_page_t m;
1812         vm_paddr_t pa;
1813
1814         anychanged = 0;
1815         pte2p = pt2map_entry(sva);
1816         epte2p = pte2p + count;
1817         while (pte2p < epte2p) {
1818                 m = *ma++;
1819                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1820                 pte2 = pte2_load(pte2p);
1821                 if ((pte2_pa(pte2) != pa) ||
1822                     (pte2_attr(pte2) != vm_page_pte2_attr(m))) {
1823                         anychanged++;
1824                         pte2_store(pte2p, PTE2_KERN(pa, PTE2_AP_KRW,
1825                             vm_page_pte2_attr(m)));
1826                 }
1827                 pte2p++;
1828         }
1829         if (__predict_false(anychanged))
1830                 tlb_flush_range(sva, count * PAGE_SIZE);
1831 }
1832
1833 /*
1834  *  This routine tears out page mappings from the
1835  *  kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1836  *  Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1837  */
1838 void
1839 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1840 {
1841         vm_offset_t va;
1842
1843         va = sva;
1844         while (count-- > 0) {
1845                 pmap_kremove(va);
1846                 va += PAGE_SIZE;
1847         }
1848         tlb_flush_range(sva, va - sva);
1849 }
1850
1851 /*
1852  *  Are we current address space or kernel?
1853  */
1854 static __inline int
1855 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1856 {
1857
1858         return (pmap == kernel_pmap ||
1859                 (pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace)));
1860 }
1861
1862 /*
1863  *  If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned
1864  *  pte2 must be released by passing it to pmap_pte2_release().
1865  */
1866 static pt2_entry_t *
1867 pmap_pte2(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1868 {
1869         pt1_entry_t pte1;
1870         vm_paddr_t pt2pg_pa;
1871
1872         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
1873         if (pte1_is_section(pte1))
1874                 panic("%s: attempt to map PTE1", __func__);
1875         if (pte1_is_link(pte1)) {
1876                 /* Are we current address space or kernel? */
1877                 if (pmap_is_current(pmap))
1878                         return (pt2map_entry(va));
1879                 /* Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE. */
1880                 pt2pg_pa = trunc_page(pte1_link_pa(pte1));
1881                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1882                 if (pte2_pa(pte2_load(PMAP2)) != pt2pg_pa) {
1883                         pte2_store(PMAP2, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
1884                         tlb_flush((vm_offset_t)PADDR2);
1885                 }
1886                 return (PADDR2 + (arm32_btop(va) & (NPTE2_IN_PG - 1)));
1887         }
1888         return (NULL);
1889 }
1890
1891 /*
1892  *  Releases a pte2 that was obtained from pmap_pte2().
1893  *  Be prepared for the pte2p being NULL.
1894  */
1895 static __inline void
1896 pmap_pte2_release(pt2_entry_t *pte2p)
1897 {
1898
1899         if ((pt2_entry_t *)(trunc_page((vm_offset_t)pte2p)) == PADDR2) {
1900                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1901         }
1902 }
1903
1904 /*
1905  *  Super fast pmap_pte2 routine best used when scanning
1906  *  the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1907  *  invltlb calls.  Note that many of the pv list
1908  *  scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1909  *  to do an entire tlb flush for checking a single mapping.
1910  *
1911  *  If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1912  *  must be held and curthread pinned to a CPU.
1913  */
1914 static pt2_entry_t *
1915 pmap_pte2_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1916 {
1917         pt1_entry_t pte1;
1918         vm_paddr_t pt2pg_pa;
1919
1920         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
1921         if (pte1_is_section(pte1))
1922                 panic("%s: attempt to map PTE1", __func__);
1923         if (pte1_is_link(pte1)) {
1924                 /* Are we current address space or kernel? */
1925                 if (pmap_is_current(pmap))
1926                         return (pt2map_entry(va));
1927                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1928                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0,
1929                     ("%s: curthread not pinned", __func__));
1930                 /* Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE. */
1931                 pt2pg_pa = trunc_page(pte1_link_pa(pte1));
1932                 if (pte2_pa(pte2_load(PMAP1)) != pt2pg_pa) {
1933                         pte2_store(PMAP1, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
1934 #ifdef SMP
1935                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1936 #endif
1937                         tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR1);
1938                         PMAP1changed++;
1939                 } else
1940 #ifdef SMP
1941                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1942                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1943                         tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR1);
1944                         PMAP1changedcpu++;
1945                 } else
1946 #endif
1947                         PMAP1unchanged++;
1948                 return (PADDR1 + (arm32_btop(va) & (NPTE2_IN_PG - 1)));
1949         }
1950         return (NULL);
1951 }
1952
1953 /*
1954  *  Routine: pmap_extract
1955  *  Function:
1956  *      Extract the physical page address associated
1957  *      with the given map/virtual_address pair.
1958  */
1959 vm_paddr_t
1960 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1961 {
1962         vm_paddr_t pa;
1963         pt1_entry_t pte1;
1964         pt2_entry_t *pte2p;
1965
1966         PMAP_LOCK(pmap);
1967         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
1968         if (pte1_is_section(pte1))
1969                 pa = pte1_pa(pte1) | (va & PTE1_OFFSET);
1970         else if (pte1_is_link(pte1)) {
1971                 pte2p = pmap_pte2(pmap, va);
1972                 pa = pte2_pa(pte2_load(pte2p)) | (va & PTE2_OFFSET);
1973                 pmap_pte2_release(pte2p);
1974         } else
1975                 pa = 0;
1976         PMAP_UNLOCK(pmap);
1977         return (pa);
1978 }
1979
1980 /*
1981  *  Routine: pmap_extract_and_hold
1982  *  Function:
1983  *      Atomically extract and hold the physical page
1984  *      with the given pmap and virtual address pair
1985  *      if that mapping permits the given protection.
1986  */
1987 vm_page_t
1988 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1989 {
1990         vm_paddr_t pa;
1991         pt1_entry_t pte1;
1992         pt2_entry_t pte2, *pte2p;
1993         vm_page_t m;
1994
1995         m = NULL;
1996         PMAP_LOCK(pmap);
1997         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
1998         if (pte1_is_section(pte1)) {
1999                 if (!(pte1 & PTE1_RO) || !(prot & VM_PROT_WRITE)) {
2000                         pa = pte1_pa(pte1) | (va & PTE1_OFFSET);
2001                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2002                         if (!vm_page_wire_mapped(m))
2003                                 m = NULL;
2004                 }
2005         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
2006                 pte2p = pmap_pte2(pmap, va);
2007                 pte2 = pte2_load(pte2p);
2008                 pmap_pte2_release(pte2p);
2009                 if (pte2_is_valid(pte2) &&
2010                     (!(pte2 & PTE2_RO) || !(prot & VM_PROT_WRITE))) {
2011                         pa = pte2_pa(pte2);
2012                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2013                         if (!vm_page_wire_mapped(m))
2014                                 m = NULL;
2015                 }
2016         }
2017         PMAP_UNLOCK(pmap);
2018         return (m);
2019 }
2020
2021 /*
2022  *  Grow the number of kernel L2 page table entries, if needed.
2023  */
2024 void
2025 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2026 {
2027         vm_page_t m;
2028         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2_pa;
2029         pt1_entry_t pte1;
2030         pt2_entry_t pte2;
2031
2032         PDEBUG(1, printf("%s: addr = %#x\n", __func__, addr));
2033         /*
2034          * All the time kernel_vm_end is first KVA for which underlying
2035          * L2 page table is either not allocated or linked from L1 page table
2036          * (not considering sections). Except for two possible cases:
2037          *
2038          *   (1) in the very beginning as long as pmap_growkernel() was
2039          *       not called, it could be first unused KVA (which is not
2040          *       rounded up to PTE1_SIZE),
2041          *
2042          *   (2) when all KVA space is mapped and vm_map_max(kernel_map)
2043          *       address is not rounded up to PTE1_SIZE. (For example,
2044          *       it could be 0xFFFFFFFF.)
2045          */
2046         kernel_vm_end = pte1_roundup(kernel_vm_end);
2047         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2048         addr = roundup2(addr, PTE1_SIZE);
2049         if (addr - 1 >= vm_map_max(kernel_map))
2050                 addr = vm_map_max(kernel_map);
2051         while (kernel_vm_end < addr) {
2052                 pte1 = pte1_load(kern_pte1(kernel_vm_end));
2053                 if (pte1_is_valid(pte1)) {
2054                         kernel_vm_end += PTE1_SIZE;
2055                         if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
2056                                 kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
2057                                 break;
2058                         }
2059                         continue;
2060                 }
2061
2062                 /*
2063                  * kernel_vm_end_new is used in pmap_pinit() when kernel
2064                  * mappings are entered to new pmap all at once to avoid race
2065                  * between pmap_kenter_pte1() and kernel_vm_end increase.
2066                  * The same aplies to pmap_kenter_pt2tab().
2067                  */
2068                 kernel_vm_end_new = kernel_vm_end + PTE1_SIZE;
2069
2070                 pte2 = pt2tab_load(kern_pt2tab_entry(kernel_vm_end));
2071                 if (!pte2_is_valid(pte2)) {
2072                         /*
2073                          * Install new PT2s page into kernel PT2TAB.
2074                          */
2075                         m = vm_page_alloc(NULL,
2076                             pte1_index(kernel_vm_end) & ~PT2PG_MASK,
2077                             VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ |
2078                             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
2079                         if (m == NULL)
2080                                 panic("%s: no memory to grow kernel", __func__);
2081                         /*
2082                          * QQQ: To link all new L2 page tables from L1 page
2083                          *      table now and so pmap_kenter_pte1() them
2084                          *      at once together with pmap_kenter_pt2tab()
2085                          *      could be nice speed up. However,
2086                          *      pmap_growkernel() does not happen so often...
2087                          * QQQ: The other TTBR is another option.
2088                          */
2089                         pt2pg_pa = pmap_pt2pg_init(kernel_pmap, kernel_vm_end,
2090                             m);
2091                 } else
2092                         pt2pg_pa = pte2_pa(pte2);
2093
2094                 pt2_pa = page_pt2pa(pt2pg_pa, pte1_index(kernel_vm_end));
2095                 pmap_kenter_pte1(kernel_vm_end, PTE1_LINK(pt2_pa));
2096
2097                 kernel_vm_end = kernel_vm_end_new;
2098                 if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
2099                         kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
2100                         break;
2101                 }
2102         }
2103 }
2104
2105 static int
2106 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2107 {
2108         unsigned long ksize = vm_max_kernel_address - KERNBASE;
2109
2110         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2111 }
2112 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size,
2113     CTLTYPE_LONG | CTLFLAG_RD | CTLFLAG_NEEDGIANT, 0, 0, kvm_size, "IU",
2114     "Size of KVM");
2115
2116 static int
2117 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2118 {
2119         unsigned long kfree = vm_max_kernel_address - kernel_vm_end;
2120
2121         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2122 }
2123 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free,
2124     CTLTYPE_LONG | CTLFLAG_RD | CTLFLAG_NEEDGIANT, 0, 0, kvm_free, "IU",
2125     "Amount of KVM free");
2126
2127 /***********************************************
2128  *
2129  *  Pmap allocation/deallocation routines.
2130  *
2131  ***********************************************/
2132
2133 /*
2134  *  Initialize the pmap for the swapper process.
2135  */
2136 void
2137 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
2138 {
2139         PDEBUG(1, printf("%s: pmap = %p\n", __func__, pmap));
2140
2141         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
2142
2143         /*
2144          * Kernel page table directory and pmap stuff around is already
2145          * initialized, we are using it right now and here. So, finish
2146          * only PMAP structures initialization for process0 ...
2147          *
2148          * Since the L1 page table and PT2TAB is shared with the kernel pmap,
2149          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
2150          * not need to be inserted into that list.
2151          */
2152         pmap->pm_pt1 = kern_pt1;
2153         pmap->pm_pt2tab = kern_pt2tab;
2154         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2155         PCPU_SET(curpmap, pmap);
2156         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2157         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2158         CPU_SET(0, &pmap->pm_active);
2159 }
2160
2161 static __inline void
2162 pte1_copy_nosync(pt1_entry_t *spte1p, pt1_entry_t *dpte1p, vm_offset_t sva,
2163     vm_offset_t eva)
2164 {
2165         u_int idx, count;
2166
2167         idx = pte1_index(sva);
2168         count = (pte1_index(eva) - idx + 1) * sizeof(pt1_entry_t);
2169         bcopy(spte1p + idx, dpte1p + idx, count);
2170 }
2171
2172 static __inline void
2173 pt2tab_copy_nosync(pt2_entry_t *spte2p, pt2_entry_t *dpte2p, vm_offset_t sva,
2174     vm_offset_t eva)
2175 {
2176         u_int idx, count;
2177
2178         idx = pt2tab_index(sva);
2179         count = (pt2tab_index(eva) - idx + 1) * sizeof(pt2_entry_t);
2180         bcopy(spte2p + idx, dpte2p + idx, count);
2181 }
2182
2183 /*
2184  *  Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
2185  *  such as one in a vmspace structure.
2186  */
2187 int
2188 pmap_pinit(pmap_t pmap)
2189 {
2190         pt1_entry_t *pte1p;
2191         pt2_entry_t *pte2p;
2192         vm_paddr_t pa, pt2tab_pa;
2193         u_int i;
2194
2195         PDEBUG(6, printf("%s: pmap = %p, pm_pt1 = %p\n", __func__, pmap,
2196             pmap->pm_pt1));
2197
2198         /*
2199          * No need to allocate L2 page table space yet but we do need
2200          * a valid L1 page table and PT2TAB table.
2201          *
2202          * Install shared kernel mappings to these tables. It's a little
2203          * tricky as some parts of KVA are reserved for vectors, devices,
2204          * and whatever else. These parts are supposed to be above
2205          * vm_max_kernel_address. Thus two regions should be installed:
2206          *
2207          *   (1) <KERNBASE, kernel_vm_end),
2208          *   (2) <vm_max_kernel_address, 0xFFFFFFFF>.
2209          *
2210          * QQQ: The second region should be stable enough to be installed
2211          *      only once in time when the tables are allocated.
2212          * QQQ: Maybe copy of both regions at once could be faster ...
2213          * QQQ: Maybe the other TTBR is an option.
2214          *
2215          * Finally, install own PT2TAB table to these tables.
2216          */
2217
2218         if (pmap->pm_pt1 == NULL) {
2219                 pmap->pm_pt1 = (pt1_entry_t *)kmem_alloc_contig(NB_IN_PT1,
2220                     M_NOWAIT | M_ZERO, 0, -1UL, NB_IN_PT1, 0, pt_memattr);
2221                 if (pmap->pm_pt1 == NULL)
2222                         return (0);
2223         }
2224         if (pmap->pm_pt2tab == NULL) {
2225                 /*
2226                  * QQQ: (1) PT2TAB must be contiguous. If PT2TAB is one page
2227                  *      only, what should be the only size for 32 bit systems,
2228                  *      then we could allocate it with vm_page_alloc() and all
2229                  *      the stuff needed as other L2 page table pages.
2230                  *      (2) Note that a process PT2TAB is special L2 page table
2231                  *      page. Its mapping in kernel_arena is permanent and can
2232                  *      be used no matter which process is current. Its mapping
2233                  *      in PT2MAP can be used only for current process.
2234                  */
2235                 pmap->pm_pt2tab = (pt2_entry_t *)kmem_alloc_attr(NB_IN_PT2TAB,
2236                     M_NOWAIT | M_ZERO, 0, -1UL, pt_memattr);
2237                 if (pmap->pm_pt2tab == NULL) {
2238                         /*
2239                          * QQQ: As struct pmap is allocated from UMA with
2240                          *      UMA_ZONE_NOFREE flag, it's important to leave
2241                          *      no allocation in pmap if initialization failed.
2242                          */
2243                         kmem_free((vm_offset_t)pmap->pm_pt1, NB_IN_PT1);
2244                         pmap->pm_pt1 = NULL;
2245                         return (0);
2246                 }
2247                 /*
2248                  * QQQ: Each L2 page table page vm_page_t has pindex set to
2249                  *      pte1 index of virtual address mapped by this page.
2250                  *      It's not valid for non kernel PT2TABs themselves.
2251                  *      The pindex of these pages can not be altered because
2252                  *      of the way how they are allocated now. However, it
2253                  *      should not be a problem.
2254                  */
2255         }
2256
2257         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2258         /*
2259          * To avoid race with pmap_kenter_pte1() and pmap_kenter_pt2tab(),
2260          * kernel_vm_end_new is used here instead of kernel_vm_end.
2261          */
2262         pte1_copy_nosync(kern_pt1, pmap->pm_pt1, KERNBASE,
2263             kernel_vm_end_new - 1);
2264         pte1_copy_nosync(kern_pt1, pmap->pm_pt1, vm_max_kernel_address,
2265             0xFFFFFFFF);
2266         pt2tab_copy_nosync(kern_pt2tab, pmap->pm_pt2tab, KERNBASE,
2267             kernel_vm_end_new - 1);
2268         pt2tab_copy_nosync(kern_pt2tab, pmap->pm_pt2tab, vm_max_kernel_address,
2269             0xFFFFFFFF);
2270         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
2271         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2272
2273         /*
2274          * Store PT2MAP PT2 pages (a.k.a. PT2TAB) in PT2TAB itself.
2275          * I.e. self reference mapping.  The PT2TAB is private, however mapped
2276          * into shared PT2MAP space, so the mapping should be not global.
2277          */
2278         pt2tab_pa = vtophys(pmap->pm_pt2tab);
2279         pte2p = pmap_pt2tab_entry(pmap, (vm_offset_t)PT2MAP);
2280         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPG_IN_PT2TAB; i++, pa += PTE2_SIZE) {
2281                 pt2tab_store(pte2p++, PTE2_KPT_NG(pa));
2282         }
2283
2284         /* Insert PT2MAP PT2s into pmap PT1. */
2285         pte1p = pmap_pte1(pmap, (vm_offset_t)PT2MAP);
2286         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPT2_IN_PT2TAB; i++, pa += NB_IN_PT2) {
2287                 pte1_store(pte1p++, PTE1_LINK(pa));
2288         }
2289
2290         /*
2291          * Now synchronize new mapping which was made above.
2292          */
2293         pte1_sync_range(pmap->pm_pt1, NB_IN_PT1);
2294         pte2_sync_range(pmap->pm_pt2tab, NB_IN_PT2TAB);
2295
2296         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2297         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2298         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2299
2300         return (1);
2301 }
2302
2303 #ifdef INVARIANTS
2304 static boolean_t
2305 pt2tab_user_is_empty(pt2_entry_t *tab)
2306 {
2307         u_int i, end;
2308
2309         end = pt2tab_index(VM_MAXUSER_ADDRESS);
2310         for (i = 0; i < end; i++)
2311                 if (tab[i] != 0) return (FALSE);
2312         return (TRUE);
2313 }
2314 #endif
2315 /*
2316  *  Release any resources held by the given physical map.
2317  *  Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2318  *  Should only be called if the map contains no valid mappings.
2319  */
2320 void
2321 pmap_release(pmap_t pmap)
2322 {
2323 #ifdef INVARIANTS
2324         vm_offset_t start, end;
2325 #endif
2326         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2327             ("%s: pmap resident count %ld != 0", __func__,
2328             pmap->pm_stats.resident_count));
2329         KASSERT(pt2tab_user_is_empty(pmap->pm_pt2tab),
2330             ("%s: has allocated user PT2(s)", __func__));
2331         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
2332             ("%s: pmap %p is active on some CPU(s)", __func__, pmap));
2333
2334         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2335         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
2336         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2337
2338 #ifdef INVARIANTS
2339         start = pte1_index(KERNBASE) * sizeof(pt1_entry_t);
2340         end = (pte1_index(0xFFFFFFFF) + 1) * sizeof(pt1_entry_t);
2341         bzero((char *)pmap->pm_pt1 + start, end - start);
2342
2343         start = pt2tab_index(KERNBASE) * sizeof(pt2_entry_t);
2344         end = (pt2tab_index(0xFFFFFFFF) + 1) * sizeof(pt2_entry_t);
2345         bzero((char *)pmap->pm_pt2tab + start, end - start);
2346 #endif
2347         /*
2348          * We are leaving PT1 and PT2TAB allocated on released pmap,
2349          * so hopefully UMA vmspace_zone will always be inited with
2350          * UMA_ZONE_NOFREE flag.
2351          */
2352 }
2353
2354 /*********************************************************
2355  *
2356  *  L2 table pages and their pages management routines.
2357  *
2358  *********************************************************/
2359
2360 /*
2361  *  Virtual interface for L2 page table wire counting.
2362  *
2363  *  Each L2 page table in a page has own counter which counts a number of
2364  *  valid mappings in a table. Global page counter counts mappings in all
2365  *  tables in a page plus a single itself mapping in PT2TAB.
2366  *
2367  *  During a promotion we leave the associated L2 page table counter
2368  *  untouched, so the table (strictly speaking a page which holds it)
2369  *  is never freed if promoted.
2370  *
2371  *  If a page m->ref_count == 1 then no valid mappings exist in any L2 page
2372  *  table in the page and the page itself is only mapped in PT2TAB.
2373  */
2374
2375 static __inline void
2376 pt2_wirecount_init(vm_page_t m)
2377 {
2378         u_int i;
2379
2380         /*
2381          * Note: A page m is allocated with VM_ALLOC_WIRED flag and
2382          *       m->ref_count should be already set correctly.
2383          *       So, there is no need to set it again herein.
2384          */
2385         for (i = 0; i < NPT2_IN_PG; i++)
2386                 m->md.pt2_wirecount[i] = 0;
2387 }
2388
2389 static __inline void
2390 pt2_wirecount_inc(vm_page_t m, uint32_t pte1_idx)
2391 {
2392
2393         /*
2394          * Note: A just modificated pte2 (i.e. already allocated)
2395          *       is acquiring one extra reference which must be
2396          *       explicitly cleared. It influences the KASSERTs herein.
2397          *       All L2 page tables in a page always belong to the same
2398          *       pmap, so we allow only one extra reference for the page.
2399          */
2400         KASSERT(m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK] < (NPTE2_IN_PT2 + 1),
2401             ("%s: PT2 is overflowing ...", __func__));
2402         KASSERT(m->ref_count <= (NPTE2_IN_PG + 1),
2403             ("%s: PT2PG is overflowing ...", __func__));
2404
2405         m->ref_count++;
2406         m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK]++;
2407 }
2408
2409 static __inline void
2410 pt2_wirecount_dec(vm_page_t m, uint32_t pte1_idx)
2411 {
2412
2413         KASSERT(m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK] != 0,
2414             ("%s: PT2 is underflowing ...", __func__));
2415         KASSERT(m->ref_count > 1,
2416             ("%s: PT2PG is underflowing ...", __func__));
2417
2418         m->ref_count--;
2419         m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK]--;
2420 }
2421
2422 static __inline void
2423 pt2_wirecount_set(vm_page_t m, uint32_t pte1_idx, uint16_t count)
2424 {
2425
2426         KASSERT(count <= NPTE2_IN_PT2,
2427             ("%s: invalid count %u", __func__, count));
2428         KASSERT(m->ref_count >  m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK],
2429             ("%s: PT2PG corrupting (%u, %u) ...", __func__, m->ref_count,
2430             m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK]));
2431
2432         m->ref_count -= m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK];
2433         m->ref_count += count;
2434         m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK] = count;
2435
2436         KASSERT(m->ref_count <= (NPTE2_IN_PG + 1),
2437             ("%s: PT2PG is overflowed (%u) ...", __func__, m->ref_count));
2438 }
2439
2440 static __inline uint32_t
2441 pt2_wirecount_get(vm_page_t m, uint32_t pte1_idx)
2442 {
2443
2444         return (m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK]);
2445 }
2446
2447 static __inline boolean_t
2448 pt2_is_empty(vm_page_t m, vm_offset_t va)
2449 {
2450
2451         return (m->md.pt2_wirecount[pte1_index(va) & PT2PG_MASK] == 0);
2452 }
2453
2454 static __inline boolean_t
2455 pt2_is_full(vm_page_t m, vm_offset_t va)
2456 {
2457
2458         return (m->md.pt2_wirecount[pte1_index(va) & PT2PG_MASK] ==
2459             NPTE2_IN_PT2);
2460 }
2461
2462 static __inline boolean_t
2463 pt2pg_is_empty(vm_page_t m)
2464 {
2465
2466         return (m->ref_count == 1);
2467 }
2468
2469 /*
2470  *  This routine is called if the L2 page table
2471  *  is not mapped correctly.
2472  */
2473 static vm_page_t
2474 _pmap_allocpte2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
2475 {
2476         uint32_t pte1_idx;
2477         pt1_entry_t *pte1p;
2478         pt2_entry_t pte2;
2479         vm_page_t  m;
2480         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2_pa;
2481
2482         pte1_idx = pte1_index(va);
2483         pte1p = pmap->pm_pt1 + pte1_idx;
2484
2485         KASSERT(pte1_load(pte1p) == 0,
2486             ("%s: pm_pt1[%#x] is not zero: %#x", __func__, pte1_idx,
2487             pte1_load(pte1p)));
2488
2489         pte2 = pt2tab_load(pmap_pt2tab_entry(pmap, va));
2490         if (!pte2_is_valid(pte2)) {
2491                 /*
2492                  * Install new PT2s page into pmap PT2TAB.
2493                  */
2494                 m = vm_page_alloc(NULL, pte1_idx & ~PT2PG_MASK,
2495                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
2496                 if (m == NULL) {
2497                         if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
2498                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2499                                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2500                                 vm_wait(NULL);
2501                                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
2502                                 PMAP_LOCK(pmap);
2503                         }
2504
2505                         /*
2506                          * Indicate the need to retry.  While waiting,
2507                          * the L2 page table page may have been allocated.
2508                          */
2509                         return (NULL);
2510                 }
2511                 pmap->pm_stats.resident_count++;
2512                 pt2pg_pa = pmap_pt2pg_init(pmap, va, m);
2513         } else {
2514                 pt2pg_pa = pte2_pa(pte2);
2515                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pt2pg_pa);
2516         }
2517
2518         pt2_wirecount_inc(m, pte1_idx);
2519         pt2_pa = page_pt2pa(pt2pg_pa, pte1_idx);
2520         pte1_store(pte1p, PTE1_LINK(pt2_pa));
2521
2522         return (m);
2523 }
2524
2525 static vm_page_t
2526 pmap_allocpte2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
2527 {
2528         u_int pte1_idx;
2529         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
2530         vm_page_t m;
2531
2532         pte1_idx = pte1_index(va);
2533 retry:
2534         pte1p = pmap->pm_pt1 + pte1_idx;
2535         pte1 = pte1_load(pte1p);
2536
2537         /*
2538          * This supports switching from a 1MB page to a
2539          * normal 4K page.
2540          */
2541         if (pte1_is_section(pte1)) {
2542                 (void)pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, va);
2543                 /*
2544                  * Reload pte1 after demotion.
2545                  *
2546                  * Note: Demotion can even fail as either PT2 is not find for
2547                  *       the virtual address or PT2PG can not be allocated.
2548                  */
2549                 pte1 = pte1_load(pte1p);
2550         }
2551
2552         /*
2553          * If the L2 page table page is mapped, we just increment the
2554          * hold count, and activate it.
2555          */
2556         if (pte1_is_link(pte1)) {
2557                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(pte1));
2558                 pt2_wirecount_inc(m, pte1_idx);
2559         } else  {
2560                 /*
2561                  * Here if the PT2 isn't mapped, or if it has
2562                  * been deallocated.
2563                  */
2564                 m = _pmap_allocpte2(pmap, va, flags);
2565                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
2566                         goto retry;
2567         }
2568
2569         return (m);
2570 }
2571
2572 /*
2573  *  Schedule the specified unused L2 page table page to be freed. Specifically,
2574  *  add the page to the specified list of pages that will be released to the
2575  *  physical memory manager after the TLB has been updated.
2576  */
2577 static __inline void
2578 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free)
2579 {
2580
2581         /*
2582          * Put page on a list so that it is released after
2583          * *ALL* TLB shootdown is done
2584          */
2585 #ifdef PMAP_DEBUG
2586         pmap_zero_page_check(m);
2587 #endif
2588         m->flags |= PG_ZERO;
2589         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
2590 }
2591
2592 /*
2593  *  Unwire L2 page tables page.
2594  */
2595 static void
2596 pmap_unwire_pt2pg(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2597 {
2598         pt1_entry_t *pte1p, opte1 __unused;
2599         pt2_entry_t *pte2p;
2600         uint32_t i;
2601
2602         KASSERT(pt2pg_is_empty(m),
2603             ("%s: pmap %p PT2PG %p wired", __func__, pmap, m));
2604
2605         /*
2606          * Unmap all L2 page tables in the page from L1 page table.
2607          *
2608          * QQQ: Individual L2 page tables (except the last one) can be unmapped
2609          * earlier. However, we are doing that this way.
2610          */
2611         KASSERT(m->pindex == (pte1_index(va) & ~PT2PG_MASK),
2612             ("%s: pmap %p va %#x PT2PG %p bad index", __func__, pmap, va, m));
2613         pte1p = pmap->pm_pt1 + m->pindex;
2614         for (i = 0; i < NPT2_IN_PG; i++, pte1p++) {
2615                 KASSERT(m->md.pt2_wirecount[i] == 0,
2616                     ("%s: pmap %p PT2 %u (PG %p) wired", __func__, pmap, i, m));
2617                 opte1 = pte1_load(pte1p);
2618                 if (pte1_is_link(opte1)) {
2619                         pte1_clear(pte1p);
2620                         /*
2621                          * Flush intermediate TLB cache.
2622                          */
2623                         pmap_tlb_flush(pmap, (m->pindex + i) << PTE1_SHIFT);
2624                 }
2625 #ifdef INVARIANTS
2626                 else
2627                         KASSERT((opte1 == 0) || pte1_is_section(opte1),
2628                             ("%s: pmap %p va %#x bad pte1 %x at %u", __func__,
2629                             pmap, va, opte1, i));
2630 #endif
2631         }
2632
2633         /*
2634          * Unmap the page from PT2TAB.
2635          */
2636         pte2p = pmap_pt2tab_entry(pmap, va);
2637         (void)pt2tab_load_clear(pte2p);
2638         pmap_tlb_flush(pmap, pt2map_pt2pg(va));
2639
2640         m->ref_count = 0;
2641         pmap->pm_stats.resident_count--;
2642
2643         /*
2644          * This barrier is so that the ordinary store unmapping
2645          * the L2 page table page is globally performed before TLB shoot-
2646          * down is begun.
2647          */
2648         wmb();
2649         vm_wire_sub(1);
2650 }
2651
2652 /*
2653  *  Decrements a L2 page table page's wire count, which is used to record the
2654  *  number of valid page table entries within the page.  If the wire count
2655  *  drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
2656  *  page table page was unmapped and FALSE otherwise.
2657  */
2658 static __inline boolean_t
2659 pmap_unwire_pt2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, struct spglist *free)
2660 {
2661         pt2_wirecount_dec(m, pte1_index(va));
2662         if (pt2pg_is_empty(m)) {
2663                 /*
2664                  * QQQ: Wire count is zero, so whole page should be zero and
2665                  *      we can set PG_ZERO flag to it.
2666                  *      Note that when promotion is enabled, it takes some
2667                  *      more efforts. See pmap_unwire_pt2_all() below.
2668                  */
2669                 pmap_unwire_pt2pg(pmap, va, m);
2670                 pmap_add_delayed_free_list(m, free);
2671                 return (TRUE);
2672         } else
2673                 return (FALSE);
2674 }
2675
2676 /*
2677  *  Drop a L2 page table page's wire count at once, which is used to record
2678  *  the number of valid L2 page table entries within the page. If the wire
2679  *  count drops to zero, then the L2 page table page is unmapped.
2680  */
2681 static __inline void
2682 pmap_unwire_pt2_all(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
2683     struct spglist *free)
2684 {
2685         u_int pte1_idx = pte1_index(va);
2686
2687         KASSERT(m->pindex == (pte1_idx & ~PT2PG_MASK),
2688                 ("%s: PT2 page's pindex is wrong", __func__));
2689         KASSERT(m->ref_count > pt2_wirecount_get(m, pte1_idx),
2690             ("%s: bad pt2 wire count %u > %u", __func__, m->ref_count,
2691             pt2_wirecount_get(m, pte1_idx)));
2692
2693         /*
2694          * It's possible that the L2 page table was never used.
2695          * It happened in case that a section was created without promotion.
2696          */
2697         if (pt2_is_full(m, va)) {
2698                 pt2_wirecount_set(m, pte1_idx, 0);
2699
2700                 /*
2701                  * QQQ: We clear L2 page table now, so when L2 page table page
2702                  *      is going to be freed, we can set it PG_ZERO flag ...
2703                  *      This function is called only on section mappings, so
2704                  *      hopefully it's not to big overload.
2705                  *
2706                  * XXX: If pmap is current, existing PT2MAP mapping could be
2707                  *      used for zeroing.
2708                  */
2709                 pmap_zero_page_area(m, page_pt2off(pte1_idx), NB_IN_PT2);
2710         }
2711 #ifdef INVARIANTS
2712         else
2713                 KASSERT(pt2_is_empty(m, va), ("%s: PT2 is not empty (%u)",
2714                     __func__, pt2_wirecount_get(m, pte1_idx)));
2715 #endif
2716         if (pt2pg_is_empty(m)) {
2717                 pmap_unwire_pt2pg(pmap, va, m);
2718                 pmap_add_delayed_free_list(m, free);
2719         }
2720 }
2721
2722 /*
2723  *  After removing a L2 page table entry, this routine is used to
2724  *  conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
2725  */
2726 static boolean_t
2727 pmap_unuse_pt2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
2728 {
2729         pt1_entry_t pte1;
2730         vm_page_t mpte;
2731
2732         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
2733                 return (FALSE);
2734         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
2735         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(pte1));
2736         return (pmap_unwire_pt2(pmap, va, mpte, free));
2737 }
2738
2739 /*************************************
2740  *
2741  *  Page management routines.
2742  *
2743  *************************************/
2744
2745 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2746 CTASSERT(_NPCM == 11);
2747 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2748
2749 static __inline struct pv_chunk *
2750 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2751 {
2752
2753         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2754 }
2755
2756 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2757
2758 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2759 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2760
2761 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2762         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2763         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2764         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2765         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2766 };
2767
2768 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2769         "Current number of pv entries");
2770
2771 #ifdef PV_STATS
2772 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2773
2774 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2775     "Current number of pv entry chunks");
2776 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2777     "Current number of pv entry chunks allocated");
2778 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2779     "Current number of pv entry chunks frees");
2780 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail,
2781     0, "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2782
2783 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2784 static int pv_entry_spare;
2785
2786 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2787     "Current number of pv entry frees");
2788 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs,
2789     0, "Current number of pv entry allocs");
2790 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2791     "Current number of spare pv entries");
2792 #endif
2793
2794 /*
2795  *  Is given page managed?
2796  */
2797 static __inline bool
2798 is_managed(vm_paddr_t pa)
2799 {
2800         vm_page_t m;
2801
2802         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2803         if (m == NULL)
2804                 return (false);
2805         return ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0);
2806 }
2807
2808 static __inline bool
2809 pte1_is_managed(pt1_entry_t pte1)
2810 {
2811
2812         return (is_managed(pte1_pa(pte1)));
2813 }
2814
2815 static __inline bool
2816 pte2_is_managed(pt2_entry_t pte2)
2817 {
2818
2819         return (is_managed(pte2_pa(pte2)));
2820 }
2821
2822 /*
2823  *  We are in a serious low memory condition.  Resort to
2824  *  drastic measures to free some pages so we can allocate
2825  *  another pv entry chunk.
2826  */
2827 static vm_page_t
2828 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2829 {
2830         struct pch newtail;
2831         struct pv_chunk *pc;
2832         struct md_page *pvh;
2833         pt1_entry_t *pte1p;
2834         pmap_t pmap;
2835         pt2_entry_t *pte2p, tpte2;
2836         pv_entry_t pv;
2837         vm_offset_t va;
2838         vm_page_t m, m_pc;
2839         struct spglist free;
2840         uint32_t inuse;
2841         int bit, field, freed;
2842
2843         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2844         pmap = NULL;
2845         m_pc = NULL;
2846         SLIST_INIT(&free);
2847         TAILQ_INIT(&newtail);
2848         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2849             SLIST_EMPTY(&free))) {
2850                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2851                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2852                         if (pmap != NULL) {
2853                                 if (pmap != locked_pmap)
2854                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2855                         }
2856                         pmap = pc->pc_pmap;
2857                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2858                         if (pmap > locked_pmap)
2859                                 PMAP_LOCK(pmap);
2860                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2861                                 pmap = NULL;
2862                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2863                                 continue;
2864                         }
2865                 }
2866
2867                 /*
2868                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2869                  */
2870                 freed = 0;
2871                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2872                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2873                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2874                                 bit = ffs(inuse) - 1;
2875                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2876                                 va = pv->pv_va;
2877                                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
2878                                 if (pte1_is_section(pte1_load(pte1p)))
2879                                         continue;
2880                                 pte2p = pmap_pte2(pmap, va);
2881                                 tpte2 = pte2_load(pte2p);
2882                                 if ((tpte2 & PTE2_W) == 0)
2883                                         tpte2 = pte2_load_clear(pte2p);
2884                                 pmap_pte2_release(pte2p);
2885                                 if ((tpte2 & PTE2_W) != 0)
2886                                         continue;
2887                                 KASSERT(tpte2 != 0,
2888                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %#x zero pte",
2889                                     pmap, va));
2890                                 pmap_tlb_flush(pmap, va);
2891                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(tpte2));
2892                                 if (pte2_is_dirty(tpte2))
2893                                         vm_page_dirty(m);
2894                                 if ((tpte2 & PTE2_A) != 0)
2895                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2896                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2897                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2898                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2899                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2900                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2901                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2902                                                     PGA_WRITEABLE);
2903                                         }
2904                                 }
2905                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2906                                 pmap_unuse_pt2(pmap, va, &free);
2907                                 freed++;
2908                         }
2909                 }
2910                 if (freed == 0) {
2911                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2912                         continue;
2913                 }
2914                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2915                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2916                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2917                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2918                 pv_entry_count -= freed;
2919                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2920                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2921                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2922                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2923                                     pc_list);
2924                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2925
2926                                 /*
2927                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2928                                  * sufficient.
2929                                  */
2930                                 if (pmap == locked_pmap)
2931                                         goto out;
2932                                 break;
2933                         }
2934                 if (field == _NPCM) {
2935                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2936                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2937                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2938                         /* Entire chunk is free; return it. */
2939                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2940                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2941                         pmap_pte2list_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2942                         break;
2943                 }
2944         }
2945 out:
2946         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2947         if (pmap != NULL) {
2948                 if (pmap != locked_pmap)
2949                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2950         }
2951         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2952                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2953                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2954                 /* Recycle a freed page table page. */
2955                 m_pc->ref_count = 1;
2956                 vm_wire_add(1);
2957         }
2958         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
2959         return (m_pc);
2960 }
2961
2962 static void
2963 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2964 {
2965         vm_page_t m;
2966
2967         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2968         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2969         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2970         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2971         /* entire chunk is free, return it */
2972         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2973         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2974         vm_page_unwire_noq(m);
2975         vm_page_free(m);
2976         pmap_pte2list_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2977 }
2978
2979 /*
2980  *  Free the pv_entry back to the free list.
2981  */
2982 static void
2983 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2984 {
2985         struct pv_chunk *pc;
2986         int idx, field, bit;
2987
2988         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2989         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2990         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2991         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2992         pv_entry_count--;
2993         pc = pv_to_chunk(pv);
2994         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2995         field = idx / 32;
2996         bit = idx % 32;
2997         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2998         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2999                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
3000                         /*
3001                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
3002                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
3003                          */
3004                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
3005                             pc)) {
3006                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3007                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
3008                                     pc_list);
3009                         }
3010                         return;
3011                 }
3012         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3013         free_pv_chunk(pc);
3014 }
3015
3016 /*
3017  *  Get a new pv_entry, allocating a block from the system
3018  *  when needed.
3019  */
3020 static pv_entry_t
3021 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
3022 {
3023         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
3024         static struct timeval lastprint;
3025         int bit, field;
3026         pv_entry_t pv;
3027         struct pv_chunk *pc;
3028         vm_page_t m;
3029
3030         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3031         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3032         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
3033         pv_entry_count++;
3034         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
3035                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
3036                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
3037                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
3038                             "vm.pmap.pv_entries tunable.\n");
3039 retry:
3040         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
3041         if (pc != NULL) {
3042                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
3043                         if (pc->pc_map[field]) {
3044                                 bit = ffs(pc->pc_map[field]) - 1;
3045                                 break;
3046                         }
3047                 }
3048                 if (field < _NPCM) {
3049                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
3050                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
3051                         /* If this was the last item, move it to tail */
3052                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
3053                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
3054                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
3055                                         return (pv);    /* not full, return */
3056                                 }
3057                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3058                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3059                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
3060                         return (pv);
3061                 }
3062         }
3063         /*
3064          * Access to the pte2list "pv_vafree" is synchronized by the pvh
3065          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
3066          * remain non-empty until pmap_pte2list_alloc() completes.
3067          */
3068         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
3069             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
3070                 if (try) {
3071                         pv_entry_count--;
3072                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
3073                         return (NULL);
3074                 }
3075                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
3076                 if (m == NULL)
3077                         goto retry;
3078         }
3079         PV_STAT(pc_chunk_count++);
3080         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
3081         pc = (struct pv_chunk *)pmap_pte2list_alloc(&pv_vafree);
3082         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
3083         pc->pc_pmap = pmap;
3084         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
3085         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
3086                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
3087         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
3088         pv = &pc->pc_pventry[0];
3089         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3090         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
3091         return (pv);
3092 }
3093
3094 /*
3095  *  Create a pv entry for page at pa for
3096  *  (pmap, va).
3097  */
3098 static void
3099 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
3100 {
3101         pv_entry_t pv;
3102
3103         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3104         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3105         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3106         pv->pv_va = va;
3107         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3108 }
3109
3110 static __inline pv_entry_t
3111 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
3112 {
3113         pv_entry_t pv;
3114
3115         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3116         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3117                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
3118                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
3119                         break;
3120                 }
3121         }
3122         return (pv);
3123 }
3124
3125 static void
3126 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
3127 {
3128         pv_entry_t pv;
3129
3130         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
3131         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
3132         free_pv_entry(pmap, pv);
3133 }
3134
3135 static void
3136 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
3137 {
3138         struct md_page *pvh;
3139
3140         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3141         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
3142         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3143                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3144                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
3145                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3146         }
3147 }
3148
3149 static void
3150 pmap_pv_demote_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
3151 {
3152         struct md_page *pvh;
3153         pv_entry_t pv;
3154         vm_offset_t va_last;
3155         vm_page_t m;
3156
3157         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3158         KASSERT((pa & PTE1_OFFSET) == 0,
3159             ("pmap_pv_demote_pte1: pa is not 1mpage aligned"));
3160
3161         /*
3162          * Transfer the 1mpage's pv entry for this mapping to the first
3163          * page's pv list.
3164          */
3165         pvh = pa_to_pvh(pa);
3166         va = pte1_trunc(va);
3167         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
3168         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pte1: pv not found"));
3169         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3170         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3171         /* Instantiate the remaining NPTE2_IN_PT2 - 1 pv entries. */
3172         va_last = va + PTE1_SIZE - PAGE_SIZE;
3173         do {
3174                 m++;
3175                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3176                     ("pmap_pv_demote_pte1: page %p is not managed", m));
3177                 va += PAGE_SIZE;
3178                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
3179         } while (va < va_last);
3180 }
3181
3182 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3183 static void
3184 pmap_pv_promote_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
3185 {
3186         struct md_page *pvh;
3187         pv_entry_t pv;
3188         vm_offset_t va_last;
3189         vm_page_t m;
3190
3191         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3192         KASSERT((pa & PTE1_OFFSET) == 0,
3193             ("pmap_pv_promote_pte1: pa is not 1mpage aligned"));
3194
3195         /*
3196          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
3197          * 1mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
3198          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
3199          * get_pv_entry() calls pmap_pv_reclaim() and that pmap_pv_reclaim()
3200          * removes one of the mappings that is being promoted.
3201          */
3202         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3203         va = pte1_trunc(va);
3204         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
3205         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pte1: pv not found"));
3206         pvh = pa_to_pvh(pa);
3207         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
3208         /* Free the remaining NPTE2_IN_PT2 - 1 pv entries. */
3209         va_last = va + PTE1_SIZE - PAGE_SIZE;
3210         do {
3211                 m++;
3212                 va += PAGE_SIZE;
3213                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
3214         } while (va < va_last);
3215 }
3216 #endif
3217
3218 /*
3219  *  Conditionally create a pv entry.
3220  */
3221 static boolean_t
3222 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
3223 {
3224         pv_entry_t pv;
3225
3226         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3227         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3228         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water &&
3229             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
3230                 pv->pv_va = va;
3231                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3232                 return (TRUE);
3233         } else
3234                 return (FALSE);
3235 }
3236
3237 /*
3238  *  Create the pv entries for each of the pages within a section.
3239  */
3240 static bool
3241 pmap_pv_insert_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pt1_entry_t pte1, u_int flags)
3242 {
3243         struct md_page *pvh;
3244         pv_entry_t pv;
3245         bool noreclaim;
3246
3247         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3248         noreclaim = (flags & PMAP_ENTER_NORECLAIM) != 0;
3249         if ((noreclaim && pv_entry_count >= pv_entry_high_water) ||
3250             (pv = get_pv_entry(pmap, noreclaim)) == NULL)
3251                 return (false);
3252         pv->pv_va = va;
3253         pvh = pa_to_pvh(pte1_pa(pte1));
3254         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
3255         return (true);
3256 }
3257
3258 static inline void
3259 pmap_tlb_flush_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pt1_entry_t npte1)
3260 {
3261
3262         /* Kill all the small mappings or the big one only. */
3263         if (pte1_is_section(npte1))
3264                 pmap_tlb_flush_range(pmap, pte1_trunc(va), PTE1_SIZE);
3265         else
3266                 pmap_tlb_flush(pmap, pte1_trunc(va));
3267 }
3268
3269 /*
3270  *  Update kernel pte1 on all pmaps.
3271  *
3272  *  The following function is called only on one cpu with disabled interrupts.
3273  *  In SMP case, smp_rendezvous_cpus() is used to stop other cpus. This way
3274  *  nobody can invoke explicit hardware table walk during the update of pte1.
3275  *  Unsolicited hardware table walk can still happen, invoked by speculative
3276  *  data or instruction prefetch or even by speculative hardware table walk.
3277  *
3278  *  The break-before-make approach should be implemented here. However, it's
3279  *  not so easy to do that for kernel mappings as it would be unhappy to unmap
3280  *  itself unexpectedly but voluntarily.
3281  */
3282 static void
3283 pmap_update_pte1_kernel(vm_offset_t va, pt1_entry_t npte1)
3284 {
3285         pmap_t pmap;
3286         pt1_entry_t *pte1p;
3287
3288         /*
3289          * Get current pmap. Interrupts should be disabled here
3290          * so PCPU_GET() is done atomically.
3291          */
3292         pmap = PCPU_GET(curpmap);
3293         if (pmap == NULL)
3294                 pmap = kernel_pmap;
3295
3296         /*
3297          * (1) Change pte1 on current pmap.
3298          * (2) Flush all obsolete TLB entries on current CPU.
3299          * (3) Change pte1 on all pmaps.
3300          * (4) Flush all obsolete TLB entries on all CPUs in SMP case.
3301          */
3302
3303         pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
3304         pte1_store(pte1p, npte1);
3305
3306         /* Kill all the small mappings or the big one only. */
3307         if (pte1_is_section(npte1)) {
3308                 pmap_pte1_kern_promotions++;
3309                 tlb_flush_range_local(pte1_trunc(va), PTE1_SIZE);
3310         } else {
3311                 pmap_pte1_kern_demotions++;
3312                 tlb_flush_local(pte1_trunc(va));
3313         }
3314
3315         /*
3316          * In SMP case, this function is called when all cpus are at smp
3317          * rendezvous, so there is no need to use 'allpmaps_lock' lock here.
3318          * In UP case, the function is called with this lock locked.
3319          */
3320         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
3321                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
3322                 pte1_store(pte1p, npte1);
3323         }
3324
3325 #ifdef SMP
3326         /* Kill all the small mappings or the big one only. */
3327         if (pte1_is_section(npte1))
3328                 tlb_flush_range(pte1_trunc(va), PTE1_SIZE);
3329         else
3330                 tlb_flush(pte1_trunc(va));
3331 #endif
3332 }
3333
3334 #ifdef SMP
3335 struct pte1_action {
3336         vm_offset_t va;
3337         pt1_entry_t npte1;
3338         u_int update;           /* CPU that updates the PTE1 */
3339 };
3340
3341 static void
3342 pmap_update_pte1_action(void *arg)
3343 {
3344         struct pte1_action *act = arg;
3345
3346         if (act->update == PCPU_GET(cpuid))
3347                 pmap_update_pte1_kernel(act->va, act->npte1);
3348 }
3349
3350 /*
3351  *  Change pte1 on current pmap.
3352  *  Note that kernel pte1 must be changed on all pmaps.
3353  *
3354  *  According to the architecture reference manual published by ARM,
3355  *  the behaviour is UNPREDICTABLE when two or more TLB entries map the same VA.
3356  *  According to this manual, UNPREDICTABLE behaviours must never happen in
3357  *  a viable system. In contrast, on x86 processors, it is not specified which
3358  *  TLB entry mapping the virtual address will be used, but the MMU doesn't
3359  *  generate a bogus translation the way it does on Cortex-A8 rev 2 (Beaglebone
3360  *  Black).
3361  *
3362  *  It's a problem when either promotion or demotion is being done. The pte1
3363  *  update and appropriate TLB flush must be done atomically in general.
3364  */
3365 static void
3366 pmap_change_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va,
3367     pt1_entry_t npte1)
3368 {
3369
3370         if (pmap == kernel_pmap) {
3371                 struct pte1_action act;
3372
3373                 sched_pin();
3374                 act.va = va;
3375                 act.npte1 = npte1;
3376                 act.update = PCPU_GET(cpuid);
3377                 smp_rendezvous_cpus(all_cpus, smp_no_rendezvous_barrier,
3378                     pmap_update_pte1_action, NULL, &act);
3379                 sched_unpin();
3380         } else {
3381                 register_t cspr;
3382
3383                 /*
3384                  * Use break-before-make approach for changing userland
3385                  * mappings. It can cause L1 translation aborts on other
3386                  * cores in SMP case. So, special treatment is implemented
3387                  * in pmap_fault(). To reduce the likelihood that another core
3388                  * will be affected by the broken mapping, disable interrupts
3389                  * until the mapping change is completed.
3390                  */
3391                 cspr = disable_interrupts(PSR_I | PSR_F);
3392                 pte1_clear(pte1p);
3393                 pmap_tlb_flush_pte1(pmap, va, npte1);
3394                 pte1_store(pte1p, npte1);
3395                 restore_interrupts(cspr);
3396         }
3397 }
3398 #else
3399 static void
3400 pmap_change_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va,
3401     pt1_entry_t npte1)
3402 {
3403
3404         if (pmap == kernel_pmap) {
3405                 mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
3406                 pmap_update_pte1_kernel(va, npte1);
3407                 mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
3408         } else {
3409                 register_t cspr;
3410
3411                 /*
3412                  * Use break-before-make approach for changing userland
3413                  * mappings. It's absolutely safe in UP case when interrupts
3414                  * are disabled.
3415                  */
3416                 cspr = disable_interrupts(PSR_I | PSR_F);
3417                 pte1_clear(pte1p);
3418                 pmap_tlb_flush_pte1(pmap, va, npte1);
3419                 pte1_store(pte1p, npte1);
3420                 restore_interrupts(cspr);
3421         }
3422 }
3423 #endif
3424
3425 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3426 /*
3427  *  Tries to promote the NPTE2_IN_PT2, contiguous 4KB page mappings that are
3428  *  within a single page table page (PT2) to a single 1MB page mapping.
3429  *  For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3430  *  mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3431  *  mappings must have identical characteristics.
3432  *
3433  *  Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3434  *  promoted.  The reason is that kernel PTE1s are replicated in each pmap but
3435  *  pmap_remove_write(), pmap_clear_modify(), and pmap_clear_reference() only
3436  *  read the PTE1 from the kernel pmap.
3437  */
3438 static void
3439 pmap_promote_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va)
3440 {
3441         pt1_entry_t npte1;
3442         pt2_entry_t *fpte2p, fpte2, fpte2_fav;
3443         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
3444         vm_offset_t pteva __unused;
3445         vm_page_t m __unused;
3446
3447         PDEBUG(6, printf("%s(%p): try for va %#x pte1 %#x at %p\n", __func__,
3448             pmap, va, pte1_load(pte1p), pte1p));
3449
3450         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3451
3452         /*
3453          * Examine the first PTE2 in the specified PT2. Abort if this PTE2 is
3454          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3455          * within a 1MB page.
3456          */
3457         fpte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pte1_trunc(va));
3458         fpte2 = pte2_load(fpte2p);
3459         if ((fpte2 & ((PTE2_FRAME & PTE1_OFFSET) | PTE2_A | PTE2_V)) !=
3460             (PTE2_A | PTE2_V)) {
3461                 pmap_pte1_p_failures++;
3462                 CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure(1) for va %#x in pmap %p",
3463                     __func__, va, pmap);
3464                 return;
3465         }
3466         if (pte2_is_managed(fpte2) && pmap == kernel_pmap) {
3467                 pmap_pte1_p_failures++;
3468                 CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure(2) for va %#x in pmap %p",
3469                     __func__, va, pmap);
3470                 return;
3471         }
3472         if ((fpte2 & (PTE2_NM | PTE2_RO)) == PTE2_NM) {
3473                 /*
3474                  * When page is not modified, PTE2_RO can be set without
3475                  * a TLB invalidation.
3476                  */
3477                 fpte2 |= PTE2_RO;
3478                 pte2_store(fpte2p, fpte2);
3479         }
3480
3481         /*
3482          * Examine each of the other PTE2s in the specified PT2. Abort if this
3483          * PTE2 maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3484          * characteristics to the first PTE2.
3485          */
3486         fpte2_fav = (fpte2 & (PTE2_FRAME | PTE2_A | PTE2_V));
3487         fpte2_fav += PTE1_SIZE - PTE2_SIZE; /* examine from the end */
3488         for (pte2p = fpte2p + NPTE2_IN_PT2 - 1; pte2p > fpte2p; pte2p--) {
3489                 pte2 = pte2_load(pte2p);
3490                 if ((pte2 & (PTE2_FRAME | PTE2_A | PTE2_V)) != fpte2_fav) {
3491                         pmap_pte1_p_failures++;
3492                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure(3) for va %#x in pmap %p",
3493                             __func__, va, pmap);
3494                         return;
3495                 }
3496                 if ((pte2 & (PTE2_NM | PTE2_RO)) == PTE2_NM) {
3497                         /*
3498                          * When page is not modified, PTE2_RO can be set
3499                          * without a TLB invalidation. See note above.
3500                          */
3501                         pte2 |= PTE2_RO;
3502                         pte2_store(pte2p, pte2);
3503                         pteva = pte1_trunc(va) | (pte2 & PTE1_OFFSET &
3504                             PTE2_FRAME);
3505                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: protect for va %#x in pmap %p",
3506                             __func__, pteva, pmap);
3507                 }
3508                 if ((pte2 & PTE2_PROMOTE) != (fpte2 & PTE2_PROMOTE)) {
3509                         pmap_pte1_p_failures++;
3510                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure(4) for va %#x in pmap %p",
3511                             __func__, va, pmap);
3512                         return;
3513                 }
3514
3515                 fpte2_fav -= PTE2_SIZE;
3516         }
3517         /*
3518          * The page table page in its current state will stay in PT2TAB
3519          * until the PTE1 mapping the section is demoted by pmap_demote_pte1()
3520          * or destroyed by pmap_remove_pte1().
3521          *
3522          * Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE.
3523          */
3524         m = PHYS_TO_VM_PAGE(trunc_page(pte1_link_pa(pte1_load(pte1p))));
3525         KASSERT(m >= vm_page_array && m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3526             ("%s: PT2 page is out of range", __func__));
3527         KASSERT(m->pindex == (pte1_index(va) & ~PT2PG_MASK),
3528             ("%s: PT2 page's pindex is wrong", __func__));
3529
3530         /*
3531          * Get pte1 from pte2 format.
3532          */
3533         npte1 = (fpte2 & PTE1_FRAME) | ATTR_TO_L1(fpte2) | PTE1_V;
3534
3535         /*
3536          * Promote the pv entries.
3537          */
3538         if (pte2_is_managed(fpte2))
3539                 pmap_pv_promote_pte1(pmap, va, pte1_pa(npte1));
3540
3541         /*
3542          * Promote the mappings.
3543          */
3544         pmap_change_pte1(pmap, pte1p, va, npte1);
3545
3546         pmap_pte1_promotions++;
3547         CTR3(KTR_PMAP, "%s: success for va %#x in pmap %p",
3548             __func__, va, pmap);
3549
3550         PDEBUG(6, printf("%s(%p): success for va %#x pte1 %#x(%#x) at %p\n",
3551             __func__, pmap, va, npte1, pte1_load(pte1p), pte1p));
3552 }
3553 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
3554
3555 /*
3556  *  Zero L2 page table page.
3557  */
3558 static __inline void
3559 pmap_clear_pt2(pt2_entry_t *fpte2p)
3560 {
3561         pt2_entry_t *pte2p;
3562
3563         for (pte2p = fpte2p; pte2p < fpte2p + NPTE2_IN_PT2; pte2p++)
3564                 pte2_clear(pte2p);
3565
3566 }
3567
3568 /*
3569  *  Removes a 1MB page mapping from the kernel pmap.
3570  */
3571 static void
3572 pmap_remove_kernel_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va)
3573 {
3574         vm_page_t m;
3575         uint32_t pte1_idx;
3576         pt2_entry_t *fpte2p;
3577         vm_paddr_t pt2_pa;
3578
3579         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3580         m = pmap_pt2_page(pmap, va);
3581         if (m == NULL)
3582                 /*
3583                  * QQQ: Is this function called only on promoted pte1?
3584                  *      We certainly do section mappings directly
3585                  *      (without promotion) in kernel !!!
3586                  */
3587                 panic("%s: missing pt2 page", __func__);
3588
3589         pte1_idx = pte1_index(va);
3590
3591         /*
3592          * Initialize the L2 page table.
3593          */
3594         fpte2p = page_pt2(pt2map_pt2pg(va), pte1_idx);
3595         pmap_clear_pt2(fpte2p);
3596
3597         /*
3598          * Remove the mapping.
3599          */
3600         pt2_pa = page_pt2pa(VM_PAGE_TO_PHYS(m), pte1_idx);
3601         pmap_kenter_pte1(va, PTE1_LINK(pt2_pa));
3602
3603         /*
3604          * QQQ: We do not need to invalidate PT2MAP mapping
3605          * as we did not change it. I.e. the L2 page table page
3606          * was and still is mapped the same way.
3607          */
3608 }
3609
3610 /*
3611  *  Do the things to unmap a section in a process
3612  */
3613 static void
3614 pmap_remove_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t sva,
3615     struct spglist *free)
3616 {
3617         pt1_entry_t opte1;
3618         struct md_page *pvh;
3619         vm_offset_t eva, va;
3620         vm_page_t m;
3621
3622         PDEBUG(6, printf("%s(%p): va %#x pte1 %#x at %p\n", __func__, pmap, sva,
3623             pte1_load(pte1p), pte1p));
3624
3625         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3626         KASSERT((sva & PTE1_OFFSET) == 0,
3627             ("%s: sva is not 1mpage aligned", __func__));
3628
3629         /*
3630          * Clear and invalidate the mapping. It should occupy one and only TLB
3631          * entry. So, pmap_tlb_flush() called with aligned address should be
3632          * sufficient.
3633          */
3634         opte1 = pte1_load_clear(pte1p);
3635         pmap_tlb_flush(pmap, sva);
3636
3637         if (pte1_is_wired(opte1))
3638                 pmap->pm_stats.wired_count -= PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
3639         pmap->pm_stats.resident_count -= PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
3640         if (pte1_is_managed(opte1)) {
3641                 pvh = pa_to_pvh(pte1_pa(opte1));
3642                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
3643                 eva = sva + PTE1_SIZE;
3644                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_pa(opte1));
3645                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
3646                         if (pte1_is_dirty(opte1))
3647                                 vm_page_dirty(m);
3648                         if (opte1 & PTE1_A)
3649                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3650                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
3651                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
3652                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3653                 }
3654         }
3655         if (pmap == kernel_pmap) {
3656                 /*
3657                  * L2 page table(s) can't be removed from kernel map as
3658                  * kernel counts on it (stuff around pmap_growkernel()).
3659                  */
3660                  pmap_remove_kernel_pte1(pmap, pte1p, sva);
3661         } else {
3662                 /*
3663                  * Get associated L2 page table page.
3664                  * It's possible that the page was never allocated.
3665                  */
3666                 m = pmap_pt2_page(pmap, sva);
3667                 if (m != NULL)
3668                         pmap_unwire_pt2_all(pmap, sva, m, free);
3669         }
3670 }
3671
3672 /*
3673  *  Fills L2 page table page with mappings to consecutive physical pages.
3674  */
3675 static __inline void
3676 pmap_fill_pt2(pt2_entry_t *fpte2p, pt2_entry_t npte2)
3677 {
3678         pt2_entry_t *pte2p;
3679
3680         for (pte2p = fpte2p; pte2p < fpte2p + NPTE2_IN_PT2; pte2p++) {
3681                 pte2_store(pte2p, npte2);
3682                 npte2 += PTE2_SIZE;
3683         }
3684 }
3685
3686 /*
3687  *  Tries to demote a 1MB page mapping. If demotion fails, the
3688  *  1MB page mapping is invalidated.
3689  */
3690 static boolean_t
3691 pmap_demote_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va)
3692 {
3693         pt1_entry_t opte1, npte1;
3694         pt2_entry_t *fpte2p, npte2;
3695         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2_pa;
3696         vm_page_t m;
3697         struct spglist free;
3698         uint32_t pte1_idx, isnew = 0;
3699
3700         PDEBUG(6, printf("%s(%p): try for va %#x pte1 %#x at %p\n", __func__,
3701             pmap, va, pte1_load(pte1p), pte1p));
3702
3703         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3704
3705         opte1 = pte1_load(pte1p);
3706         KASSERT(pte1_is_section(opte1), ("%s: opte1 not a section", __func__));
3707
3708         if ((opte1 & PTE1_A) == 0 || (m = pmap_pt2_page(pmap, va)) == NULL) {
3709                 KASSERT(!pte1_is_wired(opte1),
3710                     ("%s: PT2 page for a wired mapping is missing", __func__));
3711
3712                 /*
3713                  * Invalidate the 1MB page mapping and return
3714                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
3715                  * allocation of the new page table page fails.
3716                  */
3717                 if ((opte1 & PTE1_A) == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL,
3718                     pte1_index(va) & ~PT2PG_MASK, VM_ALLOC_NOOBJ |
3719                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
3720                         SLIST_INIT(&free);
3721                         pmap_remove_pte1(pmap, pte1p, pte1_trunc(va), &free);
3722                         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
3723                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure for va %#x in pmap %p",
3724                             __func__, va, pmap);
3725                         return (FALSE);
3726                 }
3727                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3728                         pmap->pm_stats.resident_count++;
3729
3730                 isnew = 1;
3731
3732                 /*
3733                  * We init all L2 page tables in the page even if
3734                  * we are going to change everything for one L2 page
3735                  * table in a while.
3736                  */
3737                 pt2pg_pa = pmap_pt2pg_init(pmap, va, m);
3738         } else {
3739                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3740                         if (pt2_is_empty(m, va))
3741                                 isnew = 1; /* Demoting section w/o promotion. */
3742 #ifdef INVARIANTS
3743                         else
3744                                 KASSERT(pt2_is_full(m, va), ("%s: bad PT2 wire"
3745                                     " count %u", __func__,
3746                                     pt2_wirecount_get(m, pte1_index(va))));
3747 #endif
3748                 }
3749         }
3750
3751         pt2pg_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3752         pte1_idx = pte1_index(va);
3753         /*
3754          * If the pmap is current, then the PT2MAP can provide access to
3755          * the page table page (promoted L2 page tables are not unmapped).
3756          * Otherwise, temporarily map the L2 page table page (m) into
3757          * the kernel's address space at either PADDR1 or PADDR2.
3758          *
3759          * Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE.
3760          */
3761         if (pmap_is_current(pmap))
3762                 fpte2p = page_pt2(pt2map_pt2pg(va), pte1_idx);
3763         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
3764                 if (pte2_pa(pte2_load(PMAP1)) != pt2pg_pa) {
3765                         pte2_store(PMAP1, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
3766 #ifdef SMP
3767                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
3768 #endif
3769                         tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR1);
3770                         PMAP1changed++;
3771                 } else
3772 #ifdef SMP
3773                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
3774                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
3775                         tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR1);
3776                         PMAP1changedcpu++;
3777                 } else
3778 #endif
3779                         PMAP1unchanged++;
3780                 fpte2p = page_pt2((vm_offset_t)PADDR1, pte1_idx);
3781         } else {
3782                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
3783                 if (pte2_pa(pte2_load(PMAP2)) != pt2pg_pa) {
3784                         pte2_store(PMAP2, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
3785                         tlb_flush((vm_offset_t)PADDR2);
3786                 }
3787                 fpte2p = page_pt2((vm_offset_t)PADDR2, pte1_idx);
3788         }
3789         pt2_pa = page_pt2pa(pt2pg_pa, pte1_idx);
3790         npte1 = PTE1_LINK(pt2_pa);
3791
3792         KASSERT((opte1 & PTE1_A) != 0,
3793             ("%s: opte1 is missing PTE1_A", __func__));
3794         KASSERT((opte1 & (PTE1_NM | PTE1_RO)) != PTE1_NM,
3795             ("%s: opte1 has PTE1_NM", __func__));
3796
3797         /*
3798          *  Get pte2 from pte1 format.
3799         */
3800         npte2 = pte1_pa(opte1) | ATTR_TO_L2(opte1) | PTE2_V;
3801
3802         /*
3803          * If the L2 page table page is new, initialize it. If the mapping
3804          * has changed attributes, update the page table entries.
3805          */
3806         if (isnew != 0) {
3807                 pt2_wirecount_set(m, pte1_idx, NPTE2_IN_PT2);
3808                 pmap_fill_pt2(fpte2p, npte2);
3809         } else if ((pte2_load(fpte2p) & PTE2_PROMOTE) !=
3810                     (npte2 & PTE2_PROMOTE))
3811                 pmap_fill_pt2(fpte2p, npte2);
3812
3813         KASSERT(pte2_pa(pte2_load(fpte2p)) == pte2_pa(npte2),
3814             ("%s: fpte2p and npte2 map different physical addresses",
3815             __func__));
3816
3817         if (fpte2p == PADDR2)
3818                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
3819
3820         /*
3821          * Demote the mapping. This pmap is locked. The old PTE1 has
3822          * PTE1_A set. If the old PTE1 has not PTE1_RO set, it also
3823          * has not PTE1_NM set. Thus, there is no danger of a race with
3824          * another processor changing the setting of PTE1_A and/or PTE1_NM
3825          * between the read above and the store below.
3826          */
3827         pmap_change_pte1(pmap, pte1p, va, npte1);
3828
3829         /*
3830          * Demote the pv entry. This depends on the earlier demotion
3831          * of the mapping. Specifically, the (re)creation of a per-
3832          * page pv entry might trigger the execution of pmap_pv_reclaim(),
3833          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
3834          * and destroy the associated mapping. In order to destroy
3835          * the mapping, the PTE1 must have already changed from mapping
3836          * the 1mpage to referencing the page table page.
3837          */
3838         if (pte1_is_managed(opte1))
3839                 pmap_pv_demote_pte1(pmap, va, pte1_pa(opte1));
3840
3841         pmap_pte1_demotions++;
3842         CTR3(KTR_PMAP, "%s: success for va %#x in pmap %p",
3843             __func__, va, pmap);
3844
3845         PDEBUG(6, printf("%s(%p): success for va %#x pte1 %#x(%#x) at %p\n",
3846             __func__, pmap, va, npte1, pte1_load(pte1p), pte1p));
3847         return (TRUE);
3848 }
3849
3850 /*
3851  *      Insert the given physical page (p) at
3852  *      the specified virtual address (v) in the
3853  *      target physical map with the protection requested.
3854  *
3855  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3856  *      that the related pte can not be reclaimed.
3857  *
3858  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3859  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3860  *      insert this page into the given map NOW.
3861  */
3862 int
3863 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3864     u_int flags, int8_t psind)
3865 {
3866         pt1_entry_t *pte1p;
3867         pt2_entry_t *pte2p;
3868         pt2_entry_t npte2, opte2;
3869         pv_entry_t pv;
3870         vm_paddr_t opa, pa;
3871         vm_page_t mpte2, om;
3872         int rv;
3873
3874         va = trunc_page(va);
3875         KASSERT(va <= vm_max_kernel_address, ("%s: toobig", __func__));
3876         KASSERT(va < UPT2V_MIN_ADDRESS || va >= UPT2V_MAX_ADDRESS,
3877             ("%s: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)", __func__,
3878             va));
3879         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 || va < kmi.clean_sva ||
3880             va >= kmi.clean_eva,
3881             ("%s: managed mapping within the clean submap", __func__));
3882         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3883                 VM_PAGE_OBJECT_BUSY_ASSERT(m);
3884         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_RESERVED) == 0,
3885             ("%s: flags %u has reserved bits set", __func__, flags));
3886         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3887         npte2 = PTE2(pa, PTE2_A, vm_page_pte2_attr(m));
3888         if ((flags & VM_PROT_WRITE) == 0)
3889                 npte2 |= PTE2_NM;
3890         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3891                 npte2 |= PTE2_RO;
3892         KASSERT((npte2 & (PTE2_NM | PTE2_RO)) != PTE2_RO,
3893             ("%s: flags includes VM_PROT_WRITE but prot doesn't", __func__));
3894         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3895                 npte2 |= PTE2_NX;
3896         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
3897                 npte2 |= PTE2_W;
3898         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3899                 npte2 |= PTE2_U;
3900         if (pmap != kernel_pmap)
3901                 npte2 |= PTE2_NG;
3902
3903         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3904         PMAP_LOCK(pmap);
3905         sched_pin();
3906         if (psind == 1) {
3907                 /* Assert the required virtual and physical alignment. */
3908                 KASSERT((va & PTE1_OFFSET) == 0,
3909                     ("%s: va unaligned", __func__));
3910                 KASSERT(m->psind > 0, ("%s: m->psind < psind", __func__));
3911                 rv = pmap_enter_pte1(pmap, va, PTE1_PA(pa) | ATTR_TO_L1(npte2) |
3912                     PTE1_V, flags, m);
3913                 goto out;
3914         }
3915
3916         /*
3917          * In the case that a page table page is not
3918          * resident, we are creating it here.
3919          */
3920         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3921                 mpte2 = pmap_allocpte2(pmap, va, flags);
3922                 if (mpte2 == NULL) {
3923                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3924                             ("pmap_allocpte2 failed with sleep allowed"));
3925                         rv = KERN_RESOURCE_SHORTAGE;
3926                         goto out;
3927                 }
3928         } else
3929                 mpte2 = NULL;
3930         pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
3931         if (pte1_is_section(pte1_load(pte1p)))
3932                 panic("%s: attempted on 1MB page", __func__);
3933         pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, va);
3934         if (pte2p == NULL)
3935                 panic("%s: invalid L1 page table entry va=%#x", __func__, va);
3936
3937         om = NULL;
3938         opte2 = pte2_load(pte2p);
3939         opa = pte2_pa(opte2);
3940         /*
3941          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3942          */
3943         if (pte2_is_valid(opte2) && (opa == pa)) {
3944                 /*
3945                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3946                  * wiring PT2 pages as they remain resident as long as there
3947                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3948                  * the PT2 page will be also.
3949                  */
3950                 if (pte2_is_wired(npte2) && !pte2_is_wired(opte2))
3951                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3952                 else if (!pte2_is_wired(npte2) && pte2_is_wired(opte2))
3953                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3954
3955                 /*
3956                  * Remove extra pte2 reference
3957                  */
3958                 if (mpte2)
3959                         pt2_wirecount_dec(mpte2, pte1_index(va));
3960                 if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3961                         om = m;
3962                 goto validate;
3963         }
3964
3965         /*
3966          * QQQ: We think that changing physical address on writeable mapping
3967          *      is not safe. Well, maybe on kernel address space with correct
3968          *      locking, it can make a sense. However, we have no idea why
3969          *      anyone should do that on user address space. Are we wrong?
3970          */
3971         KASSERT((opa == 0) || (opa == pa) ||
3972             !pte2_is_valid(opte2) || ((opte2 & PTE2_RO) != 0),
3973             ("%s: pmap %p va %#x(%#x) opa %#x pa %#x - gotcha %#x %#x!",
3974             __func__, pmap, va, opte2, opa, pa, flags, prot));
3975
3976         pv = NULL;
3977
3978         /*
3979          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3980          * handle validating new mapping.
3981          */
3982         if (opa) {
3983                 if (pte2_is_wired(opte2))
3984                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3985                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3986                 if (om != NULL && (om->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3987                         om = NULL;
3988                 if (om != NULL)
3989                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3990
3991                 /*
3992                  * Remove extra pte2 reference
3993                  */
3994                 if (mpte2 != NULL)
3995                         pt2_wirecount_dec(mpte2, va >> PTE1_SHIFT);
3996         } else
3997                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3998
3999         /*
4000          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
4001          */
4002         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
4003                 if (pv == NULL) {
4004                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
4005                         pv->pv_va = va;
4006                 }
4007                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4008         } else if (pv != NULL)
4009                 free_pv_entry(pmap, pv);
4010
4011         /*
4012          * Increment counters
4013          */
4014         if (pte2_is_wired(npte2))
4015                 pmap->pm_stats.wired_count++;
4016
4017 validate:
4018         /*
4019          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
4020          */
4021         if (prot & VM_PROT_WRITE) {
4022                 if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
4023                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
4024         }
4025
4026         /*
4027          * If the mapping or permission bits are different, we need
4028          * to update the pte2.
4029          *
4030          * QQQ: Think again and again what to do
4031          *      if the mapping is going to be changed!
4032          */
4033         if ((opte2 & ~(PTE2_NM | PTE2_A)) != (npte2 & ~(PTE2_NM | PTE2_A))) {
4034                 /*
4035                  * Sync icache if exec permission and attribute VM_MEMATTR_WB_WA
4036                  * is set. Do it now, before the mapping is stored and made
4037                  * valid for hardware table walk. If done later, there is a race
4038                  * for other threads of current process in lazy loading case.
4039                  * Don't do it for kernel memory which is mapped with exec
4040                  * permission even if the memory isn't going to hold executable
4041                  * code. The only time when icache sync is needed is after
4042                  * kernel module is loaded and the relocation info is processed.
4043                  * And it's done in elf_cpu_load_file().
4044                  *
4045                  * QQQ: (1) Does it exist any better way where
4046                  *          or how to sync icache?
4047                  *      (2) Now, we do it on a page basis.
4048                  */
4049                 if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) && pmap != kernel_pmap &&
4050                     m->md.pat_mode == VM_MEMATTR_WB_WA &&
4051                     (opa != pa || (opte2 & PTE2_NX)))
4052                         cache_icache_sync_fresh(va, pa, PAGE_SIZE);
4053
4054                 if (opte2 & PTE2_V) {
4055                         /* Change mapping with break-before-make approach. */
4056                         opte2 = pte2_load_clear(pte2p);
4057                         pmap_tlb_flush(pmap, va);
4058                         pte2_store(pte2p, npte2);
4059                         if (om != NULL) {
4060                                 KASSERT((om->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4061                                     ("%s: om %p unmanaged", __func__, om));
4062                                 if ((opte2 & PTE2_A) != 0)
4063                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
4064                                 if (pte2_is_dirty(opte2))
4065                                         vm_page_dirty(om);
4066                                 if (TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
4067                                     ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4068                                     TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
4069                                         vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
4070                         }
4071                 } else
4072                         pte2_store(pte2p, npte2);
4073         }
4074 #if 0
4075         else {
4076                 /*
4077                  * QQQ: In time when both access and not mofified bits are
4078                  *      emulated by software, this should not happen. Some
4079                  *      analysis is need, if this really happen. Missing
4080                  *      tlb flush somewhere could be the reason.
4081                  */
4082                 panic("%s: pmap %p va %#x opte2 %x npte2 %x !!", __func__, pmap,
4083                     va, opte2, npte2);
4084         }
4085 #endif
4086
4087 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
4088         /*
4089          * If both the L2 page table page and the reservation are fully
4090          * populated, then attempt promotion.
4091          */
4092         if ((mpte2 == NULL || pt2_is_full(mpte2, va)) &&
4093             sp_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4094             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
4095                 pmap_promote_pte1(pmap, pte1p, va);
4096 #endif
4097
4098         rv = KERN_SUCCESS;
4099 out:
4100         sched_unpin();
4101         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4102         PMAP_UNLOCK(pmap);
4103         return (rv);
4104 }
4105
4106 /*
4107  *  Do the things to unmap a page in a process.
4108  */
4109 static int
4110 pmap_remove_pte2(pmap_t pmap, pt2_entry_t *pte2p, vm_offset_t va,
4111     struct spglist *free)
4112 {
4113         pt2_entry_t opte2;
4114         vm_page_t m;
4115
4116         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4117         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4118
4119         /* Clear and invalidate the mapping. */
4120         opte2 = pte2_load_clear(pte2p);
4121         pmap_tlb_flush(pmap, va);
4122
4123         KASSERT(pte2_is_valid(opte2), ("%s: pmap %p va %#x not link pte2 %#x",
4124             __func__, pmap, va, opte2));
4125
4126         if (opte2 & PTE2_W)
4127                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
4128         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
4129         if (pte2_is_managed(opte2)) {
4130                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(opte2));
4131                 if (pte2_is_dirty(opte2))
4132                         vm_page_dirty(m);
4133                 if (opte2 & PTE2_A)
4134                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
4135                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
4136         }
4137         return (pmap_unuse_pt2(pmap, va, free));
4138 }
4139
4140 /*
4141  *  Remove a single page from a process address space.
4142  */
4143 static void
4144 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
4145 {
4146         pt2_entry_t *pte2p;
4147
4148         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4149         KASSERT(curthread->td_pinned > 0,
4150             ("%s: curthread not pinned", __func__));
4151         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4152         if ((pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, va)) == NULL ||
4153             !pte2_is_valid(pte2_load(pte2p)))
4154                 return;
4155         pmap_remove_pte2(pmap, pte2p, va, free);
4156 }
4157
4158 /*
4159  *  Remove the given range of addresses from the specified map.
4160  *
4161  *  It is assumed that the start and end are properly
4162  *  rounded to the page size.
4163  */
4164 void
4165 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4166 {
4167         vm_offset_t nextva;
4168         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
4169         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
4170         struct spglist free;
4171
4172         /*
4173          * Perform an unsynchronized read. This is, however, safe.
4174          */
4175         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
4176                 return;
4177
4178         SLIST_INIT(&free);
4179
4180         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4181         sched_pin();
4182         PMAP_LOCK(pmap);
4183
4184         /*
4185          * Special handling of removing one page. A very common
4186          * operation and easy to short circuit some code.
4187          */
4188         if (sva + PAGE_SIZE == eva) {
4189                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, sva));
4190                 if (pte1_is_link(pte1)) {
4191                         pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
4192                         goto out;
4193                 }
4194         }
4195
4196         for (; sva < eva; sva = nextva) {
4197                 /*
4198                  * Calculate address for next L2 page table.
4199                  */
4200                 nextva = pte1_trunc(sva + PTE1_SIZE);
4201                 if (nextva < sva)
4202                         nextva = eva;
4203                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
4204                         break;
4205
4206                 pte1p = pmap_pte1(pmap, sva);
4207                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4208
4209                 /*
4210                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the L1 page
4211                  * table is always allocated, and in kernel virtual.
4212                  */
4213                 if (pte1 == 0)
4214                         continue;
4215
4216                 if (pte1_is_section(pte1)) {
4217                         /*
4218                          * Are we removing the entire large page?  If not,
4219                          * demote the mapping and fall through.
4220                          */
4221                         if (sva + PTE1_SIZE == nextva && eva >= nextva) {
4222                                 pmap_remove_pte1(pmap, pte1p, sva, &free);
4223                                 continue;
4224                         } else if (!pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, sva)) {
4225                                 /* The large page mapping was destroyed. */
4226                                 continue;
4227                         }
4228 #ifdef INVARIANTS
4229                         else {
4230                                 /* Update pte1 after demotion. */
4231                                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4232                         }
4233 #endif
4234                 }
4235
4236                 KASSERT(pte1_is_link(pte1), ("%s: pmap %p va %#x pte1 %#x at %p"
4237                     " is not link", __func__, pmap, sva, pte1, pte1p));
4238
4239                 /*
4240                  * Limit our scan to either the end of the va represented
4241                  * by the current L2 page table page, or to the end of the
4242                  * range being removed.
4243                  */
4244                 if (nextva > eva)
4245                         nextva = eva;
4246
4247                 for (pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva); sva != nextva;
4248                     pte2p++, sva += PAGE_SIZE) {
4249                         pte2 = pte2_load(pte2p);
4250                         if (!pte2_is_valid(pte2))
4251                                 continue;
4252                         if (pmap_remove_pte2(pmap, pte2p, sva, &free))
4253                                 break;
4254                 }
4255         }
4256 out:
4257         sched_unpin();
4258         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4259         PMAP_UNLOCK(pmap);
4260         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
4261 }
4262
4263 /*
4264  *      Routine:        pmap_remove_all
4265  *      Function:
4266  *              Removes this physical page from
4267  *              all physical maps in which it resides.
4268  *              Reflects back modify bits to the pager.
4269  *
4270  *      Notes:
4271  *              Original versions of this routine were very
4272  *              inefficient because they iteratively called
4273  *              pmap_remove (slow...)
4274  */
4275
4276 void
4277 pmap_remove_all(vm_page_t m)
4278 {
4279         struct md_page *pvh;
4280         pv_entry_t pv;
4281         pmap_t pmap;
4282         pt2_entry_t *pte2p, opte2;
4283         pt1_entry_t *pte1p;
4284         vm_offset_t va;
4285         struct spglist free;
4286
4287         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4288             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
4289         SLIST_INIT(&free);
4290         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4291         sched_pin();
4292         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4293                 goto small_mappings;
4294         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4295         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
4296                 va = pv->pv_va;
4297                 pmap = PV_PMAP(pv);
4298                 PMAP_LOCK(pmap);
4299                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
4300                 (void)pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, va);
4301                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4302         }
4303 small_mappings:
4304         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
4305                 pmap = PV_PMAP(pv);
4306                 PMAP_LOCK(pmap);
4307                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4308                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
4309                 KASSERT(!pte1_is_section(pte1_load(pte1p)), ("%s: found "
4310                     "a 1mpage in page %p's pv list", __func__, m));
4311                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va);
4312                 opte2 = pte2_load_clear(pte2p);
4313                 pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
4314                 KASSERT(pte2_is_valid(opte2), ("%s: pmap %p va %x zero pte2",
4315                     __func__, pmap, pv->pv_va));
4316                 if (pte2_is_wired(opte2))
4317                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4318                 if (opte2 & PTE2_A)
4319                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
4320
4321                 /*
4322                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
4323                  */
4324                 if (pte2_is_dirty(opte2))
4325                         vm_page_dirty(m);
4326                 pmap_unuse_pt2(pmap, pv->pv_va, &free);
4327                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4328                 free_pv_entry(pmap, pv);
4329                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4330         }
4331         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4332         sched_unpin();
4333         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4334         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
4335 }
4336
4337 /*
4338  *  Just subroutine for pmap_remove_pages() to reasonably satisfy
4339  *  good coding style, a.k.a. 80 character line width limit hell.
4340  */
4341 static __inline void
4342 pmap_remove_pte1_quick(pmap_t pmap, pt1_entry_t pte1, pv_entry_t pv,
4343     struct spglist *free)
4344 {
4345         vm_paddr_t pa;
4346         vm_page_t m, mt, mpt2pg;
4347         struct md_page *pvh;
4348
4349         pa = pte1_pa(pte1);
4350         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
4351
4352         KASSERT(m->phys_addr == pa, ("%s: vm_page_t %p addr mismatch %#x %#x",
4353             __func__, m, m->phys_addr, pa));
4354         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4355             m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4356             ("%s: bad pte1 %#x", __func__, pte1));
4357
4358         if (pte1_is_dirty(pte1)) {
4359                 for (mt = m; mt < &m[PTE1_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
4360                         vm_page_dirty(mt);
4361         }
4362
4363         pmap->pm_stats.resident_count -= PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
4364         pvh = pa_to_pvh(pa);
4365         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4366         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4367                 for (mt = m; mt < &m[PTE1_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
4368                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4369                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4370         }
4371         mpt2pg = pmap_pt2_page(pmap, pv->pv_va);
4372         if (mpt2pg != NULL)
4373                 pmap_unwire_pt2_all(pmap, pv->pv_va, mpt2pg, free);
4374 }
4375
4376 /*
4377  *  Just subroutine for pmap_remove_pages() to reasonably satisfy
4378  *  good coding style, a.k.a. 80 character line width limit hell.
4379  */
4380 static __inline void
4381 pmap_remove_pte2_quick(pmap_t pmap, pt2_entry_t pte2, pv_entry_t pv,
4382     struct spglist *free)
4383 {
4384         vm_paddr_t pa;
4385         vm_page_t m;
4386         struct md_page *pvh;
4387
4388         pa = pte2_pa(pte2);
4389         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
4390
4391         KASSERT(m->phys_addr == pa, ("%s: vm_page_t %p addr mismatch %#x %#x",
4392             __func__, m, m->phys_addr, pa));
4393         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4394             m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4395             ("%s: bad pte2 %#x", __func__, pte2));
4396
4397         if (pte2_is_dirty(pte2))
4398                 vm_page_dirty(m);
4399
4400         pmap->pm_stats.resident_count--;
4401         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4402         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4403                 pvh = pa_to_pvh(pa);
4404                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4405                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4406         }
4407         pmap_unuse_pt2(pmap, pv->pv_va, free);
4408 }
4409
4410 /*
4411  *  Remove all pages from specified address space this aids process
4412  *  exit speeds. Also, this code is special cased for current process
4413  *  only, but can have the more generic (and slightly slower) mode enabled.
4414  *  This is much faster than pmap_remove in the case of running down
4415  *  an entire address space.
4416  */
4417 void
4418 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4419 {
4420         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
4421         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
4422         pv_entry_t pv;
4423         struct pv_chunk *pc, *npc;
4424         struct spglist free;
4425         int field, idx;
4426         int32_t bit;
4427         uint32_t inuse, bitmask;
4428         boolean_t allfree;
4429
4430         /*
4431          * Assert that the given pmap is only active on the current
4432          * CPU.  Unfortunately, we cannot block another CPU from
4433          * activating the pmap while this function is executing.
4434          */
4435         KASSERT(pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace),
4436             ("%s: non-current pmap %p", __func__, pmap));
4437 #if defined(SMP) && defined(INVARIANTS)
4438         {
4439                 cpuset_t other_cpus;
4440
4441                 sched_pin();
4442                 other_cpus = pmap->pm_active;
4443                 CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &other_cpus);
4444                 sched_unpin();
4445                 KASSERT(CPU_EMPTY(&other_cpus),
4446                     ("%s: pmap %p active on other cpus", __func__, pmap));
4447         }
4448 #endif
4449         SLIST_INIT(&free);
4450         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4451         PMAP_LOCK(pmap);
4452         sched_pin();
4453         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4454                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("%s: wrong pmap %p %p",
4455                     __func__, pmap, pc->pc_pmap));
4456                 allfree = TRUE;
4457                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4458                         inuse = (~(pc->pc_map[field])) & pc_freemask[field];
4459                         while (inuse != 0) {
4460                                 bit = ffs(inuse) - 1;
4461                                 bitmask = 1UL << bit;
4462                                 idx = field * 32 + bit;
4463                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4464                                 inuse &= ~bitmask;
4465
4466                                 /*
4467                                  * Note that we cannot remove wired pages
4468                                  * from a process' mapping at this time
4469                                  */
4470                                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
4471                                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4472                                 if (pte1_is_section(pte1)) {
4473                                         if (pte1_is_wired(pte1))  {
4474                                                 allfree = FALSE;
4475                                                 continue;
4476                                         }
4477                                         pte1_clear(pte1p);
4478                                         pmap_remove_pte1_quick(pmap, pte1, pv,
4479                                             &free);
4480                                 }
4481                                 else if (pte1_is_link(pte1)) {
4482                                         pte2p = pt2map_entry(pv->pv_va);
4483                                         pte2 = pte2_load(pte2p);
4484
4485                                         if (!pte2_is_valid(pte2)) {
4486                                                 printf("%s: pmap %p va %#x "
4487                                                     "pte2 %#x\n", __func__,
4488                                                     pmap, pv->pv_va, pte2);
4489                                                 panic("bad pte2");
4490                                         }
4491
4492                                         if (pte2_is_wired(pte2))   {
4493                                                 allfree = FALSE;
4494                                                 continue;
4495                                         }
4496                                         pte2_clear(pte2p);
4497                                         pmap_remove_pte2_quick(pmap, pte2, pv,
4498                                             &free);
4499                                 } else {
4500                                         printf("%s: pmap %p va %#x pte1 %#x\n",
4501                                             __func__, pmap, pv->pv_va, pte1);
4502                                         panic("bad pte1");
4503                                 }
4504
4505                                 /* Mark free */
4506                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4507                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4508                                 pv_entry_count--;
4509                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4510                         }
4511                 }
4512                 if (allfree) {
4513                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4514                         free_pv_chunk(pc);
4515                 }
4516         }
4517         tlb_flush_all_ng_local();
4518         sched_unpin();
4519         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4520         PMAP_UNLOCK(pmap);
4521         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
4522 }
4523
4524 /*
4525  *  This code makes some *MAJOR* assumptions:
4526  *  1. Current pmap & pmap exists.
4527  *  2. Not wired.
4528  *  3. Read access.
4529  *  4. No L2 page table pages.
4530  *  but is *MUCH* faster than pmap_enter...
4531  */
4532 static vm_page_t
4533 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
4534     vm_prot_t prot, vm_page_t mpt2pg)
4535 {
4536         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
4537         vm_paddr_t pa;
4538         struct spglist free;
4539         uint32_t l2prot;
4540
4541         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
4542             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
4543             ("%s: managed mapping within the clean submap", __func__));
4544         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4545         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4546
4547         /*
4548          * In the case that a L2 page table page is not
4549          * resident, we are creating it here.
4550          */
4551         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
4552                 u_int pte1_idx;
4553                 pt1_entry_t pte1, *pte1p;
4554                 vm_paddr_t pt2_pa;
4555
4556                 /*
4557                  * Get L1 page table things.
4558                  */
4559                 pte1_idx = pte1_index(va);
4560                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
4561                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4562
4563                 if (mpt2pg && (mpt2pg->pindex == (pte1_idx & ~PT2PG_MASK))) {
4564                         /*
4565                          * Each of NPT2_IN_PG L2 page tables on the page can
4566                          * come here. Make sure that associated L1 page table
4567                          * link is established.
4568                          *
4569                          * QQQ: It comes that we don't establish all links to
4570                          *      L2 page tables for newly allocated L2 page
4571                          *      tables page.
4572                          */
4573                         KASSERT(!pte1_is_section(pte1),
4574                             ("%s: pte1 %#x is section", __func__, pte1));
4575                         if (!pte1_is_link(pte1)) {
4576                                 pt2_pa = page_pt2pa(VM_PAGE_TO_PHYS(mpt2pg),
4577                                     pte1_idx);
4578                                 pte1_store(pte1p, PTE1_LINK(pt2_pa));
4579                         }
4580                         pt2_wirecount_inc(mpt2pg, pte1_idx);
4581                 } else {
4582                         /*
4583                          * If the L2 page table page is mapped, we just
4584                          * increment the hold count, and activate it.
4585                          */
4586                         if (pte1_is_section(pte1)) {
4587                                 return (NULL);
4588                         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
4589                                 mpt2pg = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(pte1));
4590                                 pt2_wirecount_inc(mpt2pg, pte1_idx);
4591                         } else {
4592                                 mpt2pg = _pmap_allocpte2(pmap, va,
4593                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4594                                 if (mpt2pg == NULL)
4595                                         return (NULL);
4596                         }
4597                 }
4598         } else {
4599                 mpt2pg = NULL;
4600         }
4601
4602         /*
4603          * This call to pt2map_entry() makes the assumption that we are
4604          * entering the page into the current pmap.  In order to support
4605          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte2_quick().
4606          * But that isn't as quick as pt2map_entry().
4607          */
4608         pte2p = pt2map_entry(va);
4609         pte2 = pte2_load(pte2p);
4610         if (pte2_is_valid(pte2)) {
4611                 if (mpt2pg != NULL) {
4612                         /*
4613                          * Remove extra pte2 reference
4614                          */
4615                         pt2_wirecount_dec(mpt2pg, pte1_index(va));
4616                         mpt2pg = NULL;
4617                 }
4618                 return (NULL);
4619         }
4620
4621         /*
4622          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
4623          */
4624         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
4625             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
4626                 if (mpt2pg != NULL) {
4627                         SLIST_INIT(&free);
4628                         if (pmap_unwire_pt2(pmap, va, mpt2pg, &free)) {
4629                                 pmap_tlb_flush(pmap, va);
4630                                 vm_page_free_pages_toq(&free, false);
4631                         }
4632
4633                         mpt2pg = NULL;
4634                 }
4635                 return (NULL);
4636         }
4637
4638         /*
4639          * Increment counters
4640          */
4641         pmap->pm_stats.resident_count++;
4642
4643         /*
4644          * Now validate mapping with RO protection
4645          */
4646         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4647         l2prot = PTE2_RO | PTE2_NM;
4648         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
4649                 l2prot |= PTE2_U | PTE2_NG;
4650         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4651                 l2prot |= PTE2_NX;
4652         else if (m->md.pat_mode == VM_MEMATTR_WB_WA && pmap != kernel_pmap) {
4653                 /*
4654                  * Sync icache if exec permission and attribute VM_MEMATTR_WB_WA
4655                  * is set. QQQ: For more info, see comments in pmap_enter().
4656                  */
4657                 cache_icache_sync_fresh(va, pa, PAGE_SIZE);
4658         }
4659         pte2_store(pte2p, PTE2(pa, l2prot, vm_page_pte2_attr(m)));
4660
4661         return (mpt2pg);
4662 }
4663
4664 void
4665 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
4666 {
4667
4668         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4669         PMAP_LOCK(pmap);
4670         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
4671         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4672         PMAP_UNLOCK(pmap);
4673 }
4674
4675 /*
4676  *  Tries to create a read- and/or execute-only 1 MB page mapping.  Returns
4677  *  true if successful.  Returns false if (1) a mapping already exists at the
4678  *  specified virtual address or (2) a PV entry cannot be allocated without
4679  *  reclaiming another PV entry.
4680  */
4681 static bool
4682 pmap_enter_1mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
4683 {
4684         pt1_entry_t pte1;
4685         vm_paddr_t pa;
4686
4687         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4688         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4689         pte1 = PTE1(pa, PTE1_NM | PTE1_RO, ATTR_TO_L1(vm_page_pte2_attr(m)));
4690         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4691                 pte1 |= PTE1_NX;
4692         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
4693                 pte1 |= PTE1_U;
4694         if (pmap != kernel_pmap)
4695                 pte1 |= PTE1_NG;
4696         return (pmap_enter_pte1(pmap, va, pte1, PMAP_ENTER_NOSLEEP |
4697             PMAP_ENTER_NOREPLACE | PMAP_ENTER_NORECLAIM, m) == KERN_SUCCESS);
4698 }
4699
4700 /*
4701  *  Tries to create the specified 1 MB page mapping.  Returns KERN_SUCCESS if
4702  *  the mapping was created, and either KERN_FAILURE or KERN_RESOURCE_SHORTAGE
4703  *  otherwise.  Returns KERN_FAILURE if PMAP_ENTER_NOREPLACE was specified and
4704  *  a mapping already exists at the specified virtual address.  Returns
4705  *  KERN_RESOURCE_SHORTAGE if PMAP_ENTER_NORECLAIM was specified and PV entry
4706  *  allocation failed.
4707  */
4708 static int
4709 pmap_enter_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pt1_entry_t pte1, u_int flags,
4710     vm_page_t m)
4711 {
4712         struct spglist free;
4713         pt1_entry_t opte1, *pte1p;
4714         pt2_entry_t pte2, *pte2p;
4715         vm_offset_t cur, end;
4716         vm_page_t mt;
4717
4718         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4719         KASSERT((pte1 & (PTE1_NM | PTE1_RO)) == 0 ||
4720             (pte1 & (PTE1_NM | PTE1_RO)) == (PTE1_NM | PTE1_RO),
4721             ("%s: pte1 has inconsistent NM and RO attributes", __func__));
4722         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4723         pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
4724         opte1 = pte1_load(pte1p);
4725         if (pte1_is_valid(opte1)) {
4726                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOREPLACE) != 0) {
4727                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure for va %#lx in pmap %p",
4728                             __func__, va, pmap);
4729                         return (KERN_FAILURE);
4730                 }
4731                 /* Break the existing mapping(s). */
4732                 SLIST_INIT(&free);
4733                 if (pte1_is_section(opte1)) {
4734                         /*
4735                          * If the section resulted from a promotion, then a
4736                          * reserved PT page could be freed.
4737                          */
4738                         pmap_remove_pte1(pmap, pte1p, va, &free);
4739                 } else {
4740                         sched_pin();
4741                         end = va + PTE1_SIZE;
4742                         for (cur = va, pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, va);
4743                             cur != end; cur += PAGE_SIZE, pte2p++) {
4744                                 pte2 = pte2_load(pte2p);
4745                                 if (!pte2_is_valid(pte2))
4746                                         continue;
4747                                 if (pmap_remove_pte2(pmap, pte2p, cur, &free))
4748                                         break;
4749                         }
4750                         sched_unpin();
4751                 }
4752                 vm_page_free_pages_toq(&free, false);
4753         }
4754         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
4755                 /*
4756                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
4757                  */
4758                 if (!pmap_pv_insert_pte1(pmap, va, pte1, flags)) {
4759                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure for va %#lx in pmap %p",
4760                             __func__, va, pmap);
4761                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
4762                 }
4763                 if ((pte1 & PTE1_RO) == 0) {
4764                         for (mt = m; mt < &m[PTE1_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
4765                                 vm_page_aflag_set(mt, PGA_WRITEABLE);
4766                 }
4767         }
4768
4769         /*
4770          * Increment counters.
4771          */
4772         if (pte1_is_wired(pte1))
4773                 pmap->pm_stats.wired_count += PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
4774         pmap->pm_stats.resident_count += PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
4775
4776         /*
4777          * Sync icache if exec permission and attribute VM_MEMATTR_WB_WA
4778          * is set.  QQQ: For more info, see comments in pmap_enter().
4779          */
4780         if ((pte1 & PTE1_NX) == 0 && m->md.pat_mode == VM_MEMATTR_WB_WA &&
4781             pmap != kernel_pmap && (!pte1_is_section(opte1) ||
4782             pte1_pa(opte1) != VM_PAGE_TO_PHYS(m) || (opte1 & PTE2_NX) != 0))
4783                 cache_icache_sync_fresh(va, VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE1_SIZE);
4784
4785         /*
4786          * Map the section.
4787          */
4788         pte1_store(pte1p, pte1);
4789
4790         pmap_pte1_mappings++;
4791         CTR3(KTR_PMAP, "%s: success for va %#lx in pmap %p", __func__, va,
4792             pmap);
4793         return (KERN_SUCCESS);
4794 }
4795
4796 /*
4797  *  Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
4798  *  The sequence begins with the given page m_start.  This page is
4799  *  mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
4800  *  mapped at a virtual address that is offset from start by the same
4801  *  amount as the page is offset from m_start within the object.  The
4802  *  last page in the sequence is the page with the largest offset from
4803  *  m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
4804  *  virtual address end.  Not every virtual page between start and end
4805  *  is mapped; only those for which a resident page exists with the
4806  *  corresponding offset from m_start are mapped.
4807  */
4808 void
4809 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
4810     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
4811 {
4812         vm_offset_t va;
4813         vm_page_t m, mpt2pg;
4814         vm_pindex_t diff, psize;
4815
4816         PDEBUG(6, printf("%s: pmap %p start %#x end  %#x m %p prot %#x\n",
4817             __func__, pmap, start, end, m_start, prot));
4818
4819         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
4820         psize = atop(end - start);
4821         mpt2pg = NULL;
4822         m = m_start;
4823         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4824         PMAP_LOCK(pmap);
4825         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
4826                 va = start + ptoa(diff);
4827                 if ((va & PTE1_OFFSET) == 0 && va + PTE1_SIZE <= end &&
4828                     m->psind == 1 && sp_enabled &&
4829                     pmap_enter_1mpage(pmap, va, m, prot))
4830                         m = &m[PTE1_SIZE / PAGE_SIZE - 1];
4831                 else
4832                         mpt2pg = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
4833                             mpt2pg);
4834                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
4835         }
4836         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4837         PMAP_UNLOCK(pmap);
4838 }
4839
4840 /*
4841  *  This code maps large physical mmap regions into the
4842  *  processor address space.  Note that some shortcuts
4843  *  are taken, but the code works.
4844  */
4845 void
4846 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
4847     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
4848 {
4849         pt1_entry_t *pte1p;
4850         vm_paddr_t pa, pte2_pa;
4851         vm_page_t p;
4852         vm_memattr_t pat_mode;
4853         u_int l1attr, l1prot;
4854
4855         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
4856         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
4857             ("%s: non-device object", __func__));
4858         if ((addr & PTE1_OFFSET) == 0 && (size & PTE1_OFFSET) == 0) {
4859                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
4860                         return;
4861                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
4862                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4863                     ("%s: invalid page %p", __func__, p));
4864                 pat_mode = p->md.pat_mode;
4865
4866                 /*
4867                  * Abort the mapping if the first page is not physically
4868                  * aligned to a 1MB page boundary.
4869                  */
4870                 pte2_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
4871                 if (pte2_pa & PTE1_OFFSET)
4872                         return;
4873
4874                 /*
4875                  * Skip the first page. Abort the mapping if the rest of
4876                  * the pages are not physically contiguous or have differing
4877                  * memory attributes.
4878                  */
4879                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4880                 for (pa = pte2_pa + PAGE_SIZE; pa < pte2_pa + size;
4881                     pa += PAGE_SIZE) {
4882                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4883                             ("%s: invalid page %p", __func__, p));
4884                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
4885                             pat_mode != p->md.pat_mode)
4886                                 return;
4887                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4888                 }
4889
4890                 /*
4891                  * Map using 1MB pages.
4892                  *
4893                  * QQQ: Well, we are mapping a section, so same condition must
4894                  * be hold like during promotion. It looks that only RW mapping
4895                  * is done here, so readonly mapping must be done elsewhere.
4896                  */
4897                 l1prot = PTE1_U | PTE1_NG | PTE1_RW | PTE1_M | PTE1_A;
4898                 l1attr = ATTR_TO_L1(vm_memattr_to_pte2(pat_mode));
4899                 PMAP_LOCK(pmap);
4900                 for (pa = pte2_pa; pa < pte2_pa + size; pa += PTE1_SIZE) {
4901                         pte1p = pmap_pte1(pmap, addr);
4902                         if (!pte1_is_valid(pte1_load(pte1p))) {
4903                                 pte1_store(pte1p, PTE1(pa, l1prot, l1attr));
4904                                 pmap->pm_stats.resident_count += PTE1_SIZE /
4905                                     PAGE_SIZE;
4906                                 pmap_pte1_mappings++;
4907                         }
4908                         /* Else continue on if the PTE1 is already valid. */
4909                         addr += PTE1_SIZE;
4910                 }
4911                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4912         }
4913 }
4914
4915 /*
4916  *  Do the things to protect a 1mpage in a process.
4917  */
4918 static void
4919 pmap_protect_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t sva,
4920     vm_prot_t prot)
4921 {
4922         pt1_entry_t npte1, opte1;
4923         vm_offset_t eva, va;
4924         vm_page_t m;
4925
4926         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4927         KASSERT((sva & PTE1_OFFSET) == 0,
4928             ("%s: sva is not 1mpage aligned", __func__));
4929
4930         opte1 = npte1 = pte1_load(pte1p);
4931         if (pte1_is_managed(opte1) && pte1_is_dirty(opte1)) {
4932                 eva = sva + PTE1_SIZE;
4933                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_pa(opte1));
4934                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
4935                         vm_page_dirty(m);
4936         }
4937         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
4938                 npte1 |= PTE1_RO | PTE1_NM;
4939         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4940                 npte1 |= PTE1_NX;
4941
4942         /*
4943          * QQQ: Herein, execute permission is never set.
4944          *      It only can be cleared. So, no icache
4945          *      syncing is needed.
4946          */
4947
4948         if (npte1 != opte1) {
4949                 pte1_store(pte1p, npte1);
4950                 pmap_tlb_flush(pmap, sva);
4951         }
4952 }
4953
4954 /*
4955  *      Set the physical protection on the
4956  *      specified range of this map as requested.
4957  */
4958 void
4959 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
4960 {
4961         boolean_t pv_lists_locked;
4962         vm_offset_t nextva;
4963         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
4964         pt2_entry_t *pte2p, opte2, npte2;
4965
4966         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
4967         if (prot == VM_PROT_NONE) {
4968                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
4969                 return;
4970         }
4971
4972         if ((prot & (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE)) ==
4973             (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE))
4974                 return;
4975
4976         if (pmap_is_current(pmap))
4977                 pv_lists_locked = FALSE;
4978         else {
4979                 pv_lists_locked = TRUE;
4980 resume:
4981                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4982                 sched_pin();
4983         }
4984
4985         PMAP_LOCK(pmap);
4986         for (; sva < eva; sva = nextva) {
4987                 /*
4988                  * Calculate address for next L2 page table.
4989                  */
4990                 nextva = pte1_trunc(sva + PTE1_SIZE);
4991                 if (nextva < sva)
4992                         nextva = eva;
4993
4994                 pte1p = pmap_pte1(pmap, sva);
4995                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4996
4997                 /*
4998                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that L1 page
4999                  * page table is always allocated, and in kernel virtual.
5000                  */
5001                 if (pte1 == 0)
5002                         continue;
5003
5004                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5005                         /*
5006                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
5007                          * demote the mapping and fall through.
5008                          */
5009                         if (sva + PTE1_SIZE == nextva && eva >= nextva) {
5010                                 pmap_protect_pte1(pmap, pte1p, sva, prot);
5011                                 continue;
5012                         } else {
5013                                 if (!pv_lists_locked) {
5014                                         pv_lists_locked = TRUE;
5015                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5016                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5017                                                 goto resume;
5018                                         }
5019                                         sched_pin();
5020                                 }
5021                                 if (!pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, sva)) {
5022                                         /*
5023                                          * The large page mapping
5024                                          * was destroyed.
5025                                          */
5026                                         continue;
5027                                 }
5028 #ifdef INVARIANTS
5029                                 else {
5030                                         /* Update pte1 after demotion */
5031                                         pte1 = pte1_load(pte1p);
5032                                 }
5033 #endif
5034                         }
5035                 }
5036
5037                 KASSERT(pte1_is_link(pte1), ("%s: pmap %p va %#x pte1 %#x at %p"
5038                     " is not link", __func__, pmap, sva, pte1, pte1p));
5039
5040                 /*
5041                  * Limit our scan to either the end of the va represented
5042                  * by the current L2 page table page, or to the end of the
5043                  * range being protected.
5044                  */
5045                 if (nextva > eva)
5046                         nextva = eva;
5047
5048                 for (pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva); sva != nextva; pte2p++,
5049                     sva += PAGE_SIZE) {
5050                         vm_page_t m;
5051
5052                         opte2 = npte2 = pte2_load(pte2p);
5053                         if (!pte2_is_valid(opte2))
5054                                 continue;
5055
5056                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
5057                                 if (pte2_is_managed(opte2) &&
5058                                     pte2_is_dirty(opte2)) {
5059                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(opte2));
5060                                         vm_page_dirty(m);
5061                                 }
5062                                 npte2 |= PTE2_RO | PTE2_NM;
5063                         }
5064
5065                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
5066                                 npte2 |= PTE2_NX;
5067
5068                         /*
5069                          * QQQ: Herein, execute permission is never set.
5070                          *      It only can be cleared. So, no icache
5071                          *      syncing is needed.
5072                          */
5073
5074                         if (npte2 != opte2) {
5075                                 pte2_store(pte2p, npte2);
5076                                 pmap_tlb_flush(pmap, sva);
5077                         }
5078                 }
5079         }
5080         if (pv_lists_locked) {
5081                 sched_unpin();
5082                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5083         }
5084         PMAP_UNLOCK(pmap);
5085 }
5086
5087 /*
5088  *      pmap_pvh_wired_mappings:
5089  *
5090  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
5091  */
5092 static int
5093 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
5094 {
5095         pmap_t pmap;
5096         pt1_entry_t pte1;
5097         pt2_entry_t pte2;
5098         pv_entry_t pv;
5099
5100         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
5101         sched_pin();
5102         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5103                 pmap = PV_PMAP(pv);
5104                 PMAP_LOCK(pmap);
5105                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, pv->pv_va));
5106                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5107                         if (pte1_is_wired(pte1))
5108                                 count++;
5109                 } else {
5110                         KASSERT(pte1_is_link(pte1),
5111                             ("%s: pte1 %#x is not link", __func__, pte1));
5112                         pte2 = pte2_load(pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va));
5113                         if (pte2_is_wired(pte2))
5114                                 count++;
5115                 }
5116                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5117         }
5118         sched_unpin();
5119         return (count);
5120 }
5121
5122 /*
5123  *      pmap_page_wired_mappings:
5124  *
5125  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
5126  *      that are wired.
5127  */
5128 int
5129 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
5130 {
5131         int count;
5132
5133         count = 0;
5134         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
5135                 return (count);
5136         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5137         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
5138         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
5139                 count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
5140                     count);
5141         }
5142         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5143         return (count);
5144 }
5145
5146 /*
5147  *  Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
5148  *  physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 1mpage
5149  *  mappings are supported.
5150  */
5151 static boolean_t
5152 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
5153 {
5154         pv_entry_t pv;
5155         pt1_entry_t pte1;
5156         pt2_entry_t pte2;
5157         pmap_t pmap;
5158         boolean_t rv;
5159
5160         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
5161         rv = FALSE;
5162         sched_pin();
5163         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5164                 pmap = PV_PMAP(pv);
5165                 PMAP_LOCK(pmap);
5166                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, pv->pv_va));
5167                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5168                         rv = pte1_is_dirty(pte1);
5169                 } else {
5170                         KASSERT(pte1_is_link(pte1),
5171                             ("%s: pte1 %#x is not link", __func__, pte1));
5172                         pte2 = pte2_load(pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va));
5173                         rv = pte2_is_dirty(pte2);
5174                 }
5175                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5176                 if (rv)
5177                         break;
5178         }
5179         sched_unpin();
5180         return (rv);
5181 }
5182
5183 /*
5184  *      pmap_is_modified:
5185  *
5186  *      Return whether or not the specified physical page was modified
5187  *      in any physical maps.
5188  */
5189 boolean_t
5190 pmap_is_modified(vm_page_t m)
5191 {
5192         boolean_t rv;
5193
5194         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5195             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5196
5197         /*
5198          * If the page is not busied then this check is racy.
5199          */
5200         if (!pmap_page_is_write_mapped(m))
5201                 return (FALSE);
5202         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5203         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
5204             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
5205             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
5206         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5207         return (rv);
5208 }
5209
5210 /*
5211  *      pmap_is_prefaultable:
5212  *
5213  *      Return whether or not the specified virtual address is eligible
5214  *      for prefault.
5215  */
5216 boolean_t
5217 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
5218 {
5219         pt1_entry_t pte1;
5220         pt2_entry_t pte2;
5221         boolean_t rv;
5222
5223         rv = FALSE;
5224         PMAP_LOCK(pmap);
5225         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, addr));
5226         if (pte1_is_link(pte1)) {
5227                 pte2 = pte2_load(pt2map_entry(addr));
5228                 rv = !pte2_is_valid(pte2) ;
5229         }
5230         PMAP_UNLOCK(pmap);
5231         return (rv);
5232 }
5233
5234 /*
5235  *  Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
5236  *  otherwise. Both page and 1mpage mappings are supported.
5237  */
5238 static boolean_t
5239 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
5240 {
5241
5242         pv_entry_t pv;
5243         pt1_entry_t pte1;
5244         pt2_entry_t pte2;
5245         pmap_t pmap;
5246         boolean_t rv;
5247
5248         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
5249         rv = FALSE;
5250         sched_pin();
5251         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5252                 pmap = PV_PMAP(pv);
5253                 PMAP_LOCK(pmap);
5254                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, pv->pv_va));
5255                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5256                         rv = (pte1 & (PTE1_A | PTE1_V)) == (PTE1_A | PTE1_V);
5257                 } else {
5258                         pte2 = pte2_load(pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va));
5259                         rv = (pte2 & (PTE2_A | PTE2_V)) == (PTE2_A | PTE2_V);
5260                 }
5261                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5262                 if (rv)
5263                         break;
5264         }
5265         sched_unpin();
5266         return (rv);
5267 }
5268
5269 /*
5270  *      pmap_is_referenced:
5271  *
5272  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
5273  *      in any physical maps.
5274  */
5275 boolean_t
5276 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
5277 {
5278         boolean_t rv;
5279
5280         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5281             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5282         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5283         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
5284             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
5285             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
5286         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5287         return (rv);
5288 }
5289
5290 /*
5291  *      pmap_ts_referenced:
5292  *
5293  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
5294  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
5295  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
5296  *      reference bits set.
5297  *
5298  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
5299  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
5300  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
5301  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
5302  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
5303  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
5304  *      to pmap_is_modified().
5305  */
5306 int
5307 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
5308 {
5309         struct md_page *pvh;
5310         pv_entry_t pv, pvf;
5311         pmap_t pmap;
5312         pt1_entry_t  *pte1p, opte1;
5313         pt2_entry_t *pte2p, opte2;
5314         vm_paddr_t pa;
5315         int rtval = 0;
5316
5317         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5318             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5319         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
5320         pvh = pa_to_pvh(pa);
5321         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5322         sched_pin();
5323         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
5324             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
5325                 goto small_mappings;
5326         pv = pvf;
5327         do {
5328                 pmap = PV_PMAP(pv);
5329                 PMAP_LOCK(pmap);
5330                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
5331                 opte1 = pte1_load(pte1p);
5332                 if (pte1_is_dirty(opte1)) {
5333                         /*
5334                          * Although "opte1" is mapping a 1MB page, because
5335                          * this function is called at a 4KB page granularity,
5336                          * we only update the 4KB page under test.
5337                          */
5338                         vm_page_dirty(m);
5339                 }
5340                 if ((opte1 & PTE1_A) != 0) {
5341                         /*
5342                          * Since this reference bit is shared by 256 4KB pages,
5343                          * it should not be cleared every time it is tested.
5344                          * Apply a simple "hash" function on the physical page
5345                          * number, the virtual section number, and the pmap
5346                          * address to select one 4KB page out of the 256
5347                          * on which testing the reference bit will result
5348                          * in clearing that bit. This function is designed
5349                          * to avoid the selection of the same 4KB page
5350                          * for every 1MB page mapping.
5351                          *
5352                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
5353                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
5354                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
5355                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
5356                          * since the section is wired, the current state of
5357                          * its reference bit won't affect page replacement.
5358                          */
5359                          if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PTE1_SHIFT) ^
5360                             (uintptr_t)pmap) & (NPTE2_IN_PG - 1)) == 0 &&
5361                             !pte1_is_wired(opte1)) {
5362                                 pte1_clear_bit(pte1p, PTE1_A);
5363                                 pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
5364                         }
5365                         rtval++;
5366                 }
5367                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5368                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5369                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5370                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5371                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5372                 }
5373                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
5374                         goto out;
5375         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
5376 small_mappings:
5377         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
5378                 goto out;
5379         pv = pvf;
5380         do {
5381                 pmap = PV_PMAP(pv);
5382                 PMAP_LOCK(pmap);
5383                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
5384                 KASSERT(pte1_is_link(pte1_load(pte1p)),
5385                     ("%s: not found a link in page %p's pv list", __func__, m));
5386
5387                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va);
5388                 opte2 = pte2_load(pte2p);
5389                 if (pte2_is_dirty(opte2))
5390                         vm_page_dirty(m);
5391                 if ((opte2 & PTE2_A) != 0) {
5392                         pte2_clear_bit(pte2p, PTE2_A);
5393                         pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
5394                         rtval++;
5395                 }
5396                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5397                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5398                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5399                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5400                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5401                 }
5402         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
5403             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
5404 out:
5405         sched_unpin();
5406         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5407         return (rtval);
5408 }
5409
5410 /*
5411  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
5412  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
5413  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
5414  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
5415  *
5416  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
5417  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
5418  */
5419 void
5420 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
5421 {
5422         vm_offset_t nextva;
5423         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
5424         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
5425         boolean_t pv_lists_locked;
5426
5427         if (pmap_is_current(pmap))
5428                 pv_lists_locked = FALSE;
5429         else {
5430                 pv_lists_locked = TRUE;
5431 resume:
5432                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
5433                 sched_pin();
5434         }
5435         PMAP_LOCK(pmap);
5436         for (; sva < eva; sva = nextva) {
5437                 nextva = pte1_trunc(sva + PTE1_SIZE);
5438                 if (nextva < sva)
5439                         nextva = eva;
5440
5441                 pte1p = pmap_pte1(pmap, sva);
5442                 pte1 = pte1_load(pte1p);
5443
5444                 /*
5445                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that L1 page
5446                  * page table is always allocated, and in kernel virtual.
5447                  */
5448                 if (pte1 == 0)
5449                         continue;
5450
5451                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5452                         if (!pte1_is_wired(pte1))
5453                                 panic("%s: pte1 %#x not wired", __func__, pte1);
5454
5455                         /*
5456                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
5457                          * demote the mapping and fall through.
5458                          */
5459                         if (sva + PTE1_SIZE == nextva && eva >= nextva) {
5460                                 pte1_clear_bit(pte1p, PTE1_W);
5461                                 pmap->pm_stats.wired_count -= PTE1_SIZE /
5462                                     PAGE_SIZE;
5463                                 continue;
5464                         } else {
5465                                 if (!pv_lists_locked) {
5466                                         pv_lists_locked = TRUE;
5467                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5468                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5469                                                 /* Repeat sva. */
5470                                                 goto resume;
5471                                         }
5472                                         sched_pin();
5473                                 }
5474                                 if (!pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, sva))
5475                                         panic("%s: demotion failed", __func__);
5476 #ifdef INVARIANTS
5477                                 else {
5478                                         /* Update pte1 after demotion */
5479                                         pte1 = pte1_load(pte1p);
5480                                 }
5481 #endif
5482                         }
5483                 }
5484
5485                 KASSERT(pte1_is_link(pte1), ("%s: pmap %p va %#x pte1 %#x at %p"
5486                     " is not link", __func__, pmap, sva, pte1, pte1p));
5487
5488                 /*
5489                  * Limit our scan to either the end of the va represented
5490                  * by the current L2 page table page, or to the end of the
5491                  * range being protected.
5492                  */
5493                 if (nextva > eva)
5494                         nextva = eva;
5495
5496                 for (pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva); sva != nextva; pte2p++,
5497                     sva += PAGE_SIZE) {
5498                         pte2 = pte2_load(pte2p);
5499                         if (!pte2_is_valid(pte2))
5500                                 continue;
5501                         if (!pte2_is_wired(pte2))
5502                                 panic("%s: pte2 %#x is missing PTE2_W",
5503                                     __func__, pte2);
5504
5505                         /*
5506                          * PTE2_W must be cleared atomically. Although the pmap
5507                          * lock synchronizes access to PTE2_W, another processor
5508                          * could be changing PTE2_NM and/or PTE2_A concurrently.
5509                          */
5510                         pte2_clear_bit(pte2p, PTE2_W);
5511                         pmap->pm_stats.wired_count--;
5512                 }
5513         }
5514         if (pv_lists_locked) {
5515                 sched_unpin();
5516                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5517         }
5518         PMAP_UNLOCK(pmap);
5519 }
5520
5521 /*
5522  *  Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
5523  */
5524 void
5525 pmap_remove_write(vm_page_t m)
5526 {
5527         struct md_page *pvh;
5528         pv_entry_t next_pv, pv;
5529         pmap_t pmap;
5530         pt1_entry_t *pte1p;
5531         pt2_entry_t *pte2p, opte2;
5532         vm_offset_t va;
5533
5534         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5535             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5536         vm_page_assert_busied(m);
5537
5538         if (!pmap_page_is_write_mapped(m))
5539                 return;
5540         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5541         sched_pin();
5542         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5543                 goto small_mappings;
5544         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5545         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5546                 va = pv->pv_va;
5547                 pmap = PV_PMAP(pv);
5548                 PMAP_LOCK(pmap);
5549                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
5550                 if (!(pte1_load(pte1p) & PTE1_RO))
5551                         (void)pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, va);
5552                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5553         }
5554 small_mappings:
5555         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5556                 pmap = PV_PMAP(pv);
5557                 PMAP_LOCK(pmap);
5558                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
5559                 KASSERT(!pte1_is_section(pte1_load(pte1p)), ("%s: found"
5560                     " a section in page %p's pv list", __func__, m));
5561                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va);
5562                 opte2 = pte2_load(pte2p);
5563                 if (!(opte2 & PTE2_RO)) {
5564                         pte2_store(pte2p, opte2 | PTE2_RO | PTE2_NM);
5565                         if (pte2_is_dirty(opte2))
5566                                 vm_page_dirty(m);
5567                         pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
5568                 }
5569                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5570         }
5571         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
5572         sched_unpin();
5573         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5574 }
5575
5576 /*
5577  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
5578  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
5579  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
5580  */
5581 void
5582 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
5583 {
5584         pt1_entry_t *pte1p, opte1;
5585         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
5586         vm_offset_t pdnxt;
5587         vm_page_t m;
5588         boolean_t pv_lists_locked;
5589
5590         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
5591                 return;
5592         if (pmap_is_current(pmap))
5593                 pv_lists_locked = FALSE;
5594         else {
5595                 pv_lists_locked = TRUE;
5596 resume:
5597                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
5598                 sched_pin();
5599         }
5600         PMAP_LOCK(pmap);
5601         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
5602                 pdnxt = pte1_trunc(sva + PTE1_SIZE);
5603                 if (pdnxt < sva)
5604                         pdnxt = eva;
5605                 pte1p = pmap_pte1(pmap, sva);
5606                 opte1 = pte1_load(pte1p);
5607                 if (!pte1_is_valid(opte1)) /* XXX */
5608                         continue;
5609                 else if (pte1_is_section(opte1)) {
5610                         if (!pte1_is_managed(opte1))
5611                                 continue;
5612                         if (!pv_lists_locked) {
5613                                 pv_lists_locked = TRUE;
5614                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5615                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
5616                                         goto resume;
5617                                 }
5618                                 sched_pin();
5619                         }
5620                         if (!pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, sva)) {
5621                                 /*
5622                                  * The large page mapping was destroyed.
5623                                  */
5624                                 continue;
5625                         }
5626
5627                         /*
5628                          * Unless the page mappings are wired, remove the
5629                          * mapping to a single page so that a subsequent
5630                          * access may repromote.  Since the underlying L2 page
5631                          * table is fully populated, this removal never
5632                          * frees a L2 page table page.
5633                          */
5634                         if (!pte1_is_wired(opte1)) {
5635                                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva);
5636                                 KASSERT(pte2_is_valid(pte2_load(pte2p)),
5637                                     ("%s: invalid PTE2", __func__));
5638                                 pmap_remove_pte2(pmap, pte2p, sva, NULL);
5639                         }
5640                 }
5641                 if (pdnxt > eva)
5642                         pdnxt = eva;
5643                 for (pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte2p++,
5644                     sva += PAGE_SIZE) {
5645                         pte2 = pte2_load(pte2p);
5646                         if (!pte2_is_valid(pte2) || !pte2_is_managed(pte2))
5647                                 continue;
5648                         else if (pte2_is_dirty(pte2)) {
5649                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
5650                                         /*
5651                                          * Future calls to pmap_is_modified()
5652                                          * can be avoided by making the page
5653                                          * dirty now.
5654                                          */
5655                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(pte2));
5656                                         vm_page_dirty(m);
5657                                 }
5658                                 pte2_set_bit(pte2p, PTE2_NM);
5659                                 pte2_clear_bit(pte2p, PTE2_A);
5660                         } else if ((pte2 & PTE2_A) != 0)
5661                                 pte2_clear_bit(pte2p, PTE2_A);
5662                         else
5663                                 continue;
5664                         pmap_tlb_flush(pmap, sva);
5665                 }
5666         }
5667         if (pv_lists_locked) {
5668                 sched_unpin();
5669                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5670         }
5671         PMAP_UNLOCK(pmap);
5672 }
5673
5674 /*
5675  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5676  */
5677 void
5678 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5679 {
5680         struct md_page *pvh;
5681         pv_entry_t next_pv, pv;
5682         pmap_t pmap;
5683         pt1_entry_t *pte1p, opte1;
5684         pt2_entry_t *pte2p, opte2;
5685         vm_offset_t va;
5686
5687         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5688             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5689         vm_page_assert_busied(m);
5690
5691         if (!pmap_page_is_write_mapped(m))
5692                 return;
5693         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5694         sched_pin();
5695         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5696                 goto small_mappings;
5697         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5698         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5699                 va = pv->pv_va;
5700                 pmap = PV_PMAP(pv);
5701                 PMAP_LOCK(pmap);
5702                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
5703                 opte1 = pte1_load(pte1p);
5704                 if (!(opte1 & PTE1_RO)) {
5705                         if (pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, va) &&
5706                             !pte1_is_wired(opte1)) {
5707                                 /*
5708                                  * Write protect the mapping to a
5709                                  * single page so that a subsequent
5710                                  * write access may repromote.
5711                                  */
5712                                 va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - pte1_pa(opte1);
5713                                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, va);
5714                                 opte2 = pte2_load(pte2p);
5715                                 if ((opte2 & PTE2_V)) {
5716                                         pte2_set_bit(pte2p, PTE2_NM | PTE2_RO);
5717                                         vm_page_dirty(m);
5718                                         pmap_tlb_flush(pmap, va);
5719                                 }
5720                         }
5721                 }
5722                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5723         }
5724 small_mappings:
5725         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5726                 pmap = PV_PMAP(pv);
5727                 PMAP_LOCK(pmap);
5728                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
5729                 KASSERT(!pte1_is_section(pte1_load(pte1p)), ("%s: found"
5730                     " a section in page %p's pv list", __func__, m));
5731                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va);
5732                 if (pte2_is_dirty(pte2_load(pte2p))) {
5733                         pte2_set_bit(pte2p, PTE2_NM);
5734                         pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
5735                 }
5736                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5737         }
5738         sched_unpin();
5739         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5740 }
5741
5742
5743 /*
5744  *  Sets the memory attribute for the specified page.
5745  */
5746 void
5747 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5748 {
5749         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
5750         vm_memattr_t oma;
5751         vm_paddr_t pa;
5752         struct pcpu *pc;
5753
5754         oma = m->md.pat_mode;
5755         m->md.pat_mode = ma;
5756
5757         CTR5(KTR_PMAP, "%s: page %p - 0x%08X oma: %d, ma: %d", __func__, m,
5758             VM_PAGE_TO_PHYS(m), oma, ma);
5759         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5760                 return;
5761 #if 0
5762         /*
5763          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5764          *
5765          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5766          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5767          * flushes the cache.
5768          */
5769         if (sf_buf_invalidate_cache(m, oma))
5770                 return;
5771 #endif
5772         /*
5773          * If page is not mapped by sf buffer, map the page
5774          * transient and do invalidation.
5775          */
5776         if (ma != oma) {
5777                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
5778                 sched_pin();
5779                 pc = get_pcpu();
5780                 cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5781                 mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5782                 if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5783                         panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
5784                 pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(pa, PTE2_AP_KRW,
5785                     vm_memattr_to_pte2(ma)));
5786                 dcache_wbinv_poc((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr, pa, PAGE_SIZE);
5787                 pte2_clear(cmap2_pte2p);
5788                 tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5789                 sched_unpin();
5790                 mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5791         }
5792 }
5793
5794 /*
5795  *  Miscellaneous support routines follow
5796  */
5797
5798 /*
5799  *  Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
5800  *  a 1mpage.  Otherwise, returns FALSE.
5801  */
5802 boolean_t
5803 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
5804 {
5805         boolean_t rv;
5806
5807         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
5808                 return (FALSE);
5809         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5810         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
5811             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
5812             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
5813         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5814         return (rv);
5815 }
5816
5817 /*
5818  *  Returns true if the pmap's pv is one of the first
5819  *  16 pvs linked to from this page.  This count may
5820  *  be changed upwards or downwards in the future; it
5821  *  is only necessary that true be returned for a small
5822  *  subset of pmaps for proper page aging.
5823  */
5824 boolean_t
5825 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
5826 {
5827         struct md_page *pvh;
5828         pv_entry_t pv;
5829         int loops = 0;
5830         boolean_t rv;
5831
5832         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5833             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5834         rv = FALSE;
5835         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5836         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5837                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
5838                         rv = TRUE;
5839                         break;
5840                 }
5841                 loops++;
5842                 if (loops >= 16)
5843                         break;
5844         }
5845         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
5846                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5847                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5848                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
5849                                 rv = TRUE;
5850                                 break;
5851                         }
5852                         loops++;
5853                         if (loops >= 16)
5854                                 break;
5855                 }
5856         }
5857         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5858         return (rv);
5859 }
5860
5861 /*
5862  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping
5863  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
5864  */
5865 void
5866 pmap_zero_page(vm_page_t m)
5867 {
5868         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
5869         struct pcpu *pc;
5870
5871         sched_pin();
5872         pc = get_pcpu();
5873         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5874         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5875         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5876                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
5877         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE2_AP_KRW,
5878             vm_page_pte2_attr(m)));
5879         pagezero(pc->pc_cmap2_addr);
5880         pte2_clear(cmap2_pte2p);
5881         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5882         sched_unpin();
5883         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5884 }
5885
5886 /*
5887  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping
5888  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
5889  *
5890  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
5891  */
5892 void
5893 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
5894 {
5895         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
5896         struct pcpu *pc;
5897
5898         sched_pin();
5899         pc = get_pcpu();
5900         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5901         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5902         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5903                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
5904         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE2_AP_KRW,
5905             vm_page_pte2_attr(m)));
5906         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE)
5907                 pagezero(pc->pc_cmap2_addr);
5908         else
5909                 bzero(pc->pc_cmap2_addr + off, size);
5910         pte2_clear(cmap2_pte2p);
5911         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5912         sched_unpin();
5913         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5914 }
5915
5916 /*
5917  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
5918  *      page by mapping the page into virtual memory and using
5919  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
5920  *      time.
5921  */
5922 void
5923 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
5924 {
5925         pt2_entry_t *cmap1_pte2p, *cmap2_pte2p;
5926         struct pcpu *pc;
5927
5928         sched_pin();
5929         pc = get_pcpu();
5930         cmap1_pte2p = pc->pc_cmap1_pte2p;
5931         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5932         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5933         if (pte2_load(cmap1_pte2p) != 0)
5934                 panic("%s: CMAP1 busy", __func__);
5935         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5936                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
5937         pte2_store(cmap1_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(src),
5938             PTE2_AP_KR | PTE2_NM, vm_page_pte2_attr(src)));
5939         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(dst),
5940             PTE2_AP_KRW, vm_page_pte2_attr(dst)));
5941         bcopy(pc->pc_cmap1_addr, pc->pc_cmap2_addr, PAGE_SIZE);
5942         pte2_clear(cmap1_pte2p);
5943         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap1_addr);
5944         pte2_clear(cmap2_pte2p);
5945         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5946         sched_unpin();
5947         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5948 }
5949
5950 int unmapped_buf_allowed = 1;
5951
5952 void
5953 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
5954     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
5955 {
5956         pt2_entry_t *cmap1_pte2p, *cmap2_pte2p;
5957         vm_page_t a_pg, b_pg;
5958         char *a_cp, *b_cp;
5959         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
5960         struct pcpu *pc;
5961         int cnt;
5962
5963         sched_pin();
5964         pc = get_pcpu();
5965         cmap1_pte2p = pc->pc_cmap1_pte2p;
5966         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5967         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5968         if (pte2_load(cmap1_pte2p) != 0)
5969                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
5970         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5971                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
5972         while (xfersize > 0) {
5973                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
5974                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
5975                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
5976                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
5977                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
5978                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
5979                 pte2_store(cmap1_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg),
5980                     PTE2_AP_KR | PTE2_NM, vm_page_pte2_attr(a_pg)));
5981                 tlb_flush_local((vm_offset_t)pc->pc_cmap1_addr);
5982                 pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg),
5983                     PTE2_AP_KRW, vm_page_pte2_attr(b_pg)));
5984                 tlb_flush_local((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5985                 a_cp = pc->pc_cmap1_addr + a_pg_offset;
5986                 b_cp = pc->pc_cmap2_addr + b_pg_offset;
5987                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
5988                 a_offset += cnt;
5989                 b_offset += cnt;
5990                 xfersize -= cnt;
5991         }
5992         pte2_clear(cmap1_pte2p);
5993         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap1_addr);
5994         pte2_clear(cmap2_pte2p);
5995         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5996         sched_unpin();
5997         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5998 }
5999
6000 vm_offset_t
6001 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
6002 {
6003         struct pcpu *pc;
6004         pt2_entry_t *pte2p;
6005
6006         critical_enter();
6007         pc = get_pcpu();
6008         pte2p = pc->pc_qmap_pte2p;
6009
6010         KASSERT(pte2_load(pte2p) == 0, ("%s: PTE2 busy", __func__));
6011
6012         pte2_store(pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE2_AP_KRW,
6013             vm_page_pte2_attr(m)));
6014         return (pc->pc_qmap_addr);
6015 }
6016
6017 void
6018 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
6019 {
6020         struct pcpu *pc;
6021         pt2_entry_t *pte2p;
6022
6023         pc = get_pcpu();
6024         pte2p = pc->pc_qmap_pte2p;
6025
6026         KASSERT(addr == pc->pc_qmap_addr, ("%s: invalid address", __func__));
6027         KASSERT(pte2_load(pte2p) != 0, ("%s: PTE2 not in use", __func__));
6028
6029         pte2_clear(pte2p);
6030         tlb_flush(pc->pc_qmap_addr);
6031         critical_exit();
6032 }
6033
6034 /*
6035  *      Copy the range specified by src_addr/len
6036  *      from the source map to the range dst_addr/len
6037  *      in the destination map.
6038  *
6039  *      This routine is only advisory and need not do anything.
6040  */
6041 void
6042 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
6043     vm_offset_t src_addr)
6044 {
6045         struct spglist free;
6046         vm_offset_t addr;
6047         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
6048         vm_offset_t nextva;
6049
6050         if (dst_addr != src_addr)
6051                 return;
6052
6053         if (!pmap_is_current(src_pmap))
6054                 return;
6055
6056         rw_wlock(&pvh_global_lock);
6057         if (dst_pmap < src_pmap) {
6058                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
6059                 PMAP_LOCK(src_pmap);
6060         } else {
6061                 PMAP_LOCK(src_pmap);
6062                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
6063         }
6064         sched_pin();
6065         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = nextva) {
6066                 pt2_entry_t *src_pte2p, *dst_pte2p;
6067                 vm_page_t dst_mpt2pg, src_mpt2pg;
6068                 pt1_entry_t src_pte1;
6069                 u_int pte1_idx;
6070
6071                 KASSERT(addr < VM_MAXUSER_ADDRESS,
6072                     ("%s: invalid to pmap_copy page tables", __func__));
6073
6074                 nextva = pte1_trunc(addr + PTE1_SIZE);
6075                 if (nextva < addr)
6076                         nextva = end_addr;
6077
6078                 pte1_idx = pte1_index(addr);
6079                 src_pte1 = src_pmap->pm_pt1[pte1_idx];
6080                 if (pte1_is_section(src_pte1)) {
6081                         if ((addr & PTE1_OFFSET) != 0 ||
6082                             (addr + PTE1_SIZE) > end_addr)
6083                                 continue;
6084                         if (dst_pmap->pm_pt1[pte1_idx] == 0 &&
6085                             (!pte1_is_managed(src_pte1) ||
6086                             pmap_pv_insert_pte1(dst_pmap, addr, src_pte1,
6087                             PMAP_ENTER_NORECLAIM))) {
6088                                 dst_pmap->pm_pt1[pte1_idx] = src_pte1 &
6089                                     ~PTE1_W;
6090                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
6091                                     PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
6092                                 pmap_pte1_mappings++;
6093                         }
6094                         continue;
6095                 } else if (!pte1_is_link(src_pte1))
6096                         continue;
6097
6098                 src_mpt2pg = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(src_pte1));
6099
6100                 /*
6101                  * We leave PT2s to be linked from PT1 even if they are not
6102                  * referenced until all PT2s in a page are without reference.
6103                  *
6104                  * QQQ: It could be changed ...
6105                  */
6106 #if 0 /* single_pt2_link_is_cleared */
6107                 KASSERT(pt2_wirecount_get(src_mpt2pg, pte1_idx) > 0,
6108                     ("%s: source page table page is unused", __func__));
6109 #else
6110                 if (pt2_wirecount_get(src_mpt2pg, pte1_idx) == 0)
6111                         continue;
6112 #endif
6113                 if (nextva > end_addr)
6114                         nextva = end_addr;
6115
6116                 src_pte2p = pt2map_entry(addr);
6117                 while (addr < nextva) {
6118                         pt2_entry_t temp_pte2;
6119                         temp_pte2 = pte2_load(src_pte2p);
6120                         /*
6121                          * we only virtual copy managed pages
6122                          */
6123                         if (pte2_is_managed(temp_pte2)) {
6124                                 dst_mpt2pg = pmap_allocpte2(dst_pmap, addr,
6125                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
6126                                 if (dst_mpt2pg == NULL)
6127                                         goto out;
6128                                 dst_pte2p = pmap_pte2_quick(dst_pmap, addr);
6129                                 if (!pte2_is_valid(pte2_load(dst_pte2p)) &&
6130                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
6131                                     PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(temp_pte2)))) {
6132                                         /*
6133                                          * Clear the wired, modified, and
6134                                          * accessed (referenced) bits
6135                                          * during the copy.
6136                                          */
6137                                         temp_pte2 &=  ~(PTE2_W | PTE2_A);
6138                                         temp_pte2 |= PTE2_NM;
6139                                         pte2_store(dst_pte2p, temp_pte2);
6140                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
6141                                 } else {
6142                                         SLIST_INIT(&free);
6143                                         if (pmap_unwire_pt2(dst_pmap, addr,
6144                                             dst_mpt2pg, &free)) {
6145                                                 pmap_tlb_flush(dst_pmap, addr);
6146                                                 vm_page_free_pages_toq(&free,
6147                                                     false);
6148                                         }
6149                                         goto out;
6150                                 }
6151                                 if (pt2_wirecount_get(dst_mpt2pg, pte1_idx) >=
6152                                     pt2_wirecount_get(src_mpt2pg, pte1_idx))
6153                                         break;
6154                         }
6155                         addr += PAGE_SIZE;
6156                         src_pte2p++;
6157                 }
6158         }
6159 out:
6160         sched_unpin();
6161         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
6162         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
6163         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
6164 }
6165
6166 /*
6167  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
6168  *      different alignment might result in more section mappings.
6169  */
6170 void
6171 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
6172     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
6173 {
6174         vm_offset_t pte1_offset;
6175
6176         if (size < PTE1_SIZE)
6177                 return;
6178         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
6179                 offset += ptoa(object->pg_color);
6180         pte1_offset = offset & PTE1_OFFSET;
6181         if (size - ((PTE1_SIZE - pte1_offset) & PTE1_OFFSET) < PTE1_SIZE ||
6182             (*addr & PTE1_OFFSET) == pte1_offset)
6183                 return;
6184         if ((*addr & PTE1_OFFSET) < pte1_offset)
6185                 *addr = pte1_trunc(*addr) + pte1_offset;
6186         else
6187                 *addr = pte1_roundup(*addr) + pte1_offset;
6188 }
6189
6190 void
6191 pmap_activate(struct thread *td)
6192 {
6193         pmap_t pmap, oldpmap;
6194         u_int cpuid, ttb;
6195
6196         PDEBUG(9, printf("%s: td = %08x\n", __func__, (uint32_t)td));
6197
6198         critical_enter();
6199         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
6200         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
6201         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
6202
6203 #if defined(SMP)
6204         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
6205         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
6206 #else
6207         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
6208         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
6209 #endif
6210
6211         ttb = pmap_ttb_get(pmap);
6212
6213         /*
6214          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
6215          */
6216         td->td_pcb->pcb_pagedir = ttb;
6217         cp15_ttbr_set(ttb);
6218         PCPU_SET(curpmap, pmap);
6219         critical_exit();
6220 }
6221
6222 /*
6223  * Perform the pmap work for mincore(2).  If the page is not both referenced and
6224  * modified by this pmap, returns its physical address so that the caller can
6225  * find other mappings.
6226  */
6227 int
6228 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *pap)
6229 {
6230         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
6231         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
6232         vm_paddr_t pa;
6233         bool managed;
6234         int val;
6235
6236         PMAP_LOCK(pmap);
6237         pte1p = pmap_pte1(pmap, addr);
6238         pte1 = pte1_load(pte1p);
6239         if (pte1_is_section(pte1)) {
6240                 pa = trunc_page(pte1_pa(pte1) | (addr & PTE1_OFFSET));
6241                 managed = pte1_is_managed(pte1);
6242                 val = MINCORE_SUPER | MINCORE_INCORE;
6243                 if (pte1_is_dirty(pte1))
6244                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
6245                 if (pte1 & PTE1_A)
6246                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
6247         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
6248                 pte2p = pmap_pte2(pmap, addr);
6249                 pte2 = pte2_load(pte2p);
6250                 pmap_pte2_release(pte2p);
6251                 pa = pte2_pa(pte2);
6252                 managed = pte2_is_managed(pte2);
6253                 val = MINCORE_INCORE;
6254                 if (pte2_is_dirty(pte2))
6255                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
6256                 if (pte2 & PTE2_A)
6257                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
6258         } else {
6259                 managed = false;
6260                 val = 0;
6261         }
6262         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
6263             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) && managed) {
6264                 *pap = pa;
6265         }
6266         PMAP_UNLOCK(pmap);
6267         return (val);
6268 }
6269
6270 void
6271 pmap_kenter_device(vm_offset_t va, vm_size_t size, vm_paddr_t pa)
6272 {
6273         vm_offset_t sva;
6274         uint32_t l2attr;
6275
6276         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
6277             ("%s: device mapping not page-sized", __func__));
6278
6279         sva = va;
6280         l2attr = vm_memattr_to_pte2(VM_MEMATTR_DEVICE);
6281         while (size != 0) {
6282                 pmap_kenter_prot_attr(va, pa, PTE2_AP_KRW, l2attr);
6283                 va += PAGE_SIZE;
6284                 pa += PAGE_SIZE;
6285                 size -= PAGE_SIZE;
6286         }
6287         tlb_flush_range(sva, va - sva);
6288 }
6289
6290 void
6291 pmap_kremove_device(vm_offset_t va, vm_size_t size)
6292 {
6293         vm_offset_t sva;
6294
6295         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
6296             ("%s: device mapping not page-sized", __func__));
6297
6298         sva = va;
6299         while (size != 0) {
6300                 pmap_kremove(va);
6301                 va += PAGE_SIZE;
6302                 size -= PAGE_SIZE;
6303         }
6304         tlb_flush_range(sva, va - sva);
6305 }
6306
6307 void
6308 pmap_set_pcb_pagedir(pmap_t pmap, struct pcb *pcb)
6309 {
6310
6311         pcb->pcb_pagedir = pmap_ttb_get(pmap);
6312 }
6313
6314
6315 /*
6316  *  Clean L1 data cache range by physical address.
6317  *  The range must be within a single page.
6318  */
6319 static void
6320 pmap_dcache_wb_pou(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, uint32_t attr)
6321 {
6322         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
6323         struct pcpu *pc;
6324
6325         KASSERT(((pa & PAGE_MASK) + size) <= PAGE_SIZE,
6326             ("%s: not on single page", __func__));
6327
6328         sched_pin();
6329         pc = get_pcpu();
6330         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
6331         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
6332         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
6333                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
6334         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(pa, PTE2_AP_KRW, attr));
6335         dcache_wb_pou((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr + (pa & PAGE_MASK), size);
6336         pte2_clear(cmap2_pte2p);
6337         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
6338         sched_unpin();
6339         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
6340 }
6341
6342 /*
6343  *  Sync instruction cache range which is not mapped yet.
6344  */
6345 void
6346 cache_icache_sync_fresh(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
6347 {
6348         uint32_t len, offset;
6349         vm_page_t m;
6350
6351         /* Write back d-cache on given address range. */
6352         offset = pa & PAGE_MASK;
6353         for ( ; size != 0; size -= len, pa += len, offset = 0) {
6354                 len = min(PAGE_SIZE - offset, size);
6355                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6356                 KASSERT(m != NULL, ("%s: vm_page_t is null for %#x",
6357                   __func__, pa));
6358                 pmap_dcache_wb_pou(pa, len, vm_page_pte2_attr(m));
6359         }
6360         /*
6361          * I-cache is VIPT. Only way how to flush all virtual mappings
6362          * on given physical address is to invalidate all i-cache.
6363          */
6364         icache_inv_all();
6365 }
6366
6367 void
6368 pmap_sync_icache(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_size_t size)
6369 {
6370
6371         /* Write back d-cache on given address range. */
6372         if (va >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
6373                 dcache_wb_pou(va, size);
6374         } else {
6375                 uint32_t len, offset;
6376                 vm_paddr_t pa;
6377                 vm_page_t m;
6378
6379                 offset = va & PAGE_MASK;
6380                 for ( ; size != 0; size -= len, va += len, offset = 0) {
6381                         pa = pmap_extract(pmap, va); /* offset is preserved */
6382                         len = min(PAGE_SIZE - offset, size);
6383                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6384                         KASSERT(m != NULL, ("%s: vm_page_t is null for %#x",
6385                                 __func__, pa));
6386                         pmap_dcache_wb_pou(pa, len, vm_page_pte2_attr(m));
6387                 }
6388         }
6389         /*
6390          * I-cache is VIPT. Only way how to flush all virtual mappings
6391          * on given physical address is to invalidate all i-cache.
6392          */
6393         icache_inv_all();
6394 }
6395
6396 /*
6397  *  The implementation of pmap_fault() uses IN_RANGE2() macro which
6398  *  depends on the fact that given range size is a power of 2.
6399  */
6400 CTASSERT(powerof2(NB_IN_PT1));
6401 CTASSERT(powerof2(PT2MAP_SIZE));
6402
6403 #define IN_RANGE2(addr, start, size)    \
6404     ((vm_offset_t)(start) == ((vm_offset_t)(addr) & ~((size) - 1)))
6405
6406 /*
6407  *  Handle access and R/W emulation faults.
6408  */
6409 int
6410 pmap_fault(pmap_t pmap, vm_offset_t far, uint32_t fsr, int idx, bool usermode)
6411 {
6412         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
6413         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
6414
6415         if (pmap == NULL)
6416                 pmap = kernel_pmap;
6417
6418         /*
6419          * In kernel, we should never get abort with FAR which is in range of
6420          * pmap->pm_pt1 or PT2MAP address spaces. If it happens, stop here
6421          * and print out a useful abort message and even get to the debugger
6422          * otherwise it likely ends with never ending loop of aborts.
6423          */
6424         if (__predict_false(IN_RANGE2(far, pmap->pm_pt1, NB_IN_PT1))) {
6425                 /*
6426                  * All L1 tables should always be mapped and present.
6427                  * However, we check only current one herein. For user mode,
6428                  * only permission abort from malicious user is not fatal.
6429                  * And alignment abort as it may have higher priority.
6430                  */
6431                 if (!usermode || (idx != FAULT_ALIGN && idx != FAULT_PERM_L2)) {
6432                         CTR4(KTR_PMAP, "%s: pmap %#x pm_pt1 %#x far %#x",
6433                             __func__, pmap, pmap->pm_pt1, far);
6434                         panic("%s: pm_pt1 abort", __func__);
6435                 }
6436                 return (KERN_INVALID_ADDRESS);
6437         }
6438         if (__predict_false(IN_RANGE2(far, PT2MAP, PT2MAP_SIZE))) {
6439                 /*
6440                  * PT2MAP should be always mapped and present in current
6441                  * L1 table. However, only existing L2 tables are mapped
6442                  * in PT2MAP. For user mode, only L2 translation abort and
6443                  * permission abort from malicious user is not fatal.
6444                  * And alignment abort as it may have higher priority.
6445                  */
6446                 if (!usermode || (idx != FAULT_ALIGN &&
6447                     idx != FAULT_TRAN_L2 && idx != FAULT_PERM_L2)) {
6448                         CTR4(KTR_PMAP, "%s: pmap %#x PT2MAP %#x far %#x",
6449                             __func__, pmap, PT2MAP, far);
6450                         panic("%s: PT2MAP abort", __func__);
6451                 }
6452                 return (KERN_INVALID_ADDRESS);
6453         }
6454
6455         /*
6456          * A pmap lock is used below for handling of access and R/W emulation
6457          * aborts. They were handled by atomic operations before so some
6458          * analysis of new situation is needed to answer the following question:
6459          * Is it safe to use the lock even for these aborts?
6460          *
6461          * There may happen two cases in general:
6462          *
6463          * (1) Aborts while the pmap lock is locked already - this should not
6464          * happen as pmap lock is not recursive. However, under pmap lock only
6465          * internal kernel data should be accessed and such data should be
6466          * mapped with A bit set and NM bit cleared. If double abort happens,
6467          * then a mapping of data which has caused it must be fixed. Further,
6468          * all new mappings are always made with A bit set and the bit can be
6469          * cleared only on managed mappings.
6470          *
6471          * (2) Aborts while another lock(s) is/are locked - this already can
6472          * happen. However, there is no difference here if it's either access or
6473          * R/W emulation abort, or if it's some other abort.
6474          */
6475
6476         PMAP_LOCK(pmap);
6477 #ifdef INVARIANTS
6478         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, far));
6479         if (pte1_is_link(pte1)) {
6480                 /*
6481                  * Check in advance that associated L2 page table is mapped into
6482                  * PT2MAP space. Note that faulty access to not mapped L2 page
6483                  * table is caught in more general check above where "far" is
6484                  * checked that it does not lay in PT2MAP space. Note also that
6485                  * L1 page table and PT2TAB always exist and are mapped.
6486                  */
6487                 pte2 = pt2tab_load(pmap_pt2tab_entry(pmap, far));
6488                 if (!pte2_is_valid(pte2))
6489                         panic("%s: missing L2 page table (%p, %#x)",
6490                             __func__, pmap, far);
6491         }
6492 #endif
6493 #ifdef SMP
6494         /*
6495          * Special treatment is due to break-before-make approach done when
6496          * pte1 is updated for userland mapping during section promotion or
6497          * demotion. If not caught here, pmap_enter() can find a section
6498          * mapping on faulting address. That is not allowed.
6499          */
6500         if (idx == FAULT_TRAN_L1 && usermode && cp15_ats1cur_check(far) == 0) {
6501                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6502                 return (KERN_SUCCESS);
6503         }
6504 #endif
6505         /*
6506          * Accesss bits for page and section. Note that the entry
6507          * is not in TLB yet, so TLB flush is not necessary.
6508          *
6509          * QQQ: This is hardware emulation, we do not call userret()
6510          *      for aborts from user mode.
6511          */
6512         if (idx == FAULT_ACCESS_L2) {
6513                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, far));
6514                 if (pte1_is_link(pte1)) {
6515                         /* L2 page table should exist and be mapped. */
6516                         pte2p = pt2map_entry(far);
6517                         pte2 = pte2_load(pte2p);
6518                         if (pte2_is_valid(pte2)) {
6519                                 pte2_store(pte2p, pte2 | PTE2_A);
6520                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6521                                 return (KERN_SUCCESS);
6522                         }
6523                 } else {
6524                         /*
6525                          * We got L2 access fault but PTE1 is not a link.
6526                          * Probably some race happened, do nothing.
6527                          */
6528                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: FAULT_ACCESS_L2 - pmap %#x far %#x",
6529                             __func__, pmap, far);
6530                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6531                         return (KERN_SUCCESS);
6532                 }
6533         }
6534         if (idx == FAULT_ACCESS_L1) {
6535                 pte1p = pmap_pte1(pmap, far);
6536                 pte1 = pte1_load(pte1p);
6537                 if (pte1_is_section(pte1)) {
6538                         pte1_store(pte1p, pte1 | PTE1_A);
6539                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6540                         return (KERN_SUCCESS);
6541                 } else {
6542                         /*
6543                          * We got L1 access fault but PTE1 is not section
6544                          * mapping. Probably some race happened, do nothing.
6545                          */
6546                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: FAULT_ACCESS_L1 - pmap %#x far %#x",
6547                             __func__, pmap, far);
6548                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6549                         return (KERN_SUCCESS);
6550                 }
6551         }
6552
6553         /*
6554          * Handle modify bits for page and section. Note that the modify
6555          * bit is emulated by software. So PTEx_RO is software read only
6556          * bit and PTEx_NM flag is real hardware read only bit.
6557          *
6558          * QQQ: This is hardware emulation, we do not call userret()
6559          *      for aborts from user mode.
6560          */
6561         if ((fsr & FSR_WNR) && (idx == FAULT_PERM_L2)) {
6562                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, far));
6563                 if (pte1_is_link(pte1)) {
6564                         /* L2 page table should exist and be mapped. */
6565                         pte2p = pt2map_entry(far);
6566                         pte2 = pte2_load(pte2p);
6567                         if (pte2_is_valid(pte2) && !(pte2 & PTE2_RO) &&
6568                             (pte2 & PTE2_NM)) {
6569                                 pte2_store(pte2p, pte2 & ~PTE2_NM);
6570                                 tlb_flush(trunc_page(far));
6571                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6572                                 return (KERN_SUCCESS);
6573                         }
6574                 } else {
6575                         /*
6576                          * We got L2 permission fault but PTE1 is not a link.
6577                          * Probably some race happened, do nothing.
6578                          */
6579                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: FAULT_PERM_L2 - pmap %#x far %#x",
6580                             __func__, pmap, far);
6581                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6582                         return (KERN_SUCCESS);
6583                 }
6584         }
6585         if ((fsr & FSR_WNR) && (idx == FAULT_PERM_L1)) {
6586                 pte1p = pmap_pte1(pmap, far);
6587                 pte1 = pte1_load(pte1p);
6588                 if (pte1_is_section(pte1)) {
6589                         if (!(pte1 & PTE1_RO) && (pte1 & PTE1_NM)) {
6590                                 pte1_store(pte1p, pte1 & ~PTE1_NM);
6591                                 tlb_flush(pte1_trunc(far));
6592                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6593                                 return (KERN_SUCCESS);
6594                         }
6595                 } else {
6596                         /*
6597                          * We got L1 permission fault but PTE1 is not section
6598                          * mapping. Probably some race happened, do nothing.
6599                          */
6600                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: FAULT_PERM_L1 - pmap %#x far %#x",
6601                             __func__, pmap, far);
6602                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6603                         return (KERN_SUCCESS);
6604                 }
6605         }
6606
6607         /*
6608          * QQQ: The previous code, mainly fast handling of access and
6609          *      modify bits aborts, could be moved to ASM. Now we are
6610          *      starting to deal with not fast aborts.
6611          */
6612         PMAP_UNLOCK(pmap);
6613         return (KERN_FAILURE);
6614 }
6615
6616 #if defined(PMAP_DEBUG)
6617 /*
6618  *  Reusing of KVA used in pmap_zero_page function !!!
6619  */
6620 static void
6621 pmap_zero_page_check(vm_page_t m)
6622 {
6623         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
6624         uint32_t *p, *end;
6625         struct pcpu *pc;
6626
6627         sched_pin();
6628         pc = get_pcpu();
6629         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
6630         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
6631         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
6632                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
6633         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE2_AP_KRW,
6634             vm_page_pte2_attr(m)));
6635         end = (uint32_t*)(pc->pc_cmap2_addr + PAGE_SIZE);
6636         for (p = (uint32_t*)pc->pc_cmap2_addr; p < end; p++)
6637                 if (*p != 0)
6638                         panic("%s: page %p not zero, va: %p", __func__, m,
6639                             pc->pc_cmap2_addr);
6640         pte2_clear(cmap2_pte2p);
6641         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
6642         sched_unpin();
6643         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
6644 }
6645
6646 int
6647 pmap_pid_dump(int pid)
6648 {
6649         pmap_t pmap;
6650         struct proc *p;
6651         int npte2 = 0;
6652         int i, j, index;
6653
6654         sx_slock(&allproc_lock);
6655         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
6656                 if (p->p_pid != pid || p->p_vmspace == NULL)
6657                         continue;
6658                 index = 0;
6659                 pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
6660                 for (i = 0; i < NPTE1_IN_PT1; i++) {
6661                         pt1_entry_t pte1;
6662                         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
6663                         vm_offset_t base, va;
6664                         vm_paddr_t pa;
6665                         vm_page_t m;
6666
6667                         base = i << PTE1_SHIFT;
6668                         pte1 = pte1_load(&pmap->pm_pt1[i]);
6669
6670                         if (pte1_is_section(pte1)) {
6671                                 /*
6672                                  * QQQ: Do something here!
6673                                  */
6674                         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
6675                                 for (j = 0; j < NPTE2_IN_PT2; j++) {
6676                                         va = base + (j << PAGE_SHIFT);
6677                                         if (va >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
6678                                                 if (index) {
6679                                                         index = 0;
6680                                                         printf("\n");
6681                                                 }
6682                                                 sx_sunlock(&allproc_lock);
6683                                                 return (npte2);
6684                                         }
6685                                         pte2p = pmap_pte2(pmap, va);
6686                                         pte2 = pte2_load(pte2p);
6687                                         pmap_pte2_release(pte2p);
6688                                         if (!pte2_is_valid(pte2))
6689                                                 continue;
6690
6691                                         pa = pte2_pa(pte2);
6692                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6693                                         printf("va: 0x%x, pa: 0x%x, w: %d, "
6694                                             "f: 0x%x", va, pa,
6695                                             m->ref_count, m->flags);
6696                                         npte2++;
6697                                         index++;
6698                                         if (index >= 2) {
6699                                                 index = 0;
6700                                                 printf("\n");
6701                                         } else {
6702                                                 printf(" ");
6703                                         }
6704                                 }
6705                         }
6706                 }
6707         }
6708         sx_sunlock(&allproc_lock);
6709         return (npte2);
6710 }
6711
6712 #endif
6713
6714 #ifdef DDB
6715 static pt2_entry_t *
6716 pmap_pte2_ddb(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
6717 {
6718         pt1_entry_t pte1;
6719         vm_paddr_t pt2pg_pa;
6720
6721         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
6722         if (!pte1_is_link(pte1))
6723                 return (NULL);
6724
6725         if (pmap_is_current(pmap))
6726                 return (pt2map_entry(va));
6727
6728         /* Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE. */
6729         pt2pg_pa = trunc_page(pte1_link_pa(pte1));
6730         if (pte2_pa(pte2_load(PMAP3)) != pt2pg_pa) {
6731                 pte2_store(PMAP3, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
6732 #ifdef SMP
6733                 PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
6734 #endif
6735                 tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR3);
6736         }
6737 #ifdef SMP
6738         else if (PMAP3cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
6739                 PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
6740                 tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR3);
6741         }
6742 #endif
6743         return (PADDR3 + (arm32_btop(va) & (NPTE2_IN_PG - 1)));
6744 }
6745
6746 static void
6747 dump_pmap(pmap_t pmap)
6748 {
6749
6750         printf("pmap %p\n", pmap);
6751         printf("  pm_pt1: %p\n", pmap->pm_pt1);
6752         printf("  pm_pt2tab: %p\n", pmap->pm_pt2tab);
6753         printf("  pm_active: 0x%08lX\n", pmap->pm_active.__bits[0]);
6754 }
6755
6756 DB_SHOW_COMMAND(pmaps, pmap_list_pmaps)
6757 {
6758
6759         pmap_t pmap;
6760         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
6761                 dump_pmap(pmap);
6762         }
6763 }
6764
6765 static int
6766 pte2_class(pt2_entry_t pte2)
6767 {
6768         int cls;
6769
6770         cls = (pte2 >> 2) & 0x03;
6771         cls |= (pte2 >> 4) & 0x04;
6772         return (cls);
6773 }
6774
6775 static void
6776 dump_section(pmap_t pmap, uint32_t pte1_idx)
6777 {
6778 }
6779
6780 static void
6781 dump_link(pmap_t pmap, uint32_t pte1_idx, boolean_t invalid_ok)
6782 {
6783         uint32_t i;
6784         vm_offset_t va;
6785         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
6786         vm_page_t m;
6787
6788         va = pte1_idx << PTE1_SHIFT;
6789         pte2p = pmap_pte2_ddb(pmap, va);
6790         for (i = 0; i < NPTE2_IN_PT2; i++, pte2p++, va += PAGE_SIZE) {
6791                 pte2 = pte2_load(pte2p);
6792                 if (pte2 == 0)
6793                         continue;
6794                 if (!pte2_is_valid(pte2)) {
6795                         printf(" 0x%08X: 0x%08X", va, pte2);
6796                         if (!invalid_ok)
6797                                 printf(" - not valid !!!");
6798                         printf("\n");
6799                         continue;
6800                 }
6801                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(pte2));
6802                 printf(" 0x%08X: 0x%08X, TEX%d, s:%d, g:%d, m:%p", va , pte2,
6803                     pte2_class(pte2), !!(pte2 & PTE2_S), !(pte2 & PTE2_NG), m);
6804                 if (m != NULL) {
6805                         printf(" v:%d w:%d f:0x%04X\n", m->valid,
6806                             m->ref_count, m->flags);
6807                 } else {
6808                         printf("\n");
6809                 }
6810         }
6811 }
6812
6813 static __inline boolean_t
6814 is_pv_chunk_space(vm_offset_t va)
6815 {
6816
6817         if ((((vm_offset_t)pv_chunkbase) <= va) &&
6818             (va < ((vm_offset_t)pv_chunkbase + PAGE_SIZE * pv_maxchunks)))
6819                 return (TRUE);
6820         return (FALSE);
6821 }
6822
6823 DB_SHOW_COMMAND(pmap, pmap_pmap_print)
6824 {
6825         /* XXX convert args. */
6826         pmap_t pmap = (pmap_t)addr;
6827         pt1_entry_t pte1;
6828         pt2_entry_t pte2;
6829         vm_offset_t va, eva;
6830         vm_page_t m;
6831         uint32_t i;
6832         boolean_t invalid_ok, dump_link_ok, dump_pv_chunk;
6833
6834         if (have_addr) {
6835                 pmap_t pm;
6836
6837                 LIST_FOREACH(pm, &allpmaps, pm_list)
6838                         if (pm == pmap) break;
6839                 if (pm == NULL) {
6840                         printf("given pmap %p is not in allpmaps list\n", pmap);
6841                         return;
6842                 }
6843         } else
6844                 pmap = PCPU_GET(curpmap);
6845
6846         eva = (modif[0] == 'u') ? VM_MAXUSER_ADDRESS : 0xFFFFFFFF;
6847         dump_pv_chunk = FALSE; /* XXX evaluate from modif[] */
6848
6849         printf("pmap: 0x%08X\n", (uint32_t)pmap);
6850         printf("PT2MAP: 0x%08X\n", (uint32_t)PT2MAP);
6851         printf("pt2tab: 0x%08X\n", (uint32_t)pmap->pm_pt2tab);
6852
6853         for(i = 0; i < NPTE1_IN_PT1; i++) {
6854                 pte1 = pte1_load(&pmap->pm_pt1[i]);
6855                 if (pte1 == 0)
6856                         continue;
6857                 va = i << PTE1_SHIFT;
6858                 if (va >= eva)
6859                         break;
6860
6861                 if (pte1_is_section(pte1)) {
6862                         printf("0x%08X: Section 0x%08X, s:%d g:%d\n", va, pte1,
6863                             !!(pte1 & PTE1_S), !(pte1 & PTE1_NG));
6864                         dump_section(pmap, i);
6865                 } else if (pte1_is_link(pte1)) {
6866                         dump_link_ok = TRUE;
6867                         invalid_ok = FALSE;
6868                         pte2 = pte2_load(pmap_pt2tab_entry(pmap, va));
6869                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(pte1));
6870                         printf("0x%08X: Link 0x%08X, pt2tab: 0x%08X m: %p",
6871                             va, pte1, pte2, m);
6872                         if (is_pv_chunk_space(va)) {
6873                                 printf(" - pv_chunk space");
6874                                 if (dump_pv_chunk)
6875                                         invalid_ok = TRUE;
6876                                 else
6877                                         dump_link_ok = FALSE;
6878                         }
6879                         else if (m != NULL)
6880                                 printf(" w:%d w2:%u", m->ref_count,
6881                                     pt2_wirecount_get(m, pte1_index(va)));
6882                         if (pte2 == 0)
6883                                 printf(" !!! pt2tab entry is ZERO");
6884                         else if (pte2_pa(pte1) != pte2_pa(pte2))
6885                                 printf(" !!! pt2tab entry is DIFFERENT - m: %p",
6886                                     PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(pte2)));
6887                         printf("\n");
6888                         if (dump_link_ok)
6889                                 dump_link(pmap, i, invalid_ok);
6890                 } else
6891                         printf("0x%08X: Invalid entry 0x%08X\n", va, pte1);
6892         }
6893 }
6894
6895 static void
6896 dump_pt2tab(pmap_t pmap)
6897 {
6898         uint32_t i;
6899         pt2_entry_t pte2;
6900         vm_offset_t va;
6901         vm_paddr_t pa;
6902         vm_page_t m;
6903
6904         printf("PT2TAB:\n");
6905         for (i = 0; i < PT2TAB_ENTRIES; i++) {
6906                 pte2 = pte2_load(&pmap->pm_pt2tab[i]);
6907                 if (!pte2_is_valid(pte2))
6908                         continue;
6909                 va = i << PT2TAB_SHIFT;
6910                 pa = pte2_pa(pte2);
6911                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6912                 printf(" 0x%08X: 0x%08X, TEX%d, s:%d, m:%p", va, pte2,
6913                     pte2_class(pte2), !!(pte2 & PTE2_S), m);
6914                 if (m != NULL)
6915                         printf(" , w: %d, f: 0x%04X pidx: %lld",
6916                             m->ref_count, m->flags, m->pindex);
6917                 printf("\n");
6918         }
6919 }
6920
6921 DB_SHOW_COMMAND(pmap_pt2tab, pmap_pt2tab_print)
6922 {
6923         /* XXX convert args. */
6924         pmap_t pmap = (pmap_t)addr;
6925         pt1_entry_t pte1;
6926         pt2_entry_t pte2;
6927         vm_offset_t va;
6928         uint32_t i, start;
6929
6930         if (have_addr) {
6931                 printf("supported only on current pmap\n");
6932                 return;
6933         }
6934
6935         pmap = PCPU_GET(curpmap);
6936         printf("curpmap: 0x%08X\n", (uint32_t)pmap);
6937         printf("PT2MAP: 0x%08X\n", (uint32_t)PT2MAP);
6938         printf("pt2tab: 0x%08X\n", (uint32_t)pmap->pm_pt2tab);
6939
6940         start = pte1_index((vm_offset_t)PT2MAP);
6941         for (i = start; i < (start + NPT2_IN_PT2TAB); i++) {
6942                 pte1 = pte1_load(&pmap->pm_pt1[i]);
6943                 if (pte1 == 0)
6944                         continue;
6945                 va = i << PTE1_SHIFT;
6946                 if (pte1_is_section(pte1)) {
6947                         printf("0x%08X: Section 0x%08X, s:%d\n", va, pte1,
6948                             !!(pte1 & PTE1_S));
6949                         dump_section(pmap, i);
6950                 } else if (pte1_is_link(pte1)) {
6951                         pte2 = pte2_load(pmap_pt2tab_entry(pmap, va));
6952                         printf("0x%08X: Link 0x%08X, pt2tab: 0x%08X\n", va,
6953                             pte1, pte2);
6954                         if (pte2 == 0)
6955                                 printf("  !!! pt2tab entry is ZERO\n");
6956                 } else
6957                         printf("0x%08X: Invalid entry 0x%08X\n", va, pte1);
6958         }
6959         dump_pt2tab(pmap);
6960 }
6961 #endif