]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/arm/arm/pmap-v6.c
MFV r326007: less v529.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / arm / arm / pmap-v6.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
4  * Copyright (c) 1994 David Greenman
5  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
6  * Copyright (c) 2014-2016 Svatopluk Kraus <skra@FreeBSD.org>
7  * Copyright (c) 2014-2016 Michal Meloun <mmel@FreeBSD.org>
8  * All rights reserved.
9  *
10  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
11  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
12  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
13  *
14  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
15  * modification, are permitted provided that the following conditions
16  * are met:
17  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
18  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
19  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
20  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
21  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
22  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
23  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
24  *    without specific prior written permission.
25  *
26  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
27  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
28  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
29  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
30  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
31  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
32  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
33  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
34  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
35  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
36  * SUCH DAMAGE.
37  *
38  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
39  */
40 /*-
41  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
42  * All rights reserved.
43  *
44  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
45  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
46  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
47  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
48  * CHATS research program.
49  *
50  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
51  * modification, are permitted provided that the following conditions
52  * are met:
53  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
54  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
55  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
56  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
57  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
58  *
59  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
60  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
61  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
62  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
63  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
64  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
65  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
66  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
67  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
68  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
69  * SUCH DAMAGE.
70  */
71
72 #include <sys/cdefs.h>
73 __FBSDID("$FreeBSD$");
74
75 /*
76  *      Manages physical address maps.
77  *
78  *      Since the information managed by this module is
79  *      also stored by the logical address mapping module,
80  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
81  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
82  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
83  *      requested.
84  *
85  *      In order to cope with hardware architectures which
86  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
87  *      this module may delay invalidate or reduced protection
88  *      operations until such time as they are actually
89  *      necessary.  This module is given full information as
90  *      to which processors are currently using which maps,
91  *      and to when physical maps must be made correct.
92  */
93
94 #include "opt_vm.h"
95 #include "opt_pmap.h"
96 #include "opt_ddb.h"
97
98 #include <sys/param.h>
99 #include <sys/systm.h>
100 #include <sys/kernel.h>
101 #include <sys/ktr.h>
102 #include <sys/lock.h>
103 #include <sys/proc.h>
104 #include <sys/rwlock.h>
105 #include <sys/malloc.h>
106 #include <sys/vmmeter.h>
107 #include <sys/malloc.h>
108 #include <sys/mman.h>
109 #include <sys/sf_buf.h>
110 #include <sys/smp.h>
111 #include <sys/sched.h>
112 #include <sys/sysctl.h>
113
114 #ifdef DDB
115 #include <ddb/ddb.h>
116 #endif
117
118 #include <machine/physmem.h>
119
120 #include <vm/vm.h>
121 #include <vm/uma.h>
122 #include <vm/pmap.h>
123 #include <vm/vm_param.h>
124 #include <vm/vm_kern.h>
125 #include <vm/vm_object.h>
126 #include <vm/vm_map.h>
127 #include <vm/vm_page.h>
128 #include <vm/vm_pageout.h>
129 #include <vm/vm_phys.h>
130 #include <vm/vm_extern.h>
131 #include <vm/vm_reserv.h>
132 #include <sys/lock.h>
133 #include <sys/mutex.h>
134
135 #include <machine/md_var.h>
136 #include <machine/pmap_var.h>
137 #include <machine/cpu.h>
138 #include <machine/pcb.h>
139 #include <machine/sf_buf.h>
140 #ifdef SMP
141 #include <machine/smp.h>
142 #endif
143 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
144 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
145 #endif
146
147 #ifndef DIAGNOSTIC
148 #define PMAP_INLINE     __inline
149 #else
150 #define PMAP_INLINE
151 #endif
152
153 #ifdef PMAP_DEBUG
154 static void pmap_zero_page_check(vm_page_t m);
155 void pmap_debug(int level);
156 int pmap_pid_dump(int pid);
157
158 #define PDEBUG(_lev_,_stat_) \
159         if (pmap_debug_level >= (_lev_)) \
160                 ((_stat_))
161 #define dprintf printf
162 int pmap_debug_level = 1;
163 #else   /* PMAP_DEBUG */
164 #define PDEBUG(_lev_,_stat_) /* Nothing */
165 #define dprintf(x, arg...)
166 #endif  /* PMAP_DEBUG */
167
168 /*
169  *  Level 2 page tables map definion ('max' is excluded).
170  */
171
172 #define PT2V_MIN_ADDRESS        ((vm_offset_t)PT2MAP)
173 #define PT2V_MAX_ADDRESS        ((vm_offset_t)PT2MAP + PT2MAP_SIZE)
174
175 #define UPT2V_MIN_ADDRESS       ((vm_offset_t)PT2MAP)
176 #define UPT2V_MAX_ADDRESS \
177     ((vm_offset_t)(PT2MAP + (KERNBASE >> PT2MAP_SHIFT)))
178
179 /*
180  *  Promotion to a 1MB (PTE1) page mapping requires that the corresponding
181  *  4KB (PTE2) page mappings have identical settings for the following fields:
182  */
183 #define PTE2_PROMOTE    (PTE2_V | PTE2_A | PTE2_NM | PTE2_S | PTE2_NG | \
184                          PTE2_NX | PTE2_RO | PTE2_U | PTE2_W |          \
185                          PTE2_ATTR_MASK)
186
187 #define PTE1_PROMOTE    (PTE1_V | PTE1_A | PTE1_NM | PTE1_S | PTE1_NG | \
188                          PTE1_NX | PTE1_RO | PTE1_U | PTE1_W |          \
189                          PTE1_ATTR_MASK)
190
191 #define ATTR_TO_L1(l2_attr)     ((((l2_attr) & L2_TEX0) ? L1_S_TEX0 : 0) | \
192                                  (((l2_attr) & L2_C)    ? L1_S_C    : 0) | \
193                                  (((l2_attr) & L2_B)    ? L1_S_B    : 0) | \
194                                  (((l2_attr) & PTE2_A)  ? PTE1_A    : 0) | \
195                                  (((l2_attr) & PTE2_NM) ? PTE1_NM   : 0) | \
196                                  (((l2_attr) & PTE2_S)  ? PTE1_S    : 0) | \
197                                  (((l2_attr) & PTE2_NG) ? PTE1_NG   : 0) | \
198                                  (((l2_attr) & PTE2_NX) ? PTE1_NX   : 0) | \
199                                  (((l2_attr) & PTE2_RO) ? PTE1_RO   : 0) | \
200                                  (((l2_attr) & PTE2_U)  ? PTE1_U    : 0) | \
201                                  (((l2_attr) & PTE2_W)  ? PTE1_W    : 0))
202
203 #define ATTR_TO_L2(l1_attr)     ((((l1_attr) & L1_S_TEX0) ? L2_TEX0 : 0) | \
204                                  (((l1_attr) & L1_S_C)    ? L2_C    : 0) | \
205                                  (((l1_attr) & L1_S_B)    ? L2_B    : 0) | \
206                                  (((l1_attr) & PTE1_A)    ? PTE2_A  : 0) | \
207                                  (((l1_attr) & PTE1_NM)   ? PTE2_NM : 0) | \
208                                  (((l1_attr) & PTE1_S)    ? PTE2_S  : 0) | \
209                                  (((l1_attr) & PTE1_NG)   ? PTE2_NG : 0) | \
210                                  (((l1_attr) & PTE1_NX)   ? PTE2_NX : 0) | \
211                                  (((l1_attr) & PTE1_RO)   ? PTE2_RO : 0) | \
212                                  (((l1_attr) & PTE1_U)    ? PTE2_U  : 0) | \
213                                  (((l1_attr) & PTE1_W)    ? PTE2_W  : 0))
214
215 /*
216  *  PTE2 descriptors creation macros.
217  */
218 #define PTE2_ATTR_DEFAULT       vm_memattr_to_pte2(VM_MEMATTR_DEFAULT)
219 #define PTE2_ATTR_PT            vm_memattr_to_pte2(pt_memattr)
220
221 #define PTE2_KPT(pa)    PTE2_KERN(pa, PTE2_AP_KRW, PTE2_ATTR_PT)
222 #define PTE2_KPT_NG(pa) PTE2_KERN_NG(pa, PTE2_AP_KRW, PTE2_ATTR_PT)
223
224 #define PTE2_KRW(pa)    PTE2_KERN(pa, PTE2_AP_KRW, PTE2_ATTR_DEFAULT)
225 #define PTE2_KRO(pa)    PTE2_KERN(pa, PTE2_AP_KR, PTE2_ATTR_DEFAULT)
226
227 #define PV_STATS
228 #ifdef PV_STATS
229 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
230 #else
231 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
232 #endif
233
234 /*
235  *  The boot_pt1 is used temporary in very early boot stage as L1 page table.
236  *  We can init many things with no memory allocation thanks to its static
237  *  allocation and this brings two main advantages:
238  *  (1) other cores can be started very simply,
239  *  (2) various boot loaders can be supported as its arguments can be processed
240  *      in virtual address space and can be moved to safe location before
241  *      first allocation happened.
242  *  Only disadvantage is that boot_pt1 is used only in very early boot stage.
243  *  However, the table is uninitialized and so lays in bss. Therefore kernel
244  *  image size is not influenced.
245  *
246  *  QQQ: In the future, maybe, boot_pt1 can be used for soft reset and
247  *       CPU suspend/resume game.
248  */
249 extern pt1_entry_t boot_pt1[];
250
251 vm_paddr_t base_pt1;
252 pt1_entry_t *kern_pt1;
253 pt2_entry_t *kern_pt2tab;
254 pt2_entry_t *PT2MAP;
255
256 static uint32_t ttb_flags;
257 static vm_memattr_t pt_memattr;
258 ttb_entry_t pmap_kern_ttb;
259
260 struct pmap kernel_pmap_store;
261 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
262 static struct pmaplist allpmaps;
263 static struct mtx allpmaps_lock;
264
265 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
266 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
267
268 static vm_offset_t kernel_vm_end_new;
269 vm_offset_t kernel_vm_end = KERNBASE + NKPT2PG * NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE;
270 vm_offset_t vm_max_kernel_address;
271 vm_paddr_t kernel_l1pa;
272
273 static struct rwlock __aligned(CACHE_LINE_SIZE) pvh_global_lock;
274
275 /*
276  *  Data for the pv entry allocation mechanism
277  */
278 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
279 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
280 static struct md_page *pv_table; /* XXX: Is it used only the list in md_page? */
281 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
282
283 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
284 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
285 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
286
287 vm_paddr_t first_managed_pa;
288 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pte1_index(pa - first_managed_pa)])
289
290 /*
291  *  All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
292  */
293 caddr_t _tmppt = 0;
294
295 struct msgbuf *msgbufp = NULL; /* XXX move it to machdep.c */
296
297 /*
298  *  Crashdump maps.
299  */
300 static caddr_t crashdumpmap;
301
302 static pt2_entry_t *PMAP1 = NULL, *PMAP2;
303 static pt2_entry_t *PADDR1 = NULL, *PADDR2;
304 #ifdef DDB
305 static pt2_entry_t *PMAP3;
306 static pt2_entry_t *PADDR3;
307 static int PMAP3cpu __unused; /* for SMP only */
308 #endif
309 #ifdef SMP
310 static int PMAP1cpu;
311 static int PMAP1changedcpu;
312 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD,
313     &PMAP1changedcpu, 0,
314     "Number of times pmap_pte2_quick changed CPU with same PMAP1");
315 #endif
316 static int PMAP1changed;
317 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD,
318     &PMAP1changed, 0,
319     "Number of times pmap_pte2_quick changed PMAP1");
320 static int PMAP1unchanged;
321 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD,
322     &PMAP1unchanged, 0,
323     "Number of times pmap_pte2_quick didn't change PMAP1");
324 static struct mtx PMAP2mutex;
325
326 static __inline void pt2_wirecount_init(vm_page_t m);
327 static boolean_t pmap_demote_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p,
328     vm_offset_t va);
329 void cache_icache_sync_fresh(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, vm_size_t size);
330
331 /*
332  *  Function to set the debug level of the pmap code.
333  */
334 #ifdef PMAP_DEBUG
335 void
336 pmap_debug(int level)
337 {
338
339         pmap_debug_level = level;
340         dprintf("pmap_debug: level=%d\n", pmap_debug_level);
341 }
342 #endif /* PMAP_DEBUG */
343
344 /*
345  *  This table must corespond with memory attribute configuration in vm.h.
346  *  First entry is used for normal system mapping.
347  *
348  *  Device memory is always marked as shared.
349  *  Normal memory is shared only in SMP .
350  *  Not outer shareable bits are not used yet.
351  *  Class 6 cannot be used on ARM11.
352  */
353 #define TEXDEF_TYPE_SHIFT       0
354 #define TEXDEF_TYPE_MASK        0x3
355 #define TEXDEF_INNER_SHIFT      2
356 #define TEXDEF_INNER_MASK       0x3
357 #define TEXDEF_OUTER_SHIFT      4
358 #define TEXDEF_OUTER_MASK       0x3
359 #define TEXDEF_NOS_SHIFT        6
360 #define TEXDEF_NOS_MASK         0x1
361
362 #define TEX(t, i, o, s)                         \
363                 ((t) << TEXDEF_TYPE_SHIFT) |    \
364                 ((i) << TEXDEF_INNER_SHIFT) |   \
365                 ((o) << TEXDEF_OUTER_SHIFT |    \
366                 ((s) << TEXDEF_NOS_SHIFT))
367
368 static uint32_t tex_class[8] = {
369 /*          type      inner cache outer cache */
370         TEX(PRRR_MEM, NMRR_WB_WA, NMRR_WB_WA, 0),  /* 0 - ATTR_WB_WA    */
371         TEX(PRRR_MEM, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 1 - ATTR_NOCACHE  */
372         TEX(PRRR_DEV, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 2 - ATTR_DEVICE   */
373         TEX(PRRR_SO,  NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 3 - ATTR_SO       */
374         TEX(PRRR_MEM, NMRR_WT,    NMRR_WT,    0),  /* 4 - ATTR_WT       */
375         TEX(PRRR_MEM, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 5 - NOT USED YET  */
376         TEX(PRRR_MEM, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 6 - NOT USED YET  */
377         TEX(PRRR_MEM, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 7 - NOT USED YET  */
378 };
379 #undef TEX
380
381 static uint32_t pte2_attr_tab[8] = {
382         PTE2_ATTR_WB_WA,        /* 0 - VM_MEMATTR_WB_WA */
383         PTE2_ATTR_NOCACHE,      /* 1 - VM_MEMATTR_NOCACHE */
384         PTE2_ATTR_DEVICE,       /* 2 - VM_MEMATTR_DEVICE */
385         PTE2_ATTR_SO,           /* 3 - VM_MEMATTR_SO */
386         PTE2_ATTR_WT,           /* 4 - VM_MEMATTR_WRITE_THROUGH */
387         0,                      /* 5 - NOT USED YET */
388         0,                      /* 6 - NOT USED YET */
389         0                       /* 7 - NOT USED YET */
390 };
391 CTASSERT(VM_MEMATTR_WB_WA == 0);
392 CTASSERT(VM_MEMATTR_NOCACHE == 1);
393 CTASSERT(VM_MEMATTR_DEVICE == 2);
394 CTASSERT(VM_MEMATTR_SO == 3);
395 CTASSERT(VM_MEMATTR_WRITE_THROUGH == 4);
396
397 static inline uint32_t
398 vm_memattr_to_pte2(vm_memattr_t ma)
399 {
400
401         KASSERT((u_int)ma < 5, ("%s: bad vm_memattr_t %d", __func__, ma));
402         return (pte2_attr_tab[(u_int)ma]);
403 }
404
405 static inline uint32_t
406 vm_page_pte2_attr(vm_page_t m)
407 {
408
409         return (vm_memattr_to_pte2(m->md.pat_mode));
410 }
411
412 /*
413  * Convert TEX definition entry to TTB flags.
414  */
415 static uint32_t
416 encode_ttb_flags(int idx)
417 {
418         uint32_t inner, outer, nos, reg;
419
420         inner = (tex_class[idx] >> TEXDEF_INNER_SHIFT) &
421                 TEXDEF_INNER_MASK;
422         outer = (tex_class[idx] >> TEXDEF_OUTER_SHIFT) &
423                 TEXDEF_OUTER_MASK;
424         nos = (tex_class[idx] >> TEXDEF_NOS_SHIFT) &
425                 TEXDEF_NOS_MASK;
426
427         reg = nos << 5;
428         reg |= outer << 3;
429         if (cpuinfo.coherent_walk)
430                 reg |= (inner & 0x1) << 6;
431         reg |= (inner & 0x2) >> 1;
432 #ifdef SMP
433         ARM_SMP_UP(
434                 reg |= 1 << 1,
435         );
436 #endif
437         return reg;
438 }
439
440 /*
441  *  Set TEX remapping registers in current CPU.
442  */
443 void
444 pmap_set_tex(void)
445 {
446         uint32_t prrr, nmrr;
447         uint32_t type, inner, outer, nos;
448         int i;
449
450 #ifdef PMAP_PTE_NOCACHE
451         /* XXX fixme */
452         if (cpuinfo.coherent_walk) {
453                 pt_memattr = VM_MEMATTR_WB_WA;
454                 ttb_flags = encode_ttb_flags(0);
455         }
456         else {
457                 pt_memattr = VM_MEMATTR_NOCACHE;
458                 ttb_flags = encode_ttb_flags(1);
459         }
460 #else
461         pt_memattr = VM_MEMATTR_WB_WA;
462         ttb_flags = encode_ttb_flags(0);
463 #endif
464
465         prrr = 0;
466         nmrr = 0;
467
468         /* Build remapping register from TEX classes. */
469         for (i = 0; i < 8; i++) {
470                 type = (tex_class[i] >> TEXDEF_TYPE_SHIFT) &
471                         TEXDEF_TYPE_MASK;
472                 inner = (tex_class[i] >> TEXDEF_INNER_SHIFT) &
473                         TEXDEF_INNER_MASK;
474                 outer = (tex_class[i] >> TEXDEF_OUTER_SHIFT) &
475                         TEXDEF_OUTER_MASK;
476                 nos = (tex_class[i] >> TEXDEF_NOS_SHIFT) &
477                         TEXDEF_NOS_MASK;
478
479                 prrr |= type  << (i * 2);
480                 prrr |= nos   << (i + 24);
481                 nmrr |= inner << (i * 2);
482                 nmrr |= outer << (i * 2 + 16);
483         }
484         /* Add shareable bits for device memory. */
485         prrr |= PRRR_DS0 | PRRR_DS1;
486
487         /* Add shareable bits for normal memory in SMP case. */
488 #ifdef SMP
489         ARM_SMP_UP(
490                 prrr |= PRRR_NS1,
491         );
492 #endif
493         cp15_prrr_set(prrr);
494         cp15_nmrr_set(nmrr);
495
496         /* Caches are disabled, so full TLB flush should be enough. */
497         tlb_flush_all_local();
498 }
499
500 /*
501  * Remap one vm_meattr class to another one. This can be useful as
502  * workaround for SOC errata, e.g. if devices must be accessed using
503  * SO memory class.
504  *
505  * !!! Please note that this function is absolutely last resort thing.
506  * It should not be used under normal circumstances. !!!
507  *
508  * Usage rules:
509  * - it shall be called after pmap_bootstrap_prepare() and before
510  *   cpu_mp_start() (thus only on boot CPU). In practice, it's expected
511  *   to be called from platform_attach() or platform_late_init().
512  *
513  * - if remapping doesn't change caching mode, or until uncached class
514  *   is remapped to any kind of cached one, then no other restriction exists.
515  *
516  * - if pmap_remap_vm_attr() changes caching mode, but both (original and
517  *   remapped) remain cached, then caller is resposible for calling
518  *   of dcache_wbinv_poc_all().
519  *
520  * - remapping of any kind of cached class to uncached is not permitted.
521  */
522 void
523 pmap_remap_vm_attr(vm_memattr_t old_attr, vm_memattr_t new_attr)
524 {
525         int old_idx, new_idx;
526
527         /* Map VM memattrs to indexes to tex_class table. */
528         old_idx = PTE2_ATTR2IDX(pte2_attr_tab[(int)old_attr]);
529         new_idx = PTE2_ATTR2IDX(pte2_attr_tab[(int)new_attr]);
530
531         /* Replace TEX attribute and apply it. */
532         tex_class[old_idx] = tex_class[new_idx];
533         pmap_set_tex();
534 }
535
536 /*
537  * KERNBASE must be multiple of NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE. In other words,
538  * KERNBASE is mapped by first L2 page table in L2 page table page. It
539  * meets same constrain due to PT2MAP being placed just under KERNBASE.
540  */
541 CTASSERT((KERNBASE & (NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE - 1)) == 0);
542 CTASSERT((KERNBASE - VM_MAXUSER_ADDRESS) >= PT2MAP_SIZE);
543
544 /*
545  *  In crazy dreams, PAGE_SIZE could be a multiple of PTE2_SIZE in general.
546  *  For now, anyhow, the following check must be fulfilled.
547  */
548 CTASSERT(PAGE_SIZE == PTE2_SIZE);
549 /*
550  *  We don't want to mess up MI code with all MMU and PMAP definitions,
551  *  so some things, which depend on other ones, are defined independently.
552  *  Now, it is time to check that we don't screw up something.
553  */
554 CTASSERT(PDRSHIFT == PTE1_SHIFT);
555 /*
556  *  Check L1 and L2 page table entries definitions consistency.
557  */
558 CTASSERT(NB_IN_PT1 == (sizeof(pt1_entry_t) * NPTE1_IN_PT1));
559 CTASSERT(NB_IN_PT2 == (sizeof(pt2_entry_t) * NPTE2_IN_PT2));
560 /*
561  *  Check L2 page tables page consistency.
562  */
563 CTASSERT(PAGE_SIZE == (NPT2_IN_PG * NB_IN_PT2));
564 CTASSERT((1 << PT2PG_SHIFT) == NPT2_IN_PG);
565 /*
566  *  Check PT2TAB consistency.
567  *  PT2TAB_ENTRIES is defined as a division of NPTE1_IN_PT1 by NPT2_IN_PG.
568  *  This should be done without remainder.
569  */
570 CTASSERT(NPTE1_IN_PT1 == (PT2TAB_ENTRIES * NPT2_IN_PG));
571
572 /*
573  *      A PT2MAP magic.
574  *
575  *  All level 2 page tables (PT2s) are mapped continuously and accordingly
576  *  into PT2MAP address space. As PT2 size is less than PAGE_SIZE, this can
577  *  be done only if PAGE_SIZE is a multiple of PT2 size. All PT2s in one page
578  *  must be used together, but not necessary at once. The first PT2 in a page
579  *  must map things on correctly aligned address and the others must follow
580  *  in right order.
581  */
582 #define NB_IN_PT2TAB    (PT2TAB_ENTRIES * sizeof(pt2_entry_t))
583 #define NPT2_IN_PT2TAB  (NB_IN_PT2TAB / NB_IN_PT2)
584 #define NPG_IN_PT2TAB   (NB_IN_PT2TAB / PAGE_SIZE)
585
586 /*
587  *  Check PT2TAB consistency.
588  *  NPT2_IN_PT2TAB is defined as a division of NB_IN_PT2TAB by NB_IN_PT2.
589  *  NPG_IN_PT2TAB is defined as a division of NB_IN_PT2TAB by PAGE_SIZE.
590  *  The both should be done without remainder.
591  */
592 CTASSERT(NB_IN_PT2TAB == (NPT2_IN_PT2TAB * NB_IN_PT2));
593 CTASSERT(NB_IN_PT2TAB == (NPG_IN_PT2TAB * PAGE_SIZE));
594 /*
595  *  The implementation was made general, however, with the assumption
596  *  bellow in mind. In case of another value of NPG_IN_PT2TAB,
597  *  the code should be once more rechecked.
598  */
599 CTASSERT(NPG_IN_PT2TAB == 1);
600
601 /*
602  *  Get offset of PT2 in a page
603  *  associated with given PT1 index.
604  */
605 static __inline u_int
606 page_pt2off(u_int pt1_idx)
607 {
608
609         return ((pt1_idx & PT2PG_MASK) * NB_IN_PT2);
610 }
611
612 /*
613  *  Get physical address of PT2
614  *  associated with given PT2s page and PT1 index.
615  */
616 static __inline vm_paddr_t
617 page_pt2pa(vm_paddr_t pgpa, u_int pt1_idx)
618 {
619
620         return (pgpa + page_pt2off(pt1_idx));
621 }
622
623 /*
624  *  Get first entry of PT2
625  *  associated with given PT2s page and PT1 index.
626  */
627 static __inline pt2_entry_t *
628 page_pt2(vm_offset_t pgva, u_int pt1_idx)
629 {
630
631         return ((pt2_entry_t *)(pgva + page_pt2off(pt1_idx)));
632 }
633
634 /*
635  *  Get virtual address of PT2s page (mapped in PT2MAP)
636  *  which holds PT2 which holds entry which maps given virtual address.
637  */
638 static __inline vm_offset_t
639 pt2map_pt2pg(vm_offset_t va)
640 {
641
642         va &= ~(NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE - 1);
643         return ((vm_offset_t)pt2map_entry(va));
644 }
645
646 /*****************************************************************************
647  *
648  *     THREE pmap initialization milestones exist:
649  *
650  *  locore.S
651  *    -> fundamental init (including MMU) in ASM
652  *
653  *  initarm()
654  *    -> fundamental init continues in C
655  *    -> first available physical address is known
656  *
657  *    pmap_bootstrap_prepare() -> FIRST PMAP MILESTONE (first epoch begins)
658  *      -> basic (safe) interface for physical address allocation is made
659  *      -> basic (safe) interface for virtual mapping is made
660  *      -> limited not SMP coherent work is possible
661  *
662  *    -> more fundamental init continues in C
663  *    -> locks and some more things are available
664  *    -> all fundamental allocations and mappings are done
665  *
666  *    pmap_bootstrap() -> SECOND PMAP MILESTONE (second epoch begins)
667  *      -> phys_avail[] and virtual_avail is set
668  *      -> control is passed to vm subsystem
669  *      -> physical and virtual address allocation are off limit
670  *      -> low level mapping functions, some SMP coherent,
671  *         are available, which cannot be used before vm subsystem
672  *         is being inited
673  *
674  *  mi_startup()
675  *    -> vm subsystem is being inited
676  *
677  *      pmap_init() -> THIRD PMAP MILESTONE (third epoch begins)
678  *        -> pmap is fully inited
679  *
680  *****************************************************************************/
681
682 /*****************************************************************************
683  *
684  *      PMAP first stage initialization and utility functions
685  *      for pre-bootstrap epoch.
686  *
687  *  After pmap_bootstrap_prepare() is called, the following functions
688  *  can be used:
689  *
690  *  (1) strictly only for this stage functions for physical page allocations,
691  *      virtual space allocations, and mappings:
692  *
693  *  vm_paddr_t pmap_preboot_get_pages(u_int num);
694  *  void pmap_preboot_map_pages(vm_paddr_t pa, vm_offset_t va, u_int num);
695  *  vm_offset_t pmap_preboot_reserve_pages(u_int num);
696  *  vm_offset_t pmap_preboot_get_vpages(u_int num);
697  *  void pmap_preboot_map_attr(vm_paddr_t pa, vm_offset_t va, vm_size_t size,
698  *      vm_prot_t prot, vm_memattr_t attr);
699  *
700  *  (2) for all stages:
701  *
702  *  vm_paddr_t pmap_kextract(vm_offset_t va);
703  *
704  *  NOTE: This is not SMP coherent stage.
705  *
706  *****************************************************************************/
707
708 #define KERNEL_P2V(pa) \
709     ((vm_offset_t)((pa) - arm_physmem_kernaddr + KERNVIRTADDR))
710 #define KERNEL_V2P(va) \
711     ((vm_paddr_t)((va) - KERNVIRTADDR + arm_physmem_kernaddr))
712
713 static vm_paddr_t last_paddr;
714
715 /*
716  *  Pre-bootstrap epoch page allocator.
717  */
718 vm_paddr_t
719 pmap_preboot_get_pages(u_int num)
720 {
721         vm_paddr_t ret;
722
723         ret = last_paddr;
724         last_paddr += num * PAGE_SIZE;
725
726         return (ret);
727 }
728
729 /*
730  *      The fundamental initialization of PMAP stuff.
731  *
732  *  Some things already happened in locore.S and some things could happen
733  *  before pmap_bootstrap_prepare() is called, so let's recall what is done:
734  *  1. Caches are disabled.
735  *  2. We are running on virtual addresses already with 'boot_pt1'
736  *     as L1 page table.
737  *  3. So far, all virtual addresses can be converted to physical ones and
738  *     vice versa by the following macros:
739  *       KERNEL_P2V(pa) .... physical to virtual ones,
740  *       KERNEL_V2P(va) .... virtual to physical ones.
741  *
742  *  What is done herein:
743  *  1. The 'boot_pt1' is replaced by real kernel L1 page table 'kern_pt1'.
744  *  2. PT2MAP magic is brought to live.
745  *  3. Basic preboot functions for page allocations and mappings can be used.
746  *  4. Everything is prepared for L1 cache enabling.
747  *
748  *  Variations:
749  *  1. To use second TTB register, so kernel and users page tables will be
750  *     separated. This way process forking - pmap_pinit() - could be faster,
751  *     it saves physical pages and KVA per a process, and it's simple change.
752  *     However, it will lead, due to hardware matter, to the following:
753  *     (a) 2G space for kernel and 2G space for users.
754  *     (b) 1G space for kernel in low addresses and 3G for users above it.
755  *     A question is: Is the case (b) really an option? Note that case (b)
756  *     does save neither physical memory and KVA.
757  */
758 void
759 pmap_bootstrap_prepare(vm_paddr_t last)
760 {
761         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2tab_pa, pa, size;
762         vm_offset_t pt2pg_va;
763         pt1_entry_t *pte1p;
764         pt2_entry_t *pte2p;
765         u_int i;
766         uint32_t l1_attr;
767
768         /*
769          * Now, we are going to make real kernel mapping. Note that we are
770          * already running on some mapping made in locore.S and we expect
771          * that it's large enough to ensure nofault access to physical memory
772          * allocated herein before switch.
773          *
774          * As kernel image and everything needed before are and will be mapped
775          * by section mappings, we align last physical address to PTE1_SIZE.
776          */
777         last_paddr = pte1_roundup(last);
778
779         /*
780          * Allocate and zero page(s) for kernel L1 page table.
781          *
782          * Note that it's first allocation on space which was PTE1_SIZE
783          * aligned and as such base_pt1 is aligned to NB_IN_PT1 too.
784          */
785         base_pt1 = pmap_preboot_get_pages(NPG_IN_PT1);
786         kern_pt1 = (pt1_entry_t *)KERNEL_P2V(base_pt1);
787         bzero((void*)kern_pt1, NB_IN_PT1);
788         pte1_sync_range(kern_pt1, NB_IN_PT1);
789
790         /* Allocate and zero page(s) for kernel PT2TAB. */
791         pt2tab_pa = pmap_preboot_get_pages(NPG_IN_PT2TAB);
792         kern_pt2tab = (pt2_entry_t *)KERNEL_P2V(pt2tab_pa);
793         bzero(kern_pt2tab, NB_IN_PT2TAB);
794         pte2_sync_range(kern_pt2tab, NB_IN_PT2TAB);
795
796         /* Allocate and zero page(s) for kernel L2 page tables. */
797         pt2pg_pa = pmap_preboot_get_pages(NKPT2PG);
798         pt2pg_va = KERNEL_P2V(pt2pg_pa);
799         size = NKPT2PG * PAGE_SIZE;
800         bzero((void*)pt2pg_va, size);
801         pte2_sync_range((pt2_entry_t *)pt2pg_va, size);
802
803         /*
804          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
805          * preallocated pages for kernel L2 page tables so that vm_page
806          * structures representing these pages will be created. The vm_page
807          * structures are required for promotion of the corresponding kernel
808          * virtual addresses to section mappings.
809          */
810         vm_phys_add_seg(pt2tab_pa, pmap_preboot_get_pages(0));
811
812         /*
813          * Insert allocated L2 page table pages to PT2TAB and make
814          * link to all PT2s in L1 page table. See how kernel_vm_end
815          * is initialized.
816          *
817          * We play simple and safe. So every KVA will have underlaying
818          * L2 page table, even kernel image mapped by sections.
819          */
820         pte2p = kern_pt2tab_entry(KERNBASE);
821         for (pa = pt2pg_pa; pa < pt2pg_pa + size; pa += PTE2_SIZE)
822                 pt2tab_store(pte2p++, PTE2_KPT(pa));
823
824         pte1p = kern_pte1(KERNBASE);
825         for (pa = pt2pg_pa; pa < pt2pg_pa + size; pa += NB_IN_PT2)
826                 pte1_store(pte1p++, PTE1_LINK(pa));
827
828         /* Make section mappings for kernel. */
829         l1_attr = ATTR_TO_L1(PTE2_ATTR_DEFAULT);
830         pte1p = kern_pte1(KERNBASE);
831         for (pa = KERNEL_V2P(KERNBASE); pa < last; pa += PTE1_SIZE)
832                 pte1_store(pte1p++, PTE1_KERN(pa, PTE1_AP_KRW, l1_attr));
833
834         /*
835          * Get free and aligned space for PT2MAP and make L1 page table links
836          * to L2 page tables held in PT2TAB.
837          *
838          * Note that pages holding PT2s are stored in PT2TAB as pt2_entry_t
839          * descriptors and PT2TAB page(s) itself is(are) used as PT2s. Thus
840          * each entry in PT2TAB maps all PT2s in a page. This implies that
841          * virtual address of PT2MAP must be aligned to NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE.
842          */
843         PT2MAP = (pt2_entry_t *)(KERNBASE - PT2MAP_SIZE);
844         pte1p = kern_pte1((vm_offset_t)PT2MAP);
845         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPT2_IN_PT2TAB; i++, pa += NB_IN_PT2) {
846                 pte1_store(pte1p++, PTE1_LINK(pa));
847         }
848
849         /*
850          * Store PT2TAB in PT2TAB itself, i.e. self reference mapping.
851          * Each pmap will hold own PT2TAB, so the mapping should be not global.
852          */
853         pte2p = kern_pt2tab_entry((vm_offset_t)PT2MAP);
854         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPG_IN_PT2TAB; i++, pa += PTE2_SIZE) {
855                 pt2tab_store(pte2p++, PTE2_KPT_NG(pa));
856         }
857
858         /*
859          * Choose correct L2 page table and make mappings for allocations
860          * made herein which replaces temporary locore.S mappings after a while.
861          * Note that PT2MAP cannot be used until we switch to kern_pt1.
862          *
863          * Note, that these allocations started aligned on 1M section and
864          * kernel PT1 was allocated first. Making of mappings must follow
865          * order of physical allocations as we've used KERNEL_P2V() macro
866          * for virtual addresses resolution.
867          */
868         pte2p = kern_pt2tab_entry((vm_offset_t)kern_pt1);
869         pt2pg_va = KERNEL_P2V(pte2_pa(pte2_load(pte2p)));
870
871         pte2p = page_pt2(pt2pg_va, pte1_index((vm_offset_t)kern_pt1));
872
873         /* Make mapping for kernel L1 page table. */
874         for (pa = base_pt1, i = 0; i < NPG_IN_PT1; i++, pa += PTE2_SIZE)
875                 pte2_store(pte2p++, PTE2_KPT(pa));
876
877         /* Make mapping for kernel PT2TAB. */
878         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPG_IN_PT2TAB; i++, pa += PTE2_SIZE)
879                 pte2_store(pte2p++, PTE2_KPT(pa));
880
881         /* Finally, switch from 'boot_pt1' to 'kern_pt1'. */
882         pmap_kern_ttb = base_pt1 | ttb_flags;
883         cpuinfo_reinit_mmu(pmap_kern_ttb);
884         /*
885          * Initialize the first available KVA. As kernel image is mapped by
886          * sections, we are leaving some gap behind.
887          */
888         virtual_avail = (vm_offset_t)kern_pt2tab + NPG_IN_PT2TAB * PAGE_SIZE;
889 }
890
891 /*
892  *  Setup L2 page table page for given KVA.
893  *  Used in pre-bootstrap epoch.
894  *
895  *  Note that we have allocated NKPT2PG pages for L2 page tables in advance
896  *  and used them for mapping KVA starting from KERNBASE. However, this is not
897  *  enough. Vectors and devices need L2 page tables too. Note that they are
898  *  even above VM_MAX_KERNEL_ADDRESS.
899  */
900 static __inline vm_paddr_t
901 pmap_preboot_pt2pg_setup(vm_offset_t va)
902 {
903         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
904         vm_paddr_t pt2pg_pa;
905
906         /* Get associated entry in PT2TAB. */
907         pte2p = kern_pt2tab_entry(va);
908
909         /* Just return, if PT2s page exists already. */
910         pte2 = pt2tab_load(pte2p);
911         if (pte2_is_valid(pte2))
912                 return (pte2_pa(pte2));
913
914         KASSERT(va >= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS,
915             ("%s: NKPT2PG too small", __func__));
916
917         /*
918          * Allocate page for PT2s and insert it to PT2TAB.
919          * In other words, map it into PT2MAP space.
920          */
921         pt2pg_pa = pmap_preboot_get_pages(1);
922         pt2tab_store(pte2p, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
923
924         /* Zero all PT2s in allocated page. */
925         bzero((void*)pt2map_pt2pg(va), PAGE_SIZE);
926         pte2_sync_range((pt2_entry_t *)pt2map_pt2pg(va), PAGE_SIZE);
927
928         return (pt2pg_pa);
929 }
930
931 /*
932  *  Setup L2 page table for given KVA.
933  *  Used in pre-bootstrap epoch.
934  */
935 static void
936 pmap_preboot_pt2_setup(vm_offset_t va)
937 {
938         pt1_entry_t *pte1p;
939         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2_pa;
940
941         /* Setup PT2's page. */
942         pt2pg_pa = pmap_preboot_pt2pg_setup(va);
943         pt2_pa = page_pt2pa(pt2pg_pa, pte1_index(va));
944
945         /* Insert PT2 to PT1. */
946         pte1p = kern_pte1(va);
947         pte1_store(pte1p, PTE1_LINK(pt2_pa));
948 }
949
950 /*
951  *  Get L2 page entry associated with given KVA.
952  *  Used in pre-bootstrap epoch.
953  */
954 static __inline pt2_entry_t*
955 pmap_preboot_vtopte2(vm_offset_t va)
956 {
957         pt1_entry_t *pte1p;
958
959         /* Setup PT2 if needed. */
960         pte1p = kern_pte1(va);
961         if (!pte1_is_valid(pte1_load(pte1p))) /* XXX - sections ?! */
962                 pmap_preboot_pt2_setup(va);
963
964         return (pt2map_entry(va));
965 }
966
967 /*
968  *  Pre-bootstrap epoch page(s) mapping(s).
969  */
970 void
971 pmap_preboot_map_pages(vm_paddr_t pa, vm_offset_t va, u_int num)
972 {
973         u_int i;
974         pt2_entry_t *pte2p;
975
976         /* Map all the pages. */
977         for (i = 0; i < num; i++) {
978                 pte2p = pmap_preboot_vtopte2(va);
979                 pte2_store(pte2p, PTE2_KRW(pa));
980                 va += PAGE_SIZE;
981                 pa += PAGE_SIZE;
982         }
983 }
984
985 /*
986  *  Pre-bootstrap epoch virtual space alocator.
987  */
988 vm_offset_t
989 pmap_preboot_reserve_pages(u_int num)
990 {
991         u_int i;
992         vm_offset_t start, va;
993         pt2_entry_t *pte2p;
994
995         /* Allocate virtual space. */
996         start = va = virtual_avail;
997         virtual_avail += num * PAGE_SIZE;
998
999         /* Zero the mapping. */
1000         for (i = 0; i < num; i++) {
1001                 pte2p = pmap_preboot_vtopte2(va);
1002                 pte2_store(pte2p, 0);
1003                 va += PAGE_SIZE;
1004         }
1005
1006         return (start);
1007 }
1008
1009 /*
1010  *  Pre-bootstrap epoch page(s) allocation and mapping(s).
1011  */
1012 vm_offset_t
1013 pmap_preboot_get_vpages(u_int num)
1014 {
1015         vm_paddr_t  pa;
1016         vm_offset_t va;
1017
1018         /* Allocate physical page(s). */
1019         pa = pmap_preboot_get_pages(num);
1020
1021         /* Allocate virtual space. */
1022         va = virtual_avail;
1023         virtual_avail += num * PAGE_SIZE;
1024
1025         /* Map and zero all. */
1026         pmap_preboot_map_pages(pa, va, num);
1027         bzero((void *)va, num * PAGE_SIZE);
1028
1029         return (va);
1030 }
1031
1032 /*
1033  *  Pre-bootstrap epoch page mapping(s) with attributes.
1034  */
1035 void
1036 pmap_preboot_map_attr(vm_paddr_t pa, vm_offset_t va, vm_size_t size,
1037     vm_prot_t prot, vm_memattr_t attr)
1038 {
1039         u_int num;
1040         u_int l1_attr, l1_prot, l2_prot, l2_attr;
1041         pt1_entry_t *pte1p;
1042         pt2_entry_t *pte2p;
1043
1044         l2_prot = prot & VM_PROT_WRITE ? PTE2_AP_KRW : PTE2_AP_KR;
1045         l2_prot |= (prot & VM_PROT_EXECUTE) ? PTE2_X : PTE2_NX;
1046         l2_attr = vm_memattr_to_pte2(attr);
1047         l1_prot = ATTR_TO_L1(l2_prot);
1048         l1_attr = ATTR_TO_L1(l2_attr);
1049
1050         /* Map all the pages. */
1051         num = round_page(size);
1052         while (num > 0) {
1053                 if ((((va | pa) & PTE1_OFFSET) == 0) && (num >= PTE1_SIZE)) {
1054                         pte1p = kern_pte1(va);
1055                         pte1_store(pte1p, PTE1_KERN(pa, l1_prot, l1_attr));
1056                         va += PTE1_SIZE;
1057                         pa += PTE1_SIZE;
1058                         num -= PTE1_SIZE;
1059                 } else {
1060                         pte2p = pmap_preboot_vtopte2(va);
1061                         pte2_store(pte2p, PTE2_KERN(pa, l2_prot, l2_attr));
1062                         va += PAGE_SIZE;
1063                         pa += PAGE_SIZE;
1064                         num -= PAGE_SIZE;
1065                 }
1066         }
1067 }
1068
1069 /*
1070  *  Extract from the kernel page table the physical address
1071  *  that is mapped by the given virtual address "va".
1072  */
1073 vm_paddr_t
1074 pmap_kextract(vm_offset_t va)
1075 {
1076         vm_paddr_t pa;
1077         pt1_entry_t pte1;
1078         pt2_entry_t pte2;
1079
1080         pte1 = pte1_load(kern_pte1(va));
1081         if (pte1_is_section(pte1)) {
1082                 pa = pte1_pa(pte1) | (va & PTE1_OFFSET);
1083         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
1084                 /*
1085                  * We should beware of concurrent promotion that changes
1086                  * pte1 at this point. However, it's not a problem as PT2
1087                  * page is preserved by promotion in PT2TAB. So even if
1088                  * it happens, using of PT2MAP is still safe.
1089                  *
1090                  * QQQ: However, concurrent removing is a problem which
1091                  *      ends in abort on PT2MAP space. Locking must be used
1092                  *      to deal with this.
1093                  */
1094                 pte2 = pte2_load(pt2map_entry(va));
1095                 pa = pte2_pa(pte2) | (va & PTE2_OFFSET);
1096         }
1097         else {
1098                 panic("%s: va %#x pte1 %#x", __func__, va, pte1);
1099         }
1100         return (pa);
1101 }
1102
1103 /*
1104  *  Extract from the kernel page table the physical address
1105  *  that is mapped by the given virtual address "va". Also
1106  *  return L2 page table entry which maps the address.
1107  *
1108  *  This is only intended to be used for panic dumps.
1109  */
1110 vm_paddr_t
1111 pmap_dump_kextract(vm_offset_t va, pt2_entry_t *pte2p)
1112 {
1113         vm_paddr_t pa;
1114         pt1_entry_t pte1;
1115         pt2_entry_t pte2;
1116
1117         pte1 = pte1_load(kern_pte1(va));
1118         if (pte1_is_section(pte1)) {
1119                 pa = pte1_pa(pte1) | (va & PTE1_OFFSET);
1120                 pte2 = pa | ATTR_TO_L2(pte1) | PTE2_V;
1121         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
1122                 pte2 = pte2_load(pt2map_entry(va));
1123                 pa = pte2_pa(pte2);
1124         } else {
1125                 pte2 = 0;
1126                 pa = 0;
1127         }
1128         if (pte2p != NULL)
1129                 *pte2p = pte2;
1130         return (pa);
1131 }
1132
1133 /*****************************************************************************
1134  *
1135  *      PMAP second stage initialization and utility functions
1136  *      for bootstrap epoch.
1137  *
1138  *  After pmap_bootstrap() is called, the following functions for
1139  *  mappings can be used:
1140  *
1141  *  void pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
1142  *  void pmap_kremove(vm_offset_t va);
1143  *  vm_offset_t pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end,
1144  *      int prot);
1145  *
1146  *  NOTE: This is not SMP coherent stage. And physical page allocation is not
1147  *        allowed during this stage.
1148  *
1149  *****************************************************************************/
1150
1151 /*
1152  *  Initialize kernel PMAP locks and lists, kernel_pmap itself, and
1153  *  reserve various virtual spaces for temporary mappings.
1154  */
1155 void
1156 pmap_bootstrap(vm_offset_t firstaddr)
1157 {
1158         pt2_entry_t *unused __unused;
1159         struct pcpu *pc;
1160
1161         /*
1162          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
1163          */
1164         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
1165         kernel_l1pa = (vm_paddr_t)kern_pt1;  /* for libkvm */
1166         kernel_pmap->pm_pt1 = kern_pt1;
1167         kernel_pmap->pm_pt2tab = kern_pt2tab;
1168         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);  /* don't allow deactivation */
1169         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
1170
1171         /*
1172          * Initialize the global pv list lock.
1173          */
1174         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
1175
1176         LIST_INIT(&allpmaps);
1177
1178         /*
1179          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
1180          * preempted by smp_rendezvous_cpus().
1181          */
1182         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
1183         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1184         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
1185         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1186
1187         /*
1188          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
1189          * mapping of pages.
1190          */
1191 #define SYSMAP(c, p, v, n)  do {                \
1192         v = (c)pmap_preboot_reserve_pages(n);   \
1193         p = pt2map_entry((vm_offset_t)v);       \
1194         } while (0)
1195
1196         /*
1197          * Local CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
1198          * Local CMAP2 is also used for data cache cleaning.
1199          */
1200         pc = get_pcpu();
1201         mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
1202         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap1_pte2p, pc->pc_cmap1_addr, 1);
1203         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap2_pte2p, pc->pc_cmap2_addr, 1);
1204         SYSMAP(vm_offset_t, pc->pc_qmap_pte2p, pc->pc_qmap_addr, 1);
1205
1206         /*
1207          * Crashdump maps.
1208          */
1209         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
1210
1211         /*
1212          * _tmppt is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
1213          */
1214         SYSMAP(caddr_t, unused, _tmppt, 1);
1215
1216         /*
1217          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte2_quick() and pmap_pte2(),
1218          * respectively. PADDR3 is used by pmap_pte2_ddb().
1219          */
1220         SYSMAP(pt2_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1);
1221         SYSMAP(pt2_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1);
1222 #ifdef DDB
1223         SYSMAP(pt2_entry_t *, PMAP3, PADDR3, 1);
1224 #endif
1225         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
1226
1227         /*
1228          * Note that in very short time in initarm(), we are going to
1229          * initialize phys_avail[] array and no further page allocation
1230          * can happen after that until vm subsystem will be initialized.
1231          */
1232         kernel_vm_end_new = kernel_vm_end;
1233         virtual_end = vm_max_kernel_address;
1234 }
1235
1236 static void
1237 pmap_init_reserved_pages(void)
1238 {
1239         struct pcpu *pc;
1240         vm_offset_t pages;
1241         int i;
1242
1243         CPU_FOREACH(i) {
1244                 pc = pcpu_find(i);
1245                 /*
1246                  * Skip if the mapping has already been initialized,
1247                  * i.e. this is the BSP.
1248                  */
1249                 if (pc->pc_cmap1_addr != 0)
1250                         continue;
1251                 mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
1252                 pages = kva_alloc(PAGE_SIZE * 3);
1253                 if (pages == 0)
1254                         panic("%s: unable to allocate KVA", __func__);
1255                 pc->pc_cmap1_pte2p = pt2map_entry(pages);
1256                 pc->pc_cmap2_pte2p = pt2map_entry(pages + PAGE_SIZE);
1257                 pc->pc_qmap_pte2p = pt2map_entry(pages + (PAGE_SIZE * 2));
1258                 pc->pc_cmap1_addr = (caddr_t)pages;
1259                 pc->pc_cmap2_addr = (caddr_t)(pages + PAGE_SIZE);
1260                 pc->pc_qmap_addr = pages + (PAGE_SIZE * 2);
1261         }
1262 }
1263 SYSINIT(rpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_reserved_pages, NULL);
1264
1265 /*
1266  *  The function can already be use in second initialization stage.
1267  *  As such, the function DOES NOT call pmap_growkernel() where PT2
1268  *  allocation can happen. So if used, be sure that PT2 for given
1269  *  virtual address is allocated already!
1270  *
1271  *  Add a wired page to the kva.
1272  *  Note: not SMP coherent.
1273  */
1274 static __inline void
1275 pmap_kenter_prot_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, uint32_t prot,
1276     uint32_t attr)
1277 {
1278         pt1_entry_t *pte1p;
1279         pt2_entry_t *pte2p;
1280
1281         pte1p = kern_pte1(va);
1282         if (!pte1_is_valid(pte1_load(pte1p))) { /* XXX - sections ?! */
1283                 /*
1284                  * This is a very low level function, so PT2 and particularly
1285                  * PT2PG associated with given virtual address must be already
1286                  * allocated. It's a pain mainly during pmap initialization
1287                  * stage. However, called after pmap initialization with
1288                  * virtual address not under kernel_vm_end will lead to
1289                  * the same misery.
1290                  */
1291                 if (!pte2_is_valid(pte2_load(kern_pt2tab_entry(va))))
1292                         panic("%s: kernel PT2 not allocated!", __func__);
1293         }
1294
1295         pte2p = pt2map_entry(va);
1296         pte2_store(pte2p, PTE2_KERN(pa, prot, attr));
1297 }
1298
1299 PMAP_INLINE void
1300 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1301 {
1302
1303         pmap_kenter_prot_attr(va, pa, PTE2_AP_KRW, PTE2_ATTR_DEFAULT);
1304 }
1305
1306 /*
1307  *  Remove a page from the kernel pagetables.
1308  *  Note: not SMP coherent.
1309  */
1310 PMAP_INLINE void
1311 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1312 {
1313         pt2_entry_t *pte2p;
1314
1315         pte2p = pt2map_entry(va);
1316         pte2_clear(pte2p);
1317 }
1318
1319 /*
1320  *  Share new kernel PT2PG with all pmaps.
1321  *  The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
1322  */
1323 static void
1324 pmap_kenter_pt2tab(vm_offset_t va, pt2_entry_t npte2)
1325 {
1326         pmap_t pmap;
1327         pt2_entry_t *pte2p;
1328
1329         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1330         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1331                 pte2p = pmap_pt2tab_entry(pmap, va);
1332                 pt2tab_store(pte2p, npte2);
1333         }
1334         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1335 }
1336
1337 /*
1338  *  Share new kernel PTE1 with all pmaps.
1339  *  The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
1340  */
1341 static void
1342 pmap_kenter_pte1(vm_offset_t va, pt1_entry_t npte1)
1343 {
1344         pmap_t pmap;
1345         pt1_entry_t *pte1p;
1346
1347         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1348         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1349                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
1350                 pte1_store(pte1p, npte1);
1351         }
1352         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1353 }
1354
1355 /*
1356  *  Used to map a range of physical addresses into kernel
1357  *  virtual address space.
1358  *
1359  *  The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1360  *  the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1361  *  physical to virtual region can return the appropriate address
1362  *  within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1363  *  architectures should map the pages starting at '*virt' and
1364  *  update '*virt' with the first usable address after the mapped
1365  *  region.
1366  *
1367  *  NOTE: Read the comments above pmap_kenter_prot_attr() as
1368  *        the function is used herein!
1369  */
1370 vm_offset_t
1371 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1372 {
1373         vm_offset_t va, sva;
1374         vm_paddr_t pte1_offset;
1375         pt1_entry_t npte1;
1376         uint32_t l1prot, l2prot;
1377         uint32_t l1attr, l2attr;
1378
1379         PDEBUG(1, printf("%s: virt = %#x, start = %#x, end = %#x (size = %#x),"
1380             " prot = %d\n", __func__, *virt, start, end, end - start,  prot));
1381
1382         l2prot = (prot & VM_PROT_WRITE) ? PTE2_AP_KRW : PTE2_AP_KR;
1383         l2prot |= (prot & VM_PROT_EXECUTE) ? PTE2_X : PTE2_NX;
1384         l1prot = ATTR_TO_L1(l2prot);
1385
1386         l2attr = PTE2_ATTR_DEFAULT;
1387         l1attr = ATTR_TO_L1(l2attr);
1388
1389         va = *virt;
1390         /*
1391          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1392          * least one section mapping to be created?
1393          */
1394         pte1_offset = start & PTE1_OFFSET;
1395         if ((end - start) - ((PTE1_SIZE - pte1_offset) & PTE1_OFFSET) >=
1396             PTE1_SIZE) {
1397                 /*
1398                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1399                  * does not preclude the use of section mappings.
1400                  */
1401                 if ((va & PTE1_OFFSET) < pte1_offset)
1402                         va = pte1_trunc(va) + pte1_offset;
1403                 else if ((va & PTE1_OFFSET) > pte1_offset)
1404                         va = pte1_roundup(va) + pte1_offset;
1405         }
1406         sva = va;
1407         while (start < end) {
1408                 if ((start & PTE1_OFFSET) == 0 && end - start >= PTE1_SIZE) {
1409                         KASSERT((va & PTE1_OFFSET) == 0,
1410                             ("%s: misaligned va %#x", __func__, va));
1411                         npte1 = PTE1_KERN(start, l1prot, l1attr);
1412                         pmap_kenter_pte1(va, npte1);
1413                         va += PTE1_SIZE;
1414                         start += PTE1_SIZE;
1415                 } else {
1416                         pmap_kenter_prot_attr(va, start, l2prot, l2attr);
1417                         va += PAGE_SIZE;
1418                         start += PAGE_SIZE;
1419                 }
1420         }
1421         tlb_flush_range(sva, va - sva);
1422         *virt = va;
1423         return (sva);
1424 }
1425
1426 /*
1427  *  Make a temporary mapping for a physical address.
1428  *  This is only intended to be used for panic dumps.
1429  */
1430 void *
1431 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
1432 {
1433         vm_offset_t va;
1434
1435         /* QQQ: 'i' should be less or equal to MAXDUMPPGS. */
1436
1437         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
1438         pmap_kenter(va, pa);
1439         tlb_flush_local(va);
1440         return ((void *)crashdumpmap);
1441 }
1442
1443
1444 /*************************************
1445  *
1446  *  TLB & cache maintenance routines.
1447  *
1448  *************************************/
1449
1450 /*
1451  *  We inline these within pmap.c for speed.
1452  */
1453 PMAP_INLINE void
1454 pmap_tlb_flush(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1455 {
1456
1457         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1458                 tlb_flush(va);
1459 }
1460
1461 PMAP_INLINE void
1462 pmap_tlb_flush_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_size_t size)
1463 {
1464
1465         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1466                 tlb_flush_range(sva, size);
1467 }
1468
1469 /*
1470  *  Abuse the pte2 nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
1471  *  Requirements:
1472  *   - Must deal with pages in order to ensure that none of the PTE2_* bits
1473  *     are ever set, PTE2_V in particular.
1474  *   - Assumes we can write to pte2s without pte2_store() atomic ops.
1475  *   - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
1476  *     no mapping instead of correctly checking PTE2_V.
1477  *   - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte2 (true for arm).
1478  *  Because PTE2_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
1479  */
1480 static vm_offset_t
1481 pmap_pte2list_alloc(vm_offset_t *head)
1482 {
1483         pt2_entry_t *pte2p;
1484         vm_offset_t va;
1485
1486         va = *head;
1487         if (va == 0)
1488                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
1489         pte2p = pt2map_entry(va);
1490         *head = *pte2p;
1491         if (*head & PTE2_V)
1492                 panic("%s: va with PTE2_V set!", __func__);
1493         *pte2p = 0;
1494         return (va);
1495 }
1496
1497 static void
1498 pmap_pte2list_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
1499 {
1500         pt2_entry_t *pte2p;
1501
1502         if (va & PTE2_V)
1503                 panic("%s: freeing va with PTE2_V set!", __func__);
1504         pte2p = pt2map_entry(va);
1505         *pte2p = *head;         /* virtual! PTE2_V is 0 though */
1506         *head = va;
1507 }
1508
1509 static void
1510 pmap_pte2list_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
1511 {
1512         int i;
1513         vm_offset_t va;
1514
1515         *head = 0;
1516         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
1517                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
1518                 pmap_pte2list_free(head, va);
1519         }
1520 }
1521
1522 /*****************************************************************************
1523  *
1524  *      PMAP third and final stage initialization.
1525  *
1526  *  After pmap_init() is called, PMAP subsystem is fully initialized.
1527  *
1528  *****************************************************************************/
1529
1530 SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
1531
1532 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
1533     "Max number of PV entries");
1534 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
1535     "Page share factor per proc");
1536
1537 static u_long nkpt2pg = NKPT2PG;
1538 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap, OID_AUTO, nkpt2pg, CTLFLAG_RD,
1539     &nkpt2pg, 0, "Pre-allocated pages for kernel PT2s");
1540
1541 static int sp_enabled = 1;
1542 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, sp_enabled, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
1543     &sp_enabled, 0, "Are large page mappings enabled?");
1544
1545 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pte1, CTLFLAG_RD, 0,
1546     "1MB page mapping counters");
1547
1548 static u_long pmap_pte1_demotions;
1549 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
1550     &pmap_pte1_demotions, 0, "1MB page demotions");
1551
1552 static u_long pmap_pte1_mappings;
1553 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
1554     &pmap_pte1_mappings, 0, "1MB page mappings");
1555
1556 static u_long pmap_pte1_p_failures;
1557 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
1558     &pmap_pte1_p_failures, 0, "1MB page promotion failures");
1559
1560 static u_long pmap_pte1_promotions;
1561 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
1562     &pmap_pte1_promotions, 0, "1MB page promotions");
1563
1564 static u_long pmap_pte1_kern_demotions;
1565 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, kern_demotions, CTLFLAG_RD,
1566     &pmap_pte1_kern_demotions, 0, "1MB page kernel demotions");
1567
1568 static u_long pmap_pte1_kern_promotions;
1569 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, kern_promotions, CTLFLAG_RD,
1570     &pmap_pte1_kern_promotions, 0, "1MB page kernel promotions");
1571
1572 static __inline ttb_entry_t
1573 pmap_ttb_get(pmap_t pmap)
1574 {
1575
1576         return (vtophys(pmap->pm_pt1) | ttb_flags);
1577 }
1578
1579 /*
1580  *  Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
1581  *
1582  *  Variations:
1583  *  1. Pages for L2 page tables are always not managed. So, pv_list and
1584  *     pt2_wirecount can share same physical space. However, proper
1585  *     initialization on a page alloc for page tables and reinitialization
1586  *     on the page free must be ensured.
1587  */
1588 void
1589 pmap_page_init(vm_page_t m)
1590 {
1591
1592         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
1593         pt2_wirecount_init(m);
1594         m->md.pat_mode = VM_MEMATTR_DEFAULT;
1595 }
1596
1597 /*
1598  *  Virtualization for faster way how to zero whole page.
1599  */
1600 static __inline void
1601 pagezero(void *page)
1602 {
1603
1604         bzero(page, PAGE_SIZE);
1605 }
1606
1607 /*
1608  *  Zero L2 page table page.
1609  *  Use same KVA as in pmap_zero_page().
1610  */
1611 static __inline vm_paddr_t
1612 pmap_pt2pg_zero(vm_page_t m)
1613 {
1614         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
1615         vm_paddr_t pa;
1616         struct pcpu *pc;
1617
1618         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1619
1620         /*
1621          * XXX: For now, we map whole page even if it's already zero,
1622          *      to sync it even if the sync is only DSB.
1623          */
1624         sched_pin();
1625         pc = get_pcpu();
1626         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
1627         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
1628         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
1629                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
1630         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(pa, PTE2_AP_KRW,
1631             vm_page_pte2_attr(m)));
1632         /*  Even VM_ALLOC_ZERO request is only advisory. */
1633         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1634                 pagezero(pc->pc_cmap2_addr);
1635         pte2_sync_range((pt2_entry_t *)pc->pc_cmap2_addr, PAGE_SIZE);
1636         pte2_clear(cmap2_pte2p);
1637         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
1638
1639         /*
1640          * Unpin the thread before releasing the lock.  Otherwise the thread
1641          * could be rescheduled while still bound to the current CPU, only
1642          * to unpin itself immediately upon resuming execution.
1643          */
1644         sched_unpin();
1645         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
1646
1647         return (pa);
1648 }
1649
1650 /*
1651  *  Init just allocated page as L2 page table(s) holder
1652  *  and return its physical address.
1653  */
1654 static __inline vm_paddr_t
1655 pmap_pt2pg_init(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1656 {
1657         vm_paddr_t pa;
1658         pt2_entry_t *pte2p;
1659
1660         /* Check page attributes. */
1661         if (m->md.pat_mode != pt_memattr)
1662                 pmap_page_set_memattr(m, pt_memattr);
1663
1664         /* Zero page and init wire counts. */
1665         pa = pmap_pt2pg_zero(m);
1666         pt2_wirecount_init(m);
1667
1668         /*
1669          * Map page to PT2MAP address space for given pmap.
1670          * Note that PT2MAP space is shared with all pmaps.
1671          */
1672         if (pmap == kernel_pmap)
1673                 pmap_kenter_pt2tab(va, PTE2_KPT(pa));
1674         else {
1675                 pte2p = pmap_pt2tab_entry(pmap, va);
1676                 pt2tab_store(pte2p, PTE2_KPT_NG(pa));
1677         }
1678
1679         return (pa);
1680 }
1681
1682 /*
1683  *  Initialize the pmap module.
1684  *  Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
1685  *  system needs to map virtual memory.
1686  */
1687 void
1688 pmap_init(void)
1689 {
1690         vm_size_t s;
1691         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
1692         u_int i, pte1_idx, pv_npg;
1693
1694         PDEBUG(1, printf("%s: phys_start = %#x\n", __func__, PHYSADDR));
1695
1696         /*
1697          * Initialize the vm page array entries for kernel pmap's
1698          * L2 page table pages allocated in advance.
1699          */
1700         pte1_idx = pte1_index(KERNBASE - PT2MAP_SIZE);
1701         pte2p = kern_pt2tab_entry(KERNBASE - PT2MAP_SIZE);
1702         for (i = 0; i < nkpt2pg + NPG_IN_PT2TAB; i++, pte2p++) {
1703                 vm_paddr_t pa;
1704                 vm_page_t m;
1705
1706                 pte2 = pte2_load(pte2p);
1707                 KASSERT(pte2_is_valid(pte2), ("%s: no valid entry", __func__));
1708
1709                 pa = pte2_pa(pte2);
1710                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1711                 KASSERT(m >= vm_page_array &&
1712                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
1713                     ("%s: L2 page table page is out of range", __func__));
1714
1715                 m->pindex = pte1_idx;
1716                 m->phys_addr = pa;
1717                 pte1_idx += NPT2_IN_PG;
1718         }
1719
1720         /*
1721          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
1722          * high water mark so that the system can recover from excessive
1723          * numbers of pv entries.
1724          */
1725         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
1726         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
1727         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
1728         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
1729         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
1730
1731         /*
1732          * Are large page mappings enabled?
1733          */
1734         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.sp_enabled", &sp_enabled);
1735         if (sp_enabled) {
1736                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
1737                     ("%s: can't assign to pagesizes[1]", __func__));
1738                 pagesizes[1] = PTE1_SIZE;
1739         }
1740
1741         /*
1742          * Calculate the size of the pv head table for sections.
1743          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
1744          * Note that the table is only for sections which could be promoted.
1745          */
1746         first_managed_pa = pte1_trunc(vm_phys_segs[0].start);
1747         pv_npg = (pte1_trunc(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end - PAGE_SIZE)
1748             - first_managed_pa) / PTE1_SIZE + 1;
1749
1750         /*
1751          * Allocate memory for the pv head table for sections.
1752          */
1753         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
1754         s = round_page(s);
1755         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
1756             M_WAITOK | M_ZERO);
1757         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
1758                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
1759
1760         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
1761         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
1762         if (pv_chunkbase == NULL)
1763                 panic("%s: not enough kvm for pv chunks", __func__);
1764         pmap_pte2list_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
1765 }
1766
1767 /*
1768  *  Add a list of wired pages to the kva
1769  *  this routine is only used for temporary
1770  *  kernel mappings that do not need to have
1771  *  page modification or references recorded.
1772  *  Note that old mappings are simply written
1773  *  over.  The page *must* be wired.
1774  *  Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1775  */
1776 void
1777 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1778 {
1779         u_int anychanged;
1780         pt2_entry_t *epte2p, *pte2p, pte2;
1781         vm_page_t m;
1782         vm_paddr_t pa;
1783
1784         anychanged = 0;
1785         pte2p = pt2map_entry(sva);
1786         epte2p = pte2p + count;
1787         while (pte2p < epte2p) {
1788                 m = *ma++;
1789                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1790                 pte2 = pte2_load(pte2p);
1791                 if ((pte2_pa(pte2) != pa) ||
1792                     (pte2_attr(pte2) != vm_page_pte2_attr(m))) {
1793                         anychanged++;
1794                         pte2_store(pte2p, PTE2_KERN(pa, PTE2_AP_KRW,
1795                             vm_page_pte2_attr(m)));
1796                 }
1797                 pte2p++;
1798         }
1799         if (__predict_false(anychanged))
1800                 tlb_flush_range(sva, count * PAGE_SIZE);
1801 }
1802
1803 /*
1804  *  This routine tears out page mappings from the
1805  *  kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1806  *  Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1807  */
1808 void
1809 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1810 {
1811         vm_offset_t va;
1812
1813         va = sva;
1814         while (count-- > 0) {
1815                 pmap_kremove(va);
1816                 va += PAGE_SIZE;
1817         }
1818         tlb_flush_range(sva, va - sva);
1819 }
1820
1821 /*
1822  *  Are we current address space or kernel?
1823  */
1824 static __inline int
1825 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1826 {
1827
1828         return (pmap == kernel_pmap ||
1829                 (pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace)));
1830 }
1831
1832 /*
1833  *  If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned
1834  *  pte2 must be released by passing it to pmap_pte2_release().
1835  */
1836 static pt2_entry_t *
1837 pmap_pte2(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1838 {
1839         pt1_entry_t pte1;
1840         vm_paddr_t pt2pg_pa;
1841
1842         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
1843         if (pte1_is_section(pte1))
1844                 panic("%s: attempt to map PTE1", __func__);
1845         if (pte1_is_link(pte1)) {
1846                 /* Are we current address space or kernel? */
1847                 if (pmap_is_current(pmap))
1848                         return (pt2map_entry(va));
1849                 /* Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE. */
1850                 pt2pg_pa = trunc_page(pte1_link_pa(pte1));
1851                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1852                 if (pte2_pa(pte2_load(PMAP2)) != pt2pg_pa) {
1853                         pte2_store(PMAP2, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
1854                         tlb_flush((vm_offset_t)PADDR2);
1855                 }
1856                 return (PADDR2 + (arm32_btop(va) & (NPTE2_IN_PG - 1)));
1857         }
1858         return (NULL);
1859 }
1860
1861 /*
1862  *  Releases a pte2 that was obtained from pmap_pte2().
1863  *  Be prepared for the pte2p being NULL.
1864  */
1865 static __inline void
1866 pmap_pte2_release(pt2_entry_t *pte2p)
1867 {
1868
1869         if ((pt2_entry_t *)(trunc_page((vm_offset_t)pte2p)) == PADDR2) {
1870                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1871         }
1872 }
1873
1874 /*
1875  *  Super fast pmap_pte2 routine best used when scanning
1876  *  the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1877  *  invltlb calls.  Note that many of the pv list
1878  *  scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1879  *  to do an entire tlb flush for checking a single mapping.
1880  *
1881  *  If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1882  *  must be held and curthread pinned to a CPU.
1883  */
1884 static pt2_entry_t *
1885 pmap_pte2_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1886 {
1887         pt1_entry_t pte1;
1888         vm_paddr_t pt2pg_pa;
1889
1890         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
1891         if (pte1_is_section(pte1))
1892                 panic("%s: attempt to map PTE1", __func__);
1893         if (pte1_is_link(pte1)) {
1894                 /* Are we current address space or kernel? */
1895                 if (pmap_is_current(pmap))
1896                         return (pt2map_entry(va));
1897                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1898                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0,
1899                     ("%s: curthread not pinned", __func__));
1900                 /* Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE. */
1901                 pt2pg_pa = trunc_page(pte1_link_pa(pte1));
1902                 if (pte2_pa(pte2_load(PMAP1)) != pt2pg_pa) {
1903                         pte2_store(PMAP1, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
1904 #ifdef SMP
1905                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1906 #endif
1907                         tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR1);
1908                         PMAP1changed++;
1909                 } else
1910 #ifdef SMP
1911                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1912                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1913                         tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR1);
1914                         PMAP1changedcpu++;
1915                 } else
1916 #endif
1917                         PMAP1unchanged++;
1918                 return (PADDR1 + (arm32_btop(va) & (NPTE2_IN_PG - 1)));
1919         }
1920         return (NULL);
1921 }
1922
1923 /*
1924  *  Routine: pmap_extract
1925  *  Function:
1926  *      Extract the physical page address associated
1927  *      with the given map/virtual_address pair.
1928  */
1929 vm_paddr_t
1930 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1931 {
1932         vm_paddr_t pa;
1933         pt1_entry_t pte1;
1934         pt2_entry_t *pte2p;
1935
1936         PMAP_LOCK(pmap);
1937         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
1938         if (pte1_is_section(pte1))
1939                 pa = pte1_pa(pte1) | (va & PTE1_OFFSET);
1940         else if (pte1_is_link(pte1)) {
1941                 pte2p = pmap_pte2(pmap, va);
1942                 pa = pte2_pa(pte2_load(pte2p)) | (va & PTE2_OFFSET);
1943                 pmap_pte2_release(pte2p);
1944         } else
1945                 pa = 0;
1946         PMAP_UNLOCK(pmap);
1947         return (pa);
1948 }
1949
1950 /*
1951  *  Routine: pmap_extract_and_hold
1952  *  Function:
1953  *      Atomically extract and hold the physical page
1954  *      with the given pmap and virtual address pair
1955  *      if that mapping permits the given protection.
1956  */
1957 vm_page_t
1958 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1959 {
1960         vm_paddr_t pa, lockpa;
1961         pt1_entry_t pte1;
1962         pt2_entry_t pte2, *pte2p;
1963         vm_page_t m;
1964
1965         lockpa = 0;
1966         m = NULL;
1967         PMAP_LOCK(pmap);
1968 retry:
1969         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
1970         if (pte1_is_section(pte1)) {
1971                 if (!(pte1 & PTE1_RO) || !(prot & VM_PROT_WRITE)) {
1972                         pa = pte1_pa(pte1) | (va & PTE1_OFFSET);
1973                         if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, &lockpa))
1974                                 goto retry;
1975                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1976                         vm_page_hold(m);
1977                 }
1978         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
1979                 pte2p = pmap_pte2(pmap, va);
1980                 pte2 = pte2_load(pte2p);
1981                 pmap_pte2_release(pte2p);
1982                 if (pte2_is_valid(pte2) &&
1983                     (!(pte2 & PTE2_RO) || !(prot & VM_PROT_WRITE))) {
1984                         pa = pte2_pa(pte2);
1985                         if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, &lockpa))
1986                                 goto retry;
1987                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1988                         vm_page_hold(m);
1989                 }
1990         }
1991         PA_UNLOCK_COND(lockpa);
1992         PMAP_UNLOCK(pmap);
1993         return (m);
1994 }
1995
1996 /*
1997  *  Grow the number of kernel L2 page table entries, if needed.
1998  */
1999 void
2000 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2001 {
2002         vm_page_t m;
2003         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2_pa;
2004         pt1_entry_t pte1;
2005         pt2_entry_t pte2;
2006
2007         PDEBUG(1, printf("%s: addr = %#x\n", __func__, addr));
2008         /*
2009          * All the time kernel_vm_end is first KVA for which underlying
2010          * L2 page table is either not allocated or linked from L1 page table
2011          * (not considering sections). Except for two possible cases:
2012          *
2013          *   (1) in the very beginning as long as pmap_growkernel() was
2014          *       not called, it could be first unused KVA (which is not
2015          *       rounded up to PTE1_SIZE),
2016          *
2017          *   (2) when all KVA space is mapped and kernel_map->max_offset
2018          *       address is not rounded up to PTE1_SIZE. (For example,
2019          *       it could be 0xFFFFFFFF.)
2020          */
2021         kernel_vm_end = pte1_roundup(kernel_vm_end);
2022         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2023         addr = roundup2(addr, PTE1_SIZE);
2024         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2025                 addr = kernel_map->max_offset;
2026         while (kernel_vm_end < addr) {
2027                 pte1 = pte1_load(kern_pte1(kernel_vm_end));
2028                 if (pte1_is_valid(pte1)) {
2029                         kernel_vm_end += PTE1_SIZE;
2030                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2031                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2032                                 break;
2033                         }
2034                         continue;
2035                 }
2036
2037                 /*
2038                  * kernel_vm_end_new is used in pmap_pinit() when kernel
2039                  * mappings are entered to new pmap all at once to avoid race
2040                  * between pmap_kenter_pte1() and kernel_vm_end increase.
2041                  * The same aplies to pmap_kenter_pt2tab().
2042                  */
2043                 kernel_vm_end_new = kernel_vm_end + PTE1_SIZE;
2044
2045                 pte2 = pt2tab_load(kern_pt2tab_entry(kernel_vm_end));
2046                 if (!pte2_is_valid(pte2)) {
2047                         /*
2048                          * Install new PT2s page into kernel PT2TAB.
2049                          */
2050                         m = vm_page_alloc(NULL,
2051                             pte1_index(kernel_vm_end) & ~PT2PG_MASK,
2052                             VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ |
2053                             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
2054                         if (m == NULL)
2055                                 panic("%s: no memory to grow kernel", __func__);
2056                         /*
2057                          * QQQ: To link all new L2 page tables from L1 page
2058                          *      table now and so pmap_kenter_pte1() them
2059                          *      at once together with pmap_kenter_pt2tab()
2060                          *      could be nice speed up. However,
2061                          *      pmap_growkernel() does not happen so often...
2062                          * QQQ: The other TTBR is another option.
2063                          */
2064                         pt2pg_pa = pmap_pt2pg_init(kernel_pmap, kernel_vm_end,
2065                             m);
2066                 } else
2067                         pt2pg_pa = pte2_pa(pte2);
2068
2069                 pt2_pa = page_pt2pa(pt2pg_pa, pte1_index(kernel_vm_end));
2070                 pmap_kenter_pte1(kernel_vm_end, PTE1_LINK(pt2_pa));
2071
2072                 kernel_vm_end = kernel_vm_end_new;
2073                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2074                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2075                         break;
2076                 }
2077         }
2078 }
2079
2080 static int
2081 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2082 {
2083         unsigned long ksize = vm_max_kernel_address - KERNBASE;
2084
2085         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2086 }
2087 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD,
2088     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2089
2090 static int
2091 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2092 {
2093         unsigned long kfree = vm_max_kernel_address - kernel_vm_end;
2094
2095         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2096 }
2097 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD,
2098     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2099
2100 /***********************************************
2101  *
2102  *  Pmap allocation/deallocation routines.
2103  *
2104  ***********************************************/
2105
2106 /*
2107  *  Initialize the pmap for the swapper process.
2108  */
2109 void
2110 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
2111 {
2112         PDEBUG(1, printf("%s: pmap = %p\n", __func__, pmap));
2113
2114         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
2115
2116         /*
2117          * Kernel page table directory and pmap stuff around is already
2118          * initialized, we are using it right now and here. So, finish
2119          * only PMAP structures initialization for process0 ...
2120          *
2121          * Since the L1 page table and PT2TAB is shared with the kernel pmap,
2122          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
2123          * not need to be inserted into that list.
2124          */
2125         pmap->pm_pt1 = kern_pt1;
2126         pmap->pm_pt2tab = kern_pt2tab;
2127         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2128         PCPU_SET(curpmap, pmap);
2129         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2130         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2131         CPU_SET(0, &pmap->pm_active);
2132 }
2133
2134 static __inline void
2135 pte1_copy_nosync(pt1_entry_t *spte1p, pt1_entry_t *dpte1p, vm_offset_t sva,
2136     vm_offset_t eva)
2137 {
2138         u_int idx, count;
2139
2140         idx = pte1_index(sva);
2141         count = (pte1_index(eva) - idx + 1) * sizeof(pt1_entry_t);
2142         bcopy(spte1p + idx, dpte1p + idx, count);
2143 }
2144
2145 static __inline void
2146 pt2tab_copy_nosync(pt2_entry_t *spte2p, pt2_entry_t *dpte2p, vm_offset_t sva,
2147     vm_offset_t eva)
2148 {
2149         u_int idx, count;
2150
2151         idx = pt2tab_index(sva);
2152         count = (pt2tab_index(eva) - idx + 1) * sizeof(pt2_entry_t);
2153         bcopy(spte2p + idx, dpte2p + idx, count);
2154 }
2155
2156 /*
2157  *  Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
2158  *  such as one in a vmspace structure.
2159  */
2160 int
2161 pmap_pinit(pmap_t pmap)
2162 {
2163         pt1_entry_t *pte1p;
2164         pt2_entry_t *pte2p;
2165         vm_paddr_t pa, pt2tab_pa;
2166         u_int i;
2167
2168         PDEBUG(6, printf("%s: pmap = %p, pm_pt1 = %p\n", __func__, pmap,
2169             pmap->pm_pt1));
2170
2171         /*
2172          * No need to allocate L2 page table space yet but we do need
2173          * a valid L1 page table and PT2TAB table.
2174          *
2175          * Install shared kernel mappings to these tables. It's a little
2176          * tricky as some parts of KVA are reserved for vectors, devices,
2177          * and whatever else. These parts are supposed to be above
2178          * vm_max_kernel_address. Thus two regions should be installed:
2179          *
2180          *   (1) <KERNBASE, kernel_vm_end),
2181          *   (2) <vm_max_kernel_address, 0xFFFFFFFF>.
2182          *
2183          * QQQ: The second region should be stable enough to be installed
2184          *      only once in time when the tables are allocated.
2185          * QQQ: Maybe copy of both regions at once could be faster ...
2186          * QQQ: Maybe the other TTBR is an option.
2187          *
2188          * Finally, install own PT2TAB table to these tables.
2189          */
2190
2191         if (pmap->pm_pt1 == NULL) {
2192                 pmap->pm_pt1 = (pt1_entry_t *)kmem_alloc_contig(kernel_arena,
2193                     NB_IN_PT1, M_NOWAIT | M_ZERO, 0, -1UL, NB_IN_PT1, 0,
2194                     pt_memattr);
2195                 if (pmap->pm_pt1 == NULL)
2196                         return (0);
2197         }
2198         if (pmap->pm_pt2tab == NULL) {
2199                 /*
2200                  * QQQ: (1) PT2TAB must be contiguous. If PT2TAB is one page
2201                  *      only, what should be the only size for 32 bit systems,
2202                  *      then we could allocate it with vm_page_alloc() and all
2203                  *      the stuff needed as other L2 page table pages.
2204                  *      (2) Note that a process PT2TAB is special L2 page table
2205                  *      page. Its mapping in kernel_arena is permanent and can
2206                  *      be used no matter which process is current. Its mapping
2207                  *      in PT2MAP can be used only for current process.
2208                  */
2209                 pmap->pm_pt2tab = (pt2_entry_t *)kmem_alloc_attr(kernel_arena,
2210                     NB_IN_PT2TAB, M_NOWAIT | M_ZERO, 0, -1UL, pt_memattr);
2211                 if (pmap->pm_pt2tab == NULL) {
2212                         /*
2213                          * QQQ: As struct pmap is allocated from UMA with
2214                          *      UMA_ZONE_NOFREE flag, it's important to leave
2215                          *      no allocation in pmap if initialization failed.
2216                          */
2217                         kmem_free(kernel_arena, (vm_offset_t)pmap->pm_pt1,
2218                             NB_IN_PT1);
2219                         pmap->pm_pt1 = NULL;
2220                         return (0);
2221                 }
2222                 /*
2223                  * QQQ: Each L2 page table page vm_page_t has pindex set to
2224                  *      pte1 index of virtual address mapped by this page.
2225                  *      It's not valid for non kernel PT2TABs themselves.
2226                  *      The pindex of these pages can not be altered because
2227                  *      of the way how they are allocated now. However, it
2228                  *      should not be a problem.
2229                  */
2230         }
2231
2232         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2233         /*
2234          * To avoid race with pmap_kenter_pte1() and pmap_kenter_pt2tab(),
2235          * kernel_vm_end_new is used here instead of kernel_vm_end.
2236          */
2237         pte1_copy_nosync(kern_pt1, pmap->pm_pt1, KERNBASE,
2238             kernel_vm_end_new - 1);
2239         pte1_copy_nosync(kern_pt1, pmap->pm_pt1, vm_max_kernel_address,
2240             0xFFFFFFFF);
2241         pt2tab_copy_nosync(kern_pt2tab, pmap->pm_pt2tab, KERNBASE,
2242             kernel_vm_end_new - 1);
2243         pt2tab_copy_nosync(kern_pt2tab, pmap->pm_pt2tab, vm_max_kernel_address,
2244             0xFFFFFFFF);
2245         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
2246         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2247
2248         /*
2249          * Store PT2MAP PT2 pages (a.k.a. PT2TAB) in PT2TAB itself.
2250          * I.e. self reference mapping.  The PT2TAB is private, however mapped
2251          * into shared PT2MAP space, so the mapping should be not global.
2252          */
2253         pt2tab_pa = vtophys(pmap->pm_pt2tab);
2254         pte2p = pmap_pt2tab_entry(pmap, (vm_offset_t)PT2MAP);
2255         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPG_IN_PT2TAB; i++, pa += PTE2_SIZE) {
2256                 pt2tab_store(pte2p++, PTE2_KPT_NG(pa));
2257         }
2258
2259         /* Insert PT2MAP PT2s into pmap PT1. */
2260         pte1p = pmap_pte1(pmap, (vm_offset_t)PT2MAP);
2261         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPT2_IN_PT2TAB; i++, pa += NB_IN_PT2) {
2262                 pte1_store(pte1p++, PTE1_LINK(pa));
2263         }
2264
2265         /*
2266          * Now synchronize new mapping which was made above.
2267          */
2268         pte1_sync_range(pmap->pm_pt1, NB_IN_PT1);
2269         pte2_sync_range(pmap->pm_pt2tab, NB_IN_PT2TAB);
2270
2271         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2272         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2273         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2274
2275         return (1);
2276 }
2277
2278 #ifdef INVARIANTS
2279 static boolean_t
2280 pt2tab_user_is_empty(pt2_entry_t *tab)
2281 {
2282         u_int i, end;
2283
2284         end = pt2tab_index(VM_MAXUSER_ADDRESS);
2285         for (i = 0; i < end; i++)
2286                 if (tab[i] != 0) return (FALSE);
2287         return (TRUE);
2288 }
2289 #endif
2290 /*
2291  *  Release any resources held by the given physical map.
2292  *  Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2293  *  Should only be called if the map contains no valid mappings.
2294  */
2295 void
2296 pmap_release(pmap_t pmap)
2297 {
2298 #ifdef INVARIANTS
2299         vm_offset_t start, end;
2300 #endif
2301         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2302             ("%s: pmap resident count %ld != 0", __func__,
2303             pmap->pm_stats.resident_count));
2304         KASSERT(pt2tab_user_is_empty(pmap->pm_pt2tab),
2305             ("%s: has allocated user PT2(s)", __func__));
2306         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
2307             ("%s: pmap %p is active on some CPU(s)", __func__, pmap));
2308
2309         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2310         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
2311         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2312
2313 #ifdef INVARIANTS
2314         start = pte1_index(KERNBASE) * sizeof(pt1_entry_t);
2315         end = (pte1_index(0xFFFFFFFF) + 1) * sizeof(pt1_entry_t);
2316         bzero((char *)pmap->pm_pt1 + start, end - start);
2317
2318         start = pt2tab_index(KERNBASE) * sizeof(pt2_entry_t);
2319         end = (pt2tab_index(0xFFFFFFFF) + 1) * sizeof(pt2_entry_t);
2320         bzero((char *)pmap->pm_pt2tab + start, end - start);
2321 #endif
2322         /*
2323          * We are leaving PT1 and PT2TAB allocated on released pmap,
2324          * so hopefully UMA vmspace_zone will always be inited with
2325          * UMA_ZONE_NOFREE flag.
2326          */
2327 }
2328
2329 /*********************************************************
2330  *
2331  *  L2 table pages and their pages management routines.
2332  *
2333  *********************************************************/
2334
2335 /*
2336  *  Virtual interface for L2 page table wire counting.
2337  *
2338  *  Each L2 page table in a page has own counter which counts a number of
2339  *  valid mappings in a table. Global page counter counts mappings in all
2340  *  tables in a page plus a single itself mapping in PT2TAB.
2341  *
2342  *  During a promotion we leave the associated L2 page table counter
2343  *  untouched, so the table (strictly speaking a page which holds it)
2344  *  is never freed if promoted.
2345  *
2346  *  If a page m->wire_count == 1 then no valid mappings exist in any L2 page
2347  *  table in the page and the page itself is only mapped in PT2TAB.
2348  */
2349
2350 static __inline void
2351 pt2_wirecount_init(vm_page_t m)
2352 {
2353         u_int i;
2354
2355         /*
2356          * Note: A page m is allocated with VM_ALLOC_WIRED flag and
2357          *       m->wire_count should be already set correctly.
2358          *       So, there is no need to set it again herein.
2359          */
2360         for (i = 0; i < NPT2_IN_PG; i++)
2361                 m->md.pt2_wirecount[i] = 0;
2362 }
2363
2364 static __inline void
2365 pt2_wirecount_inc(vm_page_t m, uint32_t pte1_idx)
2366 {
2367
2368         /*
2369          * Note: A just modificated pte2 (i.e. already allocated)
2370          *       is acquiring one extra reference which must be
2371          *       explicitly cleared. It influences the KASSERTs herein.
2372          *       All L2 page tables in a page always belong to the same
2373          *       pmap, so we allow only one extra reference for the page.
2374          */
2375         KASSERT(m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK] < (NPTE2_IN_PT2 + 1),
2376             ("%s: PT2 is overflowing ...", __func__));
2377         KASSERT(m->wire_count <= (NPTE2_IN_PG + 1),
2378             ("%s: PT2PG is overflowing ...", __func__));
2379
2380         m->wire_count++;
2381         m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK]++;
2382 }
2383
2384 static __inline void
2385 pt2_wirecount_dec(vm_page_t m, uint32_t pte1_idx)
2386 {
2387
2388         KASSERT(m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK] != 0,
2389             ("%s: PT2 is underflowing ...", __func__));
2390         KASSERT(m->wire_count > 1,
2391             ("%s: PT2PG is underflowing ...", __func__));
2392
2393         m->wire_count--;
2394         m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK]--;
2395 }
2396
2397 static __inline void
2398 pt2_wirecount_set(vm_page_t m, uint32_t pte1_idx, uint16_t count)
2399 {
2400
2401         KASSERT(count <= NPTE2_IN_PT2,
2402             ("%s: invalid count %u", __func__, count));
2403         KASSERT(m->wire_count >  m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK],
2404             ("%s: PT2PG corrupting (%u, %u) ...", __func__, m->wire_count,
2405             m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK]));
2406
2407         m->wire_count -= m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK];
2408         m->wire_count += count;
2409         m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK] = count;
2410
2411         KASSERT(m->wire_count <= (NPTE2_IN_PG + 1),
2412             ("%s: PT2PG is overflowed (%u) ...", __func__, m->wire_count));
2413 }
2414
2415 static __inline uint32_t
2416 pt2_wirecount_get(vm_page_t m, uint32_t pte1_idx)
2417 {
2418
2419         return (m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK]);
2420 }
2421
2422 static __inline boolean_t
2423 pt2_is_empty(vm_page_t m, vm_offset_t va)
2424 {
2425
2426         return (m->md.pt2_wirecount[pte1_index(va) & PT2PG_MASK] == 0);
2427 }
2428
2429 static __inline boolean_t
2430 pt2_is_full(vm_page_t m, vm_offset_t va)
2431 {
2432
2433         return (m->md.pt2_wirecount[pte1_index(va) & PT2PG_MASK] ==
2434             NPTE2_IN_PT2);
2435 }
2436
2437 static __inline boolean_t
2438 pt2pg_is_empty(vm_page_t m)
2439 {
2440
2441         return (m->wire_count == 1);
2442 }
2443
2444 /*
2445  *  This routine is called if the L2 page table
2446  *  is not mapped correctly.
2447  */
2448 static vm_page_t
2449 _pmap_allocpte2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
2450 {
2451         uint32_t pte1_idx;
2452         pt1_entry_t *pte1p;
2453         pt2_entry_t pte2;
2454         vm_page_t  m;
2455         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2_pa;
2456
2457         pte1_idx = pte1_index(va);
2458         pte1p = pmap->pm_pt1 + pte1_idx;
2459
2460         KASSERT(pte1_load(pte1p) == 0,
2461             ("%s: pm_pt1[%#x] is not zero: %#x", __func__, pte1_idx,
2462             pte1_load(pte1p)));
2463
2464         pte2 = pt2tab_load(pmap_pt2tab_entry(pmap, va));
2465         if (!pte2_is_valid(pte2)) {
2466                 /*
2467                  * Install new PT2s page into pmap PT2TAB.
2468                  */
2469                 m = vm_page_alloc(NULL, pte1_idx & ~PT2PG_MASK,
2470                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
2471                 if (m == NULL) {
2472                         if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
2473                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2474                                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2475                                 VM_WAIT;
2476                                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
2477                                 PMAP_LOCK(pmap);
2478                         }
2479
2480                         /*
2481                          * Indicate the need to retry.  While waiting,
2482                          * the L2 page table page may have been allocated.
2483                          */
2484                         return (NULL);
2485                 }
2486                 pmap->pm_stats.resident_count++;
2487                 pt2pg_pa = pmap_pt2pg_init(pmap, va, m);
2488         } else {
2489                 pt2pg_pa = pte2_pa(pte2);
2490                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pt2pg_pa);
2491         }
2492
2493         pt2_wirecount_inc(m, pte1_idx);
2494         pt2_pa = page_pt2pa(pt2pg_pa, pte1_idx);
2495         pte1_store(pte1p, PTE1_LINK(pt2_pa));
2496
2497         return (m);
2498 }
2499
2500 static vm_page_t
2501 pmap_allocpte2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
2502 {
2503         u_int pte1_idx;
2504         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
2505         vm_page_t m;
2506
2507         pte1_idx = pte1_index(va);
2508 retry:
2509         pte1p = pmap->pm_pt1 + pte1_idx;
2510         pte1 = pte1_load(pte1p);
2511
2512         /*
2513          * This supports switching from a 1MB page to a
2514          * normal 4K page.
2515          */
2516         if (pte1_is_section(pte1)) {
2517                 (void)pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, va);
2518                 /*
2519                  * Reload pte1 after demotion.
2520                  *
2521                  * Note: Demotion can even fail as either PT2 is not find for
2522                  *       the virtual address or PT2PG can not be allocated.
2523                  */
2524                 pte1 = pte1_load(pte1p);
2525         }
2526
2527         /*
2528          * If the L2 page table page is mapped, we just increment the
2529          * hold count, and activate it.
2530          */
2531         if (pte1_is_link(pte1)) {
2532                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(pte1));
2533                 pt2_wirecount_inc(m, pte1_idx);
2534         } else  {
2535                 /*
2536                  * Here if the PT2 isn't mapped, or if it has
2537                  * been deallocated.
2538                  */
2539                 m = _pmap_allocpte2(pmap, va, flags);
2540                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
2541                         goto retry;
2542         }
2543
2544         return (m);
2545 }
2546
2547 static __inline void
2548 pmap_free_zero_pages(struct spglist *free)
2549 {
2550         vm_page_t m;
2551
2552         while ((m = SLIST_FIRST(free)) != NULL) {
2553                 SLIST_REMOVE_HEAD(free, plinks.s.ss);
2554                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
2555                 vm_page_free_toq(m);
2556         }
2557 }
2558
2559 /*
2560  *  Schedule the specified unused L2 page table page to be freed. Specifically,
2561  *  add the page to the specified list of pages that will be released to the
2562  *  physical memory manager after the TLB has been updated.
2563  */
2564 static __inline void
2565 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free)
2566 {
2567
2568         /*
2569          * Put page on a list so that it is released after
2570          * *ALL* TLB shootdown is done
2571          */
2572 #ifdef PMAP_DEBUG
2573         pmap_zero_page_check(m);
2574 #endif
2575         m->flags |= PG_ZERO;
2576         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
2577 }
2578
2579 /*
2580  *  Unwire L2 page tables page.
2581  */
2582 static void
2583 pmap_unwire_pt2pg(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2584 {
2585         pt1_entry_t *pte1p, opte1 __unused;
2586         pt2_entry_t *pte2p;
2587         uint32_t i;
2588
2589         KASSERT(pt2pg_is_empty(m),
2590             ("%s: pmap %p PT2PG %p wired", __func__, pmap, m));
2591
2592         /*
2593          * Unmap all L2 page tables in the page from L1 page table.
2594          *
2595          * QQQ: Individual L2 page tables (except the last one) can be unmapped
2596          * earlier. However, we are doing that this way.
2597          */
2598         KASSERT(m->pindex == (pte1_index(va) & ~PT2PG_MASK),
2599             ("%s: pmap %p va %#x PT2PG %p bad index", __func__, pmap, va, m));
2600         pte1p = pmap->pm_pt1 + m->pindex;
2601         for (i = 0; i < NPT2_IN_PG; i++, pte1p++) {
2602                 KASSERT(m->md.pt2_wirecount[i] == 0,
2603                     ("%s: pmap %p PT2 %u (PG %p) wired", __func__, pmap, i, m));
2604                 opte1 = pte1_load(pte1p);
2605                 if (pte1_is_link(opte1)) {
2606                         pte1_clear(pte1p);
2607                         /*
2608                          * Flush intermediate TLB cache.
2609                          */
2610                         pmap_tlb_flush(pmap, (m->pindex + i) << PTE1_SHIFT);
2611                 }
2612 #ifdef INVARIANTS
2613                 else
2614                         KASSERT((opte1 == 0) || pte1_is_section(opte1),
2615                             ("%s: pmap %p va %#x bad pte1 %x at %u", __func__,
2616                             pmap, va, opte1, i));
2617 #endif
2618         }
2619
2620         /*
2621          * Unmap the page from PT2TAB.
2622          */
2623         pte2p = pmap_pt2tab_entry(pmap, va);
2624         (void)pt2tab_load_clear(pte2p);
2625         pmap_tlb_flush(pmap, pt2map_pt2pg(va));
2626
2627         m->wire_count = 0;
2628         pmap->pm_stats.resident_count--;
2629
2630         /*
2631          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
2632          * the L2 page table page is globally performed before TLB shoot-
2633          * down is begun.
2634          */
2635         atomic_subtract_rel_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2636 }
2637
2638 /*
2639  *  Decrements a L2 page table page's wire count, which is used to record the
2640  *  number of valid page table entries within the page.  If the wire count
2641  *  drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
2642  *  page table page was unmapped and FALSE otherwise.
2643  */
2644 static __inline boolean_t
2645 pmap_unwire_pt2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, struct spglist *free)
2646 {
2647         pt2_wirecount_dec(m, pte1_index(va));
2648         if (pt2pg_is_empty(m)) {
2649                 /*
2650                  * QQQ: Wire count is zero, so whole page should be zero and
2651                  *      we can set PG_ZERO flag to it.
2652                  *      Note that when promotion is enabled, it takes some
2653                  *      more efforts. See pmap_unwire_pt2_all() below.
2654                  */
2655                 pmap_unwire_pt2pg(pmap, va, m);
2656                 pmap_add_delayed_free_list(m, free);
2657                 return (TRUE);
2658         } else
2659                 return (FALSE);
2660 }
2661
2662 /*
2663  *  Drop a L2 page table page's wire count at once, which is used to record
2664  *  the number of valid L2 page table entries within the page. If the wire
2665  *  count drops to zero, then the L2 page table page is unmapped.
2666  */
2667 static __inline void
2668 pmap_unwire_pt2_all(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
2669     struct spglist *free)
2670 {
2671         u_int pte1_idx = pte1_index(va);
2672
2673         KASSERT(m->pindex == (pte1_idx & ~PT2PG_MASK),
2674                 ("%s: PT2 page's pindex is wrong", __func__));
2675         KASSERT(m->wire_count > pt2_wirecount_get(m, pte1_idx),
2676             ("%s: bad pt2 wire count %u > %u", __func__, m->wire_count,
2677             pt2_wirecount_get(m, pte1_idx)));
2678
2679         /*
2680          * It's possible that the L2 page table was never used.
2681          * It happened in case that a section was created without promotion.
2682          */
2683         if (pt2_is_full(m, va)) {
2684                 pt2_wirecount_set(m, pte1_idx, 0);
2685
2686                 /*
2687                  * QQQ: We clear L2 page table now, so when L2 page table page
2688                  *      is going to be freed, we can set it PG_ZERO flag ...
2689                  *      This function is called only on section mappings, so
2690                  *      hopefully it's not to big overload.
2691                  *
2692                  * XXX: If pmap is current, existing PT2MAP mapping could be
2693                  *      used for zeroing.
2694                  */
2695                 pmap_zero_page_area(m, page_pt2off(pte1_idx), NB_IN_PT2);
2696         }
2697 #ifdef INVARIANTS
2698         else
2699                 KASSERT(pt2_is_empty(m, va), ("%s: PT2 is not empty (%u)",
2700                     __func__, pt2_wirecount_get(m, pte1_idx)));
2701 #endif
2702         if (pt2pg_is_empty(m)) {
2703                 pmap_unwire_pt2pg(pmap, va, m);
2704                 pmap_add_delayed_free_list(m, free);
2705         }
2706 }
2707
2708 /*
2709  *  After removing a L2 page table entry, this routine is used to
2710  *  conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
2711  */
2712 static boolean_t
2713 pmap_unuse_pt2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
2714 {
2715         pt1_entry_t pte1;
2716         vm_page_t mpte;
2717
2718         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
2719                 return (FALSE);
2720         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
2721         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(pte1));
2722         return (pmap_unwire_pt2(pmap, va, mpte, free));
2723 }
2724
2725 /*************************************
2726  *
2727  *  Page management routines.
2728  *
2729  *************************************/
2730
2731 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2732 CTASSERT(_NPCM == 11);
2733 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2734
2735 static __inline struct pv_chunk *
2736 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2737 {
2738
2739         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2740 }
2741
2742 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2743
2744 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2745 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2746
2747 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2748         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2749         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2750         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2751         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2752 };
2753
2754 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2755         "Current number of pv entries");
2756
2757 #ifdef PV_STATS
2758 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2759
2760 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2761     "Current number of pv entry chunks");
2762 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2763     "Current number of pv entry chunks allocated");
2764 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2765     "Current number of pv entry chunks frees");
2766 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail,
2767     0, "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2768
2769 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2770 static int pv_entry_spare;
2771
2772 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2773     "Current number of pv entry frees");
2774 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs,
2775     0, "Current number of pv entry allocs");
2776 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2777     "Current number of spare pv entries");
2778 #endif
2779
2780 /*
2781  *  Is given page managed?
2782  */
2783 static __inline bool
2784 is_managed(vm_paddr_t pa)
2785 {
2786         vm_page_t m;
2787
2788         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2789         if (m == NULL)
2790                 return (false);
2791         return ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0);
2792 }
2793
2794 static __inline bool
2795 pte1_is_managed(pt1_entry_t pte1)
2796 {
2797
2798         return (is_managed(pte1_pa(pte1)));
2799 }
2800
2801 static __inline bool
2802 pte2_is_managed(pt2_entry_t pte2)
2803 {
2804
2805         return (is_managed(pte2_pa(pte2)));
2806 }
2807
2808 /*
2809  *  We are in a serious low memory condition.  Resort to
2810  *  drastic measures to free some pages so we can allocate
2811  *  another pv entry chunk.
2812  */
2813 static vm_page_t
2814 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2815 {
2816         struct pch newtail;
2817         struct pv_chunk *pc;
2818         struct md_page *pvh;
2819         pt1_entry_t *pte1p;
2820         pmap_t pmap;
2821         pt2_entry_t *pte2p, tpte2;
2822         pv_entry_t pv;
2823         vm_offset_t va;
2824         vm_page_t m, m_pc;
2825         struct spglist free;
2826         uint32_t inuse;
2827         int bit, field, freed;
2828
2829         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2830         pmap = NULL;
2831         m_pc = NULL;
2832         SLIST_INIT(&free);
2833         TAILQ_INIT(&newtail);
2834         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2835             SLIST_EMPTY(&free))) {
2836                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2837                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2838                         if (pmap != NULL) {
2839                                 if (pmap != locked_pmap)
2840                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2841                         }
2842                         pmap = pc->pc_pmap;
2843                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2844                         if (pmap > locked_pmap)
2845                                 PMAP_LOCK(pmap);
2846                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2847                                 pmap = NULL;
2848                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2849                                 continue;
2850                         }
2851                 }
2852
2853                 /*
2854                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2855                  */
2856                 freed = 0;
2857                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2858                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2859                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2860                                 bit = ffs(inuse) - 1;
2861                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2862                                 va = pv->pv_va;
2863                                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
2864                                 if (pte1_is_section(pte1_load(pte1p)))
2865                                         continue;
2866                                 pte2p = pmap_pte2(pmap, va);
2867                                 tpte2 = pte2_load(pte2p);
2868                                 if ((tpte2 & PTE2_W) == 0)
2869                                         tpte2 = pte2_load_clear(pte2p);
2870                                 pmap_pte2_release(pte2p);
2871                                 if ((tpte2 & PTE2_W) != 0)
2872                                         continue;
2873                                 KASSERT(tpte2 != 0,
2874                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %#x zero pte",
2875                                     pmap, va));
2876                                 pmap_tlb_flush(pmap, va);
2877                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(tpte2));
2878                                 if (pte2_is_dirty(tpte2))
2879                                         vm_page_dirty(m);
2880                                 if ((tpte2 & PTE2_A) != 0)
2881                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2882                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2883                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2884                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2885                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2886                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2887                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2888                                                     PGA_WRITEABLE);
2889                                         }
2890                                 }
2891                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2892                                 pmap_unuse_pt2(pmap, va, &free);
2893                                 freed++;
2894                         }
2895                 }
2896                 if (freed == 0) {
2897                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2898                         continue;
2899                 }
2900                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2901                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2902                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2903                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2904                 pv_entry_count -= freed;
2905                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2906                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2907                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2908                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2909                                     pc_list);
2910                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2911
2912                                 /*
2913                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2914                                  * sufficient.
2915                                  */
2916                                 if (pmap == locked_pmap)
2917                                         goto out;
2918                                 break;
2919                         }
2920                 if (field == _NPCM) {
2921                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2922                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2923                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2924                         /* Entire chunk is free; return it. */
2925                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2926                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2927                         pmap_pte2list_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2928                         break;
2929                 }
2930         }
2931 out:
2932         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2933         if (pmap != NULL) {
2934                 if (pmap != locked_pmap)
2935                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2936         }
2937         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2938                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2939                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2940                 /* Recycle a freed page table page. */
2941                 m_pc->wire_count = 1;
2942                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2943         }
2944         pmap_free_zero_pages(&free);
2945         return (m_pc);
2946 }
2947
2948 static void
2949 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2950 {
2951         vm_page_t m;
2952
2953         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2954         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2955         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2956         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2957         /* entire chunk is free, return it */
2958         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2959         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2960         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
2961         vm_page_free(m);
2962         pmap_pte2list_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2963 }
2964
2965 /*
2966  *  Free the pv_entry back to the free list.
2967  */
2968 static void
2969 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2970 {
2971         struct pv_chunk *pc;
2972         int idx, field, bit;
2973
2974         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2975         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2976         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2977         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2978         pv_entry_count--;
2979         pc = pv_to_chunk(pv);
2980         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2981         field = idx / 32;
2982         bit = idx % 32;
2983         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2984         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2985                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2986                         /*
2987                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2988                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2989                          */
2990                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2991                             pc)) {
2992                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2993                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2994                                     pc_list);
2995                         }
2996                         return;
2997                 }
2998         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2999         free_pv_chunk(pc);
3000 }
3001
3002 /*
3003  *  Get a new pv_entry, allocating a block from the system
3004  *  when needed.
3005  */
3006 static pv_entry_t
3007 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
3008 {
3009         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
3010         static struct timeval lastprint;
3011         int bit, field;
3012         pv_entry_t pv;
3013         struct pv_chunk *pc;
3014         vm_page_t m;
3015
3016         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3017         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3018         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
3019         pv_entry_count++;
3020         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
3021                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
3022                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
3023                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
3024                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
3025 retry:
3026         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
3027         if (pc != NULL) {
3028                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
3029                         if (pc->pc_map[field]) {
3030                                 bit = ffs(pc->pc_map[field]) - 1;
3031                                 break;
3032                         }
3033                 }
3034                 if (field < _NPCM) {
3035                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
3036                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
3037                         /* If this was the last item, move it to tail */
3038                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
3039                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
3040                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
3041                                         return (pv);    /* not full, return */
3042                                 }
3043                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3044                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3045                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
3046                         return (pv);
3047                 }
3048         }
3049         /*
3050          * Access to the pte2list "pv_vafree" is synchronized by the pvh
3051          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
3052          * remain non-empty until pmap_pte2list_alloc() completes.
3053          */
3054         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
3055             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
3056                 if (try) {
3057                         pv_entry_count--;
3058                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
3059                         return (NULL);
3060                 }
3061                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
3062                 if (m == NULL)
3063                         goto retry;
3064         }
3065         PV_STAT(pc_chunk_count++);
3066         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
3067         pc = (struct pv_chunk *)pmap_pte2list_alloc(&pv_vafree);
3068         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
3069         pc->pc_pmap = pmap;
3070         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
3071         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
3072                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
3073         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
3074         pv = &pc->pc_pventry[0];
3075         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3076         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
3077         return (pv);
3078 }
3079
3080 /*
3081  *  Create a pv entry for page at pa for
3082  *  (pmap, va).
3083  */
3084 static void
3085 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
3086 {
3087         pv_entry_t pv;
3088
3089         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3090         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3091         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3092         pv->pv_va = va;
3093         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3094 }
3095
3096 static __inline pv_entry_t
3097 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
3098 {
3099         pv_entry_t pv;
3100
3101         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3102         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3103                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
3104                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
3105                         break;
3106                 }
3107         }
3108         return (pv);
3109 }
3110
3111 static void
3112 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
3113 {
3114         pv_entry_t pv;
3115
3116         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
3117         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
3118         free_pv_entry(pmap, pv);
3119 }
3120
3121 static void
3122 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
3123 {
3124         struct md_page *pvh;
3125
3126         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3127         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
3128         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3129                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3130                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
3131                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3132         }
3133 }
3134
3135 static void
3136 pmap_pv_demote_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
3137 {
3138         struct md_page *pvh;
3139         pv_entry_t pv;
3140         vm_offset_t va_last;
3141         vm_page_t m;
3142
3143         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3144         KASSERT((pa & PTE1_OFFSET) == 0,
3145             ("pmap_pv_demote_pte1: pa is not 1mpage aligned"));
3146
3147         /*
3148          * Transfer the 1mpage's pv entry for this mapping to the first
3149          * page's pv list.
3150          */
3151         pvh = pa_to_pvh(pa);
3152         va = pte1_trunc(va);
3153         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
3154         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pte1: pv not found"));
3155         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3156         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3157         /* Instantiate the remaining NPTE2_IN_PT2 - 1 pv entries. */
3158         va_last = va + PTE1_SIZE - PAGE_SIZE;
3159         do {
3160                 m++;
3161                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3162                     ("pmap_pv_demote_pte1: page %p is not managed", m));
3163                 va += PAGE_SIZE;
3164                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
3165         } while (va < va_last);
3166 }
3167
3168 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3169 static void
3170 pmap_pv_promote_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
3171 {
3172         struct md_page *pvh;
3173         pv_entry_t pv;
3174         vm_offset_t va_last;
3175         vm_page_t m;
3176
3177         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3178         KASSERT((pa & PTE1_OFFSET) == 0,
3179             ("pmap_pv_promote_pte1: pa is not 1mpage aligned"));
3180
3181         /*
3182          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
3183          * 1mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
3184          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
3185          * get_pv_entry() calls pmap_pv_reclaim() and that pmap_pv_reclaim()
3186          * removes one of the mappings that is being promoted.
3187          */
3188         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3189         va = pte1_trunc(va);
3190         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
3191         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pte1: pv not found"));
3192         pvh = pa_to_pvh(pa);
3193         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
3194         /* Free the remaining NPTE2_IN_PT2 - 1 pv entries. */
3195         va_last = va + PTE1_SIZE - PAGE_SIZE;
3196         do {
3197                 m++;
3198                 va += PAGE_SIZE;
3199                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
3200         } while (va < va_last);
3201 }
3202 #endif
3203
3204 /*
3205  *  Conditionally create a pv entry.
3206  */
3207 static boolean_t
3208 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
3209 {
3210         pv_entry_t pv;
3211
3212         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3213         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3214         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water &&
3215             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
3216                 pv->pv_va = va;
3217                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3218                 return (TRUE);
3219         } else
3220                 return (FALSE);
3221 }
3222
3223 /*
3224  *  Create the pv entries for each of the pages within a section.
3225  */
3226 static boolean_t
3227 pmap_pv_insert_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
3228 {
3229         struct md_page *pvh;
3230         pv_entry_t pv;
3231
3232         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3233         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water &&
3234             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
3235                 pv->pv_va = va;
3236                 pvh = pa_to_pvh(pa);
3237                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
3238                 return (TRUE);
3239         } else
3240                 return (FALSE);
3241 }
3242
3243 static inline void
3244 pmap_tlb_flush_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pt1_entry_t npte1)
3245 {
3246
3247         /* Kill all the small mappings or the big one only. */
3248         if (pte1_is_section(npte1))
3249                 pmap_tlb_flush_range(pmap, pte1_trunc(va), PTE1_SIZE);
3250         else
3251                 pmap_tlb_flush(pmap, pte1_trunc(va));
3252 }
3253
3254 /*
3255  *  Update kernel pte1 on all pmaps.
3256  *
3257  *  The following function is called only on one cpu with disabled interrupts.
3258  *  In SMP case, smp_rendezvous_cpus() is used to stop other cpus. This way
3259  *  nobody can invoke explicit hardware table walk during the update of pte1.
3260  *  Unsolicited hardware table walk can still happen, invoked by speculative
3261  *  data or instruction prefetch or even by speculative hardware table walk.
3262  *
3263  *  The break-before-make approach should be implemented here. However, it's
3264  *  not so easy to do that for kernel mappings as it would be unhappy to unmap
3265  *  itself unexpectedly but voluntarily.
3266  */
3267 static void
3268 pmap_update_pte1_kernel(vm_offset_t va, pt1_entry_t npte1)
3269 {
3270         pmap_t pmap;
3271         pt1_entry_t *pte1p;
3272
3273         /*
3274          * Get current pmap. Interrupts should be disabled here
3275          * so PCPU_GET() is done atomically.
3276          */
3277         pmap = PCPU_GET(curpmap);
3278         if (pmap == NULL)
3279                 pmap = kernel_pmap;
3280
3281         /*
3282          * (1) Change pte1 on current pmap.
3283          * (2) Flush all obsolete TLB entries on current CPU.
3284          * (3) Change pte1 on all pmaps.
3285          * (4) Flush all obsolete TLB entries on all CPUs in SMP case.
3286          */
3287
3288         pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
3289         pte1_store(pte1p, npte1);
3290
3291         /* Kill all the small mappings or the big one only. */
3292         if (pte1_is_section(npte1)) {
3293                 pmap_pte1_kern_promotions++;
3294                 tlb_flush_range_local(pte1_trunc(va), PTE1_SIZE);
3295         } else {
3296                 pmap_pte1_kern_demotions++;
3297                 tlb_flush_local(pte1_trunc(va));
3298         }
3299
3300         /*
3301          * In SMP case, this function is called when all cpus are at smp
3302          * rendezvous, so there is no need to use 'allpmaps_lock' lock here.
3303          * In UP case, the function is called with this lock locked.
3304          */
3305         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
3306                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
3307                 pte1_store(pte1p, npte1);
3308         }
3309
3310 #ifdef SMP
3311         /* Kill all the small mappings or the big one only. */
3312         if (pte1_is_section(npte1))
3313                 tlb_flush_range(pte1_trunc(va), PTE1_SIZE);
3314         else
3315                 tlb_flush(pte1_trunc(va));
3316 #endif
3317 }
3318
3319 #ifdef SMP
3320 struct pte1_action {
3321         vm_offset_t va;
3322         pt1_entry_t npte1;
3323         u_int update;           /* CPU that updates the PTE1 */
3324 };
3325
3326 static void
3327 pmap_update_pte1_action(void *arg)
3328 {
3329         struct pte1_action *act = arg;
3330
3331         if (act->update == PCPU_GET(cpuid))
3332                 pmap_update_pte1_kernel(act->va, act->npte1);
3333 }
3334
3335 /*
3336  *  Change pte1 on current pmap.
3337  *  Note that kernel pte1 must be changed on all pmaps.
3338  *
3339  *  According to the architecture reference manual published by ARM,
3340  *  the behaviour is UNPREDICTABLE when two or more TLB entries map the same VA.
3341  *  According to this manual, UNPREDICTABLE behaviours must never happen in
3342  *  a viable system. In contrast, on x86 processors, it is not specified which
3343  *  TLB entry mapping the virtual address will be used, but the MMU doesn't
3344  *  generate a bogus translation the way it does on Cortex-A8 rev 2 (Beaglebone
3345  *  Black).
3346  *
3347  *  It's a problem when either promotion or demotion is being done. The pte1
3348  *  update and appropriate TLB flush must be done atomically in general.
3349  */
3350 static void
3351 pmap_change_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va,
3352     pt1_entry_t npte1)
3353 {
3354
3355         if (pmap == kernel_pmap) {
3356                 struct pte1_action act;
3357
3358                 sched_pin();
3359                 act.va = va;
3360                 act.npte1 = npte1;
3361                 act.update = PCPU_GET(cpuid);
3362                 smp_rendezvous_cpus(all_cpus, smp_no_rendezvous_barrier,
3363                     pmap_update_pte1_action, NULL, &act);
3364                 sched_unpin();
3365         } else {
3366                 register_t cspr;
3367
3368                 /*
3369                  * Use break-before-make approach for changing userland
3370                  * mappings. It can cause L1 translation aborts on other
3371                  * cores in SMP case. So, special treatment is implemented
3372                  * in pmap_fault(). To reduce the likelihood that another core
3373                  * will be affected by the broken mapping, disable interrupts
3374                  * until the mapping change is completed.
3375                  */
3376                 cspr = disable_interrupts(PSR_I | PSR_F);
3377                 pte1_clear(pte1p);
3378                 pmap_tlb_flush_pte1(pmap, va, npte1);
3379                 pte1_store(pte1p, npte1);
3380                 restore_interrupts(cspr);
3381         }
3382 }
3383 #else
3384 static void
3385 pmap_change_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va,
3386     pt1_entry_t npte1)
3387 {
3388
3389         if (pmap == kernel_pmap) {
3390                 mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
3391                 pmap_update_pte1_kernel(va, npte1);
3392                 mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
3393         } else {
3394                 register_t cspr;
3395
3396                 /*
3397                  * Use break-before-make approach for changing userland
3398                  * mappings. It's absolutely safe in UP case when interrupts
3399                  * are disabled.
3400                  */
3401                 cspr = disable_interrupts(PSR_I | PSR_F);
3402                 pte1_clear(pte1p);
3403                 pmap_tlb_flush_pte1(pmap, va, npte1);
3404                 pte1_store(pte1p, npte1);
3405                 restore_interrupts(cspr);
3406         }
3407 }
3408 #endif
3409
3410 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3411 /*
3412  *  Tries to promote the NPTE2_IN_PT2, contiguous 4KB page mappings that are
3413  *  within a single page table page (PT2) to a single 1MB page mapping.
3414  *  For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3415  *  mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3416  *  mappings must have identical characteristics.
3417  *
3418  *  Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3419  *  promoted.  The reason is that kernel PTE1s are replicated in each pmap but
3420  *  pmap_remove_write(), pmap_clear_modify(), and pmap_clear_reference() only
3421  *  read the PTE1 from the kernel pmap.
3422  */
3423 static void
3424 pmap_promote_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va)
3425 {
3426         pt1_entry_t npte1;
3427         pt2_entry_t *fpte2p, fpte2, fpte2_fav;
3428         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
3429         vm_offset_t pteva __unused;
3430         vm_page_t m __unused;
3431
3432         PDEBUG(6, printf("%s(%p): try for va %#x pte1 %#x at %p\n", __func__,
3433             pmap, va, pte1_load(pte1p), pte1p));
3434
3435         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3436
3437         /*
3438          * Examine the first PTE2 in the specified PT2. Abort if this PTE2 is
3439          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3440          * within a 1MB page.
3441          */
3442         fpte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pte1_trunc(va));
3443         fpte2 = pte2_load(fpte2p);
3444         if ((fpte2 & ((PTE2_FRAME & PTE1_OFFSET) | PTE2_A | PTE2_V)) !=
3445             (PTE2_A | PTE2_V)) {
3446                 pmap_pte1_p_failures++;
3447                 CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure(1) for va %#x in pmap %p",
3448                     __func__, va, pmap);
3449                 return;
3450         }
3451         if (pte2_is_managed(fpte2) && pmap == kernel_pmap) {
3452                 pmap_pte1_p_failures++;
3453                 CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure(2) for va %#x in pmap %p",
3454                     __func__, va, pmap);
3455                 return;
3456         }
3457         if ((fpte2 & (PTE2_NM | PTE2_RO)) == PTE2_NM) {
3458                 /*
3459                  * When page is not modified, PTE2_RO can be set without
3460                  * a TLB invalidation.
3461                  */
3462                 fpte2 |= PTE2_RO;
3463                 pte2_store(fpte2p, fpte2);
3464         }
3465
3466         /*
3467          * Examine each of the other PTE2s in the specified PT2. Abort if this
3468          * PTE2 maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3469          * characteristics to the first PTE2.
3470          */
3471         fpte2_fav = (fpte2 & (PTE2_FRAME | PTE2_A | PTE2_V));
3472         fpte2_fav += PTE1_SIZE - PTE2_SIZE; /* examine from the end */
3473         for (pte2p = fpte2p + NPTE2_IN_PT2 - 1; pte2p > fpte2p; pte2p--) {
3474                 pte2 = pte2_load(pte2p);
3475                 if ((pte2 & (PTE2_FRAME | PTE2_A | PTE2_V)) != fpte2_fav) {
3476                         pmap_pte1_p_failures++;
3477                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure(3) for va %#x in pmap %p",
3478                             __func__, va, pmap);
3479                         return;
3480                 }
3481                 if ((pte2 & (PTE2_NM | PTE2_RO)) == PTE2_NM) {
3482                         /*
3483                          * When page is not modified, PTE2_RO can be set
3484                          * without a TLB invalidation. See note above.
3485                          */
3486                         pte2 |= PTE2_RO;
3487                         pte2_store(pte2p, pte2);
3488                         pteva = pte1_trunc(va) | (pte2 & PTE1_OFFSET &
3489                             PTE2_FRAME);
3490                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: protect for va %#x in pmap %p",
3491                             __func__, pteva, pmap);
3492                 }
3493                 if ((pte2 & PTE2_PROMOTE) != (fpte2 & PTE2_PROMOTE)) {
3494                         pmap_pte1_p_failures++;
3495                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure(4) for va %#x in pmap %p",
3496                             __func__, va, pmap);
3497                         return;
3498                 }
3499
3500                 fpte2_fav -= PTE2_SIZE;
3501         }
3502         /*
3503          * The page table page in its current state will stay in PT2TAB
3504          * until the PTE1 mapping the section is demoted by pmap_demote_pte1()
3505          * or destroyed by pmap_remove_pte1().
3506          *
3507          * Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE.
3508          */
3509         m = PHYS_TO_VM_PAGE(trunc_page(pte1_link_pa(pte1_load(pte1p))));
3510         KASSERT(m >= vm_page_array && m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3511             ("%s: PT2 page is out of range", __func__));
3512         KASSERT(m->pindex == (pte1_index(va) & ~PT2PG_MASK),
3513             ("%s: PT2 page's pindex is wrong", __func__));
3514
3515         /*
3516          * Get pte1 from pte2 format.
3517          */
3518         npte1 = (fpte2 & PTE1_FRAME) | ATTR_TO_L1(fpte2) | PTE1_V;
3519
3520         /*
3521          * Promote the pv entries.
3522          */
3523         if (pte2_is_managed(fpte2))
3524                 pmap_pv_promote_pte1(pmap, va, pte1_pa(npte1));
3525
3526         /*
3527          * Promote the mappings.
3528          */
3529         pmap_change_pte1(pmap, pte1p, va, npte1);
3530
3531         pmap_pte1_promotions++;
3532         CTR3(KTR_PMAP, "%s: success for va %#x in pmap %p",
3533             __func__, va, pmap);
3534
3535         PDEBUG(6, printf("%s(%p): success for va %#x pte1 %#x(%#x) at %p\n",
3536             __func__, pmap, va, npte1, pte1_load(pte1p), pte1p));
3537 }
3538 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
3539
3540 /*
3541  *  Zero L2 page table page.
3542  */
3543 static __inline void
3544 pmap_clear_pt2(pt2_entry_t *fpte2p)
3545 {
3546         pt2_entry_t *pte2p;
3547
3548         for (pte2p = fpte2p; pte2p < fpte2p + NPTE2_IN_PT2; pte2p++)
3549                 pte2_clear(pte2p);
3550
3551 }
3552
3553 /*
3554  *  Removes a 1MB page mapping from the kernel pmap.
3555  */
3556 static void
3557 pmap_remove_kernel_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va)
3558 {
3559         vm_page_t m;
3560         uint32_t pte1_idx;
3561         pt2_entry_t *fpte2p;
3562         vm_paddr_t pt2_pa;
3563
3564         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3565         m = pmap_pt2_page(pmap, va);
3566         if (m == NULL)
3567                 /*
3568                  * QQQ: Is this function called only on promoted pte1?
3569                  *      We certainly do section mappings directly
3570                  *      (without promotion) in kernel !!!
3571                  */
3572                 panic("%s: missing pt2 page", __func__);
3573
3574         pte1_idx = pte1_index(va);
3575
3576         /*
3577          * Initialize the L2 page table.
3578          */
3579         fpte2p = page_pt2(pt2map_pt2pg(va), pte1_idx);
3580         pmap_clear_pt2(fpte2p);
3581
3582         /*
3583          * Remove the mapping.
3584          */
3585         pt2_pa = page_pt2pa(VM_PAGE_TO_PHYS(m), pte1_idx);
3586         pmap_kenter_pte1(va, PTE1_LINK(pt2_pa));
3587
3588         /*
3589          * QQQ: We do not need to invalidate PT2MAP mapping
3590          * as we did not change it. I.e. the L2 page table page
3591          * was and still is mapped the same way.
3592          */
3593 }
3594
3595 /*
3596  *  Do the things to unmap a section in a process
3597  */
3598 static void
3599 pmap_remove_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t sva,
3600     struct spglist *free)
3601 {
3602         pt1_entry_t opte1;
3603         struct md_page *pvh;
3604         vm_offset_t eva, va;
3605         vm_page_t m;
3606
3607         PDEBUG(6, printf("%s(%p): va %#x pte1 %#x at %p\n", __func__, pmap, sva,
3608             pte1_load(pte1p), pte1p));
3609
3610         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3611         KASSERT((sva & PTE1_OFFSET) == 0,
3612             ("%s: sva is not 1mpage aligned", __func__));
3613
3614         /*
3615          * Clear and invalidate the mapping. It should occupy one and only TLB
3616          * entry. So, pmap_tlb_flush() called with aligned address should be
3617          * sufficient.
3618          */
3619         opte1 = pte1_load_clear(pte1p);
3620         pmap_tlb_flush(pmap, sva);
3621
3622         if (pte1_is_wired(opte1))
3623                 pmap->pm_stats.wired_count -= PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
3624         pmap->pm_stats.resident_count -= PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
3625         if (pte1_is_managed(opte1)) {
3626                 pvh = pa_to_pvh(pte1_pa(opte1));
3627                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
3628                 eva = sva + PTE1_SIZE;
3629                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_pa(opte1));
3630                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
3631                         if (pte1_is_dirty(opte1))
3632                                 vm_page_dirty(m);
3633                         if (opte1 & PTE1_A)
3634                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3635                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
3636                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
3637                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3638                 }
3639         }
3640         if (pmap == kernel_pmap) {
3641                 /*
3642                  * L2 page table(s) can't be removed from kernel map as
3643                  * kernel counts on it (stuff around pmap_growkernel()).
3644                  */
3645                  pmap_remove_kernel_pte1(pmap, pte1p, sva);
3646         } else {
3647                 /*
3648                  * Get associated L2 page table page.
3649                  * It's possible that the page was never allocated.
3650                  */
3651                 m = pmap_pt2_page(pmap, sva);
3652                 if (m != NULL)
3653                         pmap_unwire_pt2_all(pmap, sva, m, free);
3654         }
3655 }
3656
3657 /*
3658  *  Fills L2 page table page with mappings to consecutive physical pages.
3659  */
3660 static __inline void
3661 pmap_fill_pt2(pt2_entry_t *fpte2p, pt2_entry_t npte2)
3662 {
3663         pt2_entry_t *pte2p;
3664
3665         for (pte2p = fpte2p; pte2p < fpte2p + NPTE2_IN_PT2; pte2p++) {
3666                 pte2_store(pte2p, npte2);
3667                 npte2 += PTE2_SIZE;
3668         }
3669 }
3670
3671 /*
3672  *  Tries to demote a 1MB page mapping. If demotion fails, the
3673  *  1MB page mapping is invalidated.
3674  */
3675 static boolean_t
3676 pmap_demote_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va)
3677 {
3678         pt1_entry_t opte1, npte1;
3679         pt2_entry_t *fpte2p, npte2;
3680         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2_pa;
3681         vm_page_t m;
3682         struct spglist free;
3683         uint32_t pte1_idx, isnew = 0;
3684
3685         PDEBUG(6, printf("%s(%p): try for va %#x pte1 %#x at %p\n", __func__,
3686             pmap, va, pte1_load(pte1p), pte1p));
3687
3688         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3689
3690         opte1 = pte1_load(pte1p);
3691         KASSERT(pte1_is_section(opte1), ("%s: opte1 not a section", __func__));
3692
3693         if ((opte1 & PTE1_A) == 0 || (m = pmap_pt2_page(pmap, va)) == NULL) {
3694                 KASSERT(!pte1_is_wired(opte1),
3695                     ("%s: PT2 page for a wired mapping is missing", __func__));
3696
3697                 /*
3698                  * Invalidate the 1MB page mapping and return
3699                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
3700                  * allocation of the new page table page fails.
3701                  */
3702                 if ((opte1 & PTE1_A) == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL,
3703                     pte1_index(va) & ~PT2PG_MASK, VM_ALLOC_NOOBJ |
3704                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
3705                         SLIST_INIT(&free);
3706                         pmap_remove_pte1(pmap, pte1p, pte1_trunc(va), &free);
3707                         pmap_free_zero_pages(&free);
3708                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure for va %#x in pmap %p",
3709                             __func__, va, pmap);
3710                         return (FALSE);
3711                 }
3712                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3713                         pmap->pm_stats.resident_count++;
3714
3715                 isnew = 1;
3716
3717                 /*
3718                  * We init all L2 page tables in the page even if
3719                  * we are going to change everything for one L2 page
3720                  * table in a while.
3721                  */
3722                 pt2pg_pa = pmap_pt2pg_init(pmap, va, m);
3723         } else {
3724                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3725                         if (pt2_is_empty(m, va))
3726                                 isnew = 1; /* Demoting section w/o promotion. */
3727 #ifdef INVARIANTS
3728                         else
3729                                 KASSERT(pt2_is_full(m, va), ("%s: bad PT2 wire"
3730                                     " count %u", __func__,
3731                                     pt2_wirecount_get(m, pte1_index(va))));
3732 #endif
3733                 }
3734         }
3735
3736         pt2pg_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3737         pte1_idx = pte1_index(va);
3738         /*
3739          * If the pmap is current, then the PT2MAP can provide access to
3740          * the page table page (promoted L2 page tables are not unmapped).
3741          * Otherwise, temporarily map the L2 page table page (m) into
3742          * the kernel's address space at either PADDR1 or PADDR2.
3743          *
3744          * Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE.
3745          */
3746         if (pmap_is_current(pmap))
3747                 fpte2p = page_pt2(pt2map_pt2pg(va), pte1_idx);
3748         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
3749                 if (pte2_pa(pte2_load(PMAP1)) != pt2pg_pa) {
3750                         pte2_store(PMAP1, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
3751 #ifdef SMP
3752                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
3753 #endif
3754                         tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR1);
3755                         PMAP1changed++;
3756                 } else
3757 #ifdef SMP
3758                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
3759                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
3760                         tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR1);
3761                         PMAP1changedcpu++;
3762                 } else
3763 #endif
3764                         PMAP1unchanged++;
3765                 fpte2p = page_pt2((vm_offset_t)PADDR1, pte1_idx);
3766         } else {
3767                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
3768                 if (pte2_pa(pte2_load(PMAP2)) != pt2pg_pa) {
3769                         pte2_store(PMAP2, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
3770                         tlb_flush((vm_offset_t)PADDR2);
3771                 }
3772                 fpte2p = page_pt2((vm_offset_t)PADDR2, pte1_idx);
3773         }
3774         pt2_pa = page_pt2pa(pt2pg_pa, pte1_idx);
3775         npte1 = PTE1_LINK(pt2_pa);
3776
3777         KASSERT((opte1 & PTE1_A) != 0,
3778             ("%s: opte1 is missing PTE1_A", __func__));
3779         KASSERT((opte1 & (PTE1_NM | PTE1_RO)) != PTE1_NM,
3780             ("%s: opte1 has PTE1_NM", __func__));
3781
3782         /*
3783          *  Get pte2 from pte1 format.
3784         */
3785         npte2 = pte1_pa(opte1) | ATTR_TO_L2(opte1) | PTE2_V;
3786
3787         /*
3788          * If the L2 page table page is new, initialize it. If the mapping
3789          * has changed attributes, update the page table entries.
3790          */
3791         if (isnew != 0) {
3792                 pt2_wirecount_set(m, pte1_idx, NPTE2_IN_PT2);
3793                 pmap_fill_pt2(fpte2p, npte2);
3794         } else if ((pte2_load(fpte2p) & PTE2_PROMOTE) !=
3795                     (npte2 & PTE2_PROMOTE))
3796                 pmap_fill_pt2(fpte2p, npte2);
3797
3798         KASSERT(pte2_pa(pte2_load(fpte2p)) == pte2_pa(npte2),
3799             ("%s: fpte2p and npte2 map different physical addresses",
3800             __func__));
3801
3802         if (fpte2p == PADDR2)
3803                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
3804
3805         /*
3806          * Demote the mapping. This pmap is locked. The old PTE1 has
3807          * PTE1_A set. If the old PTE1 has not PTE1_RO set, it also
3808          * has not PTE1_NM set. Thus, there is no danger of a race with
3809          * another processor changing the setting of PTE1_A and/or PTE1_NM
3810          * between the read above and the store below.
3811          */
3812         pmap_change_pte1(pmap, pte1p, va, npte1);
3813
3814         /*
3815          * Demote the pv entry. This depends on the earlier demotion
3816          * of the mapping. Specifically, the (re)creation of a per-
3817          * page pv entry might trigger the execution of pmap_pv_reclaim(),
3818          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
3819          * and destroy the associated mapping. In order to destroy
3820          * the mapping, the PTE1 must have already changed from mapping
3821          * the 1mpage to referencing the page table page.
3822          */
3823         if (pte1_is_managed(opte1))
3824                 pmap_pv_demote_pte1(pmap, va, pte1_pa(opte1));
3825
3826         pmap_pte1_demotions++;
3827         CTR3(KTR_PMAP, "%s: success for va %#x in pmap %p",
3828             __func__, va, pmap);
3829
3830         PDEBUG(6, printf("%s(%p): success for va %#x pte1 %#x(%#x) at %p\n",
3831             __func__, pmap, va, npte1, pte1_load(pte1p), pte1p));
3832         return (TRUE);
3833 }
3834
3835 /*
3836  *      Insert the given physical page (p) at
3837  *      the specified virtual address (v) in the
3838  *      target physical map with the protection requested.
3839  *
3840  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3841  *      that the related pte can not be reclaimed.
3842  *
3843  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3844  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3845  *      insert this page into the given map NOW.
3846  */
3847 int
3848 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3849     u_int flags, int8_t psind)
3850 {
3851         pt1_entry_t *pte1p;
3852         pt2_entry_t *pte2p;
3853         pt2_entry_t npte2, opte2;
3854         pv_entry_t pv;
3855         vm_paddr_t opa, pa;
3856         vm_page_t mpte2, om;
3857         boolean_t wired;
3858
3859         va = trunc_page(va);
3860         mpte2 = NULL;
3861         wired = (flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0;
3862
3863         KASSERT(va <= vm_max_kernel_address, ("%s: toobig", __func__));
3864         KASSERT(va < UPT2V_MIN_ADDRESS || va >= UPT2V_MAX_ADDRESS,
3865             ("%s: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)", __func__,
3866             va));
3867         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3868                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3869
3870         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3871         PMAP_LOCK(pmap);
3872         sched_pin();
3873
3874         /*
3875          * In the case that a page table page is not
3876          * resident, we are creating it here.
3877          */
3878         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3879                 mpte2 = pmap_allocpte2(pmap, va, flags);
3880                 if (mpte2 == NULL) {
3881                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3882                             ("pmap_allocpte2 failed with sleep allowed"));
3883                         sched_unpin();
3884                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3885                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3886                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3887                 }
3888         }
3889         pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
3890         if (pte1_is_section(pte1_load(pte1p)))
3891                 panic("%s: attempted on 1MB page", __func__);
3892         pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, va);
3893         if (pte2p == NULL)
3894                 panic("%s: invalid L1 page table entry va=%#x", __func__, va);
3895
3896         om = NULL;
3897         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3898         opte2 = pte2_load(pte2p);
3899         opa = pte2_pa(opte2);
3900         /*
3901          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3902          */
3903         if (pte2_is_valid(opte2) && (opa == pa)) {
3904                 /*
3905                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3906                  * wiring PT2 pages as they remain resident as long as there
3907                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3908                  * the PT2 page will be also.
3909                  */
3910                 if (wired && !pte2_is_wired(opte2))
3911                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3912                 else if (!wired && pte2_is_wired(opte2))
3913                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3914
3915                 /*
3916                  * Remove extra pte2 reference
3917                  */
3918                 if (mpte2)
3919                         pt2_wirecount_dec(mpte2, pte1_index(va));
3920                 if (pte2_is_managed(opte2))
3921                         om = m;
3922                 goto validate;
3923         }
3924
3925         /*
3926          * QQQ: We think that changing physical address on writeable mapping
3927          *      is not safe. Well, maybe on kernel address space with correct
3928          *      locking, it can make a sense. However, we have no idea why
3929          *      anyone should do that on user address space. Are we wrong?
3930          */
3931         KASSERT((opa == 0) || (opa == pa) ||
3932             !pte2_is_valid(opte2) || ((opte2 & PTE2_RO) != 0),
3933             ("%s: pmap %p va %#x(%#x) opa %#x pa %#x - gotcha %#x %#x!",
3934             __func__, pmap, va, opte2, opa, pa, flags, prot));
3935
3936         pv = NULL;
3937
3938         /*
3939          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3940          * handle validating new mapping.
3941          */
3942         if (opa) {
3943                 if (pte2_is_wired(opte2))
3944                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3945                 if (pte2_is_managed(opte2)) {
3946                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3947                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3948                 }
3949                 /*
3950                  * Remove extra pte2 reference
3951                  */
3952                 if (mpte2 != NULL)
3953                         pt2_wirecount_dec(mpte2, va >> PTE1_SHIFT);
3954         } else
3955                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3956
3957         /*
3958          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3959          */
3960         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3961                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3962                     ("%s: managed mapping within the clean submap", __func__));
3963                 if (pv == NULL)
3964                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3965                 pv->pv_va = va;
3966                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3967         } else if (pv != NULL)
3968                 free_pv_entry(pmap, pv);
3969
3970         /*
3971          * Increment counters
3972          */
3973         if (wired)
3974                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3975
3976 validate:
3977         /*
3978          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3979          */
3980         npte2 = PTE2(pa, PTE2_NM, vm_page_pte2_attr(m));
3981         if (prot & VM_PROT_WRITE) {
3982                 if (pte2_is_managed(npte2))
3983                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3984         }
3985         else
3986                 npte2 |= PTE2_RO;
3987         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3988                 npte2 |= PTE2_NX;
3989         if (wired)
3990                 npte2 |= PTE2_W;
3991         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3992                 npte2 |= PTE2_U;
3993         if (pmap != kernel_pmap)
3994                 npte2 |= PTE2_NG;
3995
3996         /*
3997          * If the mapping or permission bits are different, we need
3998          * to update the pte2.
3999          *
4000          * QQQ: Think again and again what to do
4001          *      if the mapping is going to be changed!
4002          */
4003         if ((opte2 & ~(PTE2_NM | PTE2_A)) != (npte2 & ~(PTE2_NM | PTE2_A))) {
4004                 /*
4005                  * Sync icache if exec permission and attribute VM_MEMATTR_WB_WA
4006                  * is set. Do it now, before the mapping is stored and made
4007                  * valid for hardware table walk. If done later, there is a race
4008                  * for other threads of current process in lazy loading case.
4009                  * Don't do it for kernel memory which is mapped with exec
4010                  * permission even if the memory isn't going to hold executable
4011                  * code. The only time when icache sync is needed is after
4012                  * kernel module is loaded and the relocation info is processed.
4013                  * And it's done in elf_cpu_load_file().
4014                  *
4015                  * QQQ: (1) Does it exist any better way where
4016                  *          or how to sync icache?
4017                  *      (2) Now, we do it on a page basis.
4018                  */
4019                 if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) && pmap != kernel_pmap &&
4020                     m->md.pat_mode == VM_MEMATTR_WB_WA &&
4021                     (opa != pa || (opte2 & PTE2_NX)))
4022                         cache_icache_sync_fresh(va, pa, PAGE_SIZE);
4023
4024                 npte2 |= PTE2_A;
4025                 if (flags & VM_PROT_WRITE)
4026                         npte2 &= ~PTE2_NM;
4027                 if (opte2 & PTE2_V) {
4028                         /* Change mapping with break-before-make approach. */
4029                         opte2 = pte2_load_clear(pte2p);
4030                         pmap_tlb_flush(pmap, va);
4031                         pte2_store(pte2p, npte2);
4032                         if (opte2 & PTE2_A) {
4033                                 if (pte2_is_managed(opte2))
4034                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
4035                         }
4036                         if (pte2_is_dirty(opte2)) {
4037                                 if (pte2_is_managed(opte2))
4038                                         vm_page_dirty(om);
4039                         }
4040                         if (pte2_is_managed(opte2) &&
4041                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
4042                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4043                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
4044                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
4045                 } else
4046                         pte2_store(pte2p, npte2);
4047         }
4048 #if 0
4049         else {
4050                 /*
4051                  * QQQ: In time when both access and not mofified bits are
4052                  *      emulated by software, this should not happen. Some
4053                  *      analysis is need, if this really happen. Missing
4054                  *      tlb flush somewhere could be the reason.
4055                  */
4056                 panic("%s: pmap %p va %#x opte2 %x npte2 %x !!", __func__, pmap,
4057                     va, opte2, npte2);
4058         }
4059 #endif
4060
4061 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
4062         /*
4063          * If both the L2 page table page and the reservation are fully
4064          * populated, then attempt promotion.
4065          */
4066         if ((mpte2 == NULL || pt2_is_full(mpte2, va)) &&
4067             sp_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4068             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
4069                 pmap_promote_pte1(pmap, pte1p, va);
4070 #endif
4071         sched_unpin();
4072         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4073         PMAP_UNLOCK(pmap);
4074         return (KERN_SUCCESS);
4075 }
4076
4077 /*
4078  *  Do the things to unmap a page in a process.
4079  */
4080 static int
4081 pmap_remove_pte2(pmap_t pmap, pt2_entry_t *pte2p, vm_offset_t va,
4082     struct spglist *free)
4083 {
4084         pt2_entry_t opte2;
4085         vm_page_t m;
4086
4087         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4088         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4089
4090         /* Clear and invalidate the mapping. */
4091         opte2 = pte2_load_clear(pte2p);
4092         pmap_tlb_flush(pmap, va);
4093
4094         KASSERT(pte2_is_valid(opte2), ("%s: pmap %p va %#x not link pte2 %#x",
4095             __func__, pmap, va, opte2));
4096
4097         if (opte2 & PTE2_W)
4098                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
4099         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
4100         if (pte2_is_managed(opte2)) {
4101                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(opte2));
4102                 if (pte2_is_dirty(opte2))
4103                         vm_page_dirty(m);
4104                 if (opte2 & PTE2_A)
4105                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
4106                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
4107         }
4108         return (pmap_unuse_pt2(pmap, va, free));
4109 }
4110
4111 /*
4112  *  Remove a single page from a process address space.
4113  */
4114 static void
4115 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
4116 {
4117         pt2_entry_t *pte2p;
4118
4119         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4120         KASSERT(curthread->td_pinned > 0,
4121             ("%s: curthread not pinned", __func__));
4122         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4123         if ((pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, va)) == NULL ||
4124             !pte2_is_valid(pte2_load(pte2p)))
4125                 return;
4126         pmap_remove_pte2(pmap, pte2p, va, free);
4127 }
4128
4129 /*
4130  *  Remove the given range of addresses from the specified map.
4131  *
4132  *  It is assumed that the start and end are properly
4133  *  rounded to the page size.
4134  */
4135 void
4136 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4137 {
4138         vm_offset_t nextva;
4139         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
4140         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
4141         struct spglist free;
4142
4143         /*
4144          * Perform an unsynchronized read. This is, however, safe.
4145          */
4146         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
4147                 return;
4148
4149         SLIST_INIT(&free);
4150
4151         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4152         sched_pin();
4153         PMAP_LOCK(pmap);
4154
4155         /*
4156          * Special handling of removing one page. A very common
4157          * operation and easy to short circuit some code.
4158          */
4159         if (sva + PAGE_SIZE == eva) {
4160                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, sva));
4161                 if (pte1_is_link(pte1)) {
4162                         pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
4163                         goto out;
4164                 }
4165         }
4166
4167         for (; sva < eva; sva = nextva) {
4168                 /*
4169                  * Calculate address for next L2 page table.
4170                  */
4171                 nextva = pte1_trunc(sva + PTE1_SIZE);
4172                 if (nextva < sva)
4173                         nextva = eva;
4174                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
4175                         break;
4176
4177                 pte1p = pmap_pte1(pmap, sva);
4178                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4179
4180                 /*
4181                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the L1 page
4182                  * table is always allocated, and in kernel virtual.
4183                  */
4184                 if (pte1 == 0)
4185                         continue;
4186
4187                 if (pte1_is_section(pte1)) {
4188                         /*
4189                          * Are we removing the entire large page?  If not,
4190                          * demote the mapping and fall through.
4191                          */
4192                         if (sva + PTE1_SIZE == nextva && eva >= nextva) {
4193                                 pmap_remove_pte1(pmap, pte1p, sva, &free);
4194                                 continue;
4195                         } else if (!pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, sva)) {
4196                                 /* The large page mapping was destroyed. */
4197                                 continue;
4198                         }
4199 #ifdef INVARIANTS
4200                         else {
4201                                 /* Update pte1 after demotion. */
4202                                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4203                         }
4204 #endif
4205                 }
4206
4207                 KASSERT(pte1_is_link(pte1), ("%s: pmap %p va %#x pte1 %#x at %p"
4208                     " is not link", __func__, pmap, sva, pte1, pte1p));
4209
4210                 /*
4211                  * Limit our scan to either the end of the va represented
4212                  * by the current L2 page table page, or to the end of the
4213                  * range being removed.
4214                  */
4215                 if (nextva > eva)
4216                         nextva = eva;
4217
4218                 for (pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva); sva != nextva;
4219                     pte2p++, sva += PAGE_SIZE) {
4220                         pte2 = pte2_load(pte2p);
4221                         if (!pte2_is_valid(pte2))
4222                                 continue;
4223                         if (pmap_remove_pte2(pmap, pte2p, sva, &free))
4224                                 break;
4225                 }
4226         }
4227 out:
4228         sched_unpin();
4229         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4230         PMAP_UNLOCK(pmap);
4231         pmap_free_zero_pages(&free);
4232 }
4233
4234 /*
4235  *      Routine:        pmap_remove_all
4236  *      Function:
4237  *              Removes this physical page from
4238  *              all physical maps in which it resides.
4239  *              Reflects back modify bits to the pager.
4240  *
4241  *      Notes:
4242  *              Original versions of this routine were very
4243  *              inefficient because they iteratively called
4244  *              pmap_remove (slow...)
4245  */
4246
4247 void
4248 pmap_remove_all(vm_page_t m)
4249 {
4250         struct md_page *pvh;
4251         pv_entry_t pv;
4252         pmap_t pmap;
4253         pt2_entry_t *pte2p, opte2;
4254         pt1_entry_t *pte1p;
4255         vm_offset_t va;
4256         struct spglist free;
4257
4258         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4259             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
4260         SLIST_INIT(&free);
4261         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4262         sched_pin();
4263         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4264                 goto small_mappings;
4265         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4266         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
4267                 va = pv->pv_va;
4268                 pmap = PV_PMAP(pv);
4269                 PMAP_LOCK(pmap);
4270                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
4271                 (void)pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, va);
4272                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4273         }
4274 small_mappings:
4275         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
4276                 pmap = PV_PMAP(pv);
4277                 PMAP_LOCK(pmap);
4278                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4279                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
4280                 KASSERT(!pte1_is_section(pte1_load(pte1p)), ("%s: found "
4281                     "a 1mpage in page %p's pv list", __func__, m));
4282                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va);
4283                 opte2 = pte2_load_clear(pte2p);
4284                 pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
4285                 KASSERT(pte2_is_valid(opte2), ("%s: pmap %p va %x zero pte2",
4286                     __func__, pmap, pv->pv_va));
4287                 if (pte2_is_wired(opte2))
4288                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4289                 if (opte2 & PTE2_A)
4290                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
4291
4292                 /*
4293                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
4294                  */
4295                 if (pte2_is_dirty(opte2))
4296                         vm_page_dirty(m);
4297                 pmap_unuse_pt2(pmap, pv->pv_va, &free);
4298                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4299                 free_pv_entry(pmap, pv);
4300                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4301         }
4302         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4303         sched_unpin();
4304         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4305         pmap_free_zero_pages(&free);
4306 }
4307
4308 /*
4309  *  Just subroutine for pmap_remove_pages() to reasonably satisfy
4310  *  good coding style, a.k.a. 80 character line width limit hell.
4311  */
4312 static __inline void
4313 pmap_remove_pte1_quick(pmap_t pmap, pt1_entry_t pte1, pv_entry_t pv,
4314     struct spglist *free)
4315 {
4316         vm_paddr_t pa;
4317         vm_page_t m, mt, mpt2pg;
4318         struct md_page *pvh;
4319
4320         pa = pte1_pa(pte1);
4321         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
4322
4323         KASSERT(m->phys_addr == pa, ("%s: vm_page_t %p addr mismatch %#x %#x",
4324             __func__, m, m->phys_addr, pa));
4325         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4326             m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4327             ("%s: bad pte1 %#x", __func__, pte1));
4328
4329         if (pte1_is_dirty(pte1)) {
4330                 for (mt = m; mt < &m[PTE1_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
4331                         vm_page_dirty(mt);
4332         }
4333
4334         pmap->pm_stats.resident_count -= PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
4335         pvh = pa_to_pvh(pa);
4336         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4337         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4338                 for (mt = m; mt < &m[PTE1_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
4339                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4340                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4341         }
4342         mpt2pg = pmap_pt2_page(pmap, pv->pv_va);
4343         if (mpt2pg != NULL)
4344                 pmap_unwire_pt2_all(pmap, pv->pv_va, mpt2pg, free);
4345 }
4346
4347 /*
4348  *  Just subroutine for pmap_remove_pages() to reasonably satisfy
4349  *  good coding style, a.k.a. 80 character line width limit hell.
4350  */
4351 static __inline void
4352 pmap_remove_pte2_quick(pmap_t pmap, pt2_entry_t pte2, pv_entry_t pv,
4353     struct spglist *free)
4354 {
4355         vm_paddr_t pa;
4356         vm_page_t m;
4357         struct md_page *pvh;
4358
4359         pa = pte2_pa(pte2);
4360         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
4361
4362         KASSERT(m->phys_addr == pa, ("%s: vm_page_t %p addr mismatch %#x %#x",
4363             __func__, m, m->phys_addr, pa));
4364         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4365             m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4366             ("%s: bad pte2 %#x", __func__, pte2));
4367
4368         if (pte2_is_dirty(pte2))
4369                 vm_page_dirty(m);
4370
4371         pmap->pm_stats.resident_count--;
4372         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4373         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4374                 pvh = pa_to_pvh(pa);
4375                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4376                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4377         }
4378         pmap_unuse_pt2(pmap, pv->pv_va, free);
4379 }
4380
4381 /*
4382  *  Remove all pages from specified address space this aids process
4383  *  exit speeds. Also, this code is special cased for current process
4384  *  only, but can have the more generic (and slightly slower) mode enabled.
4385  *  This is much faster than pmap_remove in the case of running down
4386  *  an entire address space.
4387  */
4388 void
4389 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4390 {
4391         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
4392         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
4393         pv_entry_t pv;
4394         struct pv_chunk *pc, *npc;
4395         struct spglist free;
4396         int field, idx;
4397         int32_t bit;
4398         uint32_t inuse, bitmask;
4399         boolean_t allfree;
4400
4401         /*
4402          * Assert that the given pmap is only active on the current
4403          * CPU.  Unfortunately, we cannot block another CPU from
4404          * activating the pmap while this function is executing.
4405          */
4406         KASSERT(pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace),
4407             ("%s: non-current pmap %p", __func__, pmap));
4408 #if defined(SMP) && defined(INVARIANTS)
4409         {
4410                 cpuset_t other_cpus;
4411
4412                 sched_pin();
4413                 other_cpus = pmap->pm_active;
4414                 CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &other_cpus);
4415                 sched_unpin();
4416                 KASSERT(CPU_EMPTY(&other_cpus),
4417                     ("%s: pmap %p active on other cpus", __func__, pmap));
4418         }
4419 #endif
4420         SLIST_INIT(&free);
4421         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4422         PMAP_LOCK(pmap);
4423         sched_pin();
4424         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4425                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("%s: wrong pmap %p %p",
4426                     __func__, pmap, pc->pc_pmap));
4427                 allfree = TRUE;
4428                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4429                         inuse = (~(pc->pc_map[field])) & pc_freemask[field];
4430                         while (inuse != 0) {
4431                                 bit = ffs(inuse) - 1;
4432                                 bitmask = 1UL << bit;
4433                                 idx = field * 32 + bit;
4434                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4435                                 inuse &= ~bitmask;
4436
4437                                 /*
4438                                  * Note that we cannot remove wired pages
4439                                  * from a process' mapping at this time
4440                                  */
4441                                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
4442                                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4443                                 if (pte1_is_section(pte1)) {
4444                                         if (pte1_is_wired(pte1))  {
4445                                                 allfree = FALSE;
4446                                                 continue;
4447                                         }
4448                                         pte1_clear(pte1p);
4449                                         pmap_remove_pte1_quick(pmap, pte1, pv,
4450                                             &free);
4451                                 }
4452                                 else if (pte1_is_link(pte1)) {
4453                                         pte2p = pt2map_entry(pv->pv_va);
4454                                         pte2 = pte2_load(pte2p);
4455
4456                                         if (!pte2_is_valid(pte2)) {
4457                                                 printf("%s: pmap %p va %#x "
4458                                                     "pte2 %#x\n", __func__,
4459                                                     pmap, pv->pv_va, pte2);
4460                                                 panic("bad pte2");
4461                                         }
4462
4463                                         if (pte2_is_wired(pte2))   {
4464                                                 allfree = FALSE;
4465                                                 continue;
4466                                         }
4467                                         pte2_clear(pte2p);
4468                                         pmap_remove_pte2_quick(pmap, pte2, pv,
4469                                             &free);
4470                                 } else {
4471                                         printf("%s: pmap %p va %#x pte1 %#x\n",
4472                                             __func__, pmap, pv->pv_va, pte1);
4473                                         panic("bad pte1");
4474                                 }
4475
4476                                 /* Mark free */
4477                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4478                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4479                                 pv_entry_count--;
4480                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4481                         }
4482                 }
4483                 if (allfree) {
4484                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4485                         free_pv_chunk(pc);
4486                 }
4487         }
4488         tlb_flush_all_ng_local();
4489         sched_unpin();
4490         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4491         PMAP_UNLOCK(pmap);
4492         pmap_free_zero_pages(&free);
4493 }
4494
4495 /*
4496  *  This code makes some *MAJOR* assumptions:
4497  *  1. Current pmap & pmap exists.
4498  *  2. Not wired.
4499  *  3. Read access.
4500  *  4. No L2 page table pages.
4501  *  but is *MUCH* faster than pmap_enter...
4502  */
4503 static vm_page_t
4504 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
4505     vm_prot_t prot, vm_page_t mpt2pg)
4506 {
4507         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
4508         vm_paddr_t pa;
4509         struct spglist free;
4510         uint32_t l2prot;
4511
4512         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
4513             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
4514             ("%s: managed mapping within the clean submap", __func__));
4515         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4516         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4517
4518         /*
4519          * In the case that a L2 page table page is not
4520          * resident, we are creating it here.
4521          */
4522         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
4523                 u_int pte1_idx;
4524                 pt1_entry_t pte1, *pte1p;
4525                 vm_paddr_t pt2_pa;
4526
4527                 /*
4528                  * Get L1 page table things.
4529                  */
4530                 pte1_idx = pte1_index(va);
4531                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
4532                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4533
4534                 if (mpt2pg && (mpt2pg->pindex == (pte1_idx & ~PT2PG_MASK))) {
4535                         /*
4536                          * Each of NPT2_IN_PG L2 page tables on the page can
4537                          * come here. Make sure that associated L1 page table
4538                          * link is established.
4539                          *
4540                          * QQQ: It comes that we don't establish all links to
4541                          *      L2 page tables for newly allocated L2 page
4542                          *      tables page.
4543                          */
4544                         KASSERT(!pte1_is_section(pte1),
4545                             ("%s: pte1 %#x is section", __func__, pte1));
4546                         if (!pte1_is_link(pte1)) {
4547                                 pt2_pa = page_pt2pa(VM_PAGE_TO_PHYS(mpt2pg),
4548                                     pte1_idx);
4549                                 pte1_store(pte1p, PTE1_LINK(pt2_pa));
4550                         }
4551                         pt2_wirecount_inc(mpt2pg, pte1_idx);
4552                 } else {
4553                         /*
4554                          * If the L2 page table page is mapped, we just
4555                          * increment the hold count, and activate it.
4556                          */
4557                         if (pte1_is_section(pte1)) {
4558                                 return (NULL);
4559                         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
4560                                 mpt2pg = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(pte1));
4561                                 pt2_wirecount_inc(mpt2pg, pte1_idx);
4562                         } else {
4563                                 mpt2pg = _pmap_allocpte2(pmap, va,
4564                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4565                                 if (mpt2pg == NULL)
4566                                         return (NULL);
4567                         }
4568                 }
4569         } else {
4570                 mpt2pg = NULL;
4571         }
4572
4573         /*
4574          * This call to pt2map_entry() makes the assumption that we are
4575          * entering the page into the current pmap.  In order to support
4576          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte2_quick().
4577          * But that isn't as quick as pt2map_entry().
4578          */
4579         pte2p = pt2map_entry(va);
4580         pte2 = pte2_load(pte2p);
4581         if (pte2_is_valid(pte2)) {
4582                 if (mpt2pg != NULL) {
4583                         /*
4584                          * Remove extra pte2 reference
4585                          */
4586                         pt2_wirecount_dec(mpt2pg, pte1_index(va));
4587                         mpt2pg = NULL;
4588                 }
4589                 return (NULL);
4590         }
4591
4592         /*
4593          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
4594          */
4595         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
4596             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
4597                 if (mpt2pg != NULL) {
4598                         SLIST_INIT(&free);
4599                         if (pmap_unwire_pt2(pmap, va, mpt2pg, &free)) {
4600                                 pmap_tlb_flush(pmap, va);
4601                                 pmap_free_zero_pages(&free);
4602                         }
4603
4604                         mpt2pg = NULL;
4605                 }
4606                 return (NULL);
4607         }
4608
4609         /*
4610          * Increment counters
4611          */
4612         pmap->pm_stats.resident_count++;
4613
4614         /*
4615          * Now validate mapping with RO protection
4616          */
4617         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4618         l2prot = PTE2_RO | PTE2_NM;
4619         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
4620                 l2prot |= PTE2_U | PTE2_NG;
4621         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4622                 l2prot |= PTE2_NX;
4623         else if (m->md.pat_mode == VM_MEMATTR_WB_WA && pmap != kernel_pmap) {
4624                 /*
4625                  * Sync icache if exec permission and attribute VM_MEMATTR_WB_WA
4626                  * is set. QQQ: For more info, see comments in pmap_enter().
4627                  */
4628                 cache_icache_sync_fresh(va, pa, PAGE_SIZE);
4629         }
4630         pte2_store(pte2p, PTE2(pa, l2prot, vm_page_pte2_attr(m)));
4631
4632         return (mpt2pg);
4633 }
4634
4635 void
4636 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
4637 {
4638
4639         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4640         PMAP_LOCK(pmap);
4641         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
4642         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4643         PMAP_UNLOCK(pmap);
4644 }
4645
4646 /*
4647  *  Tries to create 1MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
4648  *  FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
4649  *  blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
4650  *  (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry.
4651  */
4652 static boolean_t
4653 pmap_enter_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
4654 {
4655         pt1_entry_t *pte1p;
4656         vm_paddr_t pa;
4657         uint32_t l1prot;
4658
4659         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4660         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4661         pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
4662         if (pte1_is_valid(pte1_load(pte1p))) {
4663                 CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure for va %#lx in pmap %p", __func__,
4664                     va, pmap);
4665                 return (FALSE);
4666         }
4667         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
4668                 /*
4669                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
4670                  */
4671                 if (!pmap_pv_insert_pte1(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
4672                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure for va %#lx in pmap %p",
4673                             __func__, va, pmap);
4674                         return (FALSE);
4675                 }
4676         }
4677         /*
4678          * Increment counters.
4679          */
4680         pmap->pm_stats.resident_count += PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
4681
4682         /*
4683          * Map the section.
4684          *
4685          * QQQ: Why VM_PROT_WRITE is not evaluated and the mapping is
4686          *      made readonly?
4687          */
4688         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4689         l1prot = PTE1_RO | PTE1_NM;
4690         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
4691                 l1prot |= PTE1_U | PTE1_NG;
4692         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4693                 l1prot |= PTE1_NX;
4694         else if (m->md.pat_mode == VM_MEMATTR_WB_WA && pmap != kernel_pmap) {
4695                 /*
4696                  * Sync icache if exec permission and attribute VM_MEMATTR_WB_WA
4697                  * is set. QQQ: For more info, see comments in pmap_enter().
4698                  */
4699                 cache_icache_sync_fresh(va, pa, PTE1_SIZE);
4700         }
4701         pte1_store(pte1p, PTE1(pa, l1prot, ATTR_TO_L1(vm_page_pte2_attr(m))));
4702
4703         pmap_pte1_mappings++;
4704         CTR3(KTR_PMAP, "%s: success for va %#lx in pmap %p", __func__, va,
4705             pmap);
4706         return (TRUE);
4707 }
4708
4709 /*
4710  *  Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
4711  *  The sequence begins with the given page m_start.  This page is
4712  *  mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
4713  *  mapped at a virtual address that is offset from start by the same
4714  *  amount as the page is offset from m_start within the object.  The
4715  *  last page in the sequence is the page with the largest offset from
4716  *  m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
4717  *  virtual address end.  Not every virtual page between start and end
4718  *  is mapped; only those for which a resident page exists with the
4719  *  corresponding offset from m_start are mapped.
4720  */
4721 void
4722 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
4723     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
4724 {
4725         vm_offset_t va;
4726         vm_page_t m, mpt2pg;
4727         vm_pindex_t diff, psize;
4728
4729         PDEBUG(6, printf("%s: pmap %p start %#x end  %#x m %p prot %#x\n",
4730             __func__, pmap, start, end, m_start, prot));
4731
4732         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
4733         psize = atop(end - start);
4734         mpt2pg = NULL;
4735         m = m_start;
4736         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4737         PMAP_LOCK(pmap);
4738         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
4739                 va = start + ptoa(diff);
4740                 if ((va & PTE1_OFFSET) == 0 && va + PTE1_SIZE <= end &&
4741                     m->psind == 1 && sp_enabled &&
4742                     pmap_enter_pte1(pmap, va, m, prot))
4743                         m = &m[PTE1_SIZE / PAGE_SIZE - 1];
4744                 else
4745                         mpt2pg = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
4746                             mpt2pg);
4747                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
4748         }
4749         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4750         PMAP_UNLOCK(pmap);
4751 }
4752
4753 /*
4754  *  This code maps large physical mmap regions into the
4755  *  processor address space.  Note that some shortcuts
4756  *  are taken, but the code works.
4757  */
4758 void
4759 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
4760     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
4761 {
4762         pt1_entry_t *pte1p;
4763         vm_paddr_t pa, pte2_pa;
4764         vm_page_t p;
4765         vm_memattr_t pat_mode;
4766         u_int l1attr, l1prot;
4767
4768         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
4769         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
4770             ("%s: non-device object", __func__));
4771         if ((addr & PTE1_OFFSET) == 0 && (size & PTE1_OFFSET) == 0) {
4772                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
4773                         return;
4774                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
4775                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4776                     ("%s: invalid page %p", __func__, p));
4777                 pat_mode = p->md.pat_mode;
4778
4779                 /*
4780                  * Abort the mapping if the first page is not physically
4781                  * aligned to a 1MB page boundary.
4782                  */
4783                 pte2_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
4784                 if (pte2_pa & PTE1_OFFSET)
4785                         return;
4786
4787                 /*
4788                  * Skip the first page. Abort the mapping if the rest of
4789                  * the pages are not physically contiguous or have differing
4790                  * memory attributes.
4791                  */
4792                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4793                 for (pa = pte2_pa + PAGE_SIZE; pa < pte2_pa + size;
4794                     pa += PAGE_SIZE) {
4795                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4796                             ("%s: invalid page %p", __func__, p));
4797                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
4798                             pat_mode != p->md.pat_mode)
4799                                 return;
4800                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4801                 }
4802
4803                 /*
4804                  * Map using 1MB pages.
4805                  *
4806                  * QQQ: Well, we are mapping a section, so same condition must
4807                  * be hold like during promotion. It looks that only RW mapping
4808                  * is done here, so readonly mapping must be done elsewhere.
4809                  */
4810                 l1prot = PTE1_U | PTE1_NG | PTE1_RW | PTE1_M | PTE1_A;
4811                 l1attr = ATTR_TO_L1(vm_memattr_to_pte2(pat_mode));
4812                 PMAP_LOCK(pmap);
4813                 for (pa = pte2_pa; pa < pte2_pa + size; pa += PTE1_SIZE) {
4814                         pte1p = pmap_pte1(pmap, addr);
4815                         if (!pte1_is_valid(pte1_load(pte1p))) {
4816                                 pte1_store(pte1p, PTE1(pa, l1prot, l1attr));
4817                                 pmap->pm_stats.resident_count += PTE1_SIZE /
4818                                     PAGE_SIZE;
4819                                 pmap_pte1_mappings++;
4820                         }
4821                         /* Else continue on if the PTE1 is already valid. */
4822                         addr += PTE1_SIZE;
4823                 }
4824                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4825         }
4826 }
4827
4828 /*
4829  *  Do the things to protect a 1mpage in a process.
4830  */
4831 static void
4832 pmap_protect_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t sva,
4833     vm_prot_t prot)
4834 {
4835         pt1_entry_t npte1, opte1;
4836         vm_offset_t eva, va;
4837         vm_page_t m;
4838
4839         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4840         KASSERT((sva & PTE1_OFFSET) == 0,
4841             ("%s: sva is not 1mpage aligned", __func__));
4842
4843         opte1 = npte1 = pte1_load(pte1p);
4844         if (pte1_is_managed(opte1) && pte1_is_dirty(opte1)) {
4845                 eva = sva + PTE1_SIZE;
4846                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_pa(opte1));
4847                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
4848                         vm_page_dirty(m);
4849         }
4850         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
4851                 npte1 |= PTE1_RO | PTE1_NM;
4852         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4853                 npte1 |= PTE1_NX;
4854
4855         /*
4856          * QQQ: Herein, execute permission is never set.
4857          *      It only can be cleared. So, no icache
4858          *      syncing is needed.
4859          */
4860
4861         if (npte1 != opte1) {
4862                 pte1_store(pte1p, npte1);
4863                 pmap_tlb_flush(pmap, sva);
4864         }
4865 }
4866
4867 /*
4868  *      Set the physical protection on the
4869  *      specified range of this map as requested.
4870  */
4871 void
4872 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
4873 {
4874         boolean_t pv_lists_locked;
4875         vm_offset_t nextva;
4876         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
4877         pt2_entry_t *pte2p, opte2, npte2;
4878
4879         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
4880         if (prot == VM_PROT_NONE) {
4881                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
4882                 return;
4883         }
4884
4885         if ((prot & (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE)) ==
4886             (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE))
4887                 return;
4888
4889         if (pmap_is_current(pmap))
4890                 pv_lists_locked = FALSE;
4891         else {
4892                 pv_lists_locked = TRUE;
4893 resume:
4894                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4895                 sched_pin();
4896         }
4897
4898         PMAP_LOCK(pmap);
4899         for (; sva < eva; sva = nextva) {
4900                 /*
4901                  * Calculate address for next L2 page table.
4902                  */
4903                 nextva = pte1_trunc(sva + PTE1_SIZE);
4904                 if (nextva < sva)
4905                         nextva = eva;
4906
4907                 pte1p = pmap_pte1(pmap, sva);
4908                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4909
4910                 /*
4911                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that L1 page
4912                  * page table is always allocated, and in kernel virtual.
4913                  */
4914                 if (pte1 == 0)
4915                         continue;
4916
4917                 if (pte1_is_section(pte1)) {
4918                         /*
4919                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
4920                          * demote the mapping and fall through.
4921                          */
4922                         if (sva + PTE1_SIZE == nextva && eva >= nextva) {
4923                                 pmap_protect_pte1(pmap, pte1p, sva, prot);
4924                                 continue;
4925                         } else {
4926                                 if (!pv_lists_locked) {
4927                                         pv_lists_locked = TRUE;
4928                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4929                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4930                                                 goto resume;
4931                                         }
4932                                         sched_pin();
4933                                 }
4934                                 if (!pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, sva)) {
4935                                         /*
4936                                          * The large page mapping
4937                                          * was destroyed.
4938                                          */
4939                                         continue;
4940                                 }
4941 #ifdef INVARIANTS
4942                                 else {
4943                                         /* Update pte1 after demotion */
4944                                         pte1 = pte1_load(pte1p);
4945                                 }
4946 #endif
4947                         }
4948                 }
4949
4950                 KASSERT(pte1_is_link(pte1), ("%s: pmap %p va %#x pte1 %#x at %p"
4951                     " is not link", __func__, pmap, sva, pte1, pte1p));
4952
4953                 /*
4954                  * Limit our scan to either the end of the va represented
4955                  * by the current L2 page table page, or to the end of the
4956                  * range being protected.
4957                  */
4958                 if (nextva > eva)
4959                         nextva = eva;
4960
4961                 for (pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva); sva != nextva; pte2p++,
4962                     sva += PAGE_SIZE) {
4963                         vm_page_t m;
4964
4965                         opte2 = npte2 = pte2_load(pte2p);
4966                         if (!pte2_is_valid(opte2))
4967                                 continue;
4968
4969                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
4970                                 if (pte2_is_managed(opte2) &&
4971                                     pte2_is_dirty(opte2)) {
4972                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(opte2));
4973                                         vm_page_dirty(m);
4974                                 }
4975                                 npte2 |= PTE2_RO | PTE2_NM;
4976                         }
4977
4978                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4979                                 npte2 |= PTE2_NX;
4980
4981                         /*
4982                          * QQQ: Herein, execute permission is never set.
4983                          *      It only can be cleared. So, no icache
4984                          *      syncing is needed.
4985                          */
4986
4987                         if (npte2 != opte2) {
4988                                 pte2_store(pte2p, npte2);
4989                                 pmap_tlb_flush(pmap, sva);
4990                         }
4991                 }
4992         }
4993         if (pv_lists_locked) {
4994                 sched_unpin();
4995                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4996         }
4997         PMAP_UNLOCK(pmap);
4998 }
4999
5000 /*
5001  *      pmap_pvh_wired_mappings:
5002  *
5003  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
5004  */
5005 static int
5006 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
5007 {
5008         pmap_t pmap;
5009         pt1_entry_t pte1;
5010         pt2_entry_t pte2;
5011         pv_entry_t pv;
5012
5013         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
5014         sched_pin();
5015         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5016                 pmap = PV_PMAP(pv);
5017                 PMAP_LOCK(pmap);
5018                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, pv->pv_va));
5019                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5020                         if (pte1_is_wired(pte1))
5021                                 count++;
5022                 } else {
5023                         KASSERT(pte1_is_link(pte1),
5024                             ("%s: pte1 %#x is not link", __func__, pte1));
5025                         pte2 = pte2_load(pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va));
5026                         if (pte2_is_wired(pte2))
5027                                 count++;
5028                 }
5029                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5030         }
5031         sched_unpin();
5032         return (count);
5033 }
5034
5035 /*
5036  *      pmap_page_wired_mappings:
5037  *
5038  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
5039  *      that are wired.
5040  */
5041 int
5042 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
5043 {
5044         int count;
5045
5046         count = 0;
5047         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
5048                 return (count);
5049         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5050         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
5051         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
5052                 count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
5053                     count);
5054         }
5055         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5056         return (count);
5057 }
5058
5059 /*
5060  *  Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
5061  *  physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 1mpage
5062  *  mappings are supported.
5063  */
5064 static boolean_t
5065 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
5066 {
5067         pv_entry_t pv;
5068         pt1_entry_t pte1;
5069         pt2_entry_t pte2;
5070         pmap_t pmap;
5071         boolean_t rv;
5072
5073         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
5074         rv = FALSE;
5075         sched_pin();
5076         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5077                 pmap = PV_PMAP(pv);
5078                 PMAP_LOCK(pmap);
5079                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, pv->pv_va));
5080                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5081                         rv = pte1_is_dirty(pte1);
5082                 } else {
5083                         KASSERT(pte1_is_link(pte1),
5084                             ("%s: pte1 %#x is not link", __func__, pte1));
5085                         pte2 = pte2_load(pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va));
5086                         rv = pte2_is_dirty(pte2);
5087                 }
5088                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5089                 if (rv)
5090                         break;
5091         }
5092         sched_unpin();
5093         return (rv);
5094 }
5095
5096 /*
5097  *      pmap_is_modified:
5098  *
5099  *      Return whether or not the specified physical page was modified
5100  *      in any physical maps.
5101  */
5102 boolean_t
5103 pmap_is_modified(vm_page_t m)
5104 {
5105         boolean_t rv;
5106
5107         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5108             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5109
5110         /*
5111          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
5112          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
5113          * is clear, no PTE2s can have PG_M set.
5114          */
5115         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5116         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5117                 return (FALSE);
5118         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5119         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
5120             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
5121             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
5122         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5123         return (rv);
5124 }
5125
5126 /*
5127  *      pmap_is_prefaultable:
5128  *
5129  *      Return whether or not the specified virtual address is eligible
5130  *      for prefault.
5131  */
5132 boolean_t
5133 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
5134 {
5135         pt1_entry_t pte1;
5136         pt2_entry_t pte2;
5137         boolean_t rv;
5138
5139         rv = FALSE;
5140         PMAP_LOCK(pmap);
5141         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, addr));
5142         if (pte1_is_link(pte1)) {
5143                 pte2 = pte2_load(pt2map_entry(addr));
5144                 rv = !pte2_is_valid(pte2) ;
5145         }
5146         PMAP_UNLOCK(pmap);
5147         return (rv);
5148 }
5149
5150 /*
5151  *  Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
5152  *  otherwise. Both page and 1mpage mappings are supported.
5153  */
5154 static boolean_t
5155 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
5156 {
5157
5158         pv_entry_t pv;
5159         pt1_entry_t pte1;
5160         pt2_entry_t pte2;
5161         pmap_t pmap;
5162         boolean_t rv;
5163
5164         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
5165         rv = FALSE;
5166         sched_pin();
5167         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5168                 pmap = PV_PMAP(pv);
5169                 PMAP_LOCK(pmap);
5170                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, pv->pv_va));
5171                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5172                         rv = (pte1 & (PTE1_A | PTE1_V)) == (PTE1_A | PTE1_V);
5173                 } else {
5174                         pte2 = pte2_load(pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va));
5175                         rv = (pte2 & (PTE2_A | PTE2_V)) == (PTE2_A | PTE2_V);
5176                 }
5177                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5178                 if (rv)
5179                         break;
5180         }
5181         sched_unpin();
5182         return (rv);
5183 }
5184
5185 /*
5186  *      pmap_is_referenced:
5187  *
5188  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
5189  *      in any physical maps.
5190  */
5191 boolean_t
5192 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
5193 {
5194         boolean_t rv;
5195
5196         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5197             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5198         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5199         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
5200             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
5201             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
5202         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5203         return (rv);
5204 }
5205
5206 /*
5207  *      pmap_ts_referenced:
5208  *
5209  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
5210  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
5211  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
5212  *      reference bits set.
5213  *
5214  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
5215  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
5216  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
5217  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
5218  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
5219  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
5220  *      to pmap_is_modified().
5221  */
5222 int
5223 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
5224 {
5225         struct md_page *pvh;
5226         pv_entry_t pv, pvf;
5227         pmap_t pmap;
5228         pt1_entry_t  *pte1p, opte1;
5229         pt2_entry_t *pte2p, opte2;
5230         vm_paddr_t pa;
5231         int rtval = 0;
5232
5233         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5234             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5235         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
5236         pvh = pa_to_pvh(pa);
5237         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5238         sched_pin();
5239         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
5240             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
5241                 goto small_mappings;
5242         pv = pvf;
5243         do {
5244                 pmap = PV_PMAP(pv);
5245                 PMAP_LOCK(pmap);
5246                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
5247                 opte1 = pte1_load(pte1p);
5248                 if (pte1_is_dirty(opte1)) {
5249                         /*
5250                          * Although "opte1" is mapping a 1MB page, because
5251                          * this function is called at a 4KB page granularity,
5252                          * we only update the 4KB page under test.
5253                          */
5254                         vm_page_dirty(m);
5255                 }
5256                 if ((opte1 & PTE1_A) != 0) {
5257                         /*
5258                          * Since this reference bit is shared by 256 4KB pages,
5259                          * it should not be cleared every time it is tested.
5260                          * Apply a simple "hash" function on the physical page
5261                          * number, the virtual section number, and the pmap
5262                          * address to select one 4KB page out of the 256
5263                          * on which testing the reference bit will result
5264                          * in clearing that bit. This function is designed
5265                          * to avoid the selection of the same 4KB page
5266                          * for every 1MB page mapping.
5267                          *
5268                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
5269                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
5270                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
5271                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
5272                          * since the section is wired, the current state of
5273                          * its reference bit won't affect page replacement.
5274                          */
5275                          if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PTE1_SHIFT) ^
5276                             (uintptr_t)pmap) & (NPTE2_IN_PG - 1)) == 0 &&
5277                             !pte1_is_wired(opte1)) {
5278                                 pte1_clear_bit(pte1p, PTE1_A);
5279                                 pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
5280                         }
5281                         rtval++;
5282                 }
5283                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5284                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5285                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5286                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5287                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5288                 }
5289                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
5290                         goto out;
5291         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
5292 small_mappings:
5293         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
5294                 goto out;
5295         pv = pvf;
5296         do {
5297                 pmap = PV_PMAP(pv);
5298                 PMAP_LOCK(pmap);
5299                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
5300                 KASSERT(pte1_is_link(pte1_load(pte1p)),
5301                     ("%s: not found a link in page %p's pv list", __func__, m));
5302
5303                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va);
5304                 opte2 = pte2_load(pte2p);
5305                 if (pte2_is_dirty(opte2))
5306                         vm_page_dirty(m);
5307                 if ((opte2 & PTE2_A) != 0) {
5308                         pte2_clear_bit(pte2p, PTE2_A);
5309                         pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
5310                         rtval++;
5311                 }
5312                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5313                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5314                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5315                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5316                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5317                 }
5318         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
5319             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
5320 out:
5321         sched_unpin();
5322         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5323         return (rtval);
5324 }
5325
5326 /*
5327  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
5328  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
5329  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
5330  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
5331  *
5332  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
5333  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
5334  */
5335 void
5336 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
5337 {
5338         vm_offset_t nextva;
5339         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
5340         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
5341         boolean_t pv_lists_locked;
5342
5343         if (pmap_is_current(pmap))
5344                 pv_lists_locked = FALSE;
5345         else {
5346                 pv_lists_locked = TRUE;
5347 resume:
5348                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
5349                 sched_pin();
5350         }
5351         PMAP_LOCK(pmap);
5352         for (; sva < eva; sva = nextva) {
5353                 nextva = pte1_trunc(sva + PTE1_SIZE);
5354                 if (nextva < sva)
5355                         nextva = eva;
5356
5357                 pte1p = pmap_pte1(pmap, sva);
5358                 pte1 = pte1_load(pte1p);
5359
5360                 /*
5361                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that L1 page
5362                  * page table is always allocated, and in kernel virtual.
5363                  */
5364                 if (pte1 == 0)
5365                         continue;
5366
5367                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5368                         if (!pte1_is_wired(pte1))
5369                                 panic("%s: pte1 %#x not wired", __func__, pte1);
5370
5371                         /*
5372                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
5373                          * demote the mapping and fall through.
5374                          */
5375                         if (sva + PTE1_SIZE == nextva && eva >= nextva) {
5376                                 pte1_clear_bit(pte1p, PTE1_W);
5377                                 pmap->pm_stats.wired_count -= PTE1_SIZE /
5378                                     PAGE_SIZE;
5379                                 continue;
5380                         } else {
5381                                 if (!pv_lists_locked) {
5382                                         pv_lists_locked = TRUE;
5383                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5384                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5385                                                 /* Repeat sva. */
5386                                                 goto resume;
5387                                         }
5388                                         sched_pin();
5389                                 }
5390                                 if (!pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, sva))
5391                                         panic("%s: demotion failed", __func__);
5392 #ifdef INVARIANTS
5393                                 else {
5394                                         /* Update pte1 after demotion */
5395                                         pte1 = pte1_load(pte1p);
5396                                 }
5397 #endif
5398                         }
5399                 }
5400
5401                 KASSERT(pte1_is_link(pte1), ("%s: pmap %p va %#x pte1 %#x at %p"
5402                     " is not link", __func__, pmap, sva, pte1, pte1p));
5403
5404                 /*
5405                  * Limit our scan to either the end of the va represented
5406                  * by the current L2 page table page, or to the end of the
5407                  * range being protected.
5408                  */
5409                 if (nextva > eva)
5410                         nextva = eva;
5411
5412                 for (pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva); sva != nextva; pte2p++,
5413                     sva += PAGE_SIZE) {
5414                         pte2 = pte2_load(pte2p);
5415                         if (!pte2_is_valid(pte2))
5416                                 continue;
5417                         if (!pte2_is_wired(pte2))
5418                                 panic("%s: pte2 %#x is missing PTE2_W",
5419                                     __func__, pte2);
5420
5421                         /*
5422                          * PTE2_W must be cleared atomically. Although the pmap
5423                          * lock synchronizes access to PTE2_W, another processor
5424                          * could be changing PTE2_NM and/or PTE2_A concurrently.
5425                          */
5426                         pte2_clear_bit(pte2p, PTE2_W);
5427                         pmap->pm_stats.wired_count--;
5428                 }
5429         }
5430         if (pv_lists_locked) {
5431                 sched_unpin();
5432                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5433         }
5434         PMAP_UNLOCK(pmap);
5435 }
5436
5437 /*
5438  *  Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
5439  */
5440 void
5441 pmap_remove_write(vm_page_t m)
5442 {
5443         struct md_page *pvh;
5444         pv_entry_t next_pv, pv;
5445         pmap_t pmap;
5446         pt1_entry_t *pte1p;
5447         pt2_entry_t *pte2p, opte2;
5448         vm_offset_t va;
5449
5450         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5451             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5452
5453         /*
5454          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
5455          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
5456          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
5457          */
5458         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5459         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5460                 return;
5461         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5462         sched_pin();
5463         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5464                 goto small_mappings;
5465         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5466         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5467                 va = pv->pv_va;
5468                 pmap = PV_PMAP(pv);
5469                 PMAP_LOCK(pmap);
5470                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
5471                 if (!(pte1_load(pte1p) & PTE1_RO))
5472                         (void)pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, va);
5473                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5474         }
5475 small_mappings:
5476         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5477                 pmap = PV_PMAP(pv);
5478                 PMAP_LOCK(pmap);
5479                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
5480                 KASSERT(!pte1_is_section(pte1_load(pte1p)), ("%s: found"
5481                     " a section in page %p's pv list", __func__, m));
5482                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va);
5483                 opte2 = pte2_load(pte2p);
5484                 if (!(opte2 & PTE2_RO)) {
5485                         pte2_store(pte2p, opte2 | PTE2_RO | PTE2_NM);
5486                         if (pte2_is_dirty(opte2))
5487                                 vm_page_dirty(m);
5488                         pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
5489                 }
5490                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5491         }
5492         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
5493         sched_unpin();
5494         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5495 }
5496
5497 /*
5498  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
5499  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
5500  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
5501  */
5502 void
5503 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
5504 {
5505         pt1_entry_t *pte1p, opte1;
5506         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
5507         vm_offset_t pdnxt;
5508         vm_page_t m;
5509         boolean_t pv_lists_locked;
5510
5511         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
5512                 return;
5513         if (pmap_is_current(pmap))
5514                 pv_lists_locked = FALSE;
5515         else {
5516                 pv_lists_locked = TRUE;
5517 resume:
5518                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
5519                 sched_pin();
5520         }
5521         PMAP_LOCK(pmap);
5522         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
5523                 pdnxt = pte1_trunc(sva + PTE1_SIZE);
5524                 if (pdnxt < sva)
5525                         pdnxt = eva;
5526                 pte1p = pmap_pte1(pmap, sva);
5527                 opte1 = pte1_load(pte1p);
5528                 if (!pte1_is_valid(opte1)) /* XXX */
5529                         continue;
5530                 else if (pte1_is_section(opte1)) {
5531                         if (!pte1_is_managed(opte1))
5532                                 continue;
5533                         if (!pv_lists_locked) {
5534                                 pv_lists_locked = TRUE;
5535                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5536                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
5537                                         goto resume;
5538                                 }
5539                                 sched_pin();
5540                         }
5541                         if (!pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, sva)) {
5542                                 /*
5543                                  * The large page mapping was destroyed.
5544                                  */
5545                                 continue;
5546                         }
5547
5548                         /*
5549                          * Unless the page mappings are wired, remove the
5550                          * mapping to a single page so that a subsequent
5551                          * access may repromote.  Since the underlying L2 page
5552                          * table is fully populated, this removal never
5553                          * frees a L2 page table page.
5554                          */
5555                         if (!pte1_is_wired(opte1)) {
5556                                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva);
5557                                 KASSERT(pte2_is_valid(pte2_load(pte2p)),
5558                                     ("%s: invalid PTE2", __func__));
5559                                 pmap_remove_pte2(pmap, pte2p, sva, NULL);
5560                         }
5561                 }
5562                 if (pdnxt > eva)
5563                         pdnxt = eva;
5564                 for (pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte2p++,
5565                     sva += PAGE_SIZE) {
5566                         pte2 = pte2_load(pte2p);
5567                         if (!pte2_is_valid(pte2) || !pte2_is_managed(pte2))
5568                                 continue;
5569                         else if (pte2_is_dirty(pte2)) {
5570                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
5571                                         /*
5572                                          * Future calls to pmap_is_modified()
5573                                          * can be avoided by making the page
5574                                          * dirty now.
5575                                          */
5576                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(pte2));
5577                                         vm_page_dirty(m);
5578                                 }
5579                                 pte2_set_bit(pte2p, PTE2_NM);
5580                                 pte2_clear_bit(pte2p, PTE2_A);
5581                         } else if ((pte2 & PTE2_A) != 0)
5582                                 pte2_clear_bit(pte2p, PTE2_A);
5583                         else
5584                                 continue;
5585                         pmap_tlb_flush(pmap, sva);
5586                 }
5587         }
5588         if (pv_lists_locked) {
5589                 sched_unpin();
5590                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5591         }
5592         PMAP_UNLOCK(pmap);
5593 }
5594
5595 /*
5596  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5597  */
5598 void
5599 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5600 {
5601         struct md_page *pvh;
5602         pv_entry_t next_pv, pv;
5603         pmap_t pmap;
5604         pt1_entry_t *pte1p, opte1;
5605         pt2_entry_t *pte2p, opte2;
5606         vm_offset_t va;
5607
5608         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5609             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5610         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5611         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5612             ("%s: page %p is exclusive busy", __func__, m));
5613
5614         /*
5615          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTE2s can have PTE2_NM
5616          * cleared. If the object containing the page is locked and the page
5617          * is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently
5618          * set.
5619          */
5620         if ((m->flags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5621                 return;
5622         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5623         sched_pin();
5624         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5625                 goto small_mappings;
5626         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5627         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5628                 va = pv->pv_va;
5629                 pmap = PV_PMAP(pv);
5630                 PMAP_LOCK(pmap);
5631                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
5632                 opte1 = pte1_load(pte1p);
5633                 if (!(opte1 & PTE1_RO)) {
5634                         if (pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, va) &&
5635                             !pte1_is_wired(opte1)) {
5636                                 /*
5637                                  * Write protect the mapping to a
5638                                  * single page so that a subsequent
5639                                  * write access may repromote.
5640                                  */
5641                                 va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - pte1_pa(opte1);
5642                                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, va);
5643                                 opte2 = pte2_load(pte2p);
5644                                 if ((opte2 & PTE2_V)) {
5645                                         pte2_set_bit(pte2p, PTE2_NM | PTE2_RO);
5646                                         vm_page_dirty(m);
5647                                         pmap_tlb_flush(pmap, va);
5648                                 }
5649                         }
5650                 }
5651                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5652         }
5653 small_mappings:
5654         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5655                 pmap = PV_PMAP(pv);
5656                 PMAP_LOCK(pmap);
5657                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
5658                 KASSERT(!pte1_is_section(pte1_load(pte1p)), ("%s: found"
5659                     " a section in page %p's pv list", __func__, m));
5660                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va);
5661                 if (pte2_is_dirty(pte2_load(pte2p))) {
5662                         pte2_set_bit(pte2p, PTE2_NM);
5663                         pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
5664                 }
5665                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5666         }
5667         sched_unpin();
5668         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5669 }
5670
5671
5672 /*
5673  *  Sets the memory attribute for the specified page.
5674  */
5675 void
5676 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5677 {
5678         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
5679         vm_memattr_t oma;
5680         vm_paddr_t pa;
5681         struct pcpu *pc;
5682
5683         oma = m->md.pat_mode;
5684         m->md.pat_mode = ma;
5685
5686         CTR5(KTR_PMAP, "%s: page %p - 0x%08X oma: %d, ma: %d", __func__, m,
5687             VM_PAGE_TO_PHYS(m), oma, ma);
5688         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5689                 return;
5690 #if 0
5691         /*
5692          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5693          *
5694          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5695          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5696          * flushes the cache.
5697          */
5698         if (sf_buf_invalidate_cache(m, oma))
5699                 return;
5700 #endif
5701         /*
5702          * If page is not mapped by sf buffer, map the page
5703          * transient and do invalidation.
5704          */
5705         if (ma != oma) {
5706                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
5707                 sched_pin();
5708                 pc = get_pcpu();
5709                 cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5710                 mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5711                 if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5712                         panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
5713                 pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(pa, PTE2_AP_KRW,
5714                     vm_memattr_to_pte2(ma)));
5715                 dcache_wbinv_poc((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr, pa, PAGE_SIZE);
5716                 pte2_clear(cmap2_pte2p);
5717                 tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5718                 sched_unpin();
5719                 mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5720         }
5721 }
5722
5723 /*
5724  *  Miscellaneous support routines follow
5725  */
5726
5727 /*
5728  *  Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
5729  *  a 1mpage.  Otherwise, returns FALSE.
5730  */
5731 boolean_t
5732 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
5733 {
5734         boolean_t rv;
5735
5736         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
5737                 return (FALSE);
5738         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5739         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
5740             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
5741             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
5742         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5743         return (rv);
5744 }
5745
5746 /*
5747  *  Returns true if the pmap's pv is one of the first
5748  *  16 pvs linked to from this page.  This count may
5749  *  be changed upwards or downwards in the future; it
5750  *  is only necessary that true be returned for a small
5751  *  subset of pmaps for proper page aging.
5752  */
5753 boolean_t
5754 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
5755 {
5756         struct md_page *pvh;
5757         pv_entry_t pv;
5758         int loops = 0;
5759         boolean_t rv;
5760
5761         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5762             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5763         rv = FALSE;
5764         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5765         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5766                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
5767                         rv = TRUE;
5768                         break;
5769                 }
5770                 loops++;
5771                 if (loops >= 16)
5772                         break;
5773         }
5774         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
5775                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5776                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5777                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
5778                                 rv = TRUE;
5779                                 break;
5780                         }
5781                         loops++;
5782                         if (loops >= 16)
5783                                 break;
5784                 }
5785         }
5786         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5787         return (rv);
5788 }
5789
5790 /*
5791  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping
5792  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
5793  */
5794 void
5795 pmap_zero_page(vm_page_t m)
5796 {
5797         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
5798         struct pcpu *pc;
5799
5800         sched_pin();
5801         pc = get_pcpu();
5802         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5803         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5804         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5805                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
5806         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE2_AP_KRW,
5807             vm_page_pte2_attr(m)));
5808         pagezero(pc->pc_cmap2_addr);
5809         pte2_clear(cmap2_pte2p);
5810         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5811         sched_unpin();
5812         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5813 }
5814
5815 /*
5816  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping
5817  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
5818  *
5819  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
5820  */
5821 void
5822 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
5823 {
5824         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
5825         struct pcpu *pc;
5826
5827         sched_pin();
5828         pc = get_pcpu();
5829         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5830         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5831         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5832                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
5833         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE2_AP_KRW,
5834             vm_page_pte2_attr(m)));
5835         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE)
5836                 pagezero(pc->pc_cmap2_addr);
5837         else
5838                 bzero(pc->pc_cmap2_addr + off, size);
5839         pte2_clear(cmap2_pte2p);
5840         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5841         sched_unpin();
5842         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5843 }
5844
5845 /*
5846  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
5847  *      page by mapping the page into virtual memory and using
5848  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
5849  *      time.
5850  */
5851 void
5852 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
5853 {
5854         pt2_entry_t *cmap1_pte2p, *cmap2_pte2p;
5855         struct pcpu *pc;
5856
5857         sched_pin();
5858         pc = get_pcpu();
5859         cmap1_pte2p = pc->pc_cmap1_pte2p;
5860         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5861         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5862         if (pte2_load(cmap1_pte2p) != 0)
5863                 panic("%s: CMAP1 busy", __func__);
5864         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5865                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
5866         pte2_store(cmap1_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(src),
5867             PTE2_AP_KR | PTE2_NM, vm_page_pte2_attr(src)));
5868         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(dst),
5869             PTE2_AP_KRW, vm_page_pte2_attr(dst)));
5870         bcopy(pc->pc_cmap1_addr, pc->pc_cmap2_addr, PAGE_SIZE);
5871         pte2_clear(cmap1_pte2p);
5872         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap1_addr);
5873         pte2_clear(cmap2_pte2p);
5874         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5875         sched_unpin();
5876         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5877 }
5878
5879 int unmapped_buf_allowed = 1;
5880
5881 void
5882 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
5883     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
5884 {
5885         pt2_entry_t *cmap1_pte2p, *cmap2_pte2p;
5886         vm_page_t a_pg, b_pg;
5887         char *a_cp, *b_cp;
5888         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
5889         struct pcpu *pc;
5890         int cnt;
5891
5892         sched_pin();
5893         pc = get_pcpu();
5894         cmap1_pte2p = pc->pc_cmap1_pte2p;
5895         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5896         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5897         if (pte2_load(cmap1_pte2p) != 0)
5898                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
5899         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5900                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
5901         while (xfersize > 0) {
5902                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
5903                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
5904                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
5905                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
5906                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
5907                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
5908                 pte2_store(cmap1_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg),
5909                     PTE2_AP_KR | PTE2_NM, vm_page_pte2_attr(a_pg)));
5910                 tlb_flush_local((vm_offset_t)pc->pc_cmap1_addr);
5911                 pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg),
5912                     PTE2_AP_KRW, vm_page_pte2_attr(b_pg)));
5913                 tlb_flush_local((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5914                 a_cp = pc->pc_cmap1_addr + a_pg_offset;
5915                 b_cp = pc->pc_cmap2_addr + b_pg_offset;
5916                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
5917                 a_offset += cnt;
5918                 b_offset += cnt;
5919                 xfersize -= cnt;
5920         }
5921         pte2_clear(cmap1_pte2p);
5922         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap1_addr);
5923         pte2_clear(cmap2_pte2p);
5924         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5925         sched_unpin();
5926         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5927 }
5928
5929 vm_offset_t
5930 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
5931 {
5932         struct pcpu *pc;
5933         pt2_entry_t *pte2p;
5934
5935         critical_enter();
5936         pc = get_pcpu();
5937         pte2p = pc->pc_qmap_pte2p;
5938
5939         KASSERT(pte2_load(pte2p) == 0, ("%s: PTE2 busy", __func__));
5940
5941         pte2_store(pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE2_AP_KRW,
5942             vm_page_pte2_attr(m)));
5943         return (pc->pc_qmap_addr);
5944 }
5945
5946 void
5947 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
5948 {
5949         struct pcpu *pc;
5950         pt2_entry_t *pte2p;
5951
5952         pc = get_pcpu();
5953         pte2p = pc->pc_qmap_pte2p;
5954
5955         KASSERT(addr == pc->pc_qmap_addr, ("%s: invalid address", __func__));
5956         KASSERT(pte2_load(pte2p) != 0, ("%s: PTE2 not in use", __func__));
5957
5958         pte2_clear(pte2p);
5959         tlb_flush(pc->pc_qmap_addr);
5960         critical_exit();
5961 }
5962
5963 /*
5964  *      Copy the range specified by src_addr/len
5965  *      from the source map to the range dst_addr/len
5966  *      in the destination map.
5967  *
5968  *      This routine is only advisory and need not do anything.
5969  */
5970 void
5971 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
5972     vm_offset_t src_addr)
5973 {
5974         struct spglist free;
5975         vm_offset_t addr;
5976         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
5977         vm_offset_t nextva;
5978
5979         if (dst_addr != src_addr)
5980                 return;
5981
5982         if (!pmap_is_current(src_pmap))
5983                 return;
5984
5985         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5986         if (dst_pmap < src_pmap) {
5987                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
5988                 PMAP_LOCK(src_pmap);
5989         } else {
5990                 PMAP_LOCK(src_pmap);
5991                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
5992         }
5993         sched_pin();
5994         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = nextva) {
5995                 pt2_entry_t *src_pte2p, *dst_pte2p;
5996                 vm_page_t dst_mpt2pg, src_mpt2pg;
5997                 pt1_entry_t src_pte1;
5998                 u_int pte1_idx;
5999
6000                 KASSERT(addr < VM_MAXUSER_ADDRESS,
6001                     ("%s: invalid to pmap_copy page tables", __func__));
6002
6003                 nextva = pte1_trunc(addr + PTE1_SIZE);
6004                 if (nextva < addr)
6005                         nextva = end_addr;
6006
6007                 pte1_idx = pte1_index(addr);
6008                 src_pte1 = src_pmap->pm_pt1[pte1_idx];
6009                 if (pte1_is_section(src_pte1)) {
6010                         if ((addr & PTE1_OFFSET) != 0 ||
6011                             (addr + PTE1_SIZE) > end_addr)
6012                                 continue;
6013                         if (dst_pmap->pm_pt1[pte1_idx] == 0 &&
6014                             (!pte1_is_managed(src_pte1) ||
6015                             pmap_pv_insert_pte1(dst_pmap, addr,
6016                             pte1_pa(src_pte1)))) {
6017                                 dst_pmap->pm_pt1[pte1_idx] = src_pte1 &
6018                                     ~PTE1_W;
6019                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
6020                                     PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
6021                                 pmap_pte1_mappings++;
6022                         }
6023                         continue;
6024                 } else if (!pte1_is_link(src_pte1))
6025                         continue;
6026
6027                 src_mpt2pg = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(src_pte1));
6028
6029                 /*
6030                  * We leave PT2s to be linked from PT1 even if they are not
6031                  * referenced until all PT2s in a page are without reference.
6032                  *
6033                  * QQQ: It could be changed ...
6034                  */
6035 #if 0 /* single_pt2_link_is_cleared */
6036                 KASSERT(pt2_wirecount_get(src_mpt2pg, pte1_idx) > 0,
6037                     ("%s: source page table page is unused", __func__));
6038 #else
6039                 if (pt2_wirecount_get(src_mpt2pg, pte1_idx) == 0)
6040                         continue;
6041 #endif
6042                 if (nextva > end_addr)
6043                         nextva = end_addr;
6044
6045                 src_pte2p = pt2map_entry(addr);
6046                 while (addr < nextva) {
6047                         pt2_entry_t temp_pte2;
6048                         temp_pte2 = pte2_load(src_pte2p);
6049                         /*
6050                          * we only virtual copy managed pages
6051                          */
6052                         if (pte2_is_managed(temp_pte2)) {
6053                                 dst_mpt2pg = pmap_allocpte2(dst_pmap, addr,
6054                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
6055                                 if (dst_mpt2pg == NULL)
6056                                         goto out;
6057                                 dst_pte2p = pmap_pte2_quick(dst_pmap, addr);
6058                                 if (!pte2_is_valid(pte2_load(dst_pte2p)) &&
6059                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
6060                                     PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(temp_pte2)))) {
6061                                         /*
6062                                          * Clear the wired, modified, and
6063                                          * accessed (referenced) bits
6064                                          * during the copy.
6065                                          */
6066                                         temp_pte2 &=  ~(PTE2_W | PTE2_A);
6067                                         temp_pte2 |= PTE2_NM;
6068                                         pte2_store(dst_pte2p, temp_pte2);
6069                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
6070                                 } else {
6071                                         SLIST_INIT(&free);
6072                                         if (pmap_unwire_pt2(dst_pmap, addr,
6073                                             dst_mpt2pg, &free)) {
6074                                                 pmap_tlb_flush(dst_pmap, addr);
6075                                                 pmap_free_zero_pages(&free);
6076                                         }
6077                                         goto out;
6078                                 }
6079                                 if (pt2_wirecount_get(dst_mpt2pg, pte1_idx) >=
6080                                     pt2_wirecount_get(src_mpt2pg, pte1_idx))
6081                                         break;
6082                         }
6083                         addr += PAGE_SIZE;
6084                         src_pte2p++;
6085                 }
6086         }
6087 out:
6088         sched_unpin();
6089         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
6090         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
6091         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
6092 }
6093
6094 /*
6095  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
6096  *      different alignment might result in more section mappings.
6097  */
6098 void
6099 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
6100     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
6101 {
6102         vm_offset_t pte1_offset;
6103
6104         if (size < PTE1_SIZE)
6105                 return;
6106         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
6107                 offset += ptoa(object->pg_color);
6108         pte1_offset = offset & PTE1_OFFSET;
6109         if (size - ((PTE1_SIZE - pte1_offset) & PTE1_OFFSET) < PTE1_SIZE ||
6110             (*addr & PTE1_OFFSET) == pte1_offset)
6111                 return;
6112         if ((*addr & PTE1_OFFSET) < pte1_offset)
6113                 *addr = pte1_trunc(*addr) + pte1_offset;
6114         else
6115                 *addr = pte1_roundup(*addr) + pte1_offset;
6116 }
6117
6118 void
6119 pmap_activate(struct thread *td)
6120 {
6121         pmap_t pmap, oldpmap;
6122         u_int cpuid, ttb;
6123
6124         PDEBUG(9, printf("%s: td = %08x\n", __func__, (uint32_t)td));
6125
6126         critical_enter();
6127         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
6128         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
6129         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
6130
6131 #if defined(SMP)
6132         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
6133         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
6134 #else
6135         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
6136         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
6137 #endif
6138
6139         ttb = pmap_ttb_get(pmap);
6140
6141         /*
6142          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
6143          */
6144         td->td_pcb->pcb_pagedir = ttb;
6145         cp15_ttbr_set(ttb);
6146         PCPU_SET(curpmap, pmap);
6147         critical_exit();
6148 }
6149
6150 /*
6151  *  Perform the pmap work for mincore.
6152  */
6153 int
6154 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
6155 {
6156         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
6157         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
6158         vm_paddr_t pa;
6159         bool managed;
6160         int val;
6161
6162         PMAP_LOCK(pmap);
6163 retry:
6164         pte1p = pmap_pte1(pmap, addr);
6165         pte1 = pte1_load(pte1p);
6166         if (pte1_is_section(pte1)) {
6167                 pa = trunc_page(pte1_pa(pte1) | (addr & PTE1_OFFSET));
6168                 managed = pte1_is_managed(pte1);
6169                 val = MINCORE_SUPER | MINCORE_INCORE;
6170                 if (pte1_is_dirty(pte1))
6171                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
6172                 if (pte1 & PTE1_A)
6173                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
6174         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
6175                 pte2p = pmap_pte2(pmap, addr);
6176                 pte2 = pte2_load(pte2p);
6177                 pmap_pte2_release(pte2p);
6178                 pa = pte2_pa(pte2);
6179                 managed = pte2_is_managed(pte2);
6180                 val = MINCORE_INCORE;
6181                 if (pte2_is_dirty(pte2))
6182                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
6183                 if (pte2 & PTE2_A)
6184                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
6185         } else {
6186                 managed = false;
6187                 val = 0;
6188         }
6189         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
6190             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) && managed) {
6191                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
6192                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
6193                         goto retry;
6194         } else
6195                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
6196         PMAP_UNLOCK(pmap);
6197         return (val);
6198 }
6199
6200 void
6201 pmap_kenter_device(vm_offset_t va, vm_size_t size, vm_paddr_t pa)
6202 {
6203         vm_offset_t sva;
6204         uint32_t l2attr;
6205
6206         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
6207             ("%s: device mapping not page-sized", __func__));
6208
6209         sva = va;
6210         l2attr = vm_memattr_to_pte2(VM_MEMATTR_DEVICE);
6211         while (size != 0) {
6212                 pmap_kenter_prot_attr(va, pa, PTE2_AP_KRW, l2attr);
6213                 va += PAGE_SIZE;
6214                 pa += PAGE_SIZE;
6215                 size -= PAGE_SIZE;
6216         }
6217         tlb_flush_range(sva, va - sva);
6218 }
6219
6220 void
6221 pmap_kremove_device(vm_offset_t va, vm_size_t size)
6222 {
6223         vm_offset_t sva;
6224
6225         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
6226             ("%s: device mapping not page-sized", __func__));
6227
6228         sva = va;
6229         while (size != 0) {
6230                 pmap_kremove(va);
6231                 va += PAGE_SIZE;
6232                 size -= PAGE_SIZE;
6233         }
6234         tlb_flush_range(sva, va - sva);
6235 }
6236
6237 void
6238 pmap_set_pcb_pagedir(pmap_t pmap, struct pcb *pcb)
6239 {
6240
6241         pcb->pcb_pagedir = pmap_ttb_get(pmap);
6242 }
6243
6244
6245 /*
6246  *  Clean L1 data cache range by physical address.
6247  *  The range must be within a single page.
6248  */
6249 static void
6250 pmap_dcache_wb_pou(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, uint32_t attr)
6251 {
6252         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
6253         struct pcpu *pc;
6254
6255         KASSERT(((pa & PAGE_MASK) + size) <= PAGE_SIZE,
6256             ("%s: not on single page", __func__));
6257
6258         sched_pin();
6259         pc = get_pcpu();
6260         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
6261         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
6262         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
6263                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
6264         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(pa, PTE2_AP_KRW, attr));
6265         dcache_wb_pou((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr + (pa & PAGE_MASK), size);
6266         pte2_clear(cmap2_pte2p);
6267         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
6268         sched_unpin();
6269         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
6270 }
6271
6272 /*
6273  *  Sync instruction cache range which is not mapped yet.
6274  */
6275 void
6276 cache_icache_sync_fresh(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
6277 {
6278         uint32_t len, offset;
6279         vm_page_t m;
6280
6281         /* Write back d-cache on given address range. */
6282         offset = pa & PAGE_MASK;
6283         for ( ; size != 0; size -= len, pa += len, offset = 0) {
6284                 len = min(PAGE_SIZE - offset, size);
6285                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6286                 KASSERT(m != NULL, ("%s: vm_page_t is null for %#x",
6287                   __func__, pa));
6288                 pmap_dcache_wb_pou(pa, len, vm_page_pte2_attr(m));
6289         }
6290         /*
6291          * I-cache is VIPT. Only way how to flush all virtual mappings
6292          * on given physical address is to invalidate all i-cache.
6293          */
6294         icache_inv_all();
6295 }
6296
6297 void
6298 pmap_sync_icache(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_size_t size)
6299 {
6300
6301         /* Write back d-cache on given address range. */
6302         if (va >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
6303                 dcache_wb_pou(va, size);
6304         } else {
6305                 uint32_t len, offset;
6306                 vm_paddr_t pa;
6307                 vm_page_t m;
6308
6309                 offset = va & PAGE_MASK;
6310                 for ( ; size != 0; size -= len, va += len, offset = 0) {
6311                         pa = pmap_extract(pmap, va); /* offset is preserved */
6312                         len = min(PAGE_SIZE - offset, size);
6313                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6314                         KASSERT(m != NULL, ("%s: vm_page_t is null for %#x",
6315                                 __func__, pa));
6316                         pmap_dcache_wb_pou(pa, len, vm_page_pte2_attr(m));
6317                 }
6318         }
6319         /*
6320          * I-cache is VIPT. Only way how to flush all virtual mappings
6321          * on given physical address is to invalidate all i-cache.
6322          */
6323         icache_inv_all();
6324 }
6325
6326 /*
6327  *  The implementation of pmap_fault() uses IN_RANGE2() macro which
6328  *  depends on the fact that given range size is a power of 2.
6329  */
6330 CTASSERT(powerof2(NB_IN_PT1));
6331 CTASSERT(powerof2(PT2MAP_SIZE));
6332
6333 #define IN_RANGE2(addr, start, size)    \
6334     ((vm_offset_t)(start) == ((vm_offset_t)(addr) & ~((size) - 1)))
6335
6336 /*
6337  *  Handle access and R/W emulation faults.
6338  */
6339 int
6340 pmap_fault(pmap_t pmap, vm_offset_t far, uint32_t fsr, int idx, bool usermode)
6341 {
6342         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
6343         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
6344
6345         if (pmap == NULL)
6346                 pmap = kernel_pmap;
6347
6348         /*
6349          * In kernel, we should never get abort with FAR which is in range of
6350          * pmap->pm_pt1 or PT2MAP address spaces. If it happens, stop here
6351          * and print out a useful abort message and even get to the debugger
6352          * otherwise it likely ends with never ending loop of aborts.
6353          */
6354         if (__predict_false(IN_RANGE2(far, pmap->pm_pt1, NB_IN_PT1))) {
6355                 /*
6356                  * All L1 tables should always be mapped and present.
6357                  * However, we check only current one herein. For user mode,
6358                  * only permission abort from malicious user is not fatal.
6359                  * And alignment abort as it may have higher priority.
6360                  */
6361                 if (!usermode || (idx != FAULT_ALIGN && idx != FAULT_PERM_L2)) {
6362                         CTR4(KTR_PMAP, "%s: pmap %#x pm_pt1 %#x far %#x",
6363                             __func__, pmap, pmap->pm_pt1, far);
6364                         panic("%s: pm_pt1 abort", __func__);
6365                 }
6366                 return (KERN_INVALID_ADDRESS);
6367         }
6368         if (__predict_false(IN_RANGE2(far, PT2MAP, PT2MAP_SIZE))) {
6369                 /*
6370                  * PT2MAP should be always mapped and present in current
6371                  * L1 table. However, only existing L2 tables are mapped
6372                  * in PT2MAP. For user mode, only L2 translation abort and
6373                  * permission abort from malicious user is not fatal.
6374                  * And alignment abort as it may have higher priority.
6375                  */
6376                 if (!usermode || (idx != FAULT_ALIGN &&
6377                     idx != FAULT_TRAN_L2 && idx != FAULT_PERM_L2)) {
6378                         CTR4(KTR_PMAP, "%s: pmap %#x PT2MAP %#x far %#x",
6379                             __func__, pmap, PT2MAP, far);
6380                         panic("%s: PT2MAP abort", __func__);
6381                 }
6382                 return (KERN_INVALID_ADDRESS);
6383         }
6384
6385         /*
6386          * A pmap lock is used below for handling of access and R/W emulation
6387          * aborts. They were handled by atomic operations before so some
6388          * analysis of new situation is needed to answer the following question:
6389          * Is it safe to use the lock even for these aborts?
6390          *
6391          * There may happen two cases in general:
6392          *
6393          * (1) Aborts while the pmap lock is locked already - this should not
6394          * happen as pmap lock is not recursive. However, under pmap lock only
6395          * internal kernel data should be accessed and such data should be
6396          * mapped with A bit set and NM bit cleared. If double abort happens,
6397          * then a mapping of data which has caused it must be fixed. Further,
6398          * all new mappings are always made with A bit set and the bit can be
6399          * cleared only on managed mappings.
6400          *
6401          * (2) Aborts while another lock(s) is/are locked - this already can
6402          * happen. However, there is no difference here if it's either access or
6403          * R/W emulation abort, or if it's some other abort.
6404          */
6405
6406         PMAP_LOCK(pmap);
6407 #ifdef INVARIANTS
6408         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, far));
6409         if (pte1_is_link(pte1)) {
6410                 /*
6411                  * Check in advance that associated L2 page table is mapped into
6412                  * PT2MAP space. Note that faulty access to not mapped L2 page
6413                  * table is caught in more general check above where "far" is
6414                  * checked that it does not lay in PT2MAP space. Note also that
6415                  * L1 page table and PT2TAB always exist and are mapped.
6416                  */
6417                 pte2 = pt2tab_load(pmap_pt2tab_entry(pmap, far));
6418                 if (!pte2_is_valid(pte2))
6419                         panic("%s: missing L2 page table (%p, %#x)",
6420                             __func__, pmap, far);
6421         }
6422 #endif
6423 #ifdef SMP
6424         /*
6425          * Special treatment is due to break-before-make approach done when
6426          * pte1 is updated for userland mapping during section promotion or
6427          * demotion. If not caught here, pmap_enter() can find a section
6428          * mapping on faulting address. That is not allowed.
6429          */
6430         if (idx == FAULT_TRAN_L1 && usermode && cp15_ats1cur_check(far) == 0) {
6431                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6432                 return (KERN_SUCCESS);
6433         }
6434 #endif
6435         /*
6436          * Accesss bits for page and section. Note that the entry
6437          * is not in TLB yet, so TLB flush is not necessary.
6438          *
6439          * QQQ: This is hardware emulation, we do not call userret()
6440          *      for aborts from user mode.
6441          */
6442         if (idx == FAULT_ACCESS_L2) {
6443                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, far));
6444                 if (pte1_is_link(pte1)) {
6445                         /* L2 page table should exist and be mapped. */
6446                         pte2p = pt2map_entry(far);
6447                         pte2 = pte2_load(pte2p);
6448                         if (pte2_is_valid(pte2)) {
6449                                 pte2_store(pte2p, pte2 | PTE2_A);
6450                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6451                                 return (KERN_SUCCESS);
6452                         }
6453                 } else {
6454                         /*
6455                          * We got L2 access fault but PTE1 is not a link.
6456                          * Probably some race happened, do nothing.
6457                          */
6458                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: FAULT_ACCESS_L2 - pmap %#x far %#x",
6459                             __func__, pmap, far);
6460                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6461                         return (KERN_SUCCESS);
6462                 }
6463         }
6464         if (idx == FAULT_ACCESS_L1) {
6465                 pte1p = pmap_pte1(pmap, far);
6466                 pte1 = pte1_load(pte1p);
6467                 if (pte1_is_section(pte1)) {
6468                         pte1_store(pte1p, pte1 | PTE1_A);
6469                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6470                         return (KERN_SUCCESS);
6471                 } else {
6472                         /*
6473                          * We got L1 access fault but PTE1 is not section
6474                          * mapping. Probably some race happened, do nothing.
6475                          */
6476                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: FAULT_ACCESS_L1 - pmap %#x far %#x",
6477                             __func__, pmap, far);
6478                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6479                         return (KERN_SUCCESS);
6480                 }
6481         }
6482
6483         /*
6484          * Handle modify bits for page and section. Note that the modify
6485          * bit is emulated by software. So PTEx_RO is software read only
6486          * bit and PTEx_NM flag is real hardware read only bit.
6487          *
6488          * QQQ: This is hardware emulation, we do not call userret()
6489          *      for aborts from user mode.
6490          */
6491         if ((fsr & FSR_WNR) && (idx == FAULT_PERM_L2)) {
6492                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, far));
6493                 if (pte1_is_link(pte1)) {
6494                         /* L2 page table should exist and be mapped. */
6495                         pte2p = pt2map_entry(far);
6496                         pte2 = pte2_load(pte2p);
6497                         if (pte2_is_valid(pte2) && !(pte2 & PTE2_RO) &&
6498                             (pte2 & PTE2_NM)) {
6499                                 pte2_store(pte2p, pte2 & ~PTE2_NM);
6500                                 tlb_flush(trunc_page(far));
6501                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6502                                 return (KERN_SUCCESS);
6503                         }
6504                 } else {
6505                         /*
6506                          * We got L2 permission fault but PTE1 is not a link.
6507                          * Probably some race happened, do nothing.
6508                          */
6509                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: FAULT_PERM_L2 - pmap %#x far %#x",
6510                             __func__, pmap, far);
6511                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6512                         return (KERN_SUCCESS);
6513                 }
6514         }
6515         if ((fsr & FSR_WNR) && (idx == FAULT_PERM_L1)) {
6516                 pte1p = pmap_pte1(pmap, far);
6517                 pte1 = pte1_load(pte1p);
6518                 if (pte1_is_section(pte1)) {
6519                         if (!(pte1 & PTE1_RO) && (pte1 & PTE1_NM)) {
6520                                 pte1_store(pte1p, pte1 & ~PTE1_NM);
6521                                 tlb_flush(pte1_trunc(far));
6522                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6523                                 return (KERN_SUCCESS);
6524                         }
6525                 } else {
6526                         /*
6527                          * We got L1 permission fault but PTE1 is not section
6528                          * mapping. Probably some race happened, do nothing.
6529                          */
6530                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: FAULT_PERM_L1 - pmap %#x far %#x",
6531                             __func__, pmap, far);
6532                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6533                         return (KERN_SUCCESS);
6534                 }
6535         }
6536
6537         /*
6538          * QQQ: The previous code, mainly fast handling of access and
6539          *      modify bits aborts, could be moved to ASM. Now we are
6540          *      starting to deal with not fast aborts.
6541          */
6542         PMAP_UNLOCK(pmap);
6543         return (KERN_FAILURE);
6544 }
6545
6546 #if defined(PMAP_DEBUG)
6547 /*
6548  *  Reusing of KVA used in pmap_zero_page function !!!
6549  */
6550 static void
6551 pmap_zero_page_check(vm_page_t m)
6552 {
6553         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
6554         uint32_t *p, *end;
6555         struct pcpu *pc;
6556
6557         sched_pin();
6558         pc = get_pcpu();
6559         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
6560         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
6561         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
6562                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
6563         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE2_AP_KRW,
6564             vm_page_pte2_attr(m)));
6565         end = (uint32_t*)(pc->pc_cmap2_addr + PAGE_SIZE);
6566         for (p = (uint32_t*)pc->pc_cmap2_addr; p < end; p++)
6567                 if (*p != 0)
6568                         panic("%s: page %p not zero, va: %p", __func__, m,
6569                             pc->pc_cmap2_addr);
6570         pte2_clear(cmap2_pte2p);
6571         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
6572         sched_unpin();
6573         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
6574 }
6575
6576 int
6577 pmap_pid_dump(int pid)
6578 {
6579         pmap_t pmap;
6580         struct proc *p;
6581         int npte2 = 0;
6582         int i, j, index;
6583
6584         sx_slock(&allproc_lock);
6585         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
6586                 if (p->p_pid != pid || p->p_vmspace == NULL)
6587                         continue;
6588                 index = 0;
6589                 pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
6590                 for (i = 0; i < NPTE1_IN_PT1; i++) {
6591                         pt1_entry_t pte1;
6592                         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
6593                         vm_offset_t base, va;
6594                         vm_paddr_t pa;
6595                         vm_page_t m;
6596
6597                         base = i << PTE1_SHIFT;
6598                         pte1 = pte1_load(&pmap->pm_pt1[i]);
6599
6600                         if (pte1_is_section(pte1)) {
6601                                 /*
6602                                  * QQQ: Do something here!
6603                                  */
6604                         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
6605                                 for (j = 0; j < NPTE2_IN_PT2; j++) {
6606                                         va = base + (j << PAGE_SHIFT);
6607                                         if (va >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
6608                                                 if (index) {
6609                                                         index = 0;
6610                                                         printf("\n");
6611                                                 }
6612                                                 sx_sunlock(&allproc_lock);
6613                                                 return (npte2);
6614                                         }
6615                                         pte2p = pmap_pte2(pmap, va);
6616                                         pte2 = pte2_load(pte2p);
6617                                         pmap_pte2_release(pte2p);
6618                                         if (!pte2_is_valid(pte2))
6619                                                 continue;
6620
6621                                         pa = pte2_pa(pte2);
6622                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6623                                         printf("va: 0x%x, pa: 0x%x, h: %d, w:"
6624                                             " %d, f: 0x%x", va, pa,
6625                                             m->hold_count, m->wire_count,
6626                                             m->flags);
6627                                         npte2++;
6628                                         index++;
6629                                         if (index >= 2) {
6630                                                 index = 0;
6631                                                 printf("\n");
6632                                         } else {
6633                                                 printf(" ");
6634                                         }
6635                                 }
6636                         }
6637                 }
6638         }
6639         sx_sunlock(&allproc_lock);
6640         return (npte2);
6641 }
6642
6643 #endif
6644
6645 #ifdef DDB
6646 static pt2_entry_t *
6647 pmap_pte2_ddb(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
6648 {
6649         pt1_entry_t pte1;
6650         vm_paddr_t pt2pg_pa;
6651
6652         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
6653         if (!pte1_is_link(pte1))
6654                 return (NULL);
6655
6656         if (pmap_is_current(pmap))
6657                 return (pt2map_entry(va));
6658
6659         /* Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE. */
6660         pt2pg_pa = trunc_page(pte1_link_pa(pte1));
6661         if (pte2_pa(pte2_load(PMAP3)) != pt2pg_pa) {
6662                 pte2_store(PMAP3, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
6663 #ifdef SMP
6664                 PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
6665 #endif
6666                 tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR3);
6667         }
6668 #ifdef SMP
6669         else if (PMAP3cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
6670                 PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
6671                 tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR3);
6672         }
6673 #endif
6674         return (PADDR3 + (arm32_btop(va) & (NPTE2_IN_PG - 1)));
6675 }
6676
6677 static void
6678 dump_pmap(pmap_t pmap)
6679 {
6680
6681         printf("pmap %p\n", pmap);
6682         printf("  pm_pt1: %p\n", pmap->pm_pt1);
6683         printf("  pm_pt2tab: %p\n", pmap->pm_pt2tab);
6684         printf("  pm_active: 0x%08lX\n", pmap->pm_active.__bits[0]);
6685 }
6686
6687 DB_SHOW_COMMAND(pmaps, pmap_list_pmaps)
6688 {
6689
6690         pmap_t pmap;
6691         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
6692                 dump_pmap(pmap);
6693         }
6694 }
6695
6696 static int
6697 pte2_class(pt2_entry_t pte2)
6698 {
6699         int cls;
6700
6701         cls = (pte2 >> 2) & 0x03;
6702         cls |= (pte2 >> 4) & 0x04;
6703         return (cls);
6704 }
6705
6706 static void
6707 dump_section(pmap_t pmap, uint32_t pte1_idx)
6708 {
6709 }
6710
6711 static void
6712 dump_link(pmap_t pmap, uint32_t pte1_idx, boolean_t invalid_ok)
6713 {
6714         uint32_t i;
6715         vm_offset_t va;
6716         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
6717         vm_page_t m;
6718
6719         va = pte1_idx << PTE1_SHIFT;
6720         pte2p = pmap_pte2_ddb(pmap, va);
6721         for (i = 0; i < NPTE2_IN_PT2; i++, pte2p++, va += PAGE_SIZE) {
6722                 pte2 = pte2_load(pte2p);
6723                 if (pte2 == 0)
6724                         continue;
6725                 if (!pte2_is_valid(pte2)) {
6726                         printf(" 0x%08X: 0x%08X", va, pte2);
6727                         if (!invalid_ok)
6728                                 printf(" - not valid !!!");
6729                         printf("\n");
6730                         continue;
6731                 }
6732                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(pte2));
6733                 printf(" 0x%08X: 0x%08X, TEX%d, s:%d, g:%d, m:%p", va , pte2,
6734                     pte2_class(pte2), !!(pte2 & PTE2_S), !(pte2 & PTE2_NG), m);
6735                 if (m != NULL) {
6736                         printf(" v:%d h:%d w:%d f:0x%04X\n", m->valid,
6737                             m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
6738                 } else {
6739                         printf("\n");
6740                 }
6741         }
6742 }
6743
6744 static __inline boolean_t
6745 is_pv_chunk_space(vm_offset_t va)
6746 {
6747
6748         if ((((vm_offset_t)pv_chunkbase) <= va) &&
6749             (va < ((vm_offset_t)pv_chunkbase + PAGE_SIZE * pv_maxchunks)))
6750                 return (TRUE);
6751         return (FALSE);
6752 }
6753
6754 DB_SHOW_COMMAND(pmap, pmap_pmap_print)
6755 {
6756         /* XXX convert args. */
6757         pmap_t pmap = (pmap_t)addr;
6758         pt1_entry_t pte1;
6759         pt2_entry_t pte2;
6760         vm_offset_t va, eva;
6761         vm_page_t m;
6762         uint32_t i;
6763         boolean_t invalid_ok, dump_link_ok, dump_pv_chunk;
6764
6765         if (have_addr) {
6766                 pmap_t pm;
6767
6768                 LIST_FOREACH(pm, &allpmaps, pm_list)
6769                         if (pm == pmap) break;
6770                 if (pm == NULL) {
6771                         printf("given pmap %p is not in allpmaps list\n", pmap);
6772                         return;
6773                 }
6774         } else
6775                 pmap = PCPU_GET(curpmap);
6776
6777         eva = (modif[0] == 'u') ? VM_MAXUSER_ADDRESS : 0xFFFFFFFF;
6778         dump_pv_chunk = FALSE; /* XXX evaluate from modif[] */
6779
6780         printf("pmap: 0x%08X\n", (uint32_t)pmap);
6781         printf("PT2MAP: 0x%08X\n", (uint32_t)PT2MAP);
6782         printf("pt2tab: 0x%08X\n", (uint32_t)pmap->pm_pt2tab);
6783
6784         for(i = 0; i < NPTE1_IN_PT1; i++) {
6785                 pte1 = pte1_load(&pmap->pm_pt1[i]);
6786                 if (pte1 == 0)
6787                         continue;
6788                 va = i << PTE1_SHIFT;
6789                 if (va >= eva)
6790                         break;
6791
6792                 if (pte1_is_section(pte1)) {
6793                         printf("0x%08X: Section 0x%08X, s:%d g:%d\n", va, pte1,
6794                             !!(pte1 & PTE1_S), !(pte1 & PTE1_NG));
6795                         dump_section(pmap, i);
6796                 } else if (pte1_is_link(pte1)) {
6797                         dump_link_ok = TRUE;
6798                         invalid_ok = FALSE;
6799                         pte2 = pte2_load(pmap_pt2tab_entry(pmap, va));
6800                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(pte1));
6801                         printf("0x%08X: Link 0x%08X, pt2tab: 0x%08X m: %p",
6802                             va, pte1, pte2, m);
6803                         if (is_pv_chunk_space(va)) {
6804                                 printf(" - pv_chunk space");
6805                                 if (dump_pv_chunk)
6806                                         invalid_ok = TRUE;
6807                                 else
6808                                         dump_link_ok = FALSE;
6809                         }
6810                         else if (m != NULL)
6811                                 printf(" w:%d w2:%u", m->wire_count,
6812                                     pt2_wirecount_get(m, pte1_index(va)));
6813                         if (pte2 == 0)
6814                                 printf(" !!! pt2tab entry is ZERO");
6815                         else if (pte2_pa(pte1) != pte2_pa(pte2))
6816                                 printf(" !!! pt2tab entry is DIFFERENT - m: %p",
6817                                     PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(pte2)));
6818                         printf("\n");
6819                         if (dump_link_ok)
6820                                 dump_link(pmap, i, invalid_ok);
6821                 } else
6822                         printf("0x%08X: Invalid entry 0x%08X\n", va, pte1);
6823         }
6824 }
6825
6826 static void
6827 dump_pt2tab(pmap_t pmap)
6828 {
6829         uint32_t i;
6830         pt2_entry_t pte2;
6831         vm_offset_t va;
6832         vm_paddr_t pa;
6833         vm_page_t m;
6834
6835         printf("PT2TAB:\n");
6836         for (i = 0; i < PT2TAB_ENTRIES; i++) {
6837                 pte2 = pte2_load(&pmap->pm_pt2tab[i]);
6838                 if (!pte2_is_valid(pte2))
6839                         continue;
6840                 va = i << PT2TAB_SHIFT;
6841                 pa = pte2_pa(pte2);
6842                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6843                 printf(" 0x%08X: 0x%08X, TEX%d, s:%d, m:%p", va, pte2,
6844                     pte2_class(pte2), !!(pte2 & PTE2_S), m);
6845                 if (m != NULL)
6846                         printf(" , h: %d, w: %d, f: 0x%04X pidx: %lld",
6847                             m->hold_count, m->wire_count, m->flags, m->pindex);
6848                 printf("\n");
6849         }
6850 }
6851
6852 DB_SHOW_COMMAND(pmap_pt2tab, pmap_pt2tab_print)
6853 {
6854         /* XXX convert args. */
6855         pmap_t pmap = (pmap_t)addr;
6856         pt1_entry_t pte1;
6857         pt2_entry_t pte2;
6858         vm_offset_t va;
6859         uint32_t i, start;
6860
6861         if (have_addr) {
6862                 printf("supported only on current pmap\n");
6863                 return;
6864         }
6865
6866         pmap = PCPU_GET(curpmap);
6867         printf("curpmap: 0x%08X\n", (uint32_t)pmap);
6868         printf("PT2MAP: 0x%08X\n", (uint32_t)PT2MAP);
6869         printf("pt2tab: 0x%08X\n", (uint32_t)pmap->pm_pt2tab);
6870
6871         start = pte1_index((vm_offset_t)PT2MAP);
6872         for (i = start; i < (start + NPT2_IN_PT2TAB); i++) {
6873                 pte1 = pte1_load(&pmap->pm_pt1[i]);
6874                 if (pte1 == 0)
6875                         continue;
6876                 va = i << PTE1_SHIFT;
6877                 if (pte1_is_section(pte1)) {
6878                         printf("0x%08X: Section 0x%08X, s:%d\n", va, pte1,
6879                             !!(pte1 & PTE1_S));
6880                         dump_section(pmap, i);
6881                 } else if (pte1_is_link(pte1)) {
6882                         pte2 = pte2_load(pmap_pt2tab_entry(pmap, va));
6883                         printf("0x%08X: Link 0x%08X, pt2tab: 0x%08X\n", va,
6884                             pte1, pte2);
6885                         if (pte2 == 0)
6886                                 printf("  !!! pt2tab entry is ZERO\n");
6887                 } else
6888                         printf("0x%08X: Invalid entry 0x%08X\n", va, pte1);
6889         }
6890         dump_pt2tab(pmap);
6891 }
6892 #endif