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