]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/arm/arm/pmap-v6.c
Merge lld trunk r366426, and resolve conflicts.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / arm / arm / pmap-v6.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause AND BSD-2-Clause-FreeBSD
3  *
4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
5  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
8  * Copyright (c) 2014-2016 Svatopluk Kraus <skra@FreeBSD.org>
9  * Copyright (c) 2014-2016 Michal Meloun <mmel@FreeBSD.org>
10  * All rights reserved.
11  *
12  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
13  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
14  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
15  *
16  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
17  * modification, are permitted provided that the following conditions
18  * are met:
19  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
20  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
21  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
22  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
23  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
24  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
25  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
26  *    without specific prior written permission.
27  *
28  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
29  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
30  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
31  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
32  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
33  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
34  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
35  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
36  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
37  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
38  * SUCH DAMAGE.
39  *
40  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
41  */
42 /*-
43  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
44  * All rights reserved.
45  *
46  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
47  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
48  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
49  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
50  * CHATS research program.
51  *
52  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
53  * modification, are permitted provided that the following conditions
54  * are met:
55  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
56  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
57  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
58  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
59  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
60  *
61  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
62  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
63  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
64  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
65  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
66  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
67  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
68  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
69  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
70  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
71  * SUCH DAMAGE.
72  */
73
74 #include <sys/cdefs.h>
75 __FBSDID("$FreeBSD$");
76
77 /*
78  *      Manages physical address maps.
79  *
80  *      Since the information managed by this module is
81  *      also stored by the logical address mapping module,
82  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
83  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
84  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
85  *      requested.
86  *
87  *      In order to cope with hardware architectures which
88  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
89  *      this module may delay invalidate or reduced protection
90  *      operations until such time as they are actually
91  *      necessary.  This module is given full information as
92  *      to which processors are currently using which maps,
93  *      and to when physical maps must be made correct.
94  */
95
96 #include "opt_vm.h"
97 #include "opt_pmap.h"
98 #include "opt_ddb.h"
99
100 #include <sys/param.h>
101 #include <sys/systm.h>
102 #include <sys/kernel.h>
103 #include <sys/ktr.h>
104 #include <sys/lock.h>
105 #include <sys/proc.h>
106 #include <sys/rwlock.h>
107 #include <sys/malloc.h>
108 #include <sys/vmmeter.h>
109 #include <sys/malloc.h>
110 #include <sys/mman.h>
111 #include <sys/sf_buf.h>
112 #include <sys/smp.h>
113 #include <sys/sched.h>
114 #include <sys/sysctl.h>
115
116 #ifdef DDB
117 #include <ddb/ddb.h>
118 #endif
119
120 #include <machine/physmem.h>
121
122 #include <vm/vm.h>
123 #include <vm/uma.h>
124 #include <vm/pmap.h>
125 #include <vm/vm_param.h>
126 #include <vm/vm_kern.h>
127 #include <vm/vm_object.h>
128 #include <vm/vm_map.h>
129 #include <vm/vm_page.h>
130 #include <vm/vm_pageout.h>
131 #include <vm/vm_phys.h>
132 #include <vm/vm_extern.h>
133 #include <vm/vm_reserv.h>
134 #include <sys/lock.h>
135 #include <sys/mutex.h>
136
137 #include <machine/md_var.h>
138 #include <machine/pmap_var.h>
139 #include <machine/cpu.h>
140 #include <machine/pcb.h>
141 #include <machine/sf_buf.h>
142 #ifdef SMP
143 #include <machine/smp.h>
144 #endif
145 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
146 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
147 #endif
148
149 #ifndef DIAGNOSTIC
150 #define PMAP_INLINE     __inline
151 #else
152 #define PMAP_INLINE
153 #endif
154
155 #ifdef PMAP_DEBUG
156 static void pmap_zero_page_check(vm_page_t m);
157 void pmap_debug(int level);
158 int pmap_pid_dump(int pid);
159
160 #define PDEBUG(_lev_,_stat_) \
161         if (pmap_debug_level >= (_lev_)) \
162                 ((_stat_))
163 #define dprintf printf
164 int pmap_debug_level = 1;
165 #else   /* PMAP_DEBUG */
166 #define PDEBUG(_lev_,_stat_) /* Nothing */
167 #define dprintf(x, arg...)
168 #endif  /* PMAP_DEBUG */
169
170 /*
171  *  Level 2 page tables map definion ('max' is excluded).
172  */
173
174 #define PT2V_MIN_ADDRESS        ((vm_offset_t)PT2MAP)
175 #define PT2V_MAX_ADDRESS        ((vm_offset_t)PT2MAP + PT2MAP_SIZE)
176
177 #define UPT2V_MIN_ADDRESS       ((vm_offset_t)PT2MAP)
178 #define UPT2V_MAX_ADDRESS \
179     ((vm_offset_t)(PT2MAP + (KERNBASE >> PT2MAP_SHIFT)))
180
181 /*
182  *  Promotion to a 1MB (PTE1) page mapping requires that the corresponding
183  *  4KB (PTE2) page mappings have identical settings for the following fields:
184  */
185 #define PTE2_PROMOTE    (PTE2_V | PTE2_A | PTE2_NM | PTE2_S | PTE2_NG | \
186                          PTE2_NX | PTE2_RO | PTE2_U | PTE2_W |          \
187                          PTE2_ATTR_MASK)
188
189 #define PTE1_PROMOTE    (PTE1_V | PTE1_A | PTE1_NM | PTE1_S | PTE1_NG | \
190                          PTE1_NX | PTE1_RO | PTE1_U | PTE1_W |          \
191                          PTE1_ATTR_MASK)
192
193 #define ATTR_TO_L1(l2_attr)     ((((l2_attr) & L2_TEX0) ? L1_S_TEX0 : 0) | \
194                                  (((l2_attr) & L2_C)    ? L1_S_C    : 0) | \
195                                  (((l2_attr) & L2_B)    ? L1_S_B    : 0) | \
196                                  (((l2_attr) & PTE2_A)  ? PTE1_A    : 0) | \
197                                  (((l2_attr) & PTE2_NM) ? PTE1_NM   : 0) | \
198                                  (((l2_attr) & PTE2_S)  ? PTE1_S    : 0) | \
199                                  (((l2_attr) & PTE2_NG) ? PTE1_NG   : 0) | \
200                                  (((l2_attr) & PTE2_NX) ? PTE1_NX   : 0) | \
201                                  (((l2_attr) & PTE2_RO) ? PTE1_RO   : 0) | \
202                                  (((l2_attr) & PTE2_U)  ? PTE1_U    : 0) | \
203                                  (((l2_attr) & PTE2_W)  ? PTE1_W    : 0))
204
205 #define ATTR_TO_L2(l1_attr)     ((((l1_attr) & L1_S_TEX0) ? L2_TEX0 : 0) | \
206                                  (((l1_attr) & L1_S_C)    ? L2_C    : 0) | \
207                                  (((l1_attr) & L1_S_B)    ? L2_B    : 0) | \
208                                  (((l1_attr) & PTE1_A)    ? PTE2_A  : 0) | \
209                                  (((l1_attr) & PTE1_NM)   ? PTE2_NM : 0) | \
210                                  (((l1_attr) & PTE1_S)    ? PTE2_S  : 0) | \
211                                  (((l1_attr) & PTE1_NG)   ? PTE2_NG : 0) | \
212                                  (((l1_attr) & PTE1_NX)   ? PTE2_NX : 0) | \
213                                  (((l1_attr) & PTE1_RO)   ? PTE2_RO : 0) | \
214                                  (((l1_attr) & PTE1_U)    ? PTE2_U  : 0) | \
215                                  (((l1_attr) & PTE1_W)    ? PTE2_W  : 0))
216
217 /*
218  *  PTE2 descriptors creation macros.
219  */
220 #define PTE2_ATTR_DEFAULT       vm_memattr_to_pte2(VM_MEMATTR_DEFAULT)
221 #define PTE2_ATTR_PT            vm_memattr_to_pte2(pt_memattr)
222
223 #define PTE2_KPT(pa)    PTE2_KERN(pa, PTE2_AP_KRW, PTE2_ATTR_PT)
224 #define PTE2_KPT_NG(pa) PTE2_KERN_NG(pa, PTE2_AP_KRW, PTE2_ATTR_PT)
225
226 #define PTE2_KRW(pa)    PTE2_KERN(pa, PTE2_AP_KRW, PTE2_ATTR_DEFAULT)
227 #define PTE2_KRO(pa)    PTE2_KERN(pa, PTE2_AP_KR, PTE2_ATTR_DEFAULT)
228
229 #define PV_STATS
230 #ifdef PV_STATS
231 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
232 #else
233 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
234 #endif
235
236 /*
237  *  The boot_pt1 is used temporary in very early boot stage as L1 page table.
238  *  We can init many things with no memory allocation thanks to its static
239  *  allocation and this brings two main advantages:
240  *  (1) other cores can be started very simply,
241  *  (2) various boot loaders can be supported as its arguments can be processed
242  *      in virtual address space and can be moved to safe location before
243  *      first allocation happened.
244  *  Only disadvantage is that boot_pt1 is used only in very early boot stage.
245  *  However, the table is uninitialized and so lays in bss. Therefore kernel
246  *  image size is not influenced.
247  *
248  *  QQQ: In the future, maybe, boot_pt1 can be used for soft reset and
249  *       CPU suspend/resume game.
250  */
251 extern pt1_entry_t boot_pt1[];
252
253 vm_paddr_t base_pt1;
254 pt1_entry_t *kern_pt1;
255 pt2_entry_t *kern_pt2tab;
256 pt2_entry_t *PT2MAP;
257
258 static uint32_t ttb_flags;
259 static vm_memattr_t pt_memattr;
260 ttb_entry_t pmap_kern_ttb;
261
262 struct pmap kernel_pmap_store;
263 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
264 static struct pmaplist allpmaps;
265 static struct mtx allpmaps_lock;
266
267 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
268 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
269
270 static vm_offset_t kernel_vm_end_new;
271 vm_offset_t kernel_vm_end = KERNBASE + NKPT2PG * NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE;
272 vm_offset_t vm_max_kernel_address;
273 vm_paddr_t kernel_l1pa;
274
275 static struct rwlock __aligned(CACHE_LINE_SIZE) pvh_global_lock;
276
277 /*
278  *  Data for the pv entry allocation mechanism
279  */
280 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
281 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
282 static struct md_page *pv_table; /* XXX: Is it used only the list in md_page? */
283 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
284
285 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
286 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
287 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
288
289 vm_paddr_t first_managed_pa;
290 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pte1_index(pa - first_managed_pa)])
291
292 /*
293  *  All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
294  */
295 caddr_t _tmppt = 0;
296
297 /*
298  *  Crashdump maps.
299  */
300 static caddr_t crashdumpmap;
301
302 static pt2_entry_t *PMAP1 = NULL, *PMAP2;
303 static pt2_entry_t *PADDR1 = NULL, *PADDR2;
304 #ifdef DDB
305 static pt2_entry_t *PMAP3;
306 static pt2_entry_t *PADDR3;
307 static int PMAP3cpu __unused; /* for SMP only */
308 #endif
309 #ifdef SMP
310 static int PMAP1cpu;
311 static int PMAP1changedcpu;
312 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD,
313     &PMAP1changedcpu, 0,
314     "Number of times pmap_pte2_quick changed CPU with same PMAP1");
315 #endif
316 static int PMAP1changed;
317 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD,
318     &PMAP1changed, 0,
319     "Number of times pmap_pte2_quick changed PMAP1");
320 static int PMAP1unchanged;
321 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD,
322     &PMAP1unchanged, 0,
323     "Number of times pmap_pte2_quick didn't change PMAP1");
324 static struct mtx PMAP2mutex;
325
326 /*
327  * Internal flags for pmap_enter()'s helper functions.
328  */
329 #define PMAP_ENTER_NORECLAIM    0x1000000       /* Don't reclaim PV entries. */
330 #define PMAP_ENTER_NOREPLACE    0x2000000       /* Don't replace mappings. */
331
332 static __inline void pt2_wirecount_init(vm_page_t m);
333 static boolean_t pmap_demote_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p,
334     vm_offset_t va);
335 static int pmap_enter_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pt1_entry_t pte1,
336     u_int flags, vm_page_t m);
337 void cache_icache_sync_fresh(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, vm_size_t size);
338
339 /*
340  *  Function to set the debug level of the pmap code.
341  */
342 #ifdef PMAP_DEBUG
343 void
344 pmap_debug(int level)
345 {
346
347         pmap_debug_level = level;
348         dprintf("pmap_debug: level=%d\n", pmap_debug_level);
349 }
350 #endif /* PMAP_DEBUG */
351
352 /*
353  *  This table must corespond with memory attribute configuration in vm.h.
354  *  First entry is used for normal system mapping.
355  *
356  *  Device memory is always marked as shared.
357  *  Normal memory is shared only in SMP .
358  *  Not outer shareable bits are not used yet.
359  *  Class 6 cannot be used on ARM11.
360  */
361 #define TEXDEF_TYPE_SHIFT       0
362 #define TEXDEF_TYPE_MASK        0x3
363 #define TEXDEF_INNER_SHIFT      2
364 #define TEXDEF_INNER_MASK       0x3
365 #define TEXDEF_OUTER_SHIFT      4
366 #define TEXDEF_OUTER_MASK       0x3
367 #define TEXDEF_NOS_SHIFT        6
368 #define TEXDEF_NOS_MASK         0x1
369
370 #define TEX(t, i, o, s)                         \
371                 ((t) << TEXDEF_TYPE_SHIFT) |    \
372                 ((i) << TEXDEF_INNER_SHIFT) |   \
373                 ((o) << TEXDEF_OUTER_SHIFT |    \
374                 ((s) << TEXDEF_NOS_SHIFT))
375
376 static uint32_t tex_class[8] = {
377 /*          type      inner cache outer cache */
378         TEX(PRRR_MEM, NMRR_WB_WA, NMRR_WB_WA, 0),  /* 0 - ATTR_WB_WA    */
379         TEX(PRRR_MEM, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 1 - ATTR_NOCACHE  */
380         TEX(PRRR_DEV, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 2 - ATTR_DEVICE   */
381         TEX(PRRR_SO,  NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 3 - ATTR_SO       */
382         TEX(PRRR_MEM, NMRR_WT,    NMRR_WT,    0),  /* 4 - ATTR_WT       */
383         TEX(PRRR_MEM, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 5 - NOT USED YET  */
384         TEX(PRRR_MEM, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 6 - NOT USED YET  */
385         TEX(PRRR_MEM, NMRR_NC,    NMRR_NC,    0),  /* 7 - NOT USED YET  */
386 };
387 #undef TEX
388
389 static uint32_t pte2_attr_tab[8] = {
390         PTE2_ATTR_WB_WA,        /* 0 - VM_MEMATTR_WB_WA */
391         PTE2_ATTR_NOCACHE,      /* 1 - VM_MEMATTR_NOCACHE */
392         PTE2_ATTR_DEVICE,       /* 2 - VM_MEMATTR_DEVICE */
393         PTE2_ATTR_SO,           /* 3 - VM_MEMATTR_SO */
394         PTE2_ATTR_WT,           /* 4 - VM_MEMATTR_WRITE_THROUGH */
395         0,                      /* 5 - NOT USED YET */
396         0,                      /* 6 - NOT USED YET */
397         0                       /* 7 - NOT USED YET */
398 };
399 CTASSERT(VM_MEMATTR_WB_WA == 0);
400 CTASSERT(VM_MEMATTR_NOCACHE == 1);
401 CTASSERT(VM_MEMATTR_DEVICE == 2);
402 CTASSERT(VM_MEMATTR_SO == 3);
403 CTASSERT(VM_MEMATTR_WRITE_THROUGH == 4);
404 #define VM_MEMATTR_END  (VM_MEMATTR_WRITE_THROUGH + 1)
405
406 boolean_t
407 pmap_is_valid_memattr(pmap_t pmap __unused, vm_memattr_t mode)
408 {
409
410         return (mode >= 0 && mode < VM_MEMATTR_END);
411 }
412
413 static inline uint32_t
414 vm_memattr_to_pte2(vm_memattr_t ma)
415 {
416
417         KASSERT((u_int)ma < VM_MEMATTR_END,
418             ("%s: bad vm_memattr_t %d", __func__, ma));
419         return (pte2_attr_tab[(u_int)ma]);
420 }
421
422 static inline uint32_t
423 vm_page_pte2_attr(vm_page_t m)
424 {
425
426         return (vm_memattr_to_pte2(m->md.pat_mode));
427 }
428
429 /*
430  * Convert TEX definition entry to TTB flags.
431  */
432 static uint32_t
433 encode_ttb_flags(int idx)
434 {
435         uint32_t inner, outer, nos, reg;
436
437         inner = (tex_class[idx] >> TEXDEF_INNER_SHIFT) &
438                 TEXDEF_INNER_MASK;
439         outer = (tex_class[idx] >> TEXDEF_OUTER_SHIFT) &
440                 TEXDEF_OUTER_MASK;
441         nos = (tex_class[idx] >> TEXDEF_NOS_SHIFT) &
442                 TEXDEF_NOS_MASK;
443
444         reg = nos << 5;
445         reg |= outer << 3;
446         if (cpuinfo.coherent_walk)
447                 reg |= (inner & 0x1) << 6;
448         reg |= (inner & 0x2) >> 1;
449 #ifdef SMP
450         ARM_SMP_UP(
451                 reg |= 1 << 1,
452         );
453 #endif
454         return reg;
455 }
456
457 /*
458  *  Set TEX remapping registers in current CPU.
459  */
460 void
461 pmap_set_tex(void)
462 {
463         uint32_t prrr, nmrr;
464         uint32_t type, inner, outer, nos;
465         int i;
466
467 #ifdef PMAP_PTE_NOCACHE
468         /* XXX fixme */
469         if (cpuinfo.coherent_walk) {
470                 pt_memattr = VM_MEMATTR_WB_WA;
471                 ttb_flags = encode_ttb_flags(0);
472         }
473         else {
474                 pt_memattr = VM_MEMATTR_NOCACHE;
475                 ttb_flags = encode_ttb_flags(1);
476         }
477 #else
478         pt_memattr = VM_MEMATTR_WB_WA;
479         ttb_flags = encode_ttb_flags(0);
480 #endif
481
482         prrr = 0;
483         nmrr = 0;
484
485         /* Build remapping register from TEX classes. */
486         for (i = 0; i < 8; i++) {
487                 type = (tex_class[i] >> TEXDEF_TYPE_SHIFT) &
488                         TEXDEF_TYPE_MASK;
489                 inner = (tex_class[i] >> TEXDEF_INNER_SHIFT) &
490                         TEXDEF_INNER_MASK;
491                 outer = (tex_class[i] >> TEXDEF_OUTER_SHIFT) &
492                         TEXDEF_OUTER_MASK;
493                 nos = (tex_class[i] >> TEXDEF_NOS_SHIFT) &
494                         TEXDEF_NOS_MASK;
495
496                 prrr |= type  << (i * 2);
497                 prrr |= nos   << (i + 24);
498                 nmrr |= inner << (i * 2);
499                 nmrr |= outer << (i * 2 + 16);
500         }
501         /* Add shareable bits for device memory. */
502         prrr |= PRRR_DS0 | PRRR_DS1;
503
504         /* Add shareable bits for normal memory in SMP case. */
505 #ifdef SMP
506         ARM_SMP_UP(
507                 prrr |= PRRR_NS1,
508         );
509 #endif
510         cp15_prrr_set(prrr);
511         cp15_nmrr_set(nmrr);
512
513         /* Caches are disabled, so full TLB flush should be enough. */
514         tlb_flush_all_local();
515 }
516
517 /*
518  * Remap one vm_meattr class to another one. This can be useful as
519  * workaround for SOC errata, e.g. if devices must be accessed using
520  * SO memory class.
521  *
522  * !!! Please note that this function is absolutely last resort thing.
523  * It should not be used under normal circumstances. !!!
524  *
525  * Usage rules:
526  * - it shall be called after pmap_bootstrap_prepare() and before
527  *   cpu_mp_start() (thus only on boot CPU). In practice, it's expected
528  *   to be called from platform_attach() or platform_late_init().
529  *
530  * - if remapping doesn't change caching mode, or until uncached class
531  *   is remapped to any kind of cached one, then no other restriction exists.
532  *
533  * - if pmap_remap_vm_attr() changes caching mode, but both (original and
534  *   remapped) remain cached, then caller is resposible for calling
535  *   of dcache_wbinv_poc_all().
536  *
537  * - remapping of any kind of cached class to uncached is not permitted.
538  */
539 void
540 pmap_remap_vm_attr(vm_memattr_t old_attr, vm_memattr_t new_attr)
541 {
542         int old_idx, new_idx;
543
544         /* Map VM memattrs to indexes to tex_class table. */
545         old_idx = PTE2_ATTR2IDX(pte2_attr_tab[(int)old_attr]);
546         new_idx = PTE2_ATTR2IDX(pte2_attr_tab[(int)new_attr]);
547
548         /* Replace TEX attribute and apply it. */
549         tex_class[old_idx] = tex_class[new_idx];
550         pmap_set_tex();
551 }
552
553 /*
554  * KERNBASE must be multiple of NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE. In other words,
555  * KERNBASE is mapped by first L2 page table in L2 page table page. It
556  * meets same constrain due to PT2MAP being placed just under KERNBASE.
557  */
558 CTASSERT((KERNBASE & (NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE - 1)) == 0);
559 CTASSERT((KERNBASE - VM_MAXUSER_ADDRESS) >= PT2MAP_SIZE);
560
561 /*
562  *  In crazy dreams, PAGE_SIZE could be a multiple of PTE2_SIZE in general.
563  *  For now, anyhow, the following check must be fulfilled.
564  */
565 CTASSERT(PAGE_SIZE == PTE2_SIZE);
566 /*
567  *  We don't want to mess up MI code with all MMU and PMAP definitions,
568  *  so some things, which depend on other ones, are defined independently.
569  *  Now, it is time to check that we don't screw up something.
570  */
571 CTASSERT(PDRSHIFT == PTE1_SHIFT);
572 /*
573  *  Check L1 and L2 page table entries definitions consistency.
574  */
575 CTASSERT(NB_IN_PT1 == (sizeof(pt1_entry_t) * NPTE1_IN_PT1));
576 CTASSERT(NB_IN_PT2 == (sizeof(pt2_entry_t) * NPTE2_IN_PT2));
577 /*
578  *  Check L2 page tables page consistency.
579  */
580 CTASSERT(PAGE_SIZE == (NPT2_IN_PG * NB_IN_PT2));
581 CTASSERT((1 << PT2PG_SHIFT) == NPT2_IN_PG);
582 /*
583  *  Check PT2TAB consistency.
584  *  PT2TAB_ENTRIES is defined as a division of NPTE1_IN_PT1 by NPT2_IN_PG.
585  *  This should be done without remainder.
586  */
587 CTASSERT(NPTE1_IN_PT1 == (PT2TAB_ENTRIES * NPT2_IN_PG));
588
589 /*
590  *      A PT2MAP magic.
591  *
592  *  All level 2 page tables (PT2s) are mapped continuously and accordingly
593  *  into PT2MAP address space. As PT2 size is less than PAGE_SIZE, this can
594  *  be done only if PAGE_SIZE is a multiple of PT2 size. All PT2s in one page
595  *  must be used together, but not necessary at once. The first PT2 in a page
596  *  must map things on correctly aligned address and the others must follow
597  *  in right order.
598  */
599 #define NB_IN_PT2TAB    (PT2TAB_ENTRIES * sizeof(pt2_entry_t))
600 #define NPT2_IN_PT2TAB  (NB_IN_PT2TAB / NB_IN_PT2)
601 #define NPG_IN_PT2TAB   (NB_IN_PT2TAB / PAGE_SIZE)
602
603 /*
604  *  Check PT2TAB consistency.
605  *  NPT2_IN_PT2TAB is defined as a division of NB_IN_PT2TAB by NB_IN_PT2.
606  *  NPG_IN_PT2TAB is defined as a division of NB_IN_PT2TAB by PAGE_SIZE.
607  *  The both should be done without remainder.
608  */
609 CTASSERT(NB_IN_PT2TAB == (NPT2_IN_PT2TAB * NB_IN_PT2));
610 CTASSERT(NB_IN_PT2TAB == (NPG_IN_PT2TAB * PAGE_SIZE));
611 /*
612  *  The implementation was made general, however, with the assumption
613  *  bellow in mind. In case of another value of NPG_IN_PT2TAB,
614  *  the code should be once more rechecked.
615  */
616 CTASSERT(NPG_IN_PT2TAB == 1);
617
618 /*
619  *  Get offset of PT2 in a page
620  *  associated with given PT1 index.
621  */
622 static __inline u_int
623 page_pt2off(u_int pt1_idx)
624 {
625
626         return ((pt1_idx & PT2PG_MASK) * NB_IN_PT2);
627 }
628
629 /*
630  *  Get physical address of PT2
631  *  associated with given PT2s page and PT1 index.
632  */
633 static __inline vm_paddr_t
634 page_pt2pa(vm_paddr_t pgpa, u_int pt1_idx)
635 {
636
637         return (pgpa + page_pt2off(pt1_idx));
638 }
639
640 /*
641  *  Get first entry of PT2
642  *  associated with given PT2s page and PT1 index.
643  */
644 static __inline pt2_entry_t *
645 page_pt2(vm_offset_t pgva, u_int pt1_idx)
646 {
647
648         return ((pt2_entry_t *)(pgva + page_pt2off(pt1_idx)));
649 }
650
651 /*
652  *  Get virtual address of PT2s page (mapped in PT2MAP)
653  *  which holds PT2 which holds entry which maps given virtual address.
654  */
655 static __inline vm_offset_t
656 pt2map_pt2pg(vm_offset_t va)
657 {
658
659         va &= ~(NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE - 1);
660         return ((vm_offset_t)pt2map_entry(va));
661 }
662
663 /*****************************************************************************
664  *
665  *     THREE pmap initialization milestones exist:
666  *
667  *  locore.S
668  *    -> fundamental init (including MMU) in ASM
669  *
670  *  initarm()
671  *    -> fundamental init continues in C
672  *    -> first available physical address is known
673  *
674  *    pmap_bootstrap_prepare() -> FIRST PMAP MILESTONE (first epoch begins)
675  *      -> basic (safe) interface for physical address allocation is made
676  *      -> basic (safe) interface for virtual mapping is made
677  *      -> limited not SMP coherent work is possible
678  *
679  *    -> more fundamental init continues in C
680  *    -> locks and some more things are available
681  *    -> all fundamental allocations and mappings are done
682  *
683  *    pmap_bootstrap() -> SECOND PMAP MILESTONE (second epoch begins)
684  *      -> phys_avail[] and virtual_avail is set
685  *      -> control is passed to vm subsystem
686  *      -> physical and virtual address allocation are off limit
687  *      -> low level mapping functions, some SMP coherent,
688  *         are available, which cannot be used before vm subsystem
689  *         is being inited
690  *
691  *  mi_startup()
692  *    -> vm subsystem is being inited
693  *
694  *      pmap_init() -> THIRD PMAP MILESTONE (third epoch begins)
695  *        -> pmap is fully inited
696  *
697  *****************************************************************************/
698
699 /*****************************************************************************
700  *
701  *      PMAP first stage initialization and utility functions
702  *      for pre-bootstrap epoch.
703  *
704  *  After pmap_bootstrap_prepare() is called, the following functions
705  *  can be used:
706  *
707  *  (1) strictly only for this stage functions for physical page allocations,
708  *      virtual space allocations, and mappings:
709  *
710  *  vm_paddr_t pmap_preboot_get_pages(u_int num);
711  *  void pmap_preboot_map_pages(vm_paddr_t pa, vm_offset_t va, u_int num);
712  *  vm_offset_t pmap_preboot_reserve_pages(u_int num);
713  *  vm_offset_t pmap_preboot_get_vpages(u_int num);
714  *  void pmap_preboot_map_attr(vm_paddr_t pa, vm_offset_t va, vm_size_t size,
715  *      vm_prot_t prot, vm_memattr_t attr);
716  *
717  *  (2) for all stages:
718  *
719  *  vm_paddr_t pmap_kextract(vm_offset_t va);
720  *
721  *  NOTE: This is not SMP coherent stage.
722  *
723  *****************************************************************************/
724
725 #define KERNEL_P2V(pa) \
726     ((vm_offset_t)((pa) - arm_physmem_kernaddr + KERNVIRTADDR))
727 #define KERNEL_V2P(va) \
728     ((vm_paddr_t)((va) - KERNVIRTADDR + arm_physmem_kernaddr))
729
730 static vm_paddr_t last_paddr;
731
732 /*
733  *  Pre-bootstrap epoch page allocator.
734  */
735 vm_paddr_t
736 pmap_preboot_get_pages(u_int num)
737 {
738         vm_paddr_t ret;
739
740         ret = last_paddr;
741         last_paddr += num * PAGE_SIZE;
742
743         return (ret);
744 }
745
746 /*
747  *      The fundamental initialization of PMAP stuff.
748  *
749  *  Some things already happened in locore.S and some things could happen
750  *  before pmap_bootstrap_prepare() is called, so let's recall what is done:
751  *  1. Caches are disabled.
752  *  2. We are running on virtual addresses already with 'boot_pt1'
753  *     as L1 page table.
754  *  3. So far, all virtual addresses can be converted to physical ones and
755  *     vice versa by the following macros:
756  *       KERNEL_P2V(pa) .... physical to virtual ones,
757  *       KERNEL_V2P(va) .... virtual to physical ones.
758  *
759  *  What is done herein:
760  *  1. The 'boot_pt1' is replaced by real kernel L1 page table 'kern_pt1'.
761  *  2. PT2MAP magic is brought to live.
762  *  3. Basic preboot functions for page allocations and mappings can be used.
763  *  4. Everything is prepared for L1 cache enabling.
764  *
765  *  Variations:
766  *  1. To use second TTB register, so kernel and users page tables will be
767  *     separated. This way process forking - pmap_pinit() - could be faster,
768  *     it saves physical pages and KVA per a process, and it's simple change.
769  *     However, it will lead, due to hardware matter, to the following:
770  *     (a) 2G space for kernel and 2G space for users.
771  *     (b) 1G space for kernel in low addresses and 3G for users above it.
772  *     A question is: Is the case (b) really an option? Note that case (b)
773  *     does save neither physical memory and KVA.
774  */
775 void
776 pmap_bootstrap_prepare(vm_paddr_t last)
777 {
778         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2tab_pa, pa, size;
779         vm_offset_t pt2pg_va;
780         pt1_entry_t *pte1p;
781         pt2_entry_t *pte2p;
782         u_int i;
783         uint32_t l1_attr;
784
785         /*
786          * Now, we are going to make real kernel mapping. Note that we are
787          * already running on some mapping made in locore.S and we expect
788          * that it's large enough to ensure nofault access to physical memory
789          * allocated herein before switch.
790          *
791          * As kernel image and everything needed before are and will be mapped
792          * by section mappings, we align last physical address to PTE1_SIZE.
793          */
794         last_paddr = pte1_roundup(last);
795
796         /*
797          * Allocate and zero page(s) for kernel L1 page table.
798          *
799          * Note that it's first allocation on space which was PTE1_SIZE
800          * aligned and as such base_pt1 is aligned to NB_IN_PT1 too.
801          */
802         base_pt1 = pmap_preboot_get_pages(NPG_IN_PT1);
803         kern_pt1 = (pt1_entry_t *)KERNEL_P2V(base_pt1);
804         bzero((void*)kern_pt1, NB_IN_PT1);
805         pte1_sync_range(kern_pt1, NB_IN_PT1);
806
807         /* Allocate and zero page(s) for kernel PT2TAB. */
808         pt2tab_pa = pmap_preboot_get_pages(NPG_IN_PT2TAB);
809         kern_pt2tab = (pt2_entry_t *)KERNEL_P2V(pt2tab_pa);
810         bzero(kern_pt2tab, NB_IN_PT2TAB);
811         pte2_sync_range(kern_pt2tab, NB_IN_PT2TAB);
812
813         /* Allocate and zero page(s) for kernel L2 page tables. */
814         pt2pg_pa = pmap_preboot_get_pages(NKPT2PG);
815         pt2pg_va = KERNEL_P2V(pt2pg_pa);
816         size = NKPT2PG * PAGE_SIZE;
817         bzero((void*)pt2pg_va, size);
818         pte2_sync_range((pt2_entry_t *)pt2pg_va, size);
819
820         /*
821          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
822          * preallocated pages for kernel L2 page tables so that vm_page
823          * structures representing these pages will be created. The vm_page
824          * structures are required for promotion of the corresponding kernel
825          * virtual addresses to section mappings.
826          */
827         vm_phys_add_seg(pt2tab_pa, pmap_preboot_get_pages(0));
828
829         /*
830          * Insert allocated L2 page table pages to PT2TAB and make
831          * link to all PT2s in L1 page table. See how kernel_vm_end
832          * is initialized.
833          *
834          * We play simple and safe. So every KVA will have underlaying
835          * L2 page table, even kernel image mapped by sections.
836          */
837         pte2p = kern_pt2tab_entry(KERNBASE);
838         for (pa = pt2pg_pa; pa < pt2pg_pa + size; pa += PTE2_SIZE)
839                 pt2tab_store(pte2p++, PTE2_KPT(pa));
840
841         pte1p = kern_pte1(KERNBASE);
842         for (pa = pt2pg_pa; pa < pt2pg_pa + size; pa += NB_IN_PT2)
843                 pte1_store(pte1p++, PTE1_LINK(pa));
844
845         /* Make section mappings for kernel. */
846         l1_attr = ATTR_TO_L1(PTE2_ATTR_DEFAULT);
847         pte1p = kern_pte1(KERNBASE);
848         for (pa = KERNEL_V2P(KERNBASE); pa < last; pa += PTE1_SIZE)
849                 pte1_store(pte1p++, PTE1_KERN(pa, PTE1_AP_KRW, l1_attr));
850
851         /*
852          * Get free and aligned space for PT2MAP and make L1 page table links
853          * to L2 page tables held in PT2TAB.
854          *
855          * Note that pages holding PT2s are stored in PT2TAB as pt2_entry_t
856          * descriptors and PT2TAB page(s) itself is(are) used as PT2s. Thus
857          * each entry in PT2TAB maps all PT2s in a page. This implies that
858          * virtual address of PT2MAP must be aligned to NPT2_IN_PG * PTE1_SIZE.
859          */
860         PT2MAP = (pt2_entry_t *)(KERNBASE - PT2MAP_SIZE);
861         pte1p = kern_pte1((vm_offset_t)PT2MAP);
862         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPT2_IN_PT2TAB; i++, pa += NB_IN_PT2) {
863                 pte1_store(pte1p++, PTE1_LINK(pa));
864         }
865
866         /*
867          * Store PT2TAB in PT2TAB itself, i.e. self reference mapping.
868          * Each pmap will hold own PT2TAB, so the mapping should be not global.
869          */
870         pte2p = kern_pt2tab_entry((vm_offset_t)PT2MAP);
871         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPG_IN_PT2TAB; i++, pa += PTE2_SIZE) {
872                 pt2tab_store(pte2p++, PTE2_KPT_NG(pa));
873         }
874
875         /*
876          * Choose correct L2 page table and make mappings for allocations
877          * made herein which replaces temporary locore.S mappings after a while.
878          * Note that PT2MAP cannot be used until we switch to kern_pt1.
879          *
880          * Note, that these allocations started aligned on 1M section and
881          * kernel PT1 was allocated first. Making of mappings must follow
882          * order of physical allocations as we've used KERNEL_P2V() macro
883          * for virtual addresses resolution.
884          */
885         pte2p = kern_pt2tab_entry((vm_offset_t)kern_pt1);
886         pt2pg_va = KERNEL_P2V(pte2_pa(pte2_load(pte2p)));
887
888         pte2p = page_pt2(pt2pg_va, pte1_index((vm_offset_t)kern_pt1));
889
890         /* Make mapping for kernel L1 page table. */
891         for (pa = base_pt1, i = 0; i < NPG_IN_PT1; i++, pa += PTE2_SIZE)
892                 pte2_store(pte2p++, PTE2_KPT(pa));
893
894         /* Make mapping for kernel PT2TAB. */
895         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPG_IN_PT2TAB; i++, pa += PTE2_SIZE)
896                 pte2_store(pte2p++, PTE2_KPT(pa));
897
898         /* Finally, switch from 'boot_pt1' to 'kern_pt1'. */
899         pmap_kern_ttb = base_pt1 | ttb_flags;
900         cpuinfo_reinit_mmu(pmap_kern_ttb);
901         /*
902          * Initialize the first available KVA. As kernel image is mapped by
903          * sections, we are leaving some gap behind.
904          */
905         virtual_avail = (vm_offset_t)kern_pt2tab + NPG_IN_PT2TAB * PAGE_SIZE;
906 }
907
908 /*
909  *  Setup L2 page table page for given KVA.
910  *  Used in pre-bootstrap epoch.
911  *
912  *  Note that we have allocated NKPT2PG pages for L2 page tables in advance
913  *  and used them for mapping KVA starting from KERNBASE. However, this is not
914  *  enough. Vectors and devices need L2 page tables too. Note that they are
915  *  even above VM_MAX_KERNEL_ADDRESS.
916  */
917 static __inline vm_paddr_t
918 pmap_preboot_pt2pg_setup(vm_offset_t va)
919 {
920         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
921         vm_paddr_t pt2pg_pa;
922
923         /* Get associated entry in PT2TAB. */
924         pte2p = kern_pt2tab_entry(va);
925
926         /* Just return, if PT2s page exists already. */
927         pte2 = pt2tab_load(pte2p);
928         if (pte2_is_valid(pte2))
929                 return (pte2_pa(pte2));
930
931         KASSERT(va >= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS,
932             ("%s: NKPT2PG too small", __func__));
933
934         /*
935          * Allocate page for PT2s and insert it to PT2TAB.
936          * In other words, map it into PT2MAP space.
937          */
938         pt2pg_pa = pmap_preboot_get_pages(1);
939         pt2tab_store(pte2p, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
940
941         /* Zero all PT2s in allocated page. */
942         bzero((void*)pt2map_pt2pg(va), PAGE_SIZE);
943         pte2_sync_range((pt2_entry_t *)pt2map_pt2pg(va), PAGE_SIZE);
944
945         return (pt2pg_pa);
946 }
947
948 /*
949  *  Setup L2 page table for given KVA.
950  *  Used in pre-bootstrap epoch.
951  */
952 static void
953 pmap_preboot_pt2_setup(vm_offset_t va)
954 {
955         pt1_entry_t *pte1p;
956         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2_pa;
957
958         /* Setup PT2's page. */
959         pt2pg_pa = pmap_preboot_pt2pg_setup(va);
960         pt2_pa = page_pt2pa(pt2pg_pa, pte1_index(va));
961
962         /* Insert PT2 to PT1. */
963         pte1p = kern_pte1(va);
964         pte1_store(pte1p, PTE1_LINK(pt2_pa));
965 }
966
967 /*
968  *  Get L2 page entry associated with given KVA.
969  *  Used in pre-bootstrap epoch.
970  */
971 static __inline pt2_entry_t*
972 pmap_preboot_vtopte2(vm_offset_t va)
973 {
974         pt1_entry_t *pte1p;
975
976         /* Setup PT2 if needed. */
977         pte1p = kern_pte1(va);
978         if (!pte1_is_valid(pte1_load(pte1p))) /* XXX - sections ?! */
979                 pmap_preboot_pt2_setup(va);
980
981         return (pt2map_entry(va));
982 }
983
984 /*
985  *  Pre-bootstrap epoch page(s) mapping(s).
986  */
987 void
988 pmap_preboot_map_pages(vm_paddr_t pa, vm_offset_t va, u_int num)
989 {
990         u_int i;
991         pt2_entry_t *pte2p;
992
993         /* Map all the pages. */
994         for (i = 0; i < num; i++) {
995                 pte2p = pmap_preboot_vtopte2(va);
996                 pte2_store(pte2p, PTE2_KRW(pa));
997                 va += PAGE_SIZE;
998                 pa += PAGE_SIZE;
999         }
1000 }
1001
1002 /*
1003  *  Pre-bootstrap epoch virtual space alocator.
1004  */
1005 vm_offset_t
1006 pmap_preboot_reserve_pages(u_int num)
1007 {
1008         u_int i;
1009         vm_offset_t start, va;
1010         pt2_entry_t *pte2p;
1011
1012         /* Allocate virtual space. */
1013         start = va = virtual_avail;
1014         virtual_avail += num * PAGE_SIZE;
1015
1016         /* Zero the mapping. */
1017         for (i = 0; i < num; i++) {
1018                 pte2p = pmap_preboot_vtopte2(va);
1019                 pte2_store(pte2p, 0);
1020                 va += PAGE_SIZE;
1021         }
1022
1023         return (start);
1024 }
1025
1026 /*
1027  *  Pre-bootstrap epoch page(s) allocation and mapping(s).
1028  */
1029 vm_offset_t
1030 pmap_preboot_get_vpages(u_int num)
1031 {
1032         vm_paddr_t  pa;
1033         vm_offset_t va;
1034
1035         /* Allocate physical page(s). */
1036         pa = pmap_preboot_get_pages(num);
1037
1038         /* Allocate virtual space. */
1039         va = virtual_avail;
1040         virtual_avail += num * PAGE_SIZE;
1041
1042         /* Map and zero all. */
1043         pmap_preboot_map_pages(pa, va, num);
1044         bzero((void *)va, num * PAGE_SIZE);
1045
1046         return (va);
1047 }
1048
1049 /*
1050  *  Pre-bootstrap epoch page mapping(s) with attributes.
1051  */
1052 void
1053 pmap_preboot_map_attr(vm_paddr_t pa, vm_offset_t va, vm_size_t size,
1054     vm_prot_t prot, vm_memattr_t attr)
1055 {
1056         u_int num;
1057         u_int l1_attr, l1_prot, l2_prot, l2_attr;
1058         pt1_entry_t *pte1p;
1059         pt2_entry_t *pte2p;
1060
1061         l2_prot = prot & VM_PROT_WRITE ? PTE2_AP_KRW : PTE2_AP_KR;
1062         l2_prot |= (prot & VM_PROT_EXECUTE) ? PTE2_X : PTE2_NX;
1063         l2_attr = vm_memattr_to_pte2(attr);
1064         l1_prot = ATTR_TO_L1(l2_prot);
1065         l1_attr = ATTR_TO_L1(l2_attr);
1066
1067         /* Map all the pages. */
1068         num = round_page(size);
1069         while (num > 0) {
1070                 if ((((va | pa) & PTE1_OFFSET) == 0) && (num >= PTE1_SIZE)) {
1071                         pte1p = kern_pte1(va);
1072                         pte1_store(pte1p, PTE1_KERN(pa, l1_prot, l1_attr));
1073                         va += PTE1_SIZE;
1074                         pa += PTE1_SIZE;
1075                         num -= PTE1_SIZE;
1076                 } else {
1077                         pte2p = pmap_preboot_vtopte2(va);
1078                         pte2_store(pte2p, PTE2_KERN(pa, l2_prot, l2_attr));
1079                         va += PAGE_SIZE;
1080                         pa += PAGE_SIZE;
1081                         num -= PAGE_SIZE;
1082                 }
1083         }
1084 }
1085
1086 /*
1087  *  Extract from the kernel page table the physical address
1088  *  that is mapped by the given virtual address "va".
1089  */
1090 vm_paddr_t
1091 pmap_kextract(vm_offset_t va)
1092 {
1093         vm_paddr_t pa;
1094         pt1_entry_t pte1;
1095         pt2_entry_t pte2;
1096
1097         pte1 = pte1_load(kern_pte1(va));
1098         if (pte1_is_section(pte1)) {
1099                 pa = pte1_pa(pte1) | (va & PTE1_OFFSET);
1100         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
1101                 /*
1102                  * We should beware of concurrent promotion that changes
1103                  * pte1 at this point. However, it's not a problem as PT2
1104                  * page is preserved by promotion in PT2TAB. So even if
1105                  * it happens, using of PT2MAP is still safe.
1106                  *
1107                  * QQQ: However, concurrent removing is a problem which
1108                  *      ends in abort on PT2MAP space. Locking must be used
1109                  *      to deal with this.
1110                  */
1111                 pte2 = pte2_load(pt2map_entry(va));
1112                 pa = pte2_pa(pte2) | (va & PTE2_OFFSET);
1113         }
1114         else {
1115                 panic("%s: va %#x pte1 %#x", __func__, va, pte1);
1116         }
1117         return (pa);
1118 }
1119
1120 /*
1121  *  Extract from the kernel page table the physical address
1122  *  that is mapped by the given virtual address "va". Also
1123  *  return L2 page table entry which maps the address.
1124  *
1125  *  This is only intended to be used for panic dumps.
1126  */
1127 vm_paddr_t
1128 pmap_dump_kextract(vm_offset_t va, pt2_entry_t *pte2p)
1129 {
1130         vm_paddr_t pa;
1131         pt1_entry_t pte1;
1132         pt2_entry_t pte2;
1133
1134         pte1 = pte1_load(kern_pte1(va));
1135         if (pte1_is_section(pte1)) {
1136                 pa = pte1_pa(pte1) | (va & PTE1_OFFSET);
1137                 pte2 = pa | ATTR_TO_L2(pte1) | PTE2_V;
1138         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
1139                 pte2 = pte2_load(pt2map_entry(va));
1140                 pa = pte2_pa(pte2);
1141         } else {
1142                 pte2 = 0;
1143                 pa = 0;
1144         }
1145         if (pte2p != NULL)
1146                 *pte2p = pte2;
1147         return (pa);
1148 }
1149
1150 /*****************************************************************************
1151  *
1152  *      PMAP second stage initialization and utility functions
1153  *      for bootstrap epoch.
1154  *
1155  *  After pmap_bootstrap() is called, the following functions for
1156  *  mappings can be used:
1157  *
1158  *  void pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
1159  *  void pmap_kremove(vm_offset_t va);
1160  *  vm_offset_t pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end,
1161  *      int prot);
1162  *
1163  *  NOTE: This is not SMP coherent stage. And physical page allocation is not
1164  *        allowed during this stage.
1165  *
1166  *****************************************************************************/
1167
1168 /*
1169  *  Initialize kernel PMAP locks and lists, kernel_pmap itself, and
1170  *  reserve various virtual spaces for temporary mappings.
1171  */
1172 void
1173 pmap_bootstrap(vm_offset_t firstaddr)
1174 {
1175         pt2_entry_t *unused __unused;
1176         struct pcpu *pc;
1177
1178         /*
1179          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
1180          */
1181         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
1182         kernel_l1pa = (vm_paddr_t)kern_pt1;  /* for libkvm */
1183         kernel_pmap->pm_pt1 = kern_pt1;
1184         kernel_pmap->pm_pt2tab = kern_pt2tab;
1185         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);  /* don't allow deactivation */
1186         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
1187
1188         /*
1189          * Initialize the global pv list lock.
1190          */
1191         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
1192
1193         LIST_INIT(&allpmaps);
1194
1195         /*
1196          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
1197          * preempted by smp_rendezvous_cpus().
1198          */
1199         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
1200         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1201         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
1202         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1203
1204         /*
1205          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
1206          * mapping of pages.
1207          */
1208 #define SYSMAP(c, p, v, n)  do {                \
1209         v = (c)pmap_preboot_reserve_pages(n);   \
1210         p = pt2map_entry((vm_offset_t)v);       \
1211         } while (0)
1212
1213         /*
1214          * Local CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
1215          * Local CMAP2 is also used for data cache cleaning.
1216          */
1217         pc = get_pcpu();
1218         mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
1219         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap1_pte2p, pc->pc_cmap1_addr, 1);
1220         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap2_pte2p, pc->pc_cmap2_addr, 1);
1221         SYSMAP(vm_offset_t, pc->pc_qmap_pte2p, pc->pc_qmap_addr, 1);
1222
1223         /*
1224          * Crashdump maps.
1225          */
1226         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
1227
1228         /*
1229          * _tmppt is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
1230          */
1231         SYSMAP(caddr_t, unused, _tmppt, 1);
1232
1233         /*
1234          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte2_quick() and pmap_pte2(),
1235          * respectively. PADDR3 is used by pmap_pte2_ddb().
1236          */
1237         SYSMAP(pt2_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1);
1238         SYSMAP(pt2_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1);
1239 #ifdef DDB
1240         SYSMAP(pt2_entry_t *, PMAP3, PADDR3, 1);
1241 #endif
1242         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
1243
1244         /*
1245          * Note that in very short time in initarm(), we are going to
1246          * initialize phys_avail[] array and no further page allocation
1247          * can happen after that until vm subsystem will be initialized.
1248          */
1249         kernel_vm_end_new = kernel_vm_end;
1250         virtual_end = vm_max_kernel_address;
1251 }
1252
1253 static void
1254 pmap_init_reserved_pages(void)
1255 {
1256         struct pcpu *pc;
1257         vm_offset_t pages;
1258         int i;
1259
1260         CPU_FOREACH(i) {
1261                 pc = pcpu_find(i);
1262                 /*
1263                  * Skip if the mapping has already been initialized,
1264                  * i.e. this is the BSP.
1265                  */
1266                 if (pc->pc_cmap1_addr != 0)
1267                         continue;
1268                 mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
1269                 pages = kva_alloc(PAGE_SIZE * 3);
1270                 if (pages == 0)
1271                         panic("%s: unable to allocate KVA", __func__);
1272                 pc->pc_cmap1_pte2p = pt2map_entry(pages);
1273                 pc->pc_cmap2_pte2p = pt2map_entry(pages + PAGE_SIZE);
1274                 pc->pc_qmap_pte2p = pt2map_entry(pages + (PAGE_SIZE * 2));
1275                 pc->pc_cmap1_addr = (caddr_t)pages;
1276                 pc->pc_cmap2_addr = (caddr_t)(pages + PAGE_SIZE);
1277                 pc->pc_qmap_addr = pages + (PAGE_SIZE * 2);
1278         }
1279 }
1280 SYSINIT(rpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_reserved_pages, NULL);
1281
1282 /*
1283  *  The function can already be use in second initialization stage.
1284  *  As such, the function DOES NOT call pmap_growkernel() where PT2
1285  *  allocation can happen. So if used, be sure that PT2 for given
1286  *  virtual address is allocated already!
1287  *
1288  *  Add a wired page to the kva.
1289  *  Note: not SMP coherent.
1290  */
1291 static __inline void
1292 pmap_kenter_prot_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, uint32_t prot,
1293     uint32_t attr)
1294 {
1295         pt1_entry_t *pte1p;
1296         pt2_entry_t *pte2p;
1297
1298         pte1p = kern_pte1(va);
1299         if (!pte1_is_valid(pte1_load(pte1p))) { /* XXX - sections ?! */
1300                 /*
1301                  * This is a very low level function, so PT2 and particularly
1302                  * PT2PG associated with given virtual address must be already
1303                  * allocated. It's a pain mainly during pmap initialization
1304                  * stage. However, called after pmap initialization with
1305                  * virtual address not under kernel_vm_end will lead to
1306                  * the same misery.
1307                  */
1308                 if (!pte2_is_valid(pte2_load(kern_pt2tab_entry(va))))
1309                         panic("%s: kernel PT2 not allocated!", __func__);
1310         }
1311
1312         pte2p = pt2map_entry(va);
1313         pte2_store(pte2p, PTE2_KERN(pa, prot, attr));
1314 }
1315
1316 PMAP_INLINE void
1317 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1318 {
1319
1320         pmap_kenter_prot_attr(va, pa, PTE2_AP_KRW, PTE2_ATTR_DEFAULT);
1321 }
1322
1323 /*
1324  *  Remove a page from the kernel pagetables.
1325  *  Note: not SMP coherent.
1326  */
1327 PMAP_INLINE void
1328 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1329 {
1330         pt1_entry_t *pte1p;
1331         pt2_entry_t *pte2p;
1332
1333         pte1p = kern_pte1(va);
1334         if (pte1_is_section(pte1_load(pte1p))) {
1335                 pte1_clear(pte1p);
1336         } else {
1337                 pte2p = pt2map_entry(va);
1338                 pte2_clear(pte2p);
1339         }
1340 }
1341
1342 /*
1343  *  Share new kernel PT2PG with all pmaps.
1344  *  The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
1345  */
1346 static void
1347 pmap_kenter_pt2tab(vm_offset_t va, pt2_entry_t npte2)
1348 {
1349         pmap_t pmap;
1350         pt2_entry_t *pte2p;
1351
1352         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1353         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1354                 pte2p = pmap_pt2tab_entry(pmap, va);
1355                 pt2tab_store(pte2p, npte2);
1356         }
1357         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1358 }
1359
1360 /*
1361  *  Share new kernel PTE1 with all pmaps.
1362  *  The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
1363  */
1364 static void
1365 pmap_kenter_pte1(vm_offset_t va, pt1_entry_t npte1)
1366 {
1367         pmap_t pmap;
1368         pt1_entry_t *pte1p;
1369
1370         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1371         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1372                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
1373                 pte1_store(pte1p, npte1);
1374         }
1375         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1376 }
1377
1378 /*
1379  *  Used to map a range of physical addresses into kernel
1380  *  virtual address space.
1381  *
1382  *  The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1383  *  the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1384  *  physical to virtual region can return the appropriate address
1385  *  within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1386  *  architectures should map the pages starting at '*virt' and
1387  *  update '*virt' with the first usable address after the mapped
1388  *  region.
1389  *
1390  *  NOTE: Read the comments above pmap_kenter_prot_attr() as
1391  *        the function is used herein!
1392  */
1393 vm_offset_t
1394 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1395 {
1396         vm_offset_t va, sva;
1397         vm_paddr_t pte1_offset;
1398         pt1_entry_t npte1;
1399         uint32_t l1prot, l2prot;
1400         uint32_t l1attr, l2attr;
1401
1402         PDEBUG(1, printf("%s: virt = %#x, start = %#x, end = %#x (size = %#x),"
1403             " prot = %d\n", __func__, *virt, start, end, end - start,  prot));
1404
1405         l2prot = (prot & VM_PROT_WRITE) ? PTE2_AP_KRW : PTE2_AP_KR;
1406         l2prot |= (prot & VM_PROT_EXECUTE) ? PTE2_X : PTE2_NX;
1407         l1prot = ATTR_TO_L1(l2prot);
1408
1409         l2attr = PTE2_ATTR_DEFAULT;
1410         l1attr = ATTR_TO_L1(l2attr);
1411
1412         va = *virt;
1413         /*
1414          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1415          * least one section mapping to be created?
1416          */
1417         pte1_offset = start & PTE1_OFFSET;
1418         if ((end - start) - ((PTE1_SIZE - pte1_offset) & PTE1_OFFSET) >=
1419             PTE1_SIZE) {
1420                 /*
1421                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1422                  * does not preclude the use of section mappings.
1423                  */
1424                 if ((va & PTE1_OFFSET) < pte1_offset)
1425                         va = pte1_trunc(va) + pte1_offset;
1426                 else if ((va & PTE1_OFFSET) > pte1_offset)
1427                         va = pte1_roundup(va) + pte1_offset;
1428         }
1429         sva = va;
1430         while (start < end) {
1431                 if ((start & PTE1_OFFSET) == 0 && end - start >= PTE1_SIZE) {
1432                         KASSERT((va & PTE1_OFFSET) == 0,
1433                             ("%s: misaligned va %#x", __func__, va));
1434                         npte1 = PTE1_KERN(start, l1prot, l1attr);
1435                         pmap_kenter_pte1(va, npte1);
1436                         va += PTE1_SIZE;
1437                         start += PTE1_SIZE;
1438                 } else {
1439                         pmap_kenter_prot_attr(va, start, l2prot, l2attr);
1440                         va += PAGE_SIZE;
1441                         start += PAGE_SIZE;
1442                 }
1443         }
1444         tlb_flush_range(sva, va - sva);
1445         *virt = va;
1446         return (sva);
1447 }
1448
1449 /*
1450  *  Make a temporary mapping for a physical address.
1451  *  This is only intended to be used for panic dumps.
1452  */
1453 void *
1454 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
1455 {
1456         vm_offset_t va;
1457
1458         /* QQQ: 'i' should be less or equal to MAXDUMPPGS. */
1459
1460         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
1461         pmap_kenter(va, pa);
1462         tlb_flush_local(va);
1463         return ((void *)crashdumpmap);
1464 }
1465
1466
1467 /*************************************
1468  *
1469  *  TLB & cache maintenance routines.
1470  *
1471  *************************************/
1472
1473 /*
1474  *  We inline these within pmap.c for speed.
1475  */
1476 PMAP_INLINE void
1477 pmap_tlb_flush(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1478 {
1479
1480         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1481                 tlb_flush(va);
1482 }
1483
1484 PMAP_INLINE void
1485 pmap_tlb_flush_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_size_t size)
1486 {
1487
1488         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1489                 tlb_flush_range(sva, size);
1490 }
1491
1492 /*
1493  *  Abuse the pte2 nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
1494  *  Requirements:
1495  *   - Must deal with pages in order to ensure that none of the PTE2_* bits
1496  *     are ever set, PTE2_V in particular.
1497  *   - Assumes we can write to pte2s without pte2_store() atomic ops.
1498  *   - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
1499  *     no mapping instead of correctly checking PTE2_V.
1500  *   - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte2 (true for arm).
1501  *  Because PTE2_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
1502  */
1503 static vm_offset_t
1504 pmap_pte2list_alloc(vm_offset_t *head)
1505 {
1506         pt2_entry_t *pte2p;
1507         vm_offset_t va;
1508
1509         va = *head;
1510         if (va == 0)
1511                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
1512         pte2p = pt2map_entry(va);
1513         *head = *pte2p;
1514         if (*head & PTE2_V)
1515                 panic("%s: va with PTE2_V set!", __func__);
1516         *pte2p = 0;
1517         return (va);
1518 }
1519
1520 static void
1521 pmap_pte2list_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
1522 {
1523         pt2_entry_t *pte2p;
1524
1525         if (va & PTE2_V)
1526                 panic("%s: freeing va with PTE2_V set!", __func__);
1527         pte2p = pt2map_entry(va);
1528         *pte2p = *head;         /* virtual! PTE2_V is 0 though */
1529         *head = va;
1530 }
1531
1532 static void
1533 pmap_pte2list_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
1534 {
1535         int i;
1536         vm_offset_t va;
1537
1538         *head = 0;
1539         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
1540                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
1541                 pmap_pte2list_free(head, va);
1542         }
1543 }
1544
1545 /*****************************************************************************
1546  *
1547  *      PMAP third and final stage initialization.
1548  *
1549  *  After pmap_init() is called, PMAP subsystem is fully initialized.
1550  *
1551  *****************************************************************************/
1552
1553 SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
1554
1555 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
1556     "Max number of PV entries");
1557 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
1558     "Page share factor per proc");
1559
1560 static u_long nkpt2pg = NKPT2PG;
1561 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap, OID_AUTO, nkpt2pg, CTLFLAG_RD,
1562     &nkpt2pg, 0, "Pre-allocated pages for kernel PT2s");
1563
1564 static int sp_enabled = 1;
1565 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, sp_enabled, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
1566     &sp_enabled, 0, "Are large page mappings enabled?");
1567
1568 bool
1569 pmap_ps_enabled(pmap_t pmap __unused)
1570 {
1571
1572         return (sp_enabled != 0);
1573 }
1574
1575 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pte1, CTLFLAG_RD, 0,
1576     "1MB page mapping counters");
1577
1578 static u_long pmap_pte1_demotions;
1579 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
1580     &pmap_pte1_demotions, 0, "1MB page demotions");
1581
1582 static u_long pmap_pte1_mappings;
1583 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
1584     &pmap_pte1_mappings, 0, "1MB page mappings");
1585
1586 static u_long pmap_pte1_p_failures;
1587 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
1588     &pmap_pte1_p_failures, 0, "1MB page promotion failures");
1589
1590 static u_long pmap_pte1_promotions;
1591 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
1592     &pmap_pte1_promotions, 0, "1MB page promotions");
1593
1594 static u_long pmap_pte1_kern_demotions;
1595 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, kern_demotions, CTLFLAG_RD,
1596     &pmap_pte1_kern_demotions, 0, "1MB page kernel demotions");
1597
1598 static u_long pmap_pte1_kern_promotions;
1599 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pte1, OID_AUTO, kern_promotions, CTLFLAG_RD,
1600     &pmap_pte1_kern_promotions, 0, "1MB page kernel promotions");
1601
1602 static __inline ttb_entry_t
1603 pmap_ttb_get(pmap_t pmap)
1604 {
1605
1606         return (vtophys(pmap->pm_pt1) | ttb_flags);
1607 }
1608
1609 /*
1610  *  Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
1611  *
1612  *  Variations:
1613  *  1. Pages for L2 page tables are always not managed. So, pv_list and
1614  *     pt2_wirecount can share same physical space. However, proper
1615  *     initialization on a page alloc for page tables and reinitialization
1616  *     on the page free must be ensured.
1617  */
1618 void
1619 pmap_page_init(vm_page_t m)
1620 {
1621
1622         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
1623         pt2_wirecount_init(m);
1624         m->md.pat_mode = VM_MEMATTR_DEFAULT;
1625 }
1626
1627 /*
1628  *  Virtualization for faster way how to zero whole page.
1629  */
1630 static __inline void
1631 pagezero(void *page)
1632 {
1633
1634         bzero(page, PAGE_SIZE);
1635 }
1636
1637 /*
1638  *  Zero L2 page table page.
1639  *  Use same KVA as in pmap_zero_page().
1640  */
1641 static __inline vm_paddr_t
1642 pmap_pt2pg_zero(vm_page_t m)
1643 {
1644         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
1645         vm_paddr_t pa;
1646         struct pcpu *pc;
1647
1648         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1649
1650         /*
1651          * XXX: For now, we map whole page even if it's already zero,
1652          *      to sync it even if the sync is only DSB.
1653          */
1654         sched_pin();
1655         pc = get_pcpu();
1656         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
1657         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
1658         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
1659                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
1660         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(pa, PTE2_AP_KRW,
1661             vm_page_pte2_attr(m)));
1662         /*  Even VM_ALLOC_ZERO request is only advisory. */
1663         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1664                 pagezero(pc->pc_cmap2_addr);
1665         pte2_sync_range((pt2_entry_t *)pc->pc_cmap2_addr, PAGE_SIZE);
1666         pte2_clear(cmap2_pte2p);
1667         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
1668
1669         /*
1670          * Unpin the thread before releasing the lock.  Otherwise the thread
1671          * could be rescheduled while still bound to the current CPU, only
1672          * to unpin itself immediately upon resuming execution.
1673          */
1674         sched_unpin();
1675         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
1676
1677         return (pa);
1678 }
1679
1680 /*
1681  *  Init just allocated page as L2 page table(s) holder
1682  *  and return its physical address.
1683  */
1684 static __inline vm_paddr_t
1685 pmap_pt2pg_init(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1686 {
1687         vm_paddr_t pa;
1688         pt2_entry_t *pte2p;
1689
1690         /* Check page attributes. */
1691         if (m->md.pat_mode != pt_memattr)
1692                 pmap_page_set_memattr(m, pt_memattr);
1693
1694         /* Zero page and init wire counts. */
1695         pa = pmap_pt2pg_zero(m);
1696         pt2_wirecount_init(m);
1697
1698         /*
1699          * Map page to PT2MAP address space for given pmap.
1700          * Note that PT2MAP space is shared with all pmaps.
1701          */
1702         if (pmap == kernel_pmap)
1703                 pmap_kenter_pt2tab(va, PTE2_KPT(pa));
1704         else {
1705                 pte2p = pmap_pt2tab_entry(pmap, va);
1706                 pt2tab_store(pte2p, PTE2_KPT_NG(pa));
1707         }
1708
1709         return (pa);
1710 }
1711
1712 /*
1713  *  Initialize the pmap module.
1714  *  Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
1715  *  system needs to map virtual memory.
1716  */
1717 void
1718 pmap_init(void)
1719 {
1720         vm_size_t s;
1721         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
1722         u_int i, pte1_idx, pv_npg;
1723
1724         PDEBUG(1, printf("%s: phys_start = %#x\n", __func__, PHYSADDR));
1725
1726         /*
1727          * Initialize the vm page array entries for kernel pmap's
1728          * L2 page table pages allocated in advance.
1729          */
1730         pte1_idx = pte1_index(KERNBASE - PT2MAP_SIZE);
1731         pte2p = kern_pt2tab_entry(KERNBASE - PT2MAP_SIZE);
1732         for (i = 0; i < nkpt2pg + NPG_IN_PT2TAB; i++, pte2p++) {
1733                 vm_paddr_t pa;
1734                 vm_page_t m;
1735
1736                 pte2 = pte2_load(pte2p);
1737                 KASSERT(pte2_is_valid(pte2), ("%s: no valid entry", __func__));
1738
1739                 pa = pte2_pa(pte2);
1740                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1741                 KASSERT(m >= vm_page_array &&
1742                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
1743                     ("%s: L2 page table page is out of range", __func__));
1744
1745                 m->pindex = pte1_idx;
1746                 m->phys_addr = pa;
1747                 pte1_idx += NPT2_IN_PG;
1748         }
1749
1750         /*
1751          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
1752          * high water mark so that the system can recover from excessive
1753          * numbers of pv entries.
1754          */
1755         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
1756         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
1757         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
1758         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
1759         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
1760
1761         /*
1762          * Are large page mappings enabled?
1763          */
1764         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.sp_enabled", &sp_enabled);
1765         if (sp_enabled) {
1766                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
1767                     ("%s: can't assign to pagesizes[1]", __func__));
1768                 pagesizes[1] = PTE1_SIZE;
1769         }
1770
1771         /*
1772          * Calculate the size of the pv head table for sections.
1773          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
1774          * Note that the table is only for sections which could be promoted.
1775          */
1776         first_managed_pa = pte1_trunc(vm_phys_segs[0].start);
1777         pv_npg = (pte1_trunc(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end - PAGE_SIZE)
1778             - first_managed_pa) / PTE1_SIZE + 1;
1779
1780         /*
1781          * Allocate memory for the pv head table for sections.
1782          */
1783         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
1784         s = round_page(s);
1785         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(s, M_WAITOK | M_ZERO);
1786         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
1787                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
1788
1789         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
1790         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
1791         if (pv_chunkbase == NULL)
1792                 panic("%s: not enough kvm for pv chunks", __func__);
1793         pmap_pte2list_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
1794 }
1795
1796 /*
1797  *  Add a list of wired pages to the kva
1798  *  this routine is only used for temporary
1799  *  kernel mappings that do not need to have
1800  *  page modification or references recorded.
1801  *  Note that old mappings are simply written
1802  *  over.  The page *must* be wired.
1803  *  Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1804  */
1805 void
1806 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1807 {
1808         u_int anychanged;
1809         pt2_entry_t *epte2p, *pte2p, pte2;
1810         vm_page_t m;
1811         vm_paddr_t pa;
1812
1813         anychanged = 0;
1814         pte2p = pt2map_entry(sva);
1815         epte2p = pte2p + count;
1816         while (pte2p < epte2p) {
1817                 m = *ma++;
1818                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1819                 pte2 = pte2_load(pte2p);
1820                 if ((pte2_pa(pte2) != pa) ||
1821                     (pte2_attr(pte2) != vm_page_pte2_attr(m))) {
1822                         anychanged++;
1823                         pte2_store(pte2p, PTE2_KERN(pa, PTE2_AP_KRW,
1824                             vm_page_pte2_attr(m)));
1825                 }
1826                 pte2p++;
1827         }
1828         if (__predict_false(anychanged))
1829                 tlb_flush_range(sva, count * PAGE_SIZE);
1830 }
1831
1832 /*
1833  *  This routine tears out page mappings from the
1834  *  kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1835  *  Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1836  */
1837 void
1838 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1839 {
1840         vm_offset_t va;
1841
1842         va = sva;
1843         while (count-- > 0) {
1844                 pmap_kremove(va);
1845                 va += PAGE_SIZE;
1846         }
1847         tlb_flush_range(sva, va - sva);
1848 }
1849
1850 /*
1851  *  Are we current address space or kernel?
1852  */
1853 static __inline int
1854 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1855 {
1856
1857         return (pmap == kernel_pmap ||
1858                 (pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace)));
1859 }
1860
1861 /*
1862  *  If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned
1863  *  pte2 must be released by passing it to pmap_pte2_release().
1864  */
1865 static pt2_entry_t *
1866 pmap_pte2(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1867 {
1868         pt1_entry_t pte1;
1869         vm_paddr_t pt2pg_pa;
1870
1871         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
1872         if (pte1_is_section(pte1))
1873                 panic("%s: attempt to map PTE1", __func__);
1874         if (pte1_is_link(pte1)) {
1875                 /* Are we current address space or kernel? */
1876                 if (pmap_is_current(pmap))
1877                         return (pt2map_entry(va));
1878                 /* Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE. */
1879                 pt2pg_pa = trunc_page(pte1_link_pa(pte1));
1880                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1881                 if (pte2_pa(pte2_load(PMAP2)) != pt2pg_pa) {
1882                         pte2_store(PMAP2, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
1883                         tlb_flush((vm_offset_t)PADDR2);
1884                 }
1885                 return (PADDR2 + (arm32_btop(va) & (NPTE2_IN_PG - 1)));
1886         }
1887         return (NULL);
1888 }
1889
1890 /*
1891  *  Releases a pte2 that was obtained from pmap_pte2().
1892  *  Be prepared for the pte2p being NULL.
1893  */
1894 static __inline void
1895 pmap_pte2_release(pt2_entry_t *pte2p)
1896 {
1897
1898         if ((pt2_entry_t *)(trunc_page((vm_offset_t)pte2p)) == PADDR2) {
1899                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1900         }
1901 }
1902
1903 /*
1904  *  Super fast pmap_pte2 routine best used when scanning
1905  *  the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1906  *  invltlb calls.  Note that many of the pv list
1907  *  scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1908  *  to do an entire tlb flush for checking a single mapping.
1909  *
1910  *  If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1911  *  must be held and curthread pinned to a CPU.
1912  */
1913 static pt2_entry_t *
1914 pmap_pte2_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1915 {
1916         pt1_entry_t pte1;
1917         vm_paddr_t pt2pg_pa;
1918
1919         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
1920         if (pte1_is_section(pte1))
1921                 panic("%s: attempt to map PTE1", __func__);
1922         if (pte1_is_link(pte1)) {
1923                 /* Are we current address space or kernel? */
1924                 if (pmap_is_current(pmap))
1925                         return (pt2map_entry(va));
1926                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1927                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0,
1928                     ("%s: curthread not pinned", __func__));
1929                 /* Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE. */
1930                 pt2pg_pa = trunc_page(pte1_link_pa(pte1));
1931                 if (pte2_pa(pte2_load(PMAP1)) != pt2pg_pa) {
1932                         pte2_store(PMAP1, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
1933 #ifdef SMP
1934                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1935 #endif
1936                         tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR1);
1937                         PMAP1changed++;
1938                 } else
1939 #ifdef SMP
1940                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1941                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1942                         tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR1);
1943                         PMAP1changedcpu++;
1944                 } else
1945 #endif
1946                         PMAP1unchanged++;
1947                 return (PADDR1 + (arm32_btop(va) & (NPTE2_IN_PG - 1)));
1948         }
1949         return (NULL);
1950 }
1951
1952 /*
1953  *  Routine: pmap_extract
1954  *  Function:
1955  *      Extract the physical page address associated
1956  *      with the given map/virtual_address pair.
1957  */
1958 vm_paddr_t
1959 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1960 {
1961         vm_paddr_t pa;
1962         pt1_entry_t pte1;
1963         pt2_entry_t *pte2p;
1964
1965         PMAP_LOCK(pmap);
1966         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
1967         if (pte1_is_section(pte1))
1968                 pa = pte1_pa(pte1) | (va & PTE1_OFFSET);
1969         else if (pte1_is_link(pte1)) {
1970                 pte2p = pmap_pte2(pmap, va);
1971                 pa = pte2_pa(pte2_load(pte2p)) | (va & PTE2_OFFSET);
1972                 pmap_pte2_release(pte2p);
1973         } else
1974                 pa = 0;
1975         PMAP_UNLOCK(pmap);
1976         return (pa);
1977 }
1978
1979 /*
1980  *  Routine: pmap_extract_and_hold
1981  *  Function:
1982  *      Atomically extract and hold the physical page
1983  *      with the given pmap and virtual address pair
1984  *      if that mapping permits the given protection.
1985  */
1986 vm_page_t
1987 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1988 {
1989         vm_paddr_t pa, lockpa;
1990         pt1_entry_t pte1;
1991         pt2_entry_t pte2, *pte2p;
1992         vm_page_t m;
1993
1994         lockpa = 0;
1995         m = NULL;
1996         PMAP_LOCK(pmap);
1997 retry:
1998         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
1999         if (pte1_is_section(pte1)) {
2000                 if (!(pte1 & PTE1_RO) || !(prot & VM_PROT_WRITE)) {
2001                         pa = pte1_pa(pte1) | (va & PTE1_OFFSET);
2002                         if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, &lockpa))
2003                                 goto retry;
2004                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2005                         vm_page_wire(m);
2006                 }
2007         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
2008                 pte2p = pmap_pte2(pmap, va);
2009                 pte2 = pte2_load(pte2p);
2010                 pmap_pte2_release(pte2p);
2011                 if (pte2_is_valid(pte2) &&
2012                     (!(pte2 & PTE2_RO) || !(prot & VM_PROT_WRITE))) {
2013                         pa = pte2_pa(pte2);
2014                         if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, &lockpa))
2015                                 goto retry;
2016                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2017                         vm_page_wire(m);
2018                 }
2019         }
2020         PA_UNLOCK_COND(lockpa);
2021         PMAP_UNLOCK(pmap);
2022         return (m);
2023 }
2024
2025 /*
2026  *  Grow the number of kernel L2 page table entries, if needed.
2027  */
2028 void
2029 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2030 {
2031         vm_page_t m;
2032         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2_pa;
2033         pt1_entry_t pte1;
2034         pt2_entry_t pte2;
2035
2036         PDEBUG(1, printf("%s: addr = %#x\n", __func__, addr));
2037         /*
2038          * All the time kernel_vm_end is first KVA for which underlying
2039          * L2 page table is either not allocated or linked from L1 page table
2040          * (not considering sections). Except for two possible cases:
2041          *
2042          *   (1) in the very beginning as long as pmap_growkernel() was
2043          *       not called, it could be first unused KVA (which is not
2044          *       rounded up to PTE1_SIZE),
2045          *
2046          *   (2) when all KVA space is mapped and vm_map_max(kernel_map)
2047          *       address is not rounded up to PTE1_SIZE. (For example,
2048          *       it could be 0xFFFFFFFF.)
2049          */
2050         kernel_vm_end = pte1_roundup(kernel_vm_end);
2051         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2052         addr = roundup2(addr, PTE1_SIZE);
2053         if (addr - 1 >= vm_map_max(kernel_map))
2054                 addr = vm_map_max(kernel_map);
2055         while (kernel_vm_end < addr) {
2056                 pte1 = pte1_load(kern_pte1(kernel_vm_end));
2057                 if (pte1_is_valid(pte1)) {
2058                         kernel_vm_end += PTE1_SIZE;
2059                         if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
2060                                 kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
2061                                 break;
2062                         }
2063                         continue;
2064                 }
2065
2066                 /*
2067                  * kernel_vm_end_new is used in pmap_pinit() when kernel
2068                  * mappings are entered to new pmap all at once to avoid race
2069                  * between pmap_kenter_pte1() and kernel_vm_end increase.
2070                  * The same aplies to pmap_kenter_pt2tab().
2071                  */
2072                 kernel_vm_end_new = kernel_vm_end + PTE1_SIZE;
2073
2074                 pte2 = pt2tab_load(kern_pt2tab_entry(kernel_vm_end));
2075                 if (!pte2_is_valid(pte2)) {
2076                         /*
2077                          * Install new PT2s page into kernel PT2TAB.
2078                          */
2079                         m = vm_page_alloc(NULL,
2080                             pte1_index(kernel_vm_end) & ~PT2PG_MASK,
2081                             VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ |
2082                             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
2083                         if (m == NULL)
2084                                 panic("%s: no memory to grow kernel", __func__);
2085                         /*
2086                          * QQQ: To link all new L2 page tables from L1 page
2087                          *      table now and so pmap_kenter_pte1() them
2088                          *      at once together with pmap_kenter_pt2tab()
2089                          *      could be nice speed up. However,
2090                          *      pmap_growkernel() does not happen so often...
2091                          * QQQ: The other TTBR is another option.
2092                          */
2093                         pt2pg_pa = pmap_pt2pg_init(kernel_pmap, kernel_vm_end,
2094                             m);
2095                 } else
2096                         pt2pg_pa = pte2_pa(pte2);
2097
2098                 pt2_pa = page_pt2pa(pt2pg_pa, pte1_index(kernel_vm_end));
2099                 pmap_kenter_pte1(kernel_vm_end, PTE1_LINK(pt2_pa));
2100
2101                 kernel_vm_end = kernel_vm_end_new;
2102                 if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
2103                         kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
2104                         break;
2105                 }
2106         }
2107 }
2108
2109 static int
2110 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2111 {
2112         unsigned long ksize = vm_max_kernel_address - KERNBASE;
2113
2114         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2115 }
2116 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD,
2117     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2118
2119 static int
2120 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2121 {
2122         unsigned long kfree = vm_max_kernel_address - kernel_vm_end;
2123
2124         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2125 }
2126 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD,
2127     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2128
2129 /***********************************************
2130  *
2131  *  Pmap allocation/deallocation routines.
2132  *
2133  ***********************************************/
2134
2135 /*
2136  *  Initialize the pmap for the swapper process.
2137  */
2138 void
2139 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
2140 {
2141         PDEBUG(1, printf("%s: pmap = %p\n", __func__, pmap));
2142
2143         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
2144
2145         /*
2146          * Kernel page table directory and pmap stuff around is already
2147          * initialized, we are using it right now and here. So, finish
2148          * only PMAP structures initialization for process0 ...
2149          *
2150          * Since the L1 page table and PT2TAB is shared with the kernel pmap,
2151          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
2152          * not need to be inserted into that list.
2153          */
2154         pmap->pm_pt1 = kern_pt1;
2155         pmap->pm_pt2tab = kern_pt2tab;
2156         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2157         PCPU_SET(curpmap, pmap);
2158         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2159         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2160         CPU_SET(0, &pmap->pm_active);
2161 }
2162
2163 static __inline void
2164 pte1_copy_nosync(pt1_entry_t *spte1p, pt1_entry_t *dpte1p, vm_offset_t sva,
2165     vm_offset_t eva)
2166 {
2167         u_int idx, count;
2168
2169         idx = pte1_index(sva);
2170         count = (pte1_index(eva) - idx + 1) * sizeof(pt1_entry_t);
2171         bcopy(spte1p + idx, dpte1p + idx, count);
2172 }
2173
2174 static __inline void
2175 pt2tab_copy_nosync(pt2_entry_t *spte2p, pt2_entry_t *dpte2p, vm_offset_t sva,
2176     vm_offset_t eva)
2177 {
2178         u_int idx, count;
2179
2180         idx = pt2tab_index(sva);
2181         count = (pt2tab_index(eva) - idx + 1) * sizeof(pt2_entry_t);
2182         bcopy(spte2p + idx, dpte2p + idx, count);
2183 }
2184
2185 /*
2186  *  Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
2187  *  such as one in a vmspace structure.
2188  */
2189 int
2190 pmap_pinit(pmap_t pmap)
2191 {
2192         pt1_entry_t *pte1p;
2193         pt2_entry_t *pte2p;
2194         vm_paddr_t pa, pt2tab_pa;
2195         u_int i;
2196
2197         PDEBUG(6, printf("%s: pmap = %p, pm_pt1 = %p\n", __func__, pmap,
2198             pmap->pm_pt1));
2199
2200         /*
2201          * No need to allocate L2 page table space yet but we do need
2202          * a valid L1 page table and PT2TAB table.
2203          *
2204          * Install shared kernel mappings to these tables. It's a little
2205          * tricky as some parts of KVA are reserved for vectors, devices,
2206          * and whatever else. These parts are supposed to be above
2207          * vm_max_kernel_address. Thus two regions should be installed:
2208          *
2209          *   (1) <KERNBASE, kernel_vm_end),
2210          *   (2) <vm_max_kernel_address, 0xFFFFFFFF>.
2211          *
2212          * QQQ: The second region should be stable enough to be installed
2213          *      only once in time when the tables are allocated.
2214          * QQQ: Maybe copy of both regions at once could be faster ...
2215          * QQQ: Maybe the other TTBR is an option.
2216          *
2217          * Finally, install own PT2TAB table to these tables.
2218          */
2219
2220         if (pmap->pm_pt1 == NULL) {
2221                 pmap->pm_pt1 = (pt1_entry_t *)kmem_alloc_contig(NB_IN_PT1,
2222                     M_NOWAIT | M_ZERO, 0, -1UL, NB_IN_PT1, 0, pt_memattr);
2223                 if (pmap->pm_pt1 == NULL)
2224                         return (0);
2225         }
2226         if (pmap->pm_pt2tab == NULL) {
2227                 /*
2228                  * QQQ: (1) PT2TAB must be contiguous. If PT2TAB is one page
2229                  *      only, what should be the only size for 32 bit systems,
2230                  *      then we could allocate it with vm_page_alloc() and all
2231                  *      the stuff needed as other L2 page table pages.
2232                  *      (2) Note that a process PT2TAB is special L2 page table
2233                  *      page. Its mapping in kernel_arena is permanent and can
2234                  *      be used no matter which process is current. Its mapping
2235                  *      in PT2MAP can be used only for current process.
2236                  */
2237                 pmap->pm_pt2tab = (pt2_entry_t *)kmem_alloc_attr(NB_IN_PT2TAB,
2238                     M_NOWAIT | M_ZERO, 0, -1UL, pt_memattr);
2239                 if (pmap->pm_pt2tab == NULL) {
2240                         /*
2241                          * QQQ: As struct pmap is allocated from UMA with
2242                          *      UMA_ZONE_NOFREE flag, it's important to leave
2243                          *      no allocation in pmap if initialization failed.
2244                          */
2245                         kmem_free((vm_offset_t)pmap->pm_pt1, NB_IN_PT1);
2246                         pmap->pm_pt1 = NULL;
2247                         return (0);
2248                 }
2249                 /*
2250                  * QQQ: Each L2 page table page vm_page_t has pindex set to
2251                  *      pte1 index of virtual address mapped by this page.
2252                  *      It's not valid for non kernel PT2TABs themselves.
2253                  *      The pindex of these pages can not be altered because
2254                  *      of the way how they are allocated now. However, it
2255                  *      should not be a problem.
2256                  */
2257         }
2258
2259         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2260         /*
2261          * To avoid race with pmap_kenter_pte1() and pmap_kenter_pt2tab(),
2262          * kernel_vm_end_new is used here instead of kernel_vm_end.
2263          */
2264         pte1_copy_nosync(kern_pt1, pmap->pm_pt1, KERNBASE,
2265             kernel_vm_end_new - 1);
2266         pte1_copy_nosync(kern_pt1, pmap->pm_pt1, vm_max_kernel_address,
2267             0xFFFFFFFF);
2268         pt2tab_copy_nosync(kern_pt2tab, pmap->pm_pt2tab, KERNBASE,
2269             kernel_vm_end_new - 1);
2270         pt2tab_copy_nosync(kern_pt2tab, pmap->pm_pt2tab, vm_max_kernel_address,
2271             0xFFFFFFFF);
2272         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
2273         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2274
2275         /*
2276          * Store PT2MAP PT2 pages (a.k.a. PT2TAB) in PT2TAB itself.
2277          * I.e. self reference mapping.  The PT2TAB is private, however mapped
2278          * into shared PT2MAP space, so the mapping should be not global.
2279          */
2280         pt2tab_pa = vtophys(pmap->pm_pt2tab);
2281         pte2p = pmap_pt2tab_entry(pmap, (vm_offset_t)PT2MAP);
2282         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPG_IN_PT2TAB; i++, pa += PTE2_SIZE) {
2283                 pt2tab_store(pte2p++, PTE2_KPT_NG(pa));
2284         }
2285
2286         /* Insert PT2MAP PT2s into pmap PT1. */
2287         pte1p = pmap_pte1(pmap, (vm_offset_t)PT2MAP);
2288         for (pa = pt2tab_pa, i = 0; i < NPT2_IN_PT2TAB; i++, pa += NB_IN_PT2) {
2289                 pte1_store(pte1p++, PTE1_LINK(pa));
2290         }
2291
2292         /*
2293          * Now synchronize new mapping which was made above.
2294          */
2295         pte1_sync_range(pmap->pm_pt1, NB_IN_PT1);
2296         pte2_sync_range(pmap->pm_pt2tab, NB_IN_PT2TAB);
2297
2298         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2299         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2300         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2301
2302         return (1);
2303 }
2304
2305 #ifdef INVARIANTS
2306 static boolean_t
2307 pt2tab_user_is_empty(pt2_entry_t *tab)
2308 {
2309         u_int i, end;
2310
2311         end = pt2tab_index(VM_MAXUSER_ADDRESS);
2312         for (i = 0; i < end; i++)
2313                 if (tab[i] != 0) return (FALSE);
2314         return (TRUE);
2315 }
2316 #endif
2317 /*
2318  *  Release any resources held by the given physical map.
2319  *  Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2320  *  Should only be called if the map contains no valid mappings.
2321  */
2322 void
2323 pmap_release(pmap_t pmap)
2324 {
2325 #ifdef INVARIANTS
2326         vm_offset_t start, end;
2327 #endif
2328         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2329             ("%s: pmap resident count %ld != 0", __func__,
2330             pmap->pm_stats.resident_count));
2331         KASSERT(pt2tab_user_is_empty(pmap->pm_pt2tab),
2332             ("%s: has allocated user PT2(s)", __func__));
2333         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
2334             ("%s: pmap %p is active on some CPU(s)", __func__, pmap));
2335
2336         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2337         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
2338         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2339
2340 #ifdef INVARIANTS
2341         start = pte1_index(KERNBASE) * sizeof(pt1_entry_t);
2342         end = (pte1_index(0xFFFFFFFF) + 1) * sizeof(pt1_entry_t);
2343         bzero((char *)pmap->pm_pt1 + start, end - start);
2344
2345         start = pt2tab_index(KERNBASE) * sizeof(pt2_entry_t);
2346         end = (pt2tab_index(0xFFFFFFFF) + 1) * sizeof(pt2_entry_t);
2347         bzero((char *)pmap->pm_pt2tab + start, end - start);
2348 #endif
2349         /*
2350          * We are leaving PT1 and PT2TAB allocated on released pmap,
2351          * so hopefully UMA vmspace_zone will always be inited with
2352          * UMA_ZONE_NOFREE flag.
2353          */
2354 }
2355
2356 /*********************************************************
2357  *
2358  *  L2 table pages and their pages management routines.
2359  *
2360  *********************************************************/
2361
2362 /*
2363  *  Virtual interface for L2 page table wire counting.
2364  *
2365  *  Each L2 page table in a page has own counter which counts a number of
2366  *  valid mappings in a table. Global page counter counts mappings in all
2367  *  tables in a page plus a single itself mapping in PT2TAB.
2368  *
2369  *  During a promotion we leave the associated L2 page table counter
2370  *  untouched, so the table (strictly speaking a page which holds it)
2371  *  is never freed if promoted.
2372  *
2373  *  If a page m->wire_count == 1 then no valid mappings exist in any L2 page
2374  *  table in the page and the page itself is only mapped in PT2TAB.
2375  */
2376
2377 static __inline void
2378 pt2_wirecount_init(vm_page_t m)
2379 {
2380         u_int i;
2381
2382         /*
2383          * Note: A page m is allocated with VM_ALLOC_WIRED flag and
2384          *       m->wire_count should be already set correctly.
2385          *       So, there is no need to set it again herein.
2386          */
2387         for (i = 0; i < NPT2_IN_PG; i++)
2388                 m->md.pt2_wirecount[i] = 0;
2389 }
2390
2391 static __inline void
2392 pt2_wirecount_inc(vm_page_t m, uint32_t pte1_idx)
2393 {
2394
2395         /*
2396          * Note: A just modificated pte2 (i.e. already allocated)
2397          *       is acquiring one extra reference which must be
2398          *       explicitly cleared. It influences the KASSERTs herein.
2399          *       All L2 page tables in a page always belong to the same
2400          *       pmap, so we allow only one extra reference for the page.
2401          */
2402         KASSERT(m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK] < (NPTE2_IN_PT2 + 1),
2403             ("%s: PT2 is overflowing ...", __func__));
2404         KASSERT(m->wire_count <= (NPTE2_IN_PG + 1),
2405             ("%s: PT2PG is overflowing ...", __func__));
2406
2407         m->wire_count++;
2408         m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK]++;
2409 }
2410
2411 static __inline void
2412 pt2_wirecount_dec(vm_page_t m, uint32_t pte1_idx)
2413 {
2414
2415         KASSERT(m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK] != 0,
2416             ("%s: PT2 is underflowing ...", __func__));
2417         KASSERT(m->wire_count > 1,
2418             ("%s: PT2PG is underflowing ...", __func__));
2419
2420         m->wire_count--;
2421         m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK]--;
2422 }
2423
2424 static __inline void
2425 pt2_wirecount_set(vm_page_t m, uint32_t pte1_idx, uint16_t count)
2426 {
2427
2428         KASSERT(count <= NPTE2_IN_PT2,
2429             ("%s: invalid count %u", __func__, count));
2430         KASSERT(m->wire_count >  m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK],
2431             ("%s: PT2PG corrupting (%u, %u) ...", __func__, m->wire_count,
2432             m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK]));
2433
2434         m->wire_count -= m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK];
2435         m->wire_count += count;
2436         m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK] = count;
2437
2438         KASSERT(m->wire_count <= (NPTE2_IN_PG + 1),
2439             ("%s: PT2PG is overflowed (%u) ...", __func__, m->wire_count));
2440 }
2441
2442 static __inline uint32_t
2443 pt2_wirecount_get(vm_page_t m, uint32_t pte1_idx)
2444 {
2445
2446         return (m->md.pt2_wirecount[pte1_idx & PT2PG_MASK]);
2447 }
2448
2449 static __inline boolean_t
2450 pt2_is_empty(vm_page_t m, vm_offset_t va)
2451 {
2452
2453         return (m->md.pt2_wirecount[pte1_index(va) & PT2PG_MASK] == 0);
2454 }
2455
2456 static __inline boolean_t
2457 pt2_is_full(vm_page_t m, vm_offset_t va)
2458 {
2459
2460         return (m->md.pt2_wirecount[pte1_index(va) & PT2PG_MASK] ==
2461             NPTE2_IN_PT2);
2462 }
2463
2464 static __inline boolean_t
2465 pt2pg_is_empty(vm_page_t m)
2466 {
2467
2468         return (m->wire_count == 1);
2469 }
2470
2471 /*
2472  *  This routine is called if the L2 page table
2473  *  is not mapped correctly.
2474  */
2475 static vm_page_t
2476 _pmap_allocpte2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
2477 {
2478         uint32_t pte1_idx;
2479         pt1_entry_t *pte1p;
2480         pt2_entry_t pte2;
2481         vm_page_t  m;
2482         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2_pa;
2483
2484         pte1_idx = pte1_index(va);
2485         pte1p = pmap->pm_pt1 + pte1_idx;
2486
2487         KASSERT(pte1_load(pte1p) == 0,
2488             ("%s: pm_pt1[%#x] is not zero: %#x", __func__, pte1_idx,
2489             pte1_load(pte1p)));
2490
2491         pte2 = pt2tab_load(pmap_pt2tab_entry(pmap, va));
2492         if (!pte2_is_valid(pte2)) {
2493                 /*
2494                  * Install new PT2s page into pmap PT2TAB.
2495                  */
2496                 m = vm_page_alloc(NULL, pte1_idx & ~PT2PG_MASK,
2497                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
2498                 if (m == NULL) {
2499                         if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
2500                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2501                                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2502                                 vm_wait(NULL);
2503                                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
2504                                 PMAP_LOCK(pmap);
2505                         }
2506
2507                         /*
2508                          * Indicate the need to retry.  While waiting,
2509                          * the L2 page table page may have been allocated.
2510                          */
2511                         return (NULL);
2512                 }
2513                 pmap->pm_stats.resident_count++;
2514                 pt2pg_pa = pmap_pt2pg_init(pmap, va, m);
2515         } else {
2516                 pt2pg_pa = pte2_pa(pte2);
2517                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pt2pg_pa);
2518         }
2519
2520         pt2_wirecount_inc(m, pte1_idx);
2521         pt2_pa = page_pt2pa(pt2pg_pa, pte1_idx);
2522         pte1_store(pte1p, PTE1_LINK(pt2_pa));
2523
2524         return (m);
2525 }
2526
2527 static vm_page_t
2528 pmap_allocpte2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
2529 {
2530         u_int pte1_idx;
2531         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
2532         vm_page_t m;
2533
2534         pte1_idx = pte1_index(va);
2535 retry:
2536         pte1p = pmap->pm_pt1 + pte1_idx;
2537         pte1 = pte1_load(pte1p);
2538
2539         /*
2540          * This supports switching from a 1MB page to a
2541          * normal 4K page.
2542          */
2543         if (pte1_is_section(pte1)) {
2544                 (void)pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, va);
2545                 /*
2546                  * Reload pte1 after demotion.
2547                  *
2548                  * Note: Demotion can even fail as either PT2 is not find for
2549                  *       the virtual address or PT2PG can not be allocated.
2550                  */
2551                 pte1 = pte1_load(pte1p);
2552         }
2553
2554         /*
2555          * If the L2 page table page is mapped, we just increment the
2556          * hold count, and activate it.
2557          */
2558         if (pte1_is_link(pte1)) {
2559                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(pte1));
2560                 pt2_wirecount_inc(m, pte1_idx);
2561         } else  {
2562                 /*
2563                  * Here if the PT2 isn't mapped, or if it has
2564                  * been deallocated.
2565                  */
2566                 m = _pmap_allocpte2(pmap, va, flags);
2567                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
2568                         goto retry;
2569         }
2570
2571         return (m);
2572 }
2573
2574 /*
2575  *  Schedule the specified unused L2 page table page to be freed. Specifically,
2576  *  add the page to the specified list of pages that will be released to the
2577  *  physical memory manager after the TLB has been updated.
2578  */
2579 static __inline void
2580 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free)
2581 {
2582
2583         /*
2584          * Put page on a list so that it is released after
2585          * *ALL* TLB shootdown is done
2586          */
2587 #ifdef PMAP_DEBUG
2588         pmap_zero_page_check(m);
2589 #endif
2590         m->flags |= PG_ZERO;
2591         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
2592 }
2593
2594 /*
2595  *  Unwire L2 page tables page.
2596  */
2597 static void
2598 pmap_unwire_pt2pg(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2599 {
2600         pt1_entry_t *pte1p, opte1 __unused;
2601         pt2_entry_t *pte2p;
2602         uint32_t i;
2603
2604         KASSERT(pt2pg_is_empty(m),
2605             ("%s: pmap %p PT2PG %p wired", __func__, pmap, m));
2606
2607         /*
2608          * Unmap all L2 page tables in the page from L1 page table.
2609          *
2610          * QQQ: Individual L2 page tables (except the last one) can be unmapped
2611          * earlier. However, we are doing that this way.
2612          */
2613         KASSERT(m->pindex == (pte1_index(va) & ~PT2PG_MASK),
2614             ("%s: pmap %p va %#x PT2PG %p bad index", __func__, pmap, va, m));
2615         pte1p = pmap->pm_pt1 + m->pindex;
2616         for (i = 0; i < NPT2_IN_PG; i++, pte1p++) {
2617                 KASSERT(m->md.pt2_wirecount[i] == 0,
2618                     ("%s: pmap %p PT2 %u (PG %p) wired", __func__, pmap, i, m));
2619                 opte1 = pte1_load(pte1p);
2620                 if (pte1_is_link(opte1)) {
2621                         pte1_clear(pte1p);
2622                         /*
2623                          * Flush intermediate TLB cache.
2624                          */
2625                         pmap_tlb_flush(pmap, (m->pindex + i) << PTE1_SHIFT);
2626                 }
2627 #ifdef INVARIANTS
2628                 else
2629                         KASSERT((opte1 == 0) || pte1_is_section(opte1),
2630                             ("%s: pmap %p va %#x bad pte1 %x at %u", __func__,
2631                             pmap, va, opte1, i));
2632 #endif
2633         }
2634
2635         /*
2636          * Unmap the page from PT2TAB.
2637          */
2638         pte2p = pmap_pt2tab_entry(pmap, va);
2639         (void)pt2tab_load_clear(pte2p);
2640         pmap_tlb_flush(pmap, pt2map_pt2pg(va));
2641
2642         m->wire_count = 0;
2643         pmap->pm_stats.resident_count--;
2644
2645         /*
2646          * This barrier is so that the ordinary store unmapping
2647          * the L2 page table page is globally performed before TLB shoot-
2648          * down is begun.
2649          */
2650         wmb();
2651         vm_wire_sub(1);
2652 }
2653
2654 /*
2655  *  Decrements a L2 page table page's wire count, which is used to record the
2656  *  number of valid page table entries within the page.  If the wire count
2657  *  drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
2658  *  page table page was unmapped and FALSE otherwise.
2659  */
2660 static __inline boolean_t
2661 pmap_unwire_pt2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, struct spglist *free)
2662 {
2663         pt2_wirecount_dec(m, pte1_index(va));
2664         if (pt2pg_is_empty(m)) {
2665                 /*
2666                  * QQQ: Wire count is zero, so whole page should be zero and
2667                  *      we can set PG_ZERO flag to it.
2668                  *      Note that when promotion is enabled, it takes some
2669                  *      more efforts. See pmap_unwire_pt2_all() below.
2670                  */
2671                 pmap_unwire_pt2pg(pmap, va, m);
2672                 pmap_add_delayed_free_list(m, free);
2673                 return (TRUE);
2674         } else
2675                 return (FALSE);
2676 }
2677
2678 /*
2679  *  Drop a L2 page table page's wire count at once, which is used to record
2680  *  the number of valid L2 page table entries within the page. If the wire
2681  *  count drops to zero, then the L2 page table page is unmapped.
2682  */
2683 static __inline void
2684 pmap_unwire_pt2_all(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
2685     struct spglist *free)
2686 {
2687         u_int pte1_idx = pte1_index(va);
2688
2689         KASSERT(m->pindex == (pte1_idx & ~PT2PG_MASK),
2690                 ("%s: PT2 page's pindex is wrong", __func__));
2691         KASSERT(m->wire_count > pt2_wirecount_get(m, pte1_idx),
2692             ("%s: bad pt2 wire count %u > %u", __func__, m->wire_count,
2693             pt2_wirecount_get(m, pte1_idx)));
2694
2695         /*
2696          * It's possible that the L2 page table was never used.
2697          * It happened in case that a section was created without promotion.
2698          */
2699         if (pt2_is_full(m, va)) {
2700                 pt2_wirecount_set(m, pte1_idx, 0);
2701
2702                 /*
2703                  * QQQ: We clear L2 page table now, so when L2 page table page
2704                  *      is going to be freed, we can set it PG_ZERO flag ...
2705                  *      This function is called only on section mappings, so
2706                  *      hopefully it's not to big overload.
2707                  *
2708                  * XXX: If pmap is current, existing PT2MAP mapping could be
2709                  *      used for zeroing.
2710                  */
2711                 pmap_zero_page_area(m, page_pt2off(pte1_idx), NB_IN_PT2);
2712         }
2713 #ifdef INVARIANTS
2714         else
2715                 KASSERT(pt2_is_empty(m, va), ("%s: PT2 is not empty (%u)",
2716                     __func__, pt2_wirecount_get(m, pte1_idx)));
2717 #endif
2718         if (pt2pg_is_empty(m)) {
2719                 pmap_unwire_pt2pg(pmap, va, m);
2720                 pmap_add_delayed_free_list(m, free);
2721         }
2722 }
2723
2724 /*
2725  *  After removing a L2 page table entry, this routine is used to
2726  *  conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
2727  */
2728 static boolean_t
2729 pmap_unuse_pt2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
2730 {
2731         pt1_entry_t pte1;
2732         vm_page_t mpte;
2733
2734         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
2735                 return (FALSE);
2736         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
2737         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(pte1));
2738         return (pmap_unwire_pt2(pmap, va, mpte, free));
2739 }
2740
2741 /*************************************
2742  *
2743  *  Page management routines.
2744  *
2745  *************************************/
2746
2747 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2748 CTASSERT(_NPCM == 11);
2749 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2750
2751 static __inline struct pv_chunk *
2752 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2753 {
2754
2755         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2756 }
2757
2758 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2759
2760 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2761 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2762
2763 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2764         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2765         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2766         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2767         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2768 };
2769
2770 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2771         "Current number of pv entries");
2772
2773 #ifdef PV_STATS
2774 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2775
2776 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2777     "Current number of pv entry chunks");
2778 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2779     "Current number of pv entry chunks allocated");
2780 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2781     "Current number of pv entry chunks frees");
2782 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail,
2783     0, "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2784
2785 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2786 static int pv_entry_spare;
2787
2788 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2789     "Current number of pv entry frees");
2790 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs,
2791     0, "Current number of pv entry allocs");
2792 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2793     "Current number of spare pv entries");
2794 #endif
2795
2796 /*
2797  *  Is given page managed?
2798  */
2799 static __inline bool
2800 is_managed(vm_paddr_t pa)
2801 {
2802         vm_page_t m;
2803
2804         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2805         if (m == NULL)
2806                 return (false);
2807         return ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0);
2808 }
2809
2810 static __inline bool
2811 pte1_is_managed(pt1_entry_t pte1)
2812 {
2813
2814         return (is_managed(pte1_pa(pte1)));
2815 }
2816
2817 static __inline bool
2818 pte2_is_managed(pt2_entry_t pte2)
2819 {
2820
2821         return (is_managed(pte2_pa(pte2)));
2822 }
2823
2824 /*
2825  *  We are in a serious low memory condition.  Resort to
2826  *  drastic measures to free some pages so we can allocate
2827  *  another pv entry chunk.
2828  */
2829 static vm_page_t
2830 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2831 {
2832         struct pch newtail;
2833         struct pv_chunk *pc;
2834         struct md_page *pvh;
2835         pt1_entry_t *pte1p;
2836         pmap_t pmap;
2837         pt2_entry_t *pte2p, tpte2;
2838         pv_entry_t pv;
2839         vm_offset_t va;
2840         vm_page_t m, m_pc;
2841         struct spglist free;
2842         uint32_t inuse;
2843         int bit, field, freed;
2844
2845         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2846         pmap = NULL;
2847         m_pc = NULL;
2848         SLIST_INIT(&free);
2849         TAILQ_INIT(&newtail);
2850         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2851             SLIST_EMPTY(&free))) {
2852                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2853                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2854                         if (pmap != NULL) {
2855                                 if (pmap != locked_pmap)
2856                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2857                         }
2858                         pmap = pc->pc_pmap;
2859                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2860                         if (pmap > locked_pmap)
2861                                 PMAP_LOCK(pmap);
2862                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2863                                 pmap = NULL;
2864                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2865                                 continue;
2866                         }
2867                 }
2868
2869                 /*
2870                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2871                  */
2872                 freed = 0;
2873                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2874                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2875                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2876                                 bit = ffs(inuse) - 1;
2877                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2878                                 va = pv->pv_va;
2879                                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
2880                                 if (pte1_is_section(pte1_load(pte1p)))
2881                                         continue;
2882                                 pte2p = pmap_pte2(pmap, va);
2883                                 tpte2 = pte2_load(pte2p);
2884                                 if ((tpte2 & PTE2_W) == 0)
2885                                         tpte2 = pte2_load_clear(pte2p);
2886                                 pmap_pte2_release(pte2p);
2887                                 if ((tpte2 & PTE2_W) != 0)
2888                                         continue;
2889                                 KASSERT(tpte2 != 0,
2890                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %#x zero pte",
2891                                     pmap, va));
2892                                 pmap_tlb_flush(pmap, va);
2893                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(tpte2));
2894                                 if (pte2_is_dirty(tpte2))
2895                                         vm_page_dirty(m);
2896                                 if ((tpte2 & PTE2_A) != 0)
2897                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2898                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2899                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2900                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2901                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2902                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2903                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2904                                                     PGA_WRITEABLE);
2905                                         }
2906                                 }
2907                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2908                                 pmap_unuse_pt2(pmap, va, &free);
2909                                 freed++;
2910                         }
2911                 }
2912                 if (freed == 0) {
2913                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2914                         continue;
2915                 }
2916                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2917                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2918                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2919                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2920                 pv_entry_count -= freed;
2921                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2922                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2923                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2924                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2925                                     pc_list);
2926                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2927
2928                                 /*
2929                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2930                                  * sufficient.
2931                                  */
2932                                 if (pmap == locked_pmap)
2933                                         goto out;
2934                                 break;
2935                         }
2936                 if (field == _NPCM) {
2937                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2938                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2939                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2940                         /* Entire chunk is free; return it. */
2941                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2942                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2943                         pmap_pte2list_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2944                         break;
2945                 }
2946         }
2947 out:
2948         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2949         if (pmap != NULL) {
2950                 if (pmap != locked_pmap)
2951                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2952         }
2953         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2954                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2955                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2956                 /* Recycle a freed page table page. */
2957                 m_pc->wire_count = 1;
2958                 vm_wire_add(1);
2959         }
2960         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
2961         return (m_pc);
2962 }
2963
2964 static void
2965 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2966 {
2967         vm_page_t m;
2968
2969         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2970         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2971         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2972         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2973         /* entire chunk is free, return it */
2974         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2975         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2976         vm_page_unwire_noq(m);
2977         vm_page_free(m);
2978         pmap_pte2list_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2979 }
2980
2981 /*
2982  *  Free the pv_entry back to the free list.
2983  */
2984 static void
2985 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2986 {
2987         struct pv_chunk *pc;
2988         int idx, field, bit;
2989
2990         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2991         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2992         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2993         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2994         pv_entry_count--;
2995         pc = pv_to_chunk(pv);
2996         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2997         field = idx / 32;
2998         bit = idx % 32;
2999         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
3000         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
3001                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
3002                         /*
3003                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
3004                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
3005                          */
3006                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
3007                             pc)) {
3008                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3009                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
3010                                     pc_list);
3011                         }
3012                         return;
3013                 }
3014         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3015         free_pv_chunk(pc);
3016 }
3017
3018 /*
3019  *  Get a new pv_entry, allocating a block from the system
3020  *  when needed.
3021  */
3022 static pv_entry_t
3023 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
3024 {
3025         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
3026         static struct timeval lastprint;
3027         int bit, field;
3028         pv_entry_t pv;
3029         struct pv_chunk *pc;
3030         vm_page_t m;
3031
3032         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3033         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3034         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
3035         pv_entry_count++;
3036         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
3037                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
3038                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
3039                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
3040                             "vm.pmap.pv_entries tunable.\n");
3041 retry:
3042         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
3043         if (pc != NULL) {
3044                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
3045                         if (pc->pc_map[field]) {
3046                                 bit = ffs(pc->pc_map[field]) - 1;
3047                                 break;
3048                         }
3049                 }
3050                 if (field < _NPCM) {
3051                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
3052                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
3053                         /* If this was the last item, move it to tail */
3054                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
3055                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
3056                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
3057                                         return (pv);    /* not full, return */
3058                                 }
3059                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3060                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3061                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
3062                         return (pv);
3063                 }
3064         }
3065         /*
3066          * Access to the pte2list "pv_vafree" is synchronized by the pvh
3067          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
3068          * remain non-empty until pmap_pte2list_alloc() completes.
3069          */
3070         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
3071             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
3072                 if (try) {
3073                         pv_entry_count--;
3074                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
3075                         return (NULL);
3076                 }
3077                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
3078                 if (m == NULL)
3079                         goto retry;
3080         }
3081         PV_STAT(pc_chunk_count++);
3082         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
3083         pc = (struct pv_chunk *)pmap_pte2list_alloc(&pv_vafree);
3084         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
3085         pc->pc_pmap = pmap;
3086         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
3087         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
3088                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
3089         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
3090         pv = &pc->pc_pventry[0];
3091         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3092         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
3093         return (pv);
3094 }
3095
3096 /*
3097  *  Create a pv entry for page at pa for
3098  *  (pmap, va).
3099  */
3100 static void
3101 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
3102 {
3103         pv_entry_t pv;
3104
3105         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3106         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3107         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3108         pv->pv_va = va;
3109         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3110 }
3111
3112 static __inline pv_entry_t
3113 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
3114 {
3115         pv_entry_t pv;
3116
3117         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3118         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3119                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
3120                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
3121                         break;
3122                 }
3123         }
3124         return (pv);
3125 }
3126
3127 static void
3128 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
3129 {
3130         pv_entry_t pv;
3131
3132         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
3133         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
3134         free_pv_entry(pmap, pv);
3135 }
3136
3137 static void
3138 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
3139 {
3140         struct md_page *pvh;
3141
3142         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3143         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
3144         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3145                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3146                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
3147                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3148         }
3149 }
3150
3151 static void
3152 pmap_pv_demote_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
3153 {
3154         struct md_page *pvh;
3155         pv_entry_t pv;
3156         vm_offset_t va_last;
3157         vm_page_t m;
3158
3159         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3160         KASSERT((pa & PTE1_OFFSET) == 0,
3161             ("pmap_pv_demote_pte1: pa is not 1mpage aligned"));
3162
3163         /*
3164          * Transfer the 1mpage's pv entry for this mapping to the first
3165          * page's pv list.
3166          */
3167         pvh = pa_to_pvh(pa);
3168         va = pte1_trunc(va);
3169         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
3170         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pte1: pv not found"));
3171         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3172         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3173         /* Instantiate the remaining NPTE2_IN_PT2 - 1 pv entries. */
3174         va_last = va + PTE1_SIZE - PAGE_SIZE;
3175         do {
3176                 m++;
3177                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3178                     ("pmap_pv_demote_pte1: page %p is not managed", m));
3179                 va += PAGE_SIZE;
3180                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
3181         } while (va < va_last);
3182 }
3183
3184 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3185 static void
3186 pmap_pv_promote_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
3187 {
3188         struct md_page *pvh;
3189         pv_entry_t pv;
3190         vm_offset_t va_last;
3191         vm_page_t m;
3192
3193         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3194         KASSERT((pa & PTE1_OFFSET) == 0,
3195             ("pmap_pv_promote_pte1: pa is not 1mpage aligned"));
3196
3197         /*
3198          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
3199          * 1mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
3200          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
3201          * get_pv_entry() calls pmap_pv_reclaim() and that pmap_pv_reclaim()
3202          * removes one of the mappings that is being promoted.
3203          */
3204         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3205         va = pte1_trunc(va);
3206         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
3207         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pte1: pv not found"));
3208         pvh = pa_to_pvh(pa);
3209         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
3210         /* Free the remaining NPTE2_IN_PT2 - 1 pv entries. */
3211         va_last = va + PTE1_SIZE - PAGE_SIZE;
3212         do {
3213                 m++;
3214                 va += PAGE_SIZE;
3215                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
3216         } while (va < va_last);
3217 }
3218 #endif
3219
3220 /*
3221  *  Conditionally create a pv entry.
3222  */
3223 static boolean_t
3224 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
3225 {
3226         pv_entry_t pv;
3227
3228         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3229         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3230         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water &&
3231             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
3232                 pv->pv_va = va;
3233                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3234                 return (TRUE);
3235         } else
3236                 return (FALSE);
3237 }
3238
3239 /*
3240  *  Create the pv entries for each of the pages within a section.
3241  */
3242 static bool
3243 pmap_pv_insert_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pt1_entry_t pte1, u_int flags)
3244 {
3245         struct md_page *pvh;
3246         pv_entry_t pv;
3247         bool noreclaim;
3248
3249         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3250         noreclaim = (flags & PMAP_ENTER_NORECLAIM) != 0;
3251         if ((noreclaim && pv_entry_count >= pv_entry_high_water) ||
3252             (pv = get_pv_entry(pmap, noreclaim)) == NULL)
3253                 return (false);
3254         pv->pv_va = va;
3255         pvh = pa_to_pvh(pte1_pa(pte1));
3256         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
3257         return (true);
3258 }
3259
3260 static inline void
3261 pmap_tlb_flush_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pt1_entry_t npte1)
3262 {
3263
3264         /* Kill all the small mappings or the big one only. */
3265         if (pte1_is_section(npte1))
3266                 pmap_tlb_flush_range(pmap, pte1_trunc(va), PTE1_SIZE);
3267         else
3268                 pmap_tlb_flush(pmap, pte1_trunc(va));
3269 }
3270
3271 /*
3272  *  Update kernel pte1 on all pmaps.
3273  *
3274  *  The following function is called only on one cpu with disabled interrupts.
3275  *  In SMP case, smp_rendezvous_cpus() is used to stop other cpus. This way
3276  *  nobody can invoke explicit hardware table walk during the update of pte1.
3277  *  Unsolicited hardware table walk can still happen, invoked by speculative
3278  *  data or instruction prefetch or even by speculative hardware table walk.
3279  *
3280  *  The break-before-make approach should be implemented here. However, it's
3281  *  not so easy to do that for kernel mappings as it would be unhappy to unmap
3282  *  itself unexpectedly but voluntarily.
3283  */
3284 static void
3285 pmap_update_pte1_kernel(vm_offset_t va, pt1_entry_t npte1)
3286 {
3287         pmap_t pmap;
3288         pt1_entry_t *pte1p;
3289
3290         /*
3291          * Get current pmap. Interrupts should be disabled here
3292          * so PCPU_GET() is done atomically.
3293          */
3294         pmap = PCPU_GET(curpmap);
3295         if (pmap == NULL)
3296                 pmap = kernel_pmap;
3297
3298         /*
3299          * (1) Change pte1 on current pmap.
3300          * (2) Flush all obsolete TLB entries on current CPU.
3301          * (3) Change pte1 on all pmaps.
3302          * (4) Flush all obsolete TLB entries on all CPUs in SMP case.
3303          */
3304
3305         pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
3306         pte1_store(pte1p, npte1);
3307
3308         /* Kill all the small mappings or the big one only. */
3309         if (pte1_is_section(npte1)) {
3310                 pmap_pte1_kern_promotions++;
3311                 tlb_flush_range_local(pte1_trunc(va), PTE1_SIZE);
3312         } else {
3313                 pmap_pte1_kern_demotions++;
3314                 tlb_flush_local(pte1_trunc(va));
3315         }
3316
3317         /*
3318          * In SMP case, this function is called when all cpus are at smp
3319          * rendezvous, so there is no need to use 'allpmaps_lock' lock here.
3320          * In UP case, the function is called with this lock locked.
3321          */
3322         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
3323                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
3324                 pte1_store(pte1p, npte1);
3325         }
3326
3327 #ifdef SMP
3328         /* Kill all the small mappings or the big one only. */
3329         if (pte1_is_section(npte1))
3330                 tlb_flush_range(pte1_trunc(va), PTE1_SIZE);
3331         else
3332                 tlb_flush(pte1_trunc(va));
3333 #endif
3334 }
3335
3336 #ifdef SMP
3337 struct pte1_action {
3338         vm_offset_t va;
3339         pt1_entry_t npte1;
3340         u_int update;           /* CPU that updates the PTE1 */
3341 };
3342
3343 static void
3344 pmap_update_pte1_action(void *arg)
3345 {
3346         struct pte1_action *act = arg;
3347
3348         if (act->update == PCPU_GET(cpuid))
3349                 pmap_update_pte1_kernel(act->va, act->npte1);
3350 }
3351
3352 /*
3353  *  Change pte1 on current pmap.
3354  *  Note that kernel pte1 must be changed on all pmaps.
3355  *
3356  *  According to the architecture reference manual published by ARM,
3357  *  the behaviour is UNPREDICTABLE when two or more TLB entries map the same VA.
3358  *  According to this manual, UNPREDICTABLE behaviours must never happen in
3359  *  a viable system. In contrast, on x86 processors, it is not specified which
3360  *  TLB entry mapping the virtual address will be used, but the MMU doesn't
3361  *  generate a bogus translation the way it does on Cortex-A8 rev 2 (Beaglebone
3362  *  Black).
3363  *
3364  *  It's a problem when either promotion or demotion is being done. The pte1
3365  *  update and appropriate TLB flush must be done atomically in general.
3366  */
3367 static void
3368 pmap_change_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va,
3369     pt1_entry_t npte1)
3370 {
3371
3372         if (pmap == kernel_pmap) {
3373                 struct pte1_action act;
3374
3375                 sched_pin();
3376                 act.va = va;
3377                 act.npte1 = npte1;
3378                 act.update = PCPU_GET(cpuid);
3379                 smp_rendezvous_cpus(all_cpus, smp_no_rendezvous_barrier,
3380                     pmap_update_pte1_action, NULL, &act);
3381                 sched_unpin();
3382         } else {
3383                 register_t cspr;
3384
3385                 /*
3386                  * Use break-before-make approach for changing userland
3387                  * mappings. It can cause L1 translation aborts on other
3388                  * cores in SMP case. So, special treatment is implemented
3389                  * in pmap_fault(). To reduce the likelihood that another core
3390                  * will be affected by the broken mapping, disable interrupts
3391                  * until the mapping change is completed.
3392                  */
3393                 cspr = disable_interrupts(PSR_I | PSR_F);
3394                 pte1_clear(pte1p);
3395                 pmap_tlb_flush_pte1(pmap, va, npte1);
3396                 pte1_store(pte1p, npte1);
3397                 restore_interrupts(cspr);
3398         }
3399 }
3400 #else
3401 static void
3402 pmap_change_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va,
3403     pt1_entry_t npte1)
3404 {
3405
3406         if (pmap == kernel_pmap) {
3407                 mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
3408                 pmap_update_pte1_kernel(va, npte1);
3409                 mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
3410         } else {
3411                 register_t cspr;
3412
3413                 /*
3414                  * Use break-before-make approach for changing userland
3415                  * mappings. It's absolutely safe in UP case when interrupts
3416                  * are disabled.
3417                  */
3418                 cspr = disable_interrupts(PSR_I | PSR_F);
3419                 pte1_clear(pte1p);
3420                 pmap_tlb_flush_pte1(pmap, va, npte1);
3421                 pte1_store(pte1p, npte1);
3422                 restore_interrupts(cspr);
3423         }
3424 }
3425 #endif
3426
3427 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3428 /*
3429  *  Tries to promote the NPTE2_IN_PT2, contiguous 4KB page mappings that are
3430  *  within a single page table page (PT2) to a single 1MB page mapping.
3431  *  For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3432  *  mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3433  *  mappings must have identical characteristics.
3434  *
3435  *  Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3436  *  promoted.  The reason is that kernel PTE1s are replicated in each pmap but
3437  *  pmap_remove_write(), pmap_clear_modify(), and pmap_clear_reference() only
3438  *  read the PTE1 from the kernel pmap.
3439  */
3440 static void
3441 pmap_promote_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va)
3442 {
3443         pt1_entry_t npte1;
3444         pt2_entry_t *fpte2p, fpte2, fpte2_fav;
3445         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
3446         vm_offset_t pteva __unused;
3447         vm_page_t m __unused;
3448
3449         PDEBUG(6, printf("%s(%p): try for va %#x pte1 %#x at %p\n", __func__,
3450             pmap, va, pte1_load(pte1p), pte1p));
3451
3452         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3453
3454         /*
3455          * Examine the first PTE2 in the specified PT2. Abort if this PTE2 is
3456          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3457          * within a 1MB page.
3458          */
3459         fpte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pte1_trunc(va));
3460         fpte2 = pte2_load(fpte2p);
3461         if ((fpte2 & ((PTE2_FRAME & PTE1_OFFSET) | PTE2_A | PTE2_V)) !=
3462             (PTE2_A | PTE2_V)) {
3463                 pmap_pte1_p_failures++;
3464                 CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure(1) for va %#x in pmap %p",
3465                     __func__, va, pmap);
3466                 return;
3467         }
3468         if (pte2_is_managed(fpte2) && pmap == kernel_pmap) {
3469                 pmap_pte1_p_failures++;
3470                 CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure(2) for va %#x in pmap %p",
3471                     __func__, va, pmap);
3472                 return;
3473         }
3474         if ((fpte2 & (PTE2_NM | PTE2_RO)) == PTE2_NM) {
3475                 /*
3476                  * When page is not modified, PTE2_RO can be set without
3477                  * a TLB invalidation.
3478                  */
3479                 fpte2 |= PTE2_RO;
3480                 pte2_store(fpte2p, fpte2);
3481         }
3482
3483         /*
3484          * Examine each of the other PTE2s in the specified PT2. Abort if this
3485          * PTE2 maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3486          * characteristics to the first PTE2.
3487          */
3488         fpte2_fav = (fpte2 & (PTE2_FRAME | PTE2_A | PTE2_V));
3489         fpte2_fav += PTE1_SIZE - PTE2_SIZE; /* examine from the end */
3490         for (pte2p = fpte2p + NPTE2_IN_PT2 - 1; pte2p > fpte2p; pte2p--) {
3491                 pte2 = pte2_load(pte2p);
3492                 if ((pte2 & (PTE2_FRAME | PTE2_A | PTE2_V)) != fpte2_fav) {
3493                         pmap_pte1_p_failures++;
3494                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure(3) for va %#x in pmap %p",
3495                             __func__, va, pmap);
3496                         return;
3497                 }
3498                 if ((pte2 & (PTE2_NM | PTE2_RO)) == PTE2_NM) {
3499                         /*
3500                          * When page is not modified, PTE2_RO can be set
3501                          * without a TLB invalidation. See note above.
3502                          */
3503                         pte2 |= PTE2_RO;
3504                         pte2_store(pte2p, pte2);
3505                         pteva = pte1_trunc(va) | (pte2 & PTE1_OFFSET &
3506                             PTE2_FRAME);
3507                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: protect for va %#x in pmap %p",
3508                             __func__, pteva, pmap);
3509                 }
3510                 if ((pte2 & PTE2_PROMOTE) != (fpte2 & PTE2_PROMOTE)) {
3511                         pmap_pte1_p_failures++;
3512                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure(4) for va %#x in pmap %p",
3513                             __func__, va, pmap);
3514                         return;
3515                 }
3516
3517                 fpte2_fav -= PTE2_SIZE;
3518         }
3519         /*
3520          * The page table page in its current state will stay in PT2TAB
3521          * until the PTE1 mapping the section is demoted by pmap_demote_pte1()
3522          * or destroyed by pmap_remove_pte1().
3523          *
3524          * Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE.
3525          */
3526         m = PHYS_TO_VM_PAGE(trunc_page(pte1_link_pa(pte1_load(pte1p))));
3527         KASSERT(m >= vm_page_array && m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3528             ("%s: PT2 page is out of range", __func__));
3529         KASSERT(m->pindex == (pte1_index(va) & ~PT2PG_MASK),
3530             ("%s: PT2 page's pindex is wrong", __func__));
3531
3532         /*
3533          * Get pte1 from pte2 format.
3534          */
3535         npte1 = (fpte2 & PTE1_FRAME) | ATTR_TO_L1(fpte2) | PTE1_V;
3536
3537         /*
3538          * Promote the pv entries.
3539          */
3540         if (pte2_is_managed(fpte2))
3541                 pmap_pv_promote_pte1(pmap, va, pte1_pa(npte1));
3542
3543         /*
3544          * Promote the mappings.
3545          */
3546         pmap_change_pte1(pmap, pte1p, va, npte1);
3547
3548         pmap_pte1_promotions++;
3549         CTR3(KTR_PMAP, "%s: success for va %#x in pmap %p",
3550             __func__, va, pmap);
3551
3552         PDEBUG(6, printf("%s(%p): success for va %#x pte1 %#x(%#x) at %p\n",
3553             __func__, pmap, va, npte1, pte1_load(pte1p), pte1p));
3554 }
3555 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
3556
3557 /*
3558  *  Zero L2 page table page.
3559  */
3560 static __inline void
3561 pmap_clear_pt2(pt2_entry_t *fpte2p)
3562 {
3563         pt2_entry_t *pte2p;
3564
3565         for (pte2p = fpte2p; pte2p < fpte2p + NPTE2_IN_PT2; pte2p++)
3566                 pte2_clear(pte2p);
3567
3568 }
3569
3570 /*
3571  *  Removes a 1MB page mapping from the kernel pmap.
3572  */
3573 static void
3574 pmap_remove_kernel_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va)
3575 {
3576         vm_page_t m;
3577         uint32_t pte1_idx;
3578         pt2_entry_t *fpte2p;
3579         vm_paddr_t pt2_pa;
3580
3581         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3582         m = pmap_pt2_page(pmap, va);
3583         if (m == NULL)
3584                 /*
3585                  * QQQ: Is this function called only on promoted pte1?
3586                  *      We certainly do section mappings directly
3587                  *      (without promotion) in kernel !!!
3588                  */
3589                 panic("%s: missing pt2 page", __func__);
3590
3591         pte1_idx = pte1_index(va);
3592
3593         /*
3594          * Initialize the L2 page table.
3595          */
3596         fpte2p = page_pt2(pt2map_pt2pg(va), pte1_idx);
3597         pmap_clear_pt2(fpte2p);
3598
3599         /*
3600          * Remove the mapping.
3601          */
3602         pt2_pa = page_pt2pa(VM_PAGE_TO_PHYS(m), pte1_idx);
3603         pmap_kenter_pte1(va, PTE1_LINK(pt2_pa));
3604
3605         /*
3606          * QQQ: We do not need to invalidate PT2MAP mapping
3607          * as we did not change it. I.e. the L2 page table page
3608          * was and still is mapped the same way.
3609          */
3610 }
3611
3612 /*
3613  *  Do the things to unmap a section in a process
3614  */
3615 static void
3616 pmap_remove_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t sva,
3617     struct spglist *free)
3618 {
3619         pt1_entry_t opte1;
3620         struct md_page *pvh;
3621         vm_offset_t eva, va;
3622         vm_page_t m;
3623
3624         PDEBUG(6, printf("%s(%p): va %#x pte1 %#x at %p\n", __func__, pmap, sva,
3625             pte1_load(pte1p), pte1p));
3626
3627         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3628         KASSERT((sva & PTE1_OFFSET) == 0,
3629             ("%s: sva is not 1mpage aligned", __func__));
3630
3631         /*
3632          * Clear and invalidate the mapping. It should occupy one and only TLB
3633          * entry. So, pmap_tlb_flush() called with aligned address should be
3634          * sufficient.
3635          */
3636         opte1 = pte1_load_clear(pte1p);
3637         pmap_tlb_flush(pmap, sva);
3638
3639         if (pte1_is_wired(opte1))
3640                 pmap->pm_stats.wired_count -= PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
3641         pmap->pm_stats.resident_count -= PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
3642         if (pte1_is_managed(opte1)) {
3643                 pvh = pa_to_pvh(pte1_pa(opte1));
3644                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
3645                 eva = sva + PTE1_SIZE;
3646                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_pa(opte1));
3647                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
3648                         if (pte1_is_dirty(opte1))
3649                                 vm_page_dirty(m);
3650                         if (opte1 & PTE1_A)
3651                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3652                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
3653                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
3654                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3655                 }
3656         }
3657         if (pmap == kernel_pmap) {
3658                 /*
3659                  * L2 page table(s) can't be removed from kernel map as
3660                  * kernel counts on it (stuff around pmap_growkernel()).
3661                  */
3662                  pmap_remove_kernel_pte1(pmap, pte1p, sva);
3663         } else {
3664                 /*
3665                  * Get associated L2 page table page.
3666                  * It's possible that the page was never allocated.
3667                  */
3668                 m = pmap_pt2_page(pmap, sva);
3669                 if (m != NULL)
3670                         pmap_unwire_pt2_all(pmap, sva, m, free);
3671         }
3672 }
3673
3674 /*
3675  *  Fills L2 page table page with mappings to consecutive physical pages.
3676  */
3677 static __inline void
3678 pmap_fill_pt2(pt2_entry_t *fpte2p, pt2_entry_t npte2)
3679 {
3680         pt2_entry_t *pte2p;
3681
3682         for (pte2p = fpte2p; pte2p < fpte2p + NPTE2_IN_PT2; pte2p++) {
3683                 pte2_store(pte2p, npte2);
3684                 npte2 += PTE2_SIZE;
3685         }
3686 }
3687
3688 /*
3689  *  Tries to demote a 1MB page mapping. If demotion fails, the
3690  *  1MB page mapping is invalidated.
3691  */
3692 static boolean_t
3693 pmap_demote_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t va)
3694 {
3695         pt1_entry_t opte1, npte1;
3696         pt2_entry_t *fpte2p, npte2;
3697         vm_paddr_t pt2pg_pa, pt2_pa;
3698         vm_page_t m;
3699         struct spglist free;
3700         uint32_t pte1_idx, isnew = 0;
3701
3702         PDEBUG(6, printf("%s(%p): try for va %#x pte1 %#x at %p\n", __func__,
3703             pmap, va, pte1_load(pte1p), pte1p));
3704
3705         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3706
3707         opte1 = pte1_load(pte1p);
3708         KASSERT(pte1_is_section(opte1), ("%s: opte1 not a section", __func__));
3709
3710         if ((opte1 & PTE1_A) == 0 || (m = pmap_pt2_page(pmap, va)) == NULL) {
3711                 KASSERT(!pte1_is_wired(opte1),
3712                     ("%s: PT2 page for a wired mapping is missing", __func__));
3713
3714                 /*
3715                  * Invalidate the 1MB page mapping and return
3716                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
3717                  * allocation of the new page table page fails.
3718                  */
3719                 if ((opte1 & PTE1_A) == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL,
3720                     pte1_index(va) & ~PT2PG_MASK, VM_ALLOC_NOOBJ |
3721                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
3722                         SLIST_INIT(&free);
3723                         pmap_remove_pte1(pmap, pte1p, pte1_trunc(va), &free);
3724                         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
3725                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure for va %#x in pmap %p",
3726                             __func__, va, pmap);
3727                         return (FALSE);
3728                 }
3729                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3730                         pmap->pm_stats.resident_count++;
3731
3732                 isnew = 1;
3733
3734                 /*
3735                  * We init all L2 page tables in the page even if
3736                  * we are going to change everything for one L2 page
3737                  * table in a while.
3738                  */
3739                 pt2pg_pa = pmap_pt2pg_init(pmap, va, m);
3740         } else {
3741                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3742                         if (pt2_is_empty(m, va))
3743                                 isnew = 1; /* Demoting section w/o promotion. */
3744 #ifdef INVARIANTS
3745                         else
3746                                 KASSERT(pt2_is_full(m, va), ("%s: bad PT2 wire"
3747                                     " count %u", __func__,
3748                                     pt2_wirecount_get(m, pte1_index(va))));
3749 #endif
3750                 }
3751         }
3752
3753         pt2pg_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3754         pte1_idx = pte1_index(va);
3755         /*
3756          * If the pmap is current, then the PT2MAP can provide access to
3757          * the page table page (promoted L2 page tables are not unmapped).
3758          * Otherwise, temporarily map the L2 page table page (m) into
3759          * the kernel's address space at either PADDR1 or PADDR2.
3760          *
3761          * Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE.
3762          */
3763         if (pmap_is_current(pmap))
3764                 fpte2p = page_pt2(pt2map_pt2pg(va), pte1_idx);
3765         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
3766                 if (pte2_pa(pte2_load(PMAP1)) != pt2pg_pa) {
3767                         pte2_store(PMAP1, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
3768 #ifdef SMP
3769                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
3770 #endif
3771                         tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR1);
3772                         PMAP1changed++;
3773                 } else
3774 #ifdef SMP
3775                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
3776                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
3777                         tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR1);
3778                         PMAP1changedcpu++;
3779                 } else
3780 #endif
3781                         PMAP1unchanged++;
3782                 fpte2p = page_pt2((vm_offset_t)PADDR1, pte1_idx);
3783         } else {
3784                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
3785                 if (pte2_pa(pte2_load(PMAP2)) != pt2pg_pa) {
3786                         pte2_store(PMAP2, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
3787                         tlb_flush((vm_offset_t)PADDR2);
3788                 }
3789                 fpte2p = page_pt2((vm_offset_t)PADDR2, pte1_idx);
3790         }
3791         pt2_pa = page_pt2pa(pt2pg_pa, pte1_idx);
3792         npte1 = PTE1_LINK(pt2_pa);
3793
3794         KASSERT((opte1 & PTE1_A) != 0,
3795             ("%s: opte1 is missing PTE1_A", __func__));
3796         KASSERT((opte1 & (PTE1_NM | PTE1_RO)) != PTE1_NM,
3797             ("%s: opte1 has PTE1_NM", __func__));
3798
3799         /*
3800          *  Get pte2 from pte1 format.
3801         */
3802         npte2 = pte1_pa(opte1) | ATTR_TO_L2(opte1) | PTE2_V;
3803
3804         /*
3805          * If the L2 page table page is new, initialize it. If the mapping
3806          * has changed attributes, update the page table entries.
3807          */
3808         if (isnew != 0) {
3809                 pt2_wirecount_set(m, pte1_idx, NPTE2_IN_PT2);
3810                 pmap_fill_pt2(fpte2p, npte2);
3811         } else if ((pte2_load(fpte2p) & PTE2_PROMOTE) !=
3812                     (npte2 & PTE2_PROMOTE))
3813                 pmap_fill_pt2(fpte2p, npte2);
3814
3815         KASSERT(pte2_pa(pte2_load(fpte2p)) == pte2_pa(npte2),
3816             ("%s: fpte2p and npte2 map different physical addresses",
3817             __func__));
3818
3819         if (fpte2p == PADDR2)
3820                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
3821
3822         /*
3823          * Demote the mapping. This pmap is locked. The old PTE1 has
3824          * PTE1_A set. If the old PTE1 has not PTE1_RO set, it also
3825          * has not PTE1_NM set. Thus, there is no danger of a race with
3826          * another processor changing the setting of PTE1_A and/or PTE1_NM
3827          * between the read above and the store below.
3828          */
3829         pmap_change_pte1(pmap, pte1p, va, npte1);
3830
3831         /*
3832          * Demote the pv entry. This depends on the earlier demotion
3833          * of the mapping. Specifically, the (re)creation of a per-
3834          * page pv entry might trigger the execution of pmap_pv_reclaim(),
3835          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
3836          * and destroy the associated mapping. In order to destroy
3837          * the mapping, the PTE1 must have already changed from mapping
3838          * the 1mpage to referencing the page table page.
3839          */
3840         if (pte1_is_managed(opte1))
3841                 pmap_pv_demote_pte1(pmap, va, pte1_pa(opte1));
3842
3843         pmap_pte1_demotions++;
3844         CTR3(KTR_PMAP, "%s: success for va %#x in pmap %p",
3845             __func__, va, pmap);
3846
3847         PDEBUG(6, printf("%s(%p): success for va %#x pte1 %#x(%#x) at %p\n",
3848             __func__, pmap, va, npte1, pte1_load(pte1p), pte1p));
3849         return (TRUE);
3850 }
3851
3852 /*
3853  *      Insert the given physical page (p) at
3854  *      the specified virtual address (v) in the
3855  *      target physical map with the protection requested.
3856  *
3857  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3858  *      that the related pte can not be reclaimed.
3859  *
3860  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3861  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3862  *      insert this page into the given map NOW.
3863  */
3864 int
3865 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3866     u_int flags, int8_t psind)
3867 {
3868         pt1_entry_t *pte1p;
3869         pt2_entry_t *pte2p;
3870         pt2_entry_t npte2, opte2;
3871         pv_entry_t pv;
3872         vm_paddr_t opa, pa;
3873         vm_page_t mpte2, om;
3874         int rv;
3875
3876         va = trunc_page(va);
3877         KASSERT(va <= vm_max_kernel_address, ("%s: toobig", __func__));
3878         KASSERT(va < UPT2V_MIN_ADDRESS || va >= UPT2V_MAX_ADDRESS,
3879             ("%s: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)", __func__,
3880             va));
3881         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 || va < kmi.clean_sva ||
3882             va >= kmi.clean_eva,
3883             ("%s: managed mapping within the clean submap", __func__));
3884         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3885                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3886         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_RESERVED) == 0,
3887             ("%s: flags %u has reserved bits set", __func__, flags));
3888         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3889         npte2 = PTE2(pa, PTE2_A, vm_page_pte2_attr(m));
3890         if ((flags & VM_PROT_WRITE) == 0)
3891                 npte2 |= PTE2_NM;
3892         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3893                 npte2 |= PTE2_RO;
3894         KASSERT((npte2 & (PTE2_NM | PTE2_RO)) != PTE2_RO,
3895             ("%s: flags includes VM_PROT_WRITE but prot doesn't", __func__));
3896         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3897                 npte2 |= PTE2_NX;
3898         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
3899                 npte2 |= PTE2_W;
3900         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3901                 npte2 |= PTE2_U;
3902         if (pmap != kernel_pmap)
3903                 npte2 |= PTE2_NG;
3904
3905         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3906         PMAP_LOCK(pmap);
3907         sched_pin();
3908         if (psind == 1) {
3909                 /* Assert the required virtual and physical alignment. */
3910                 KASSERT((va & PTE1_OFFSET) == 0,
3911                     ("%s: va unaligned", __func__));
3912                 KASSERT(m->psind > 0, ("%s: m->psind < psind", __func__));
3913                 rv = pmap_enter_pte1(pmap, va, PTE1_PA(pa) | ATTR_TO_L1(npte2) |
3914                     PTE1_V, flags, m);
3915                 goto out;
3916         }
3917
3918         /*
3919          * In the case that a page table page is not
3920          * resident, we are creating it here.
3921          */
3922         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3923                 mpte2 = pmap_allocpte2(pmap, va, flags);
3924                 if (mpte2 == NULL) {
3925                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3926                             ("pmap_allocpte2 failed with sleep allowed"));
3927                         rv = KERN_RESOURCE_SHORTAGE;
3928                         goto out;
3929                 }
3930         } else
3931                 mpte2 = NULL;
3932         pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
3933         if (pte1_is_section(pte1_load(pte1p)))
3934                 panic("%s: attempted on 1MB page", __func__);
3935         pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, va);
3936         if (pte2p == NULL)
3937                 panic("%s: invalid L1 page table entry va=%#x", __func__, va);
3938
3939         om = NULL;
3940         opte2 = pte2_load(pte2p);
3941         opa = pte2_pa(opte2);
3942         /*
3943          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3944          */
3945         if (pte2_is_valid(opte2) && (opa == pa)) {
3946                 /*
3947                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3948                  * wiring PT2 pages as they remain resident as long as there
3949                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3950                  * the PT2 page will be also.
3951                  */
3952                 if (pte2_is_wired(npte2) && !pte2_is_wired(opte2))
3953                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3954                 else if (!pte2_is_wired(npte2) && pte2_is_wired(opte2))
3955                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3956
3957                 /*
3958                  * Remove extra pte2 reference
3959                  */
3960                 if (mpte2)
3961                         pt2_wirecount_dec(mpte2, pte1_index(va));
3962                 if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3963                         om = m;
3964                 goto validate;
3965         }
3966
3967         /*
3968          * QQQ: We think that changing physical address on writeable mapping
3969          *      is not safe. Well, maybe on kernel address space with correct
3970          *      locking, it can make a sense. However, we have no idea why
3971          *      anyone should do that on user address space. Are we wrong?
3972          */
3973         KASSERT((opa == 0) || (opa == pa) ||
3974             !pte2_is_valid(opte2) || ((opte2 & PTE2_RO) != 0),
3975             ("%s: pmap %p va %#x(%#x) opa %#x pa %#x - gotcha %#x %#x!",
3976             __func__, pmap, va, opte2, opa, pa, flags, prot));
3977
3978         pv = NULL;
3979
3980         /*
3981          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3982          * handle validating new mapping.
3983          */
3984         if (opa) {
3985                 if (pte2_is_wired(opte2))
3986                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3987                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3988                 if (om != NULL && (om->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3989                         om = NULL;
3990                 if (om != NULL)
3991                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3992
3993                 /*
3994                  * Remove extra pte2 reference
3995                  */
3996                 if (mpte2 != NULL)
3997                         pt2_wirecount_dec(mpte2, va >> PTE1_SHIFT);
3998         } else
3999                 pmap->pm_stats.resident_count++;
4000
4001         /*
4002          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
4003          */
4004         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
4005                 if (pv == NULL) {
4006                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
4007                         pv->pv_va = va;
4008                 }
4009                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4010         } else if (pv != NULL)
4011                 free_pv_entry(pmap, pv);
4012
4013         /*
4014          * Increment counters
4015          */
4016         if (pte2_is_wired(npte2))
4017                 pmap->pm_stats.wired_count++;
4018
4019 validate:
4020         /*
4021          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
4022          */
4023         if (prot & VM_PROT_WRITE) {
4024                 if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
4025                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
4026         }
4027
4028         /*
4029          * If the mapping or permission bits are different, we need
4030          * to update the pte2.
4031          *
4032          * QQQ: Think again and again what to do
4033          *      if the mapping is going to be changed!
4034          */
4035         if ((opte2 & ~(PTE2_NM | PTE2_A)) != (npte2 & ~(PTE2_NM | PTE2_A))) {
4036                 /*
4037                  * Sync icache if exec permission and attribute VM_MEMATTR_WB_WA
4038                  * is set. Do it now, before the mapping is stored and made
4039                  * valid for hardware table walk. If done later, there is a race
4040                  * for other threads of current process in lazy loading case.
4041                  * Don't do it for kernel memory which is mapped with exec
4042                  * permission even if the memory isn't going to hold executable
4043                  * code. The only time when icache sync is needed is after
4044                  * kernel module is loaded and the relocation info is processed.
4045                  * And it's done in elf_cpu_load_file().
4046                  *
4047                  * QQQ: (1) Does it exist any better way where
4048                  *          or how to sync icache?
4049                  *      (2) Now, we do it on a page basis.
4050                  */
4051                 if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) && pmap != kernel_pmap &&
4052                     m->md.pat_mode == VM_MEMATTR_WB_WA &&
4053                     (opa != pa || (opte2 & PTE2_NX)))
4054                         cache_icache_sync_fresh(va, pa, PAGE_SIZE);
4055
4056                 if (opte2 & PTE2_V) {
4057                         /* Change mapping with break-before-make approach. */
4058                         opte2 = pte2_load_clear(pte2p);
4059                         pmap_tlb_flush(pmap, va);
4060                         pte2_store(pte2p, npte2);
4061                         if (om != NULL) {
4062                                 KASSERT((om->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4063                                     ("%s: om %p unmanaged", __func__, om));
4064                                 if ((opte2 & PTE2_A) != 0)
4065                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
4066                                 if (pte2_is_dirty(opte2))
4067                                         vm_page_dirty(om);
4068                                 if (TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
4069                                     ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4070                                     TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
4071                                         vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
4072                         }
4073                 } else
4074                         pte2_store(pte2p, npte2);
4075         }
4076 #if 0
4077         else {
4078                 /*
4079                  * QQQ: In time when both access and not mofified bits are
4080                  *      emulated by software, this should not happen. Some
4081                  *      analysis is need, if this really happen. Missing
4082                  *      tlb flush somewhere could be the reason.
4083                  */
4084                 panic("%s: pmap %p va %#x opte2 %x npte2 %x !!", __func__, pmap,
4085                     va, opte2, npte2);
4086         }
4087 #endif
4088
4089 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
4090         /*
4091          * If both the L2 page table page and the reservation are fully
4092          * populated, then attempt promotion.
4093          */
4094         if ((mpte2 == NULL || pt2_is_full(mpte2, va)) &&
4095             sp_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4096             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
4097                 pmap_promote_pte1(pmap, pte1p, va);
4098 #endif
4099
4100         rv = KERN_SUCCESS;
4101 out:
4102         sched_unpin();
4103         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4104         PMAP_UNLOCK(pmap);
4105         return (rv);
4106 }
4107
4108 /*
4109  *  Do the things to unmap a page in a process.
4110  */
4111 static int
4112 pmap_remove_pte2(pmap_t pmap, pt2_entry_t *pte2p, vm_offset_t va,
4113     struct spglist *free)
4114 {
4115         pt2_entry_t opte2;
4116         vm_page_t m;
4117
4118         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4119         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4120
4121         /* Clear and invalidate the mapping. */
4122         opte2 = pte2_load_clear(pte2p);
4123         pmap_tlb_flush(pmap, va);
4124
4125         KASSERT(pte2_is_valid(opte2), ("%s: pmap %p va %#x not link pte2 %#x",
4126             __func__, pmap, va, opte2));
4127
4128         if (opte2 & PTE2_W)
4129                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
4130         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
4131         if (pte2_is_managed(opte2)) {
4132                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(opte2));
4133                 if (pte2_is_dirty(opte2))
4134                         vm_page_dirty(m);
4135                 if (opte2 & PTE2_A)
4136                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
4137                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
4138         }
4139         return (pmap_unuse_pt2(pmap, va, free));
4140 }
4141
4142 /*
4143  *  Remove a single page from a process address space.
4144  */
4145 static void
4146 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
4147 {
4148         pt2_entry_t *pte2p;
4149
4150         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4151         KASSERT(curthread->td_pinned > 0,
4152             ("%s: curthread not pinned", __func__));
4153         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4154         if ((pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, va)) == NULL ||
4155             !pte2_is_valid(pte2_load(pte2p)))
4156                 return;
4157         pmap_remove_pte2(pmap, pte2p, va, free);
4158 }
4159
4160 /*
4161  *  Remove the given range of addresses from the specified map.
4162  *
4163  *  It is assumed that the start and end are properly
4164  *  rounded to the page size.
4165  */
4166 void
4167 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4168 {
4169         vm_offset_t nextva;
4170         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
4171         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
4172         struct spglist free;
4173
4174         /*
4175          * Perform an unsynchronized read. This is, however, safe.
4176          */
4177         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
4178                 return;
4179
4180         SLIST_INIT(&free);
4181
4182         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4183         sched_pin();
4184         PMAP_LOCK(pmap);
4185
4186         /*
4187          * Special handling of removing one page. A very common
4188          * operation and easy to short circuit some code.
4189          */
4190         if (sva + PAGE_SIZE == eva) {
4191                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, sva));
4192                 if (pte1_is_link(pte1)) {
4193                         pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
4194                         goto out;
4195                 }
4196         }
4197
4198         for (; sva < eva; sva = nextva) {
4199                 /*
4200                  * Calculate address for next L2 page table.
4201                  */
4202                 nextva = pte1_trunc(sva + PTE1_SIZE);
4203                 if (nextva < sva)
4204                         nextva = eva;
4205                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
4206                         break;
4207
4208                 pte1p = pmap_pte1(pmap, sva);
4209                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4210
4211                 /*
4212                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the L1 page
4213                  * table is always allocated, and in kernel virtual.
4214                  */
4215                 if (pte1 == 0)
4216                         continue;
4217
4218                 if (pte1_is_section(pte1)) {
4219                         /*
4220                          * Are we removing the entire large page?  If not,
4221                          * demote the mapping and fall through.
4222                          */
4223                         if (sva + PTE1_SIZE == nextva && eva >= nextva) {
4224                                 pmap_remove_pte1(pmap, pte1p, sva, &free);
4225                                 continue;
4226                         } else if (!pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, sva)) {
4227                                 /* The large page mapping was destroyed. */
4228                                 continue;
4229                         }
4230 #ifdef INVARIANTS
4231                         else {
4232                                 /* Update pte1 after demotion. */
4233                                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4234                         }
4235 #endif
4236                 }
4237
4238                 KASSERT(pte1_is_link(pte1), ("%s: pmap %p va %#x pte1 %#x at %p"
4239                     " is not link", __func__, pmap, sva, pte1, pte1p));
4240
4241                 /*
4242                  * Limit our scan to either the end of the va represented
4243                  * by the current L2 page table page, or to the end of the
4244                  * range being removed.
4245                  */
4246                 if (nextva > eva)
4247                         nextva = eva;
4248
4249                 for (pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva); sva != nextva;
4250                     pte2p++, sva += PAGE_SIZE) {
4251                         pte2 = pte2_load(pte2p);
4252                         if (!pte2_is_valid(pte2))
4253                                 continue;
4254                         if (pmap_remove_pte2(pmap, pte2p, sva, &free))
4255                                 break;
4256                 }
4257         }
4258 out:
4259         sched_unpin();
4260         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4261         PMAP_UNLOCK(pmap);
4262         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
4263 }
4264
4265 /*
4266  *      Routine:        pmap_remove_all
4267  *      Function:
4268  *              Removes this physical page from
4269  *              all physical maps in which it resides.
4270  *              Reflects back modify bits to the pager.
4271  *
4272  *      Notes:
4273  *              Original versions of this routine were very
4274  *              inefficient because they iteratively called
4275  *              pmap_remove (slow...)
4276  */
4277
4278 void
4279 pmap_remove_all(vm_page_t m)
4280 {
4281         struct md_page *pvh;
4282         pv_entry_t pv;
4283         pmap_t pmap;
4284         pt2_entry_t *pte2p, opte2;
4285         pt1_entry_t *pte1p;
4286         vm_offset_t va;
4287         struct spglist free;
4288
4289         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4290             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
4291         SLIST_INIT(&free);
4292         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4293         sched_pin();
4294         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4295                 goto small_mappings;
4296         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4297         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
4298                 va = pv->pv_va;
4299                 pmap = PV_PMAP(pv);
4300                 PMAP_LOCK(pmap);
4301                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
4302                 (void)pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, va);
4303                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4304         }
4305 small_mappings:
4306         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
4307                 pmap = PV_PMAP(pv);
4308                 PMAP_LOCK(pmap);
4309                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4310                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
4311                 KASSERT(!pte1_is_section(pte1_load(pte1p)), ("%s: found "
4312                     "a 1mpage in page %p's pv list", __func__, m));
4313                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va);
4314                 opte2 = pte2_load_clear(pte2p);
4315                 pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
4316                 KASSERT(pte2_is_valid(opte2), ("%s: pmap %p va %x zero pte2",
4317                     __func__, pmap, pv->pv_va));
4318                 if (pte2_is_wired(opte2))
4319                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4320                 if (opte2 & PTE2_A)
4321                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
4322
4323                 /*
4324                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
4325                  */
4326                 if (pte2_is_dirty(opte2))
4327                         vm_page_dirty(m);
4328                 pmap_unuse_pt2(pmap, pv->pv_va, &free);
4329                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4330                 free_pv_entry(pmap, pv);
4331                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4332         }
4333         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4334         sched_unpin();
4335         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4336         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
4337 }
4338
4339 /*
4340  *  Just subroutine for pmap_remove_pages() to reasonably satisfy
4341  *  good coding style, a.k.a. 80 character line width limit hell.
4342  */
4343 static __inline void
4344 pmap_remove_pte1_quick(pmap_t pmap, pt1_entry_t pte1, pv_entry_t pv,
4345     struct spglist *free)
4346 {
4347         vm_paddr_t pa;
4348         vm_page_t m, mt, mpt2pg;
4349         struct md_page *pvh;
4350
4351         pa = pte1_pa(pte1);
4352         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
4353
4354         KASSERT(m->phys_addr == pa, ("%s: vm_page_t %p addr mismatch %#x %#x",
4355             __func__, m, m->phys_addr, pa));
4356         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4357             m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4358             ("%s: bad pte1 %#x", __func__, pte1));
4359
4360         if (pte1_is_dirty(pte1)) {
4361                 for (mt = m; mt < &m[PTE1_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
4362                         vm_page_dirty(mt);
4363         }
4364
4365         pmap->pm_stats.resident_count -= PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
4366         pvh = pa_to_pvh(pa);
4367         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4368         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4369                 for (mt = m; mt < &m[PTE1_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
4370                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4371                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4372         }
4373         mpt2pg = pmap_pt2_page(pmap, pv->pv_va);
4374         if (mpt2pg != NULL)
4375                 pmap_unwire_pt2_all(pmap, pv->pv_va, mpt2pg, free);
4376 }
4377
4378 /*
4379  *  Just subroutine for pmap_remove_pages() to reasonably satisfy
4380  *  good coding style, a.k.a. 80 character line width limit hell.
4381  */
4382 static __inline void
4383 pmap_remove_pte2_quick(pmap_t pmap, pt2_entry_t pte2, pv_entry_t pv,
4384     struct spglist *free)
4385 {
4386         vm_paddr_t pa;
4387         vm_page_t m;
4388         struct md_page *pvh;
4389
4390         pa = pte2_pa(pte2);
4391         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
4392
4393         KASSERT(m->phys_addr == pa, ("%s: vm_page_t %p addr mismatch %#x %#x",
4394             __func__, m, m->phys_addr, pa));
4395         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4396             m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4397             ("%s: bad pte2 %#x", __func__, pte2));
4398
4399         if (pte2_is_dirty(pte2))
4400                 vm_page_dirty(m);
4401
4402         pmap->pm_stats.resident_count--;
4403         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4404         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4405                 pvh = pa_to_pvh(pa);
4406                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4407                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4408         }
4409         pmap_unuse_pt2(pmap, pv->pv_va, free);
4410 }
4411
4412 /*
4413  *  Remove all pages from specified address space this aids process
4414  *  exit speeds. Also, this code is special cased for current process
4415  *  only, but can have the more generic (and slightly slower) mode enabled.
4416  *  This is much faster than pmap_remove in the case of running down
4417  *  an entire address space.
4418  */
4419 void
4420 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4421 {
4422         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
4423         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
4424         pv_entry_t pv;
4425         struct pv_chunk *pc, *npc;
4426         struct spglist free;
4427         int field, idx;
4428         int32_t bit;
4429         uint32_t inuse, bitmask;
4430         boolean_t allfree;
4431
4432         /*
4433          * Assert that the given pmap is only active on the current
4434          * CPU.  Unfortunately, we cannot block another CPU from
4435          * activating the pmap while this function is executing.
4436          */
4437         KASSERT(pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace),
4438             ("%s: non-current pmap %p", __func__, pmap));
4439 #if defined(SMP) && defined(INVARIANTS)
4440         {
4441                 cpuset_t other_cpus;
4442
4443                 sched_pin();
4444                 other_cpus = pmap->pm_active;
4445                 CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &other_cpus);
4446                 sched_unpin();
4447                 KASSERT(CPU_EMPTY(&other_cpus),
4448                     ("%s: pmap %p active on other cpus", __func__, pmap));
4449         }
4450 #endif
4451         SLIST_INIT(&free);
4452         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4453         PMAP_LOCK(pmap);
4454         sched_pin();
4455         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4456                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("%s: wrong pmap %p %p",
4457                     __func__, pmap, pc->pc_pmap));
4458                 allfree = TRUE;
4459                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4460                         inuse = (~(pc->pc_map[field])) & pc_freemask[field];
4461                         while (inuse != 0) {
4462                                 bit = ffs(inuse) - 1;
4463                                 bitmask = 1UL << bit;
4464                                 idx = field * 32 + bit;
4465                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4466                                 inuse &= ~bitmask;
4467
4468                                 /*
4469                                  * Note that we cannot remove wired pages
4470                                  * from a process' mapping at this time
4471                                  */
4472                                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
4473                                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4474                                 if (pte1_is_section(pte1)) {
4475                                         if (pte1_is_wired(pte1))  {
4476                                                 allfree = FALSE;
4477                                                 continue;
4478                                         }
4479                                         pte1_clear(pte1p);
4480                                         pmap_remove_pte1_quick(pmap, pte1, pv,
4481                                             &free);
4482                                 }
4483                                 else if (pte1_is_link(pte1)) {
4484                                         pte2p = pt2map_entry(pv->pv_va);
4485                                         pte2 = pte2_load(pte2p);
4486
4487                                         if (!pte2_is_valid(pte2)) {
4488                                                 printf("%s: pmap %p va %#x "
4489                                                     "pte2 %#x\n", __func__,
4490                                                     pmap, pv->pv_va, pte2);
4491                                                 panic("bad pte2");
4492                                         }
4493
4494                                         if (pte2_is_wired(pte2))   {
4495                                                 allfree = FALSE;
4496                                                 continue;
4497                                         }
4498                                         pte2_clear(pte2p);
4499                                         pmap_remove_pte2_quick(pmap, pte2, pv,
4500                                             &free);
4501                                 } else {
4502                                         printf("%s: pmap %p va %#x pte1 %#x\n",
4503                                             __func__, pmap, pv->pv_va, pte1);
4504                                         panic("bad pte1");
4505                                 }
4506
4507                                 /* Mark free */
4508                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4509                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4510                                 pv_entry_count--;
4511                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4512                         }
4513                 }
4514                 if (allfree) {
4515                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4516                         free_pv_chunk(pc);
4517                 }
4518         }
4519         tlb_flush_all_ng_local();
4520         sched_unpin();
4521         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4522         PMAP_UNLOCK(pmap);
4523         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
4524 }
4525
4526 /*
4527  *  This code makes some *MAJOR* assumptions:
4528  *  1. Current pmap & pmap exists.
4529  *  2. Not wired.
4530  *  3. Read access.
4531  *  4. No L2 page table pages.
4532  *  but is *MUCH* faster than pmap_enter...
4533  */
4534 static vm_page_t
4535 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
4536     vm_prot_t prot, vm_page_t mpt2pg)
4537 {
4538         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
4539         vm_paddr_t pa;
4540         struct spglist free;
4541         uint32_t l2prot;
4542
4543         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
4544             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
4545             ("%s: managed mapping within the clean submap", __func__));
4546         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4547         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4548
4549         /*
4550          * In the case that a L2 page table page is not
4551          * resident, we are creating it here.
4552          */
4553         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
4554                 u_int pte1_idx;
4555                 pt1_entry_t pte1, *pte1p;
4556                 vm_paddr_t pt2_pa;
4557
4558                 /*
4559                  * Get L1 page table things.
4560                  */
4561                 pte1_idx = pte1_index(va);
4562                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
4563                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4564
4565                 if (mpt2pg && (mpt2pg->pindex == (pte1_idx & ~PT2PG_MASK))) {
4566                         /*
4567                          * Each of NPT2_IN_PG L2 page tables on the page can
4568                          * come here. Make sure that associated L1 page table
4569                          * link is established.
4570                          *
4571                          * QQQ: It comes that we don't establish all links to
4572                          *      L2 page tables for newly allocated L2 page
4573                          *      tables page.
4574                          */
4575                         KASSERT(!pte1_is_section(pte1),
4576                             ("%s: pte1 %#x is section", __func__, pte1));
4577                         if (!pte1_is_link(pte1)) {
4578                                 pt2_pa = page_pt2pa(VM_PAGE_TO_PHYS(mpt2pg),
4579                                     pte1_idx);
4580                                 pte1_store(pte1p, PTE1_LINK(pt2_pa));
4581                         }
4582                         pt2_wirecount_inc(mpt2pg, pte1_idx);
4583                 } else {
4584                         /*
4585                          * If the L2 page table page is mapped, we just
4586                          * increment the hold count, and activate it.
4587                          */
4588                         if (pte1_is_section(pte1)) {
4589                                 return (NULL);
4590                         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
4591                                 mpt2pg = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(pte1));
4592                                 pt2_wirecount_inc(mpt2pg, pte1_idx);
4593                         } else {
4594                                 mpt2pg = _pmap_allocpte2(pmap, va,
4595                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4596                                 if (mpt2pg == NULL)
4597                                         return (NULL);
4598                         }
4599                 }
4600         } else {
4601                 mpt2pg = NULL;
4602         }
4603
4604         /*
4605          * This call to pt2map_entry() makes the assumption that we are
4606          * entering the page into the current pmap.  In order to support
4607          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte2_quick().
4608          * But that isn't as quick as pt2map_entry().
4609          */
4610         pte2p = pt2map_entry(va);
4611         pte2 = pte2_load(pte2p);
4612         if (pte2_is_valid(pte2)) {
4613                 if (mpt2pg != NULL) {
4614                         /*
4615                          * Remove extra pte2 reference
4616                          */
4617                         pt2_wirecount_dec(mpt2pg, pte1_index(va));
4618                         mpt2pg = NULL;
4619                 }
4620                 return (NULL);
4621         }
4622
4623         /*
4624          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
4625          */
4626         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
4627             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
4628                 if (mpt2pg != NULL) {
4629                         SLIST_INIT(&free);
4630                         if (pmap_unwire_pt2(pmap, va, mpt2pg, &free)) {
4631                                 pmap_tlb_flush(pmap, va);
4632                                 vm_page_free_pages_toq(&free, false);
4633                         }
4634
4635                         mpt2pg = NULL;
4636                 }
4637                 return (NULL);
4638         }
4639
4640         /*
4641          * Increment counters
4642          */
4643         pmap->pm_stats.resident_count++;
4644
4645         /*
4646          * Now validate mapping with RO protection
4647          */
4648         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4649         l2prot = PTE2_RO | PTE2_NM;
4650         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
4651                 l2prot |= PTE2_U | PTE2_NG;
4652         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4653                 l2prot |= PTE2_NX;
4654         else if (m->md.pat_mode == VM_MEMATTR_WB_WA && pmap != kernel_pmap) {
4655                 /*
4656                  * Sync icache if exec permission and attribute VM_MEMATTR_WB_WA
4657                  * is set. QQQ: For more info, see comments in pmap_enter().
4658                  */
4659                 cache_icache_sync_fresh(va, pa, PAGE_SIZE);
4660         }
4661         pte2_store(pte2p, PTE2(pa, l2prot, vm_page_pte2_attr(m)));
4662
4663         return (mpt2pg);
4664 }
4665
4666 void
4667 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
4668 {
4669
4670         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4671         PMAP_LOCK(pmap);
4672         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
4673         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4674         PMAP_UNLOCK(pmap);
4675 }
4676
4677 /*
4678  *  Tries to create a read- and/or execute-only 1 MB page mapping.  Returns
4679  *  true if successful.  Returns false if (1) a mapping already exists at the
4680  *  specified virtual address or (2) a PV entry cannot be allocated without
4681  *  reclaiming another PV entry.
4682  */
4683 static bool
4684 pmap_enter_1mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
4685 {
4686         pt1_entry_t pte1;
4687         vm_paddr_t pa;
4688
4689         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4690         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4691         pte1 = PTE1(pa, PTE1_NM | PTE1_RO, ATTR_TO_L1(vm_page_pte2_attr(m)));
4692         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4693                 pte1 |= PTE1_NX;
4694         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
4695                 pte1 |= PTE1_U;
4696         if (pmap != kernel_pmap)
4697                 pte1 |= PTE1_NG;
4698         return (pmap_enter_pte1(pmap, va, pte1, PMAP_ENTER_NOSLEEP |
4699             PMAP_ENTER_NOREPLACE | PMAP_ENTER_NORECLAIM, m) == KERN_SUCCESS);
4700 }
4701
4702 /*
4703  *  Tries to create the specified 1 MB page mapping.  Returns KERN_SUCCESS if
4704  *  the mapping was created, and either KERN_FAILURE or KERN_RESOURCE_SHORTAGE
4705  *  otherwise.  Returns KERN_FAILURE if PMAP_ENTER_NOREPLACE was specified and
4706  *  a mapping already exists at the specified virtual address.  Returns
4707  *  KERN_RESOURCE_SHORTAGE if PMAP_ENTER_NORECLAIM was specified and PV entry
4708  *  allocation failed.
4709  */
4710 static int
4711 pmap_enter_pte1(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pt1_entry_t pte1, u_int flags,
4712     vm_page_t m)
4713 {
4714         struct spglist free;
4715         pt1_entry_t opte1, *pte1p;
4716         pt2_entry_t pte2, *pte2p;
4717         vm_offset_t cur, end;
4718         vm_page_t mt;
4719
4720         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4721         KASSERT((pte1 & (PTE1_NM | PTE1_RO)) == 0 ||
4722             (pte1 & (PTE1_NM | PTE1_RO)) == (PTE1_NM | PTE1_RO),
4723             ("%s: pte1 has inconsistent NM and RO attributes", __func__));
4724         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4725         pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
4726         opte1 = pte1_load(pte1p);
4727         if (pte1_is_valid(opte1)) {
4728                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOREPLACE) != 0) {
4729                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure for va %#lx in pmap %p",
4730                             __func__, va, pmap);
4731                         return (KERN_FAILURE);
4732                 }
4733                 /* Break the existing mapping(s). */
4734                 SLIST_INIT(&free);
4735                 if (pte1_is_section(opte1)) {
4736                         /*
4737                          * If the section resulted from a promotion, then a
4738                          * reserved PT page could be freed.
4739                          */
4740                         pmap_remove_pte1(pmap, pte1p, va, &free);
4741                 } else {
4742                         sched_pin();
4743                         end = va + PTE1_SIZE;
4744                         for (cur = va, pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, va);
4745                             cur != end; cur += PAGE_SIZE, pte2p++) {
4746                                 pte2 = pte2_load(pte2p);
4747                                 if (!pte2_is_valid(pte2))
4748                                         continue;
4749                                 if (pmap_remove_pte2(pmap, pte2p, cur, &free))
4750                                         break;
4751                         }
4752                         sched_unpin();
4753                 }
4754                 vm_page_free_pages_toq(&free, false);
4755         }
4756         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
4757                 /*
4758                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
4759                  */
4760                 if (!pmap_pv_insert_pte1(pmap, va, pte1, flags)) {
4761                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: failure for va %#lx in pmap %p",
4762                             __func__, va, pmap);
4763                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
4764                 }
4765                 if ((pte1 & PTE1_RO) == 0) {
4766                         for (mt = m; mt < &m[PTE1_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
4767                                 vm_page_aflag_set(mt, PGA_WRITEABLE);
4768                 }
4769         }
4770
4771         /*
4772          * Increment counters.
4773          */
4774         if (pte1_is_wired(pte1))
4775                 pmap->pm_stats.wired_count += PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
4776         pmap->pm_stats.resident_count += PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
4777
4778         /*
4779          * Sync icache if exec permission and attribute VM_MEMATTR_WB_WA
4780          * is set.  QQQ: For more info, see comments in pmap_enter().
4781          */
4782         if ((pte1 & PTE1_NX) == 0 && m->md.pat_mode == VM_MEMATTR_WB_WA &&
4783             pmap != kernel_pmap && (!pte1_is_section(opte1) ||
4784             pte1_pa(opte1) != VM_PAGE_TO_PHYS(m) || (opte1 & PTE2_NX) != 0))
4785                 cache_icache_sync_fresh(va, VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE1_SIZE);
4786
4787         /*
4788          * Map the section.
4789          */
4790         pte1_store(pte1p, pte1);
4791
4792         pmap_pte1_mappings++;
4793         CTR3(KTR_PMAP, "%s: success for va %#lx in pmap %p", __func__, va,
4794             pmap);
4795         return (KERN_SUCCESS);
4796 }
4797
4798 /*
4799  *  Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
4800  *  The sequence begins with the given page m_start.  This page is
4801  *  mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
4802  *  mapped at a virtual address that is offset from start by the same
4803  *  amount as the page is offset from m_start within the object.  The
4804  *  last page in the sequence is the page with the largest offset from
4805  *  m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
4806  *  virtual address end.  Not every virtual page between start and end
4807  *  is mapped; only those for which a resident page exists with the
4808  *  corresponding offset from m_start are mapped.
4809  */
4810 void
4811 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
4812     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
4813 {
4814         vm_offset_t va;
4815         vm_page_t m, mpt2pg;
4816         vm_pindex_t diff, psize;
4817
4818         PDEBUG(6, printf("%s: pmap %p start %#x end  %#x m %p prot %#x\n",
4819             __func__, pmap, start, end, m_start, prot));
4820
4821         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
4822         psize = atop(end - start);
4823         mpt2pg = NULL;
4824         m = m_start;
4825         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4826         PMAP_LOCK(pmap);
4827         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
4828                 va = start + ptoa(diff);
4829                 if ((va & PTE1_OFFSET) == 0 && va + PTE1_SIZE <= end &&
4830                     m->psind == 1 && sp_enabled &&
4831                     pmap_enter_1mpage(pmap, va, m, prot))
4832                         m = &m[PTE1_SIZE / PAGE_SIZE - 1];
4833                 else
4834                         mpt2pg = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
4835                             mpt2pg);
4836                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
4837         }
4838         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4839         PMAP_UNLOCK(pmap);
4840 }
4841
4842 /*
4843  *  This code maps large physical mmap regions into the
4844  *  processor address space.  Note that some shortcuts
4845  *  are taken, but the code works.
4846  */
4847 void
4848 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
4849     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
4850 {
4851         pt1_entry_t *pte1p;
4852         vm_paddr_t pa, pte2_pa;
4853         vm_page_t p;
4854         vm_memattr_t pat_mode;
4855         u_int l1attr, l1prot;
4856
4857         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
4858         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
4859             ("%s: non-device object", __func__));
4860         if ((addr & PTE1_OFFSET) == 0 && (size & PTE1_OFFSET) == 0) {
4861                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
4862                         return;
4863                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
4864                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4865                     ("%s: invalid page %p", __func__, p));
4866                 pat_mode = p->md.pat_mode;
4867
4868                 /*
4869                  * Abort the mapping if the first page is not physically
4870                  * aligned to a 1MB page boundary.
4871                  */
4872                 pte2_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
4873                 if (pte2_pa & PTE1_OFFSET)
4874                         return;
4875
4876                 /*
4877                  * Skip the first page. Abort the mapping if the rest of
4878                  * the pages are not physically contiguous or have differing
4879                  * memory attributes.
4880                  */
4881                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4882                 for (pa = pte2_pa + PAGE_SIZE; pa < pte2_pa + size;
4883                     pa += PAGE_SIZE) {
4884                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4885                             ("%s: invalid page %p", __func__, p));
4886                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
4887                             pat_mode != p->md.pat_mode)
4888                                 return;
4889                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4890                 }
4891
4892                 /*
4893                  * Map using 1MB pages.
4894                  *
4895                  * QQQ: Well, we are mapping a section, so same condition must
4896                  * be hold like during promotion. It looks that only RW mapping
4897                  * is done here, so readonly mapping must be done elsewhere.
4898                  */
4899                 l1prot = PTE1_U | PTE1_NG | PTE1_RW | PTE1_M | PTE1_A;
4900                 l1attr = ATTR_TO_L1(vm_memattr_to_pte2(pat_mode));
4901                 PMAP_LOCK(pmap);
4902                 for (pa = pte2_pa; pa < pte2_pa + size; pa += PTE1_SIZE) {
4903                         pte1p = pmap_pte1(pmap, addr);
4904                         if (!pte1_is_valid(pte1_load(pte1p))) {
4905                                 pte1_store(pte1p, PTE1(pa, l1prot, l1attr));
4906                                 pmap->pm_stats.resident_count += PTE1_SIZE /
4907                                     PAGE_SIZE;
4908                                 pmap_pte1_mappings++;
4909                         }
4910                         /* Else continue on if the PTE1 is already valid. */
4911                         addr += PTE1_SIZE;
4912                 }
4913                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4914         }
4915 }
4916
4917 /*
4918  *  Do the things to protect a 1mpage in a process.
4919  */
4920 static void
4921 pmap_protect_pte1(pmap_t pmap, pt1_entry_t *pte1p, vm_offset_t sva,
4922     vm_prot_t prot)
4923 {
4924         pt1_entry_t npte1, opte1;
4925         vm_offset_t eva, va;
4926         vm_page_t m;
4927
4928         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4929         KASSERT((sva & PTE1_OFFSET) == 0,
4930             ("%s: sva is not 1mpage aligned", __func__));
4931
4932         opte1 = npte1 = pte1_load(pte1p);
4933         if (pte1_is_managed(opte1) && pte1_is_dirty(opte1)) {
4934                 eva = sva + PTE1_SIZE;
4935                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_pa(opte1));
4936                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
4937                         vm_page_dirty(m);
4938         }
4939         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
4940                 npte1 |= PTE1_RO | PTE1_NM;
4941         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4942                 npte1 |= PTE1_NX;
4943
4944         /*
4945          * QQQ: Herein, execute permission is never set.
4946          *      It only can be cleared. So, no icache
4947          *      syncing is needed.
4948          */
4949
4950         if (npte1 != opte1) {
4951                 pte1_store(pte1p, npte1);
4952                 pmap_tlb_flush(pmap, sva);
4953         }
4954 }
4955
4956 /*
4957  *      Set the physical protection on the
4958  *      specified range of this map as requested.
4959  */
4960 void
4961 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
4962 {
4963         boolean_t pv_lists_locked;
4964         vm_offset_t nextva;
4965         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
4966         pt2_entry_t *pte2p, opte2, npte2;
4967
4968         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
4969         if (prot == VM_PROT_NONE) {
4970                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
4971                 return;
4972         }
4973
4974         if ((prot & (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE)) ==
4975             (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE))
4976                 return;
4977
4978         if (pmap_is_current(pmap))
4979                 pv_lists_locked = FALSE;
4980         else {
4981                 pv_lists_locked = TRUE;
4982 resume:
4983                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4984                 sched_pin();
4985         }
4986
4987         PMAP_LOCK(pmap);
4988         for (; sva < eva; sva = nextva) {
4989                 /*
4990                  * Calculate address for next L2 page table.
4991                  */
4992                 nextva = pte1_trunc(sva + PTE1_SIZE);
4993                 if (nextva < sva)
4994                         nextva = eva;
4995
4996                 pte1p = pmap_pte1(pmap, sva);
4997                 pte1 = pte1_load(pte1p);
4998
4999                 /*
5000                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that L1 page
5001                  * page table is always allocated, and in kernel virtual.
5002                  */
5003                 if (pte1 == 0)
5004                         continue;
5005
5006                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5007                         /*
5008                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
5009                          * demote the mapping and fall through.
5010                          */
5011                         if (sva + PTE1_SIZE == nextva && eva >= nextva) {
5012                                 pmap_protect_pte1(pmap, pte1p, sva, prot);
5013                                 continue;
5014                         } else {
5015                                 if (!pv_lists_locked) {
5016                                         pv_lists_locked = TRUE;
5017                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5018                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5019                                                 goto resume;
5020                                         }
5021                                         sched_pin();
5022                                 }
5023                                 if (!pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, sva)) {
5024                                         /*
5025                                          * The large page mapping
5026                                          * was destroyed.
5027                                          */
5028                                         continue;
5029                                 }
5030 #ifdef INVARIANTS
5031                                 else {
5032                                         /* Update pte1 after demotion */
5033                                         pte1 = pte1_load(pte1p);
5034                                 }
5035 #endif
5036                         }
5037                 }
5038
5039                 KASSERT(pte1_is_link(pte1), ("%s: pmap %p va %#x pte1 %#x at %p"
5040                     " is not link", __func__, pmap, sva, pte1, pte1p));
5041
5042                 /*
5043                  * Limit our scan to either the end of the va represented
5044                  * by the current L2 page table page, or to the end of the
5045                  * range being protected.
5046                  */
5047                 if (nextva > eva)
5048                         nextva = eva;
5049
5050                 for (pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva); sva != nextva; pte2p++,
5051                     sva += PAGE_SIZE) {
5052                         vm_page_t m;
5053
5054                         opte2 = npte2 = pte2_load(pte2p);
5055                         if (!pte2_is_valid(opte2))
5056                                 continue;
5057
5058                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
5059                                 if (pte2_is_managed(opte2) &&
5060                                     pte2_is_dirty(opte2)) {
5061                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(opte2));
5062                                         vm_page_dirty(m);
5063                                 }
5064                                 npte2 |= PTE2_RO | PTE2_NM;
5065                         }
5066
5067                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
5068                                 npte2 |= PTE2_NX;
5069
5070                         /*
5071                          * QQQ: Herein, execute permission is never set.
5072                          *      It only can be cleared. So, no icache
5073                          *      syncing is needed.
5074                          */
5075
5076                         if (npte2 != opte2) {
5077                                 pte2_store(pte2p, npte2);
5078                                 pmap_tlb_flush(pmap, sva);
5079                         }
5080                 }
5081         }
5082         if (pv_lists_locked) {
5083                 sched_unpin();
5084                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5085         }
5086         PMAP_UNLOCK(pmap);
5087 }
5088
5089 /*
5090  *      pmap_pvh_wired_mappings:
5091  *
5092  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
5093  */
5094 static int
5095 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
5096 {
5097         pmap_t pmap;
5098         pt1_entry_t pte1;
5099         pt2_entry_t pte2;
5100         pv_entry_t pv;
5101
5102         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
5103         sched_pin();
5104         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5105                 pmap = PV_PMAP(pv);
5106                 PMAP_LOCK(pmap);
5107                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, pv->pv_va));
5108                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5109                         if (pte1_is_wired(pte1))
5110                                 count++;
5111                 } else {
5112                         KASSERT(pte1_is_link(pte1),
5113                             ("%s: pte1 %#x is not link", __func__, pte1));
5114                         pte2 = pte2_load(pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va));
5115                         if (pte2_is_wired(pte2))
5116                                 count++;
5117                 }
5118                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5119         }
5120         sched_unpin();
5121         return (count);
5122 }
5123
5124 /*
5125  *      pmap_page_wired_mappings:
5126  *
5127  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
5128  *      that are wired.
5129  */
5130 int
5131 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
5132 {
5133         int count;
5134
5135         count = 0;
5136         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
5137                 return (count);
5138         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5139         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
5140         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
5141                 count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
5142                     count);
5143         }
5144         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5145         return (count);
5146 }
5147
5148 /*
5149  *  Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
5150  *  physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 1mpage
5151  *  mappings are supported.
5152  */
5153 static boolean_t
5154 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
5155 {
5156         pv_entry_t pv;
5157         pt1_entry_t pte1;
5158         pt2_entry_t pte2;
5159         pmap_t pmap;
5160         boolean_t rv;
5161
5162         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
5163         rv = FALSE;
5164         sched_pin();
5165         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5166                 pmap = PV_PMAP(pv);
5167                 PMAP_LOCK(pmap);
5168                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, pv->pv_va));
5169                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5170                         rv = pte1_is_dirty(pte1);
5171                 } else {
5172                         KASSERT(pte1_is_link(pte1),
5173                             ("%s: pte1 %#x is not link", __func__, pte1));
5174                         pte2 = pte2_load(pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va));
5175                         rv = pte2_is_dirty(pte2);
5176                 }
5177                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5178                 if (rv)
5179                         break;
5180         }
5181         sched_unpin();
5182         return (rv);
5183 }
5184
5185 /*
5186  *      pmap_is_modified:
5187  *
5188  *      Return whether or not the specified physical page was modified
5189  *      in any physical maps.
5190  */
5191 boolean_t
5192 pmap_is_modified(vm_page_t m)
5193 {
5194         boolean_t rv;
5195
5196         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5197             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5198
5199         /*
5200          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
5201          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
5202          * is clear, no PTE2s can have PG_M set.
5203          */
5204         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5205         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5206                 return (FALSE);
5207         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5208         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
5209             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
5210             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
5211         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5212         return (rv);
5213 }
5214
5215 /*
5216  *      pmap_is_prefaultable:
5217  *
5218  *      Return whether or not the specified virtual address is eligible
5219  *      for prefault.
5220  */
5221 boolean_t
5222 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
5223 {
5224         pt1_entry_t pte1;
5225         pt2_entry_t pte2;
5226         boolean_t rv;
5227
5228         rv = FALSE;
5229         PMAP_LOCK(pmap);
5230         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, addr));
5231         if (pte1_is_link(pte1)) {
5232                 pte2 = pte2_load(pt2map_entry(addr));
5233                 rv = !pte2_is_valid(pte2) ;
5234         }
5235         PMAP_UNLOCK(pmap);
5236         return (rv);
5237 }
5238
5239 /*
5240  *  Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
5241  *  otherwise. Both page and 1mpage mappings are supported.
5242  */
5243 static boolean_t
5244 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
5245 {
5246
5247         pv_entry_t pv;
5248         pt1_entry_t pte1;
5249         pt2_entry_t pte2;
5250         pmap_t pmap;
5251         boolean_t rv;
5252
5253         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
5254         rv = FALSE;
5255         sched_pin();
5256         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5257                 pmap = PV_PMAP(pv);
5258                 PMAP_LOCK(pmap);
5259                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, pv->pv_va));
5260                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5261                         rv = (pte1 & (PTE1_A | PTE1_V)) == (PTE1_A | PTE1_V);
5262                 } else {
5263                         pte2 = pte2_load(pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va));
5264                         rv = (pte2 & (PTE2_A | PTE2_V)) == (PTE2_A | PTE2_V);
5265                 }
5266                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5267                 if (rv)
5268                         break;
5269         }
5270         sched_unpin();
5271         return (rv);
5272 }
5273
5274 /*
5275  *      pmap_is_referenced:
5276  *
5277  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
5278  *      in any physical maps.
5279  */
5280 boolean_t
5281 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
5282 {
5283         boolean_t rv;
5284
5285         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5286             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5287         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5288         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
5289             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
5290             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
5291         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5292         return (rv);
5293 }
5294
5295 /*
5296  *      pmap_ts_referenced:
5297  *
5298  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
5299  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
5300  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
5301  *      reference bits set.
5302  *
5303  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
5304  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
5305  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
5306  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
5307  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
5308  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
5309  *      to pmap_is_modified().
5310  */
5311 int
5312 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
5313 {
5314         struct md_page *pvh;
5315         pv_entry_t pv, pvf;
5316         pmap_t pmap;
5317         pt1_entry_t  *pte1p, opte1;
5318         pt2_entry_t *pte2p, opte2;
5319         vm_paddr_t pa;
5320         int rtval = 0;
5321
5322         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5323             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5324         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
5325         pvh = pa_to_pvh(pa);
5326         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5327         sched_pin();
5328         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
5329             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
5330                 goto small_mappings;
5331         pv = pvf;
5332         do {
5333                 pmap = PV_PMAP(pv);
5334                 PMAP_LOCK(pmap);
5335                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
5336                 opte1 = pte1_load(pte1p);
5337                 if (pte1_is_dirty(opte1)) {
5338                         /*
5339                          * Although "opte1" is mapping a 1MB page, because
5340                          * this function is called at a 4KB page granularity,
5341                          * we only update the 4KB page under test.
5342                          */
5343                         vm_page_dirty(m);
5344                 }
5345                 if ((opte1 & PTE1_A) != 0) {
5346                         /*
5347                          * Since this reference bit is shared by 256 4KB pages,
5348                          * it should not be cleared every time it is tested.
5349                          * Apply a simple "hash" function on the physical page
5350                          * number, the virtual section number, and the pmap
5351                          * address to select one 4KB page out of the 256
5352                          * on which testing the reference bit will result
5353                          * in clearing that bit. This function is designed
5354                          * to avoid the selection of the same 4KB page
5355                          * for every 1MB page mapping.
5356                          *
5357                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
5358                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
5359                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
5360                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
5361                          * since the section is wired, the current state of
5362                          * its reference bit won't affect page replacement.
5363                          */
5364                          if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PTE1_SHIFT) ^
5365                             (uintptr_t)pmap) & (NPTE2_IN_PG - 1)) == 0 &&
5366                             !pte1_is_wired(opte1)) {
5367                                 pte1_clear_bit(pte1p, PTE1_A);
5368                                 pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
5369                         }
5370                         rtval++;
5371                 }
5372                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5373                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5374                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5375                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5376                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5377                 }
5378                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
5379                         goto out;
5380         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
5381 small_mappings:
5382         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
5383                 goto out;
5384         pv = pvf;
5385         do {
5386                 pmap = PV_PMAP(pv);
5387                 PMAP_LOCK(pmap);
5388                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
5389                 KASSERT(pte1_is_link(pte1_load(pte1p)),
5390                     ("%s: not found a link in page %p's pv list", __func__, m));
5391
5392                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va);
5393                 opte2 = pte2_load(pte2p);
5394                 if (pte2_is_dirty(opte2))
5395                         vm_page_dirty(m);
5396                 if ((opte2 & PTE2_A) != 0) {
5397                         pte2_clear_bit(pte2p, PTE2_A);
5398                         pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
5399                         rtval++;
5400                 }
5401                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5402                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5403                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5404                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5405                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5406                 }
5407         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
5408             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
5409 out:
5410         sched_unpin();
5411         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5412         return (rtval);
5413 }
5414
5415 /*
5416  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
5417  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
5418  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
5419  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
5420  *
5421  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
5422  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
5423  */
5424 void
5425 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
5426 {
5427         vm_offset_t nextva;
5428         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
5429         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
5430         boolean_t pv_lists_locked;
5431
5432         if (pmap_is_current(pmap))
5433                 pv_lists_locked = FALSE;
5434         else {
5435                 pv_lists_locked = TRUE;
5436 resume:
5437                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
5438                 sched_pin();
5439         }
5440         PMAP_LOCK(pmap);
5441         for (; sva < eva; sva = nextva) {
5442                 nextva = pte1_trunc(sva + PTE1_SIZE);
5443                 if (nextva < sva)
5444                         nextva = eva;
5445
5446                 pte1p = pmap_pte1(pmap, sva);
5447                 pte1 = pte1_load(pte1p);
5448
5449                 /*
5450                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that L1 page
5451                  * page table is always allocated, and in kernel virtual.
5452                  */
5453                 if (pte1 == 0)
5454                         continue;
5455
5456                 if (pte1_is_section(pte1)) {
5457                         if (!pte1_is_wired(pte1))
5458                                 panic("%s: pte1 %#x not wired", __func__, pte1);
5459
5460                         /*
5461                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
5462                          * demote the mapping and fall through.
5463                          */
5464                         if (sva + PTE1_SIZE == nextva && eva >= nextva) {
5465                                 pte1_clear_bit(pte1p, PTE1_W);
5466                                 pmap->pm_stats.wired_count -= PTE1_SIZE /
5467                                     PAGE_SIZE;
5468                                 continue;
5469                         } else {
5470                                 if (!pv_lists_locked) {
5471                                         pv_lists_locked = TRUE;
5472                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5473                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5474                                                 /* Repeat sva. */
5475                                                 goto resume;
5476                                         }
5477                                         sched_pin();
5478                                 }
5479                                 if (!pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, sva))
5480                                         panic("%s: demotion failed", __func__);
5481 #ifdef INVARIANTS
5482                                 else {
5483                                         /* Update pte1 after demotion */
5484                                         pte1 = pte1_load(pte1p);
5485                                 }
5486 #endif
5487                         }
5488                 }
5489
5490                 KASSERT(pte1_is_link(pte1), ("%s: pmap %p va %#x pte1 %#x at %p"
5491                     " is not link", __func__, pmap, sva, pte1, pte1p));
5492
5493                 /*
5494                  * Limit our scan to either the end of the va represented
5495                  * by the current L2 page table page, or to the end of the
5496                  * range being protected.
5497                  */
5498                 if (nextva > eva)
5499                         nextva = eva;
5500
5501                 for (pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva); sva != nextva; pte2p++,
5502                     sva += PAGE_SIZE) {
5503                         pte2 = pte2_load(pte2p);
5504                         if (!pte2_is_valid(pte2))
5505                                 continue;
5506                         if (!pte2_is_wired(pte2))
5507                                 panic("%s: pte2 %#x is missing PTE2_W",
5508                                     __func__, pte2);
5509
5510                         /*
5511                          * PTE2_W must be cleared atomically. Although the pmap
5512                          * lock synchronizes access to PTE2_W, another processor
5513                          * could be changing PTE2_NM and/or PTE2_A concurrently.
5514                          */
5515                         pte2_clear_bit(pte2p, PTE2_W);
5516                         pmap->pm_stats.wired_count--;
5517                 }
5518         }
5519         if (pv_lists_locked) {
5520                 sched_unpin();
5521                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5522         }
5523         PMAP_UNLOCK(pmap);
5524 }
5525
5526 /*
5527  *  Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
5528  */
5529 void
5530 pmap_remove_write(vm_page_t m)
5531 {
5532         struct md_page *pvh;
5533         pv_entry_t next_pv, pv;
5534         pmap_t pmap;
5535         pt1_entry_t *pte1p;
5536         pt2_entry_t *pte2p, opte2;
5537         vm_offset_t va;
5538
5539         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5540             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5541
5542         /*
5543          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
5544          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
5545          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
5546          */
5547         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5548         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5549                 return;
5550         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5551         sched_pin();
5552         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5553                 goto small_mappings;
5554         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5555         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5556                 va = pv->pv_va;
5557                 pmap = PV_PMAP(pv);
5558                 PMAP_LOCK(pmap);
5559                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
5560                 if (!(pte1_load(pte1p) & PTE1_RO))
5561                         (void)pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, va);
5562                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5563         }
5564 small_mappings:
5565         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5566                 pmap = PV_PMAP(pv);
5567                 PMAP_LOCK(pmap);
5568                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
5569                 KASSERT(!pte1_is_section(pte1_load(pte1p)), ("%s: found"
5570                     " a section in page %p's pv list", __func__, m));
5571                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va);
5572                 opte2 = pte2_load(pte2p);
5573                 if (!(opte2 & PTE2_RO)) {
5574                         pte2_store(pte2p, opte2 | PTE2_RO | PTE2_NM);
5575                         if (pte2_is_dirty(opte2))
5576                                 vm_page_dirty(m);
5577                         pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
5578                 }
5579                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5580         }
5581         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
5582         sched_unpin();
5583         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5584 }
5585
5586 /*
5587  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
5588  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
5589  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
5590  */
5591 void
5592 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
5593 {
5594         pt1_entry_t *pte1p, opte1;
5595         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
5596         vm_offset_t pdnxt;
5597         vm_page_t m;
5598         boolean_t pv_lists_locked;
5599
5600         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
5601                 return;
5602         if (pmap_is_current(pmap))
5603                 pv_lists_locked = FALSE;
5604         else {
5605                 pv_lists_locked = TRUE;
5606 resume:
5607                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
5608                 sched_pin();
5609         }
5610         PMAP_LOCK(pmap);
5611         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
5612                 pdnxt = pte1_trunc(sva + PTE1_SIZE);
5613                 if (pdnxt < sva)
5614                         pdnxt = eva;
5615                 pte1p = pmap_pte1(pmap, sva);
5616                 opte1 = pte1_load(pte1p);
5617                 if (!pte1_is_valid(opte1)) /* XXX */
5618                         continue;
5619                 else if (pte1_is_section(opte1)) {
5620                         if (!pte1_is_managed(opte1))
5621                                 continue;
5622                         if (!pv_lists_locked) {
5623                                 pv_lists_locked = TRUE;
5624                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5625                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
5626                                         goto resume;
5627                                 }
5628                                 sched_pin();
5629                         }
5630                         if (!pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, sva)) {
5631                                 /*
5632                                  * The large page mapping was destroyed.
5633                                  */
5634                                 continue;
5635                         }
5636
5637                         /*
5638                          * Unless the page mappings are wired, remove the
5639                          * mapping to a single page so that a subsequent
5640                          * access may repromote.  Since the underlying L2 page
5641                          * table is fully populated, this removal never
5642                          * frees a L2 page table page.
5643                          */
5644                         if (!pte1_is_wired(opte1)) {
5645                                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva);
5646                                 KASSERT(pte2_is_valid(pte2_load(pte2p)),
5647                                     ("%s: invalid PTE2", __func__));
5648                                 pmap_remove_pte2(pmap, pte2p, sva, NULL);
5649                         }
5650                 }
5651                 if (pdnxt > eva)
5652                         pdnxt = eva;
5653                 for (pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte2p++,
5654                     sva += PAGE_SIZE) {
5655                         pte2 = pte2_load(pte2p);
5656                         if (!pte2_is_valid(pte2) || !pte2_is_managed(pte2))
5657                                 continue;
5658                         else if (pte2_is_dirty(pte2)) {
5659                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
5660                                         /*
5661                                          * Future calls to pmap_is_modified()
5662                                          * can be avoided by making the page
5663                                          * dirty now.
5664                                          */
5665                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(pte2));
5666                                         vm_page_dirty(m);
5667                                 }
5668                                 pte2_set_bit(pte2p, PTE2_NM);
5669                                 pte2_clear_bit(pte2p, PTE2_A);
5670                         } else if ((pte2 & PTE2_A) != 0)
5671                                 pte2_clear_bit(pte2p, PTE2_A);
5672                         else
5673                                 continue;
5674                         pmap_tlb_flush(pmap, sva);
5675                 }
5676         }
5677         if (pv_lists_locked) {
5678                 sched_unpin();
5679                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5680         }
5681         PMAP_UNLOCK(pmap);
5682 }
5683
5684 /*
5685  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5686  */
5687 void
5688 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5689 {
5690         struct md_page *pvh;
5691         pv_entry_t next_pv, pv;
5692         pmap_t pmap;
5693         pt1_entry_t *pte1p, opte1;
5694         pt2_entry_t *pte2p, opte2;
5695         vm_offset_t va;
5696
5697         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5698             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5699         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5700         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5701             ("%s: page %p is exclusive busy", __func__, m));
5702
5703         /*
5704          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTE2s can have PTE2_NM
5705          * cleared. If the object containing the page is locked and the page
5706          * is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently
5707          * set.
5708          */
5709         if ((m->flags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5710                 return;
5711         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5712         sched_pin();
5713         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5714                 goto small_mappings;
5715         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5716         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5717                 va = pv->pv_va;
5718                 pmap = PV_PMAP(pv);
5719                 PMAP_LOCK(pmap);
5720                 pte1p = pmap_pte1(pmap, va);
5721                 opte1 = pte1_load(pte1p);
5722                 if (!(opte1 & PTE1_RO)) {
5723                         if (pmap_demote_pte1(pmap, pte1p, va) &&
5724                             !pte1_is_wired(opte1)) {
5725                                 /*
5726                                  * Write protect the mapping to a
5727                                  * single page so that a subsequent
5728                                  * write access may repromote.
5729                                  */
5730                                 va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - pte1_pa(opte1);
5731                                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, va);
5732                                 opte2 = pte2_load(pte2p);
5733                                 if ((opte2 & PTE2_V)) {
5734                                         pte2_set_bit(pte2p, PTE2_NM | PTE2_RO);
5735                                         vm_page_dirty(m);
5736                                         pmap_tlb_flush(pmap, va);
5737                                 }
5738                         }
5739                 }
5740                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5741         }
5742 small_mappings:
5743         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5744                 pmap = PV_PMAP(pv);
5745                 PMAP_LOCK(pmap);
5746                 pte1p = pmap_pte1(pmap, pv->pv_va);
5747                 KASSERT(!pte1_is_section(pte1_load(pte1p)), ("%s: found"
5748                     " a section in page %p's pv list", __func__, m));
5749                 pte2p = pmap_pte2_quick(pmap, pv->pv_va);
5750                 if (pte2_is_dirty(pte2_load(pte2p))) {
5751                         pte2_set_bit(pte2p, PTE2_NM);
5752                         pmap_tlb_flush(pmap, pv->pv_va);
5753                 }
5754                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5755         }
5756         sched_unpin();
5757         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5758 }
5759
5760
5761 /*
5762  *  Sets the memory attribute for the specified page.
5763  */
5764 void
5765 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5766 {
5767         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
5768         vm_memattr_t oma;
5769         vm_paddr_t pa;
5770         struct pcpu *pc;
5771
5772         oma = m->md.pat_mode;
5773         m->md.pat_mode = ma;
5774
5775         CTR5(KTR_PMAP, "%s: page %p - 0x%08X oma: %d, ma: %d", __func__, m,
5776             VM_PAGE_TO_PHYS(m), oma, ma);
5777         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5778                 return;
5779 #if 0
5780         /*
5781          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5782          *
5783          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5784          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5785          * flushes the cache.
5786          */
5787         if (sf_buf_invalidate_cache(m, oma))
5788                 return;
5789 #endif
5790         /*
5791          * If page is not mapped by sf buffer, map the page
5792          * transient and do invalidation.
5793          */
5794         if (ma != oma) {
5795                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
5796                 sched_pin();
5797                 pc = get_pcpu();
5798                 cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5799                 mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5800                 if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5801                         panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
5802                 pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(pa, PTE2_AP_KRW,
5803                     vm_memattr_to_pte2(ma)));
5804                 dcache_wbinv_poc((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr, pa, PAGE_SIZE);
5805                 pte2_clear(cmap2_pte2p);
5806                 tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5807                 sched_unpin();
5808                 mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5809         }
5810 }
5811
5812 /*
5813  *  Miscellaneous support routines follow
5814  */
5815
5816 /*
5817  *  Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
5818  *  a 1mpage.  Otherwise, returns FALSE.
5819  */
5820 boolean_t
5821 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
5822 {
5823         boolean_t rv;
5824
5825         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
5826                 return (FALSE);
5827         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5828         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
5829             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
5830             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
5831         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5832         return (rv);
5833 }
5834
5835 /*
5836  *  Returns true if the pmap's pv is one of the first
5837  *  16 pvs linked to from this page.  This count may
5838  *  be changed upwards or downwards in the future; it
5839  *  is only necessary that true be returned for a small
5840  *  subset of pmaps for proper page aging.
5841  */
5842 boolean_t
5843 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
5844 {
5845         struct md_page *pvh;
5846         pv_entry_t pv;
5847         int loops = 0;
5848         boolean_t rv;
5849
5850         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5851             ("%s: page %p is not managed", __func__, m));
5852         rv = FALSE;
5853         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5854         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5855                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
5856                         rv = TRUE;
5857                         break;
5858                 }
5859                 loops++;
5860                 if (loops >= 16)
5861                         break;
5862         }
5863         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
5864                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5865                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5866                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
5867                                 rv = TRUE;
5868                                 break;
5869                         }
5870                         loops++;
5871                         if (loops >= 16)
5872                                 break;
5873                 }
5874         }
5875         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5876         return (rv);
5877 }
5878
5879 /*
5880  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping
5881  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
5882  */
5883 void
5884 pmap_zero_page(vm_page_t m)
5885 {
5886         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
5887         struct pcpu *pc;
5888
5889         sched_pin();
5890         pc = get_pcpu();
5891         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5892         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5893         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5894                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
5895         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE2_AP_KRW,
5896             vm_page_pte2_attr(m)));
5897         pagezero(pc->pc_cmap2_addr);
5898         pte2_clear(cmap2_pte2p);
5899         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5900         sched_unpin();
5901         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5902 }
5903
5904 /*
5905  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping
5906  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
5907  *
5908  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
5909  */
5910 void
5911 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
5912 {
5913         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
5914         struct pcpu *pc;
5915
5916         sched_pin();
5917         pc = get_pcpu();
5918         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5919         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5920         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5921                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
5922         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE2_AP_KRW,
5923             vm_page_pte2_attr(m)));
5924         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE)
5925                 pagezero(pc->pc_cmap2_addr);
5926         else
5927                 bzero(pc->pc_cmap2_addr + off, size);
5928         pte2_clear(cmap2_pte2p);
5929         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5930         sched_unpin();
5931         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5932 }
5933
5934 /*
5935  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
5936  *      page by mapping the page into virtual memory and using
5937  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
5938  *      time.
5939  */
5940 void
5941 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
5942 {
5943         pt2_entry_t *cmap1_pte2p, *cmap2_pte2p;
5944         struct pcpu *pc;
5945
5946         sched_pin();
5947         pc = get_pcpu();
5948         cmap1_pte2p = pc->pc_cmap1_pte2p;
5949         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5950         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5951         if (pte2_load(cmap1_pte2p) != 0)
5952                 panic("%s: CMAP1 busy", __func__);
5953         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5954                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
5955         pte2_store(cmap1_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(src),
5956             PTE2_AP_KR | PTE2_NM, vm_page_pte2_attr(src)));
5957         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(dst),
5958             PTE2_AP_KRW, vm_page_pte2_attr(dst)));
5959         bcopy(pc->pc_cmap1_addr, pc->pc_cmap2_addr, PAGE_SIZE);
5960         pte2_clear(cmap1_pte2p);
5961         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap1_addr);
5962         pte2_clear(cmap2_pte2p);
5963         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
5964         sched_unpin();
5965         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5966 }
5967
5968 int unmapped_buf_allowed = 1;
5969
5970 void
5971 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
5972     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
5973 {
5974         pt2_entry_t *cmap1_pte2p, *cmap2_pte2p;
5975         vm_page_t a_pg, b_pg;
5976         char *a_cp, *b_cp;
5977         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
5978         struct pcpu *pc;
5979         int cnt;
5980
5981         sched_pin();
5982         pc = get_pcpu();
5983         cmap1_pte2p = pc->pc_cmap1_pte2p;
5984         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
5985         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5986         if (pte2_load(cmap1_pte2p) != 0)
5987                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
5988         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
5989                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
5990         while (xfersize > 0) {
5991                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
5992                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
5993                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
5994                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
5995                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
5996                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
5997                 pte2_store(cmap1_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg),
5998                     PTE2_AP_KR | PTE2_NM, vm_page_pte2_attr(a_pg)));
5999                 tlb_flush_local((vm_offset_t)pc->pc_cmap1_addr);
6000                 pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg),
6001                     PTE2_AP_KRW, vm_page_pte2_attr(b_pg)));
6002                 tlb_flush_local((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
6003                 a_cp = pc->pc_cmap1_addr + a_pg_offset;
6004                 b_cp = pc->pc_cmap2_addr + b_pg_offset;
6005                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
6006                 a_offset += cnt;
6007                 b_offset += cnt;
6008                 xfersize -= cnt;
6009         }
6010         pte2_clear(cmap1_pte2p);
6011         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap1_addr);
6012         pte2_clear(cmap2_pte2p);
6013         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
6014         sched_unpin();
6015         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
6016 }
6017
6018 vm_offset_t
6019 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
6020 {
6021         struct pcpu *pc;
6022         pt2_entry_t *pte2p;
6023
6024         critical_enter();
6025         pc = get_pcpu();
6026         pte2p = pc->pc_qmap_pte2p;
6027
6028         KASSERT(pte2_load(pte2p) == 0, ("%s: PTE2 busy", __func__));
6029
6030         pte2_store(pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE2_AP_KRW,
6031             vm_page_pte2_attr(m)));
6032         return (pc->pc_qmap_addr);
6033 }
6034
6035 void
6036 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
6037 {
6038         struct pcpu *pc;
6039         pt2_entry_t *pte2p;
6040
6041         pc = get_pcpu();
6042         pte2p = pc->pc_qmap_pte2p;
6043
6044         KASSERT(addr == pc->pc_qmap_addr, ("%s: invalid address", __func__));
6045         KASSERT(pte2_load(pte2p) != 0, ("%s: PTE2 not in use", __func__));
6046
6047         pte2_clear(pte2p);
6048         tlb_flush(pc->pc_qmap_addr);
6049         critical_exit();
6050 }
6051
6052 /*
6053  *      Copy the range specified by src_addr/len
6054  *      from the source map to the range dst_addr/len
6055  *      in the destination map.
6056  *
6057  *      This routine is only advisory and need not do anything.
6058  */
6059 void
6060 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
6061     vm_offset_t src_addr)
6062 {
6063         struct spglist free;
6064         vm_offset_t addr;
6065         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
6066         vm_offset_t nextva;
6067
6068         if (dst_addr != src_addr)
6069                 return;
6070
6071         if (!pmap_is_current(src_pmap))
6072                 return;
6073
6074         rw_wlock(&pvh_global_lock);
6075         if (dst_pmap < src_pmap) {
6076                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
6077                 PMAP_LOCK(src_pmap);
6078         } else {
6079                 PMAP_LOCK(src_pmap);
6080                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
6081         }
6082         sched_pin();
6083         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = nextva) {
6084                 pt2_entry_t *src_pte2p, *dst_pte2p;
6085                 vm_page_t dst_mpt2pg, src_mpt2pg;
6086                 pt1_entry_t src_pte1;
6087                 u_int pte1_idx;
6088
6089                 KASSERT(addr < VM_MAXUSER_ADDRESS,
6090                     ("%s: invalid to pmap_copy page tables", __func__));
6091
6092                 nextva = pte1_trunc(addr + PTE1_SIZE);
6093                 if (nextva < addr)
6094                         nextva = end_addr;
6095
6096                 pte1_idx = pte1_index(addr);
6097                 src_pte1 = src_pmap->pm_pt1[pte1_idx];
6098                 if (pte1_is_section(src_pte1)) {
6099                         if ((addr & PTE1_OFFSET) != 0 ||
6100                             (addr + PTE1_SIZE) > end_addr)
6101                                 continue;
6102                         if (dst_pmap->pm_pt1[pte1_idx] == 0 &&
6103                             (!pte1_is_managed(src_pte1) ||
6104                             pmap_pv_insert_pte1(dst_pmap, addr, src_pte1,
6105                             PMAP_ENTER_NORECLAIM))) {
6106                                 dst_pmap->pm_pt1[pte1_idx] = src_pte1 &
6107                                     ~PTE1_W;
6108                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
6109                                     PTE1_SIZE / PAGE_SIZE;
6110                                 pmap_pte1_mappings++;
6111                         }
6112                         continue;
6113                 } else if (!pte1_is_link(src_pte1))
6114                         continue;
6115
6116                 src_mpt2pg = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(src_pte1));
6117
6118                 /*
6119                  * We leave PT2s to be linked from PT1 even if they are not
6120                  * referenced until all PT2s in a page are without reference.
6121                  *
6122                  * QQQ: It could be changed ...
6123                  */
6124 #if 0 /* single_pt2_link_is_cleared */
6125                 KASSERT(pt2_wirecount_get(src_mpt2pg, pte1_idx) > 0,
6126                     ("%s: source page table page is unused", __func__));
6127 #else
6128                 if (pt2_wirecount_get(src_mpt2pg, pte1_idx) == 0)
6129                         continue;
6130 #endif
6131                 if (nextva > end_addr)
6132                         nextva = end_addr;
6133
6134                 src_pte2p = pt2map_entry(addr);
6135                 while (addr < nextva) {
6136                         pt2_entry_t temp_pte2;
6137                         temp_pte2 = pte2_load(src_pte2p);
6138                         /*
6139                          * we only virtual copy managed pages
6140                          */
6141                         if (pte2_is_managed(temp_pte2)) {
6142                                 dst_mpt2pg = pmap_allocpte2(dst_pmap, addr,
6143                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
6144                                 if (dst_mpt2pg == NULL)
6145                                         goto out;
6146                                 dst_pte2p = pmap_pte2_quick(dst_pmap, addr);
6147                                 if (!pte2_is_valid(pte2_load(dst_pte2p)) &&
6148                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
6149                                     PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(temp_pte2)))) {
6150                                         /*
6151                                          * Clear the wired, modified, and
6152                                          * accessed (referenced) bits
6153                                          * during the copy.
6154                                          */
6155                                         temp_pte2 &=  ~(PTE2_W | PTE2_A);
6156                                         temp_pte2 |= PTE2_NM;
6157                                         pte2_store(dst_pte2p, temp_pte2);
6158                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
6159                                 } else {
6160                                         SLIST_INIT(&free);
6161                                         if (pmap_unwire_pt2(dst_pmap, addr,
6162                                             dst_mpt2pg, &free)) {
6163                                                 pmap_tlb_flush(dst_pmap, addr);
6164                                                 vm_page_free_pages_toq(&free,
6165                                                     false);
6166                                         }
6167                                         goto out;
6168                                 }
6169                                 if (pt2_wirecount_get(dst_mpt2pg, pte1_idx) >=
6170                                     pt2_wirecount_get(src_mpt2pg, pte1_idx))
6171                                         break;
6172                         }
6173                         addr += PAGE_SIZE;
6174                         src_pte2p++;
6175                 }
6176         }
6177 out:
6178         sched_unpin();
6179         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
6180         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
6181         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
6182 }
6183
6184 /*
6185  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
6186  *      different alignment might result in more section mappings.
6187  */
6188 void
6189 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
6190     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
6191 {
6192         vm_offset_t pte1_offset;
6193
6194         if (size < PTE1_SIZE)
6195                 return;
6196         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
6197                 offset += ptoa(object->pg_color);
6198         pte1_offset = offset & PTE1_OFFSET;
6199         if (size - ((PTE1_SIZE - pte1_offset) & PTE1_OFFSET) < PTE1_SIZE ||
6200             (*addr & PTE1_OFFSET) == pte1_offset)
6201                 return;
6202         if ((*addr & PTE1_OFFSET) < pte1_offset)
6203                 *addr = pte1_trunc(*addr) + pte1_offset;
6204         else
6205                 *addr = pte1_roundup(*addr) + pte1_offset;
6206 }
6207
6208 void
6209 pmap_activate(struct thread *td)
6210 {
6211         pmap_t pmap, oldpmap;
6212         u_int cpuid, ttb;
6213
6214         PDEBUG(9, printf("%s: td = %08x\n", __func__, (uint32_t)td));
6215
6216         critical_enter();
6217         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
6218         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
6219         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
6220
6221 #if defined(SMP)
6222         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
6223         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
6224 #else
6225         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
6226         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
6227 #endif
6228
6229         ttb = pmap_ttb_get(pmap);
6230
6231         /*
6232          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
6233          */
6234         td->td_pcb->pcb_pagedir = ttb;
6235         cp15_ttbr_set(ttb);
6236         PCPU_SET(curpmap, pmap);
6237         critical_exit();
6238 }
6239
6240 /*
6241  *  Perform the pmap work for mincore.
6242  */
6243 int
6244 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
6245 {
6246         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
6247         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
6248         vm_paddr_t pa;
6249         bool managed;
6250         int val;
6251
6252         PMAP_LOCK(pmap);
6253 retry:
6254         pte1p = pmap_pte1(pmap, addr);
6255         pte1 = pte1_load(pte1p);
6256         if (pte1_is_section(pte1)) {
6257                 pa = trunc_page(pte1_pa(pte1) | (addr & PTE1_OFFSET));
6258                 managed = pte1_is_managed(pte1);
6259                 val = MINCORE_SUPER | MINCORE_INCORE;
6260                 if (pte1_is_dirty(pte1))
6261                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
6262                 if (pte1 & PTE1_A)
6263                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
6264         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
6265                 pte2p = pmap_pte2(pmap, addr);
6266                 pte2 = pte2_load(pte2p);
6267                 pmap_pte2_release(pte2p);
6268                 pa = pte2_pa(pte2);
6269                 managed = pte2_is_managed(pte2);
6270                 val = MINCORE_INCORE;
6271                 if (pte2_is_dirty(pte2))
6272                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
6273                 if (pte2 & PTE2_A)
6274                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
6275         } else {
6276                 managed = false;
6277                 val = 0;
6278         }
6279         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
6280             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) && managed) {
6281                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
6282                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
6283                         goto retry;
6284         } else
6285                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
6286         PMAP_UNLOCK(pmap);
6287         return (val);
6288 }
6289
6290 void
6291 pmap_kenter_device(vm_offset_t va, vm_size_t size, vm_paddr_t pa)
6292 {
6293         vm_offset_t sva;
6294         uint32_t l2attr;
6295
6296         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
6297             ("%s: device mapping not page-sized", __func__));
6298
6299         sva = va;
6300         l2attr = vm_memattr_to_pte2(VM_MEMATTR_DEVICE);
6301         while (size != 0) {
6302                 pmap_kenter_prot_attr(va, pa, PTE2_AP_KRW, l2attr);
6303                 va += PAGE_SIZE;
6304                 pa += PAGE_SIZE;
6305                 size -= PAGE_SIZE;
6306         }
6307         tlb_flush_range(sva, va - sva);
6308 }
6309
6310 void
6311 pmap_kremove_device(vm_offset_t va, vm_size_t size)
6312 {
6313         vm_offset_t sva;
6314
6315         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
6316             ("%s: device mapping not page-sized", __func__));
6317
6318         sva = va;
6319         while (size != 0) {
6320                 pmap_kremove(va);
6321                 va += PAGE_SIZE;
6322                 size -= PAGE_SIZE;
6323         }
6324         tlb_flush_range(sva, va - sva);
6325 }
6326
6327 void
6328 pmap_set_pcb_pagedir(pmap_t pmap, struct pcb *pcb)
6329 {
6330
6331         pcb->pcb_pagedir = pmap_ttb_get(pmap);
6332 }
6333
6334
6335 /*
6336  *  Clean L1 data cache range by physical address.
6337  *  The range must be within a single page.
6338  */
6339 static void
6340 pmap_dcache_wb_pou(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, uint32_t attr)
6341 {
6342         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
6343         struct pcpu *pc;
6344
6345         KASSERT(((pa & PAGE_MASK) + size) <= PAGE_SIZE,
6346             ("%s: not on single page", __func__));
6347
6348         sched_pin();
6349         pc = get_pcpu();
6350         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
6351         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
6352         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
6353                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
6354         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(pa, PTE2_AP_KRW, attr));
6355         dcache_wb_pou((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr + (pa & PAGE_MASK), size);
6356         pte2_clear(cmap2_pte2p);
6357         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
6358         sched_unpin();
6359         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
6360 }
6361
6362 /*
6363  *  Sync instruction cache range which is not mapped yet.
6364  */
6365 void
6366 cache_icache_sync_fresh(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
6367 {
6368         uint32_t len, offset;
6369         vm_page_t m;
6370
6371         /* Write back d-cache on given address range. */
6372         offset = pa & PAGE_MASK;
6373         for ( ; size != 0; size -= len, pa += len, offset = 0) {
6374                 len = min(PAGE_SIZE - offset, size);
6375                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6376                 KASSERT(m != NULL, ("%s: vm_page_t is null for %#x",
6377                   __func__, pa));
6378                 pmap_dcache_wb_pou(pa, len, vm_page_pte2_attr(m));
6379         }
6380         /*
6381          * I-cache is VIPT. Only way how to flush all virtual mappings
6382          * on given physical address is to invalidate all i-cache.
6383          */
6384         icache_inv_all();
6385 }
6386
6387 void
6388 pmap_sync_icache(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_size_t size)
6389 {
6390
6391         /* Write back d-cache on given address range. */
6392         if (va >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
6393                 dcache_wb_pou(va, size);
6394         } else {
6395                 uint32_t len, offset;
6396                 vm_paddr_t pa;
6397                 vm_page_t m;
6398
6399                 offset = va & PAGE_MASK;
6400                 for ( ; size != 0; size -= len, va += len, offset = 0) {
6401                         pa = pmap_extract(pmap, va); /* offset is preserved */
6402                         len = min(PAGE_SIZE - offset, size);
6403                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6404                         KASSERT(m != NULL, ("%s: vm_page_t is null for %#x",
6405                                 __func__, pa));
6406                         pmap_dcache_wb_pou(pa, len, vm_page_pte2_attr(m));
6407                 }
6408         }
6409         /*
6410          * I-cache is VIPT. Only way how to flush all virtual mappings
6411          * on given physical address is to invalidate all i-cache.
6412          */
6413         icache_inv_all();
6414 }
6415
6416 /*
6417  *  The implementation of pmap_fault() uses IN_RANGE2() macro which
6418  *  depends on the fact that given range size is a power of 2.
6419  */
6420 CTASSERT(powerof2(NB_IN_PT1));
6421 CTASSERT(powerof2(PT2MAP_SIZE));
6422
6423 #define IN_RANGE2(addr, start, size)    \
6424     ((vm_offset_t)(start) == ((vm_offset_t)(addr) & ~((size) - 1)))
6425
6426 /*
6427  *  Handle access and R/W emulation faults.
6428  */
6429 int
6430 pmap_fault(pmap_t pmap, vm_offset_t far, uint32_t fsr, int idx, bool usermode)
6431 {
6432         pt1_entry_t *pte1p, pte1;
6433         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
6434
6435         if (pmap == NULL)
6436                 pmap = kernel_pmap;
6437
6438         /*
6439          * In kernel, we should never get abort with FAR which is in range of
6440          * pmap->pm_pt1 or PT2MAP address spaces. If it happens, stop here
6441          * and print out a useful abort message and even get to the debugger
6442          * otherwise it likely ends with never ending loop of aborts.
6443          */
6444         if (__predict_false(IN_RANGE2(far, pmap->pm_pt1, NB_IN_PT1))) {
6445                 /*
6446                  * All L1 tables should always be mapped and present.
6447                  * However, we check only current one herein. For user mode,
6448                  * only permission abort from malicious user is not fatal.
6449                  * And alignment abort as it may have higher priority.
6450                  */
6451                 if (!usermode || (idx != FAULT_ALIGN && idx != FAULT_PERM_L2)) {
6452                         CTR4(KTR_PMAP, "%s: pmap %#x pm_pt1 %#x far %#x",
6453                             __func__, pmap, pmap->pm_pt1, far);
6454                         panic("%s: pm_pt1 abort", __func__);
6455                 }
6456                 return (KERN_INVALID_ADDRESS);
6457         }
6458         if (__predict_false(IN_RANGE2(far, PT2MAP, PT2MAP_SIZE))) {
6459                 /*
6460                  * PT2MAP should be always mapped and present in current
6461                  * L1 table. However, only existing L2 tables are mapped
6462                  * in PT2MAP. For user mode, only L2 translation abort and
6463                  * permission abort from malicious user is not fatal.
6464                  * And alignment abort as it may have higher priority.
6465                  */
6466                 if (!usermode || (idx != FAULT_ALIGN &&
6467                     idx != FAULT_TRAN_L2 && idx != FAULT_PERM_L2)) {
6468                         CTR4(KTR_PMAP, "%s: pmap %#x PT2MAP %#x far %#x",
6469                             __func__, pmap, PT2MAP, far);
6470                         panic("%s: PT2MAP abort", __func__);
6471                 }
6472                 return (KERN_INVALID_ADDRESS);
6473         }
6474
6475         /*
6476          * A pmap lock is used below for handling of access and R/W emulation
6477          * aborts. They were handled by atomic operations before so some
6478          * analysis of new situation is needed to answer the following question:
6479          * Is it safe to use the lock even for these aborts?
6480          *
6481          * There may happen two cases in general:
6482          *
6483          * (1) Aborts while the pmap lock is locked already - this should not
6484          * happen as pmap lock is not recursive. However, under pmap lock only
6485          * internal kernel data should be accessed and such data should be
6486          * mapped with A bit set and NM bit cleared. If double abort happens,
6487          * then a mapping of data which has caused it must be fixed. Further,
6488          * all new mappings are always made with A bit set and the bit can be
6489          * cleared only on managed mappings.
6490          *
6491          * (2) Aborts while another lock(s) is/are locked - this already can
6492          * happen. However, there is no difference here if it's either access or
6493          * R/W emulation abort, or if it's some other abort.
6494          */
6495
6496         PMAP_LOCK(pmap);
6497 #ifdef INVARIANTS
6498         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, far));
6499         if (pte1_is_link(pte1)) {
6500                 /*
6501                  * Check in advance that associated L2 page table is mapped into
6502                  * PT2MAP space. Note that faulty access to not mapped L2 page
6503                  * table is caught in more general check above where "far" is
6504                  * checked that it does not lay in PT2MAP space. Note also that
6505                  * L1 page table and PT2TAB always exist and are mapped.
6506                  */
6507                 pte2 = pt2tab_load(pmap_pt2tab_entry(pmap, far));
6508                 if (!pte2_is_valid(pte2))
6509                         panic("%s: missing L2 page table (%p, %#x)",
6510                             __func__, pmap, far);
6511         }
6512 #endif
6513 #ifdef SMP
6514         /*
6515          * Special treatment is due to break-before-make approach done when
6516          * pte1 is updated for userland mapping during section promotion or
6517          * demotion. If not caught here, pmap_enter() can find a section
6518          * mapping on faulting address. That is not allowed.
6519          */
6520         if (idx == FAULT_TRAN_L1 && usermode && cp15_ats1cur_check(far) == 0) {
6521                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6522                 return (KERN_SUCCESS);
6523         }
6524 #endif
6525         /*
6526          * Accesss bits for page and section. Note that the entry
6527          * is not in TLB yet, so TLB flush is not necessary.
6528          *
6529          * QQQ: This is hardware emulation, we do not call userret()
6530          *      for aborts from user mode.
6531          */
6532         if (idx == FAULT_ACCESS_L2) {
6533                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, far));
6534                 if (pte1_is_link(pte1)) {
6535                         /* L2 page table should exist and be mapped. */
6536                         pte2p = pt2map_entry(far);
6537                         pte2 = pte2_load(pte2p);
6538                         if (pte2_is_valid(pte2)) {
6539                                 pte2_store(pte2p, pte2 | PTE2_A);
6540                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6541                                 return (KERN_SUCCESS);
6542                         }
6543                 } else {
6544                         /*
6545                          * We got L2 access fault but PTE1 is not a link.
6546                          * Probably some race happened, do nothing.
6547                          */
6548                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: FAULT_ACCESS_L2 - pmap %#x far %#x",
6549                             __func__, pmap, far);
6550                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6551                         return (KERN_SUCCESS);
6552                 }
6553         }
6554         if (idx == FAULT_ACCESS_L1) {
6555                 pte1p = pmap_pte1(pmap, far);
6556                 pte1 = pte1_load(pte1p);
6557                 if (pte1_is_section(pte1)) {
6558                         pte1_store(pte1p, pte1 | PTE1_A);
6559                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6560                         return (KERN_SUCCESS);
6561                 } else {
6562                         /*
6563                          * We got L1 access fault but PTE1 is not section
6564                          * mapping. Probably some race happened, do nothing.
6565                          */
6566                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: FAULT_ACCESS_L1 - pmap %#x far %#x",
6567                             __func__, pmap, far);
6568                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6569                         return (KERN_SUCCESS);
6570                 }
6571         }
6572
6573         /*
6574          * Handle modify bits for page and section. Note that the modify
6575          * bit is emulated by software. So PTEx_RO is software read only
6576          * bit and PTEx_NM flag is real hardware read only bit.
6577          *
6578          * QQQ: This is hardware emulation, we do not call userret()
6579          *      for aborts from user mode.
6580          */
6581         if ((fsr & FSR_WNR) && (idx == FAULT_PERM_L2)) {
6582                 pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, far));
6583                 if (pte1_is_link(pte1)) {
6584                         /* L2 page table should exist and be mapped. */
6585                         pte2p = pt2map_entry(far);
6586                         pte2 = pte2_load(pte2p);
6587                         if (pte2_is_valid(pte2) && !(pte2 & PTE2_RO) &&
6588                             (pte2 & PTE2_NM)) {
6589                                 pte2_store(pte2p, pte2 & ~PTE2_NM);
6590                                 tlb_flush(trunc_page(far));
6591                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6592                                 return (KERN_SUCCESS);
6593                         }
6594                 } else {
6595                         /*
6596                          * We got L2 permission fault but PTE1 is not a link.
6597                          * Probably some race happened, do nothing.
6598                          */
6599                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: FAULT_PERM_L2 - pmap %#x far %#x",
6600                             __func__, pmap, far);
6601                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6602                         return (KERN_SUCCESS);
6603                 }
6604         }
6605         if ((fsr & FSR_WNR) && (idx == FAULT_PERM_L1)) {
6606                 pte1p = pmap_pte1(pmap, far);
6607                 pte1 = pte1_load(pte1p);
6608                 if (pte1_is_section(pte1)) {
6609                         if (!(pte1 & PTE1_RO) && (pte1 & PTE1_NM)) {
6610                                 pte1_store(pte1p, pte1 & ~PTE1_NM);
6611                                 tlb_flush(pte1_trunc(far));
6612                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6613                                 return (KERN_SUCCESS);
6614                         }
6615                 } else {
6616                         /*
6617                          * We got L1 permission fault but PTE1 is not section
6618                          * mapping. Probably some race happened, do nothing.
6619                          */
6620                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: FAULT_PERM_L1 - pmap %#x far %#x",
6621                             __func__, pmap, far);
6622                         PMAP_UNLOCK(pmap);
6623                         return (KERN_SUCCESS);
6624                 }
6625         }
6626
6627         /*
6628          * QQQ: The previous code, mainly fast handling of access and
6629          *      modify bits aborts, could be moved to ASM. Now we are
6630          *      starting to deal with not fast aborts.
6631          */
6632         PMAP_UNLOCK(pmap);
6633         return (KERN_FAILURE);
6634 }
6635
6636 #if defined(PMAP_DEBUG)
6637 /*
6638  *  Reusing of KVA used in pmap_zero_page function !!!
6639  */
6640 static void
6641 pmap_zero_page_check(vm_page_t m)
6642 {
6643         pt2_entry_t *cmap2_pte2p;
6644         uint32_t *p, *end;
6645         struct pcpu *pc;
6646
6647         sched_pin();
6648         pc = get_pcpu();
6649         cmap2_pte2p = pc->pc_cmap2_pte2p;
6650         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
6651         if (pte2_load(cmap2_pte2p) != 0)
6652                 panic("%s: CMAP2 busy", __func__);
6653         pte2_store(cmap2_pte2p, PTE2_KERN_NG(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PTE2_AP_KRW,
6654             vm_page_pte2_attr(m)));
6655         end = (uint32_t*)(pc->pc_cmap2_addr + PAGE_SIZE);
6656         for (p = (uint32_t*)pc->pc_cmap2_addr; p < end; p++)
6657                 if (*p != 0)
6658                         panic("%s: page %p not zero, va: %p", __func__, m,
6659                             pc->pc_cmap2_addr);
6660         pte2_clear(cmap2_pte2p);
6661         tlb_flush((vm_offset_t)pc->pc_cmap2_addr);
6662         sched_unpin();
6663         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
6664 }
6665
6666 int
6667 pmap_pid_dump(int pid)
6668 {
6669         pmap_t pmap;
6670         struct proc *p;
6671         int npte2 = 0;
6672         int i, j, index;
6673
6674         sx_slock(&allproc_lock);
6675         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
6676                 if (p->p_pid != pid || p->p_vmspace == NULL)
6677                         continue;
6678                 index = 0;
6679                 pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
6680                 for (i = 0; i < NPTE1_IN_PT1; i++) {
6681                         pt1_entry_t pte1;
6682                         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
6683                         vm_offset_t base, va;
6684                         vm_paddr_t pa;
6685                         vm_page_t m;
6686
6687                         base = i << PTE1_SHIFT;
6688                         pte1 = pte1_load(&pmap->pm_pt1[i]);
6689
6690                         if (pte1_is_section(pte1)) {
6691                                 /*
6692                                  * QQQ: Do something here!
6693                                  */
6694                         } else if (pte1_is_link(pte1)) {
6695                                 for (j = 0; j < NPTE2_IN_PT2; j++) {
6696                                         va = base + (j << PAGE_SHIFT);
6697                                         if (va >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
6698                                                 if (index) {
6699                                                         index = 0;
6700                                                         printf("\n");
6701                                                 }
6702                                                 sx_sunlock(&allproc_lock);
6703                                                 return (npte2);
6704                                         }
6705                                         pte2p = pmap_pte2(pmap, va);
6706                                         pte2 = pte2_load(pte2p);
6707                                         pmap_pte2_release(pte2p);
6708                                         if (!pte2_is_valid(pte2))
6709                                                 continue;
6710
6711                                         pa = pte2_pa(pte2);
6712                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6713                                         printf("va: 0x%x, pa: 0x%x, w: %d, "
6714                                             "f: 0x%x", va, pa,
6715                                             m->wire_count, m->flags);
6716                                         npte2++;
6717                                         index++;
6718                                         if (index >= 2) {
6719                                                 index = 0;
6720                                                 printf("\n");
6721                                         } else {
6722                                                 printf(" ");
6723                                         }
6724                                 }
6725                         }
6726                 }
6727         }
6728         sx_sunlock(&allproc_lock);
6729         return (npte2);
6730 }
6731
6732 #endif
6733
6734 #ifdef DDB
6735 static pt2_entry_t *
6736 pmap_pte2_ddb(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
6737 {
6738         pt1_entry_t pte1;
6739         vm_paddr_t pt2pg_pa;
6740
6741         pte1 = pte1_load(pmap_pte1(pmap, va));
6742         if (!pte1_is_link(pte1))
6743                 return (NULL);
6744
6745         if (pmap_is_current(pmap))
6746                 return (pt2map_entry(va));
6747
6748         /* Note that L2 page table size is not equal to PAGE_SIZE. */
6749         pt2pg_pa = trunc_page(pte1_link_pa(pte1));
6750         if (pte2_pa(pte2_load(PMAP3)) != pt2pg_pa) {
6751                 pte2_store(PMAP3, PTE2_KPT(pt2pg_pa));
6752 #ifdef SMP
6753                 PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
6754 #endif
6755                 tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR3);
6756         }
6757 #ifdef SMP
6758         else if (PMAP3cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
6759                 PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
6760                 tlb_flush_local((vm_offset_t)PADDR3);
6761         }
6762 #endif
6763         return (PADDR3 + (arm32_btop(va) & (NPTE2_IN_PG - 1)));
6764 }
6765
6766 static void
6767 dump_pmap(pmap_t pmap)
6768 {
6769
6770         printf("pmap %p\n", pmap);
6771         printf("  pm_pt1: %p\n", pmap->pm_pt1);
6772         printf("  pm_pt2tab: %p\n", pmap->pm_pt2tab);
6773         printf("  pm_active: 0x%08lX\n", pmap->pm_active.__bits[0]);
6774 }
6775
6776 DB_SHOW_COMMAND(pmaps, pmap_list_pmaps)
6777 {
6778
6779         pmap_t pmap;
6780         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
6781                 dump_pmap(pmap);
6782         }
6783 }
6784
6785 static int
6786 pte2_class(pt2_entry_t pte2)
6787 {
6788         int cls;
6789
6790         cls = (pte2 >> 2) & 0x03;
6791         cls |= (pte2 >> 4) & 0x04;
6792         return (cls);
6793 }
6794
6795 static void
6796 dump_section(pmap_t pmap, uint32_t pte1_idx)
6797 {
6798 }
6799
6800 static void
6801 dump_link(pmap_t pmap, uint32_t pte1_idx, boolean_t invalid_ok)
6802 {
6803         uint32_t i;
6804         vm_offset_t va;
6805         pt2_entry_t *pte2p, pte2;
6806         vm_page_t m;
6807
6808         va = pte1_idx << PTE1_SHIFT;
6809         pte2p = pmap_pte2_ddb(pmap, va);
6810         for (i = 0; i < NPTE2_IN_PT2; i++, pte2p++, va += PAGE_SIZE) {
6811                 pte2 = pte2_load(pte2p);
6812                 if (pte2 == 0)
6813                         continue;
6814                 if (!pte2_is_valid(pte2)) {
6815                         printf(" 0x%08X: 0x%08X", va, pte2);
6816                         if (!invalid_ok)
6817                                 printf(" - not valid !!!");
6818                         printf("\n");
6819                         continue;
6820                 }
6821                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(pte2));
6822                 printf(" 0x%08X: 0x%08X, TEX%d, s:%d, g:%d, m:%p", va , pte2,
6823                     pte2_class(pte2), !!(pte2 & PTE2_S), !(pte2 & PTE2_NG), m);
6824                 if (m != NULL) {
6825                         printf(" v:%d w:%d f:0x%04X\n", m->valid,
6826                             m->wire_count, m->flags);
6827                 } else {
6828                         printf("\n");
6829                 }
6830         }
6831 }
6832
6833 static __inline boolean_t
6834 is_pv_chunk_space(vm_offset_t va)
6835 {
6836
6837         if ((((vm_offset_t)pv_chunkbase) <= va) &&
6838             (va < ((vm_offset_t)pv_chunkbase + PAGE_SIZE * pv_maxchunks)))
6839                 return (TRUE);
6840         return (FALSE);
6841 }
6842
6843 DB_SHOW_COMMAND(pmap, pmap_pmap_print)
6844 {
6845         /* XXX convert args. */
6846         pmap_t pmap = (pmap_t)addr;
6847         pt1_entry_t pte1;
6848         pt2_entry_t pte2;
6849         vm_offset_t va, eva;
6850         vm_page_t m;
6851         uint32_t i;
6852         boolean_t invalid_ok, dump_link_ok, dump_pv_chunk;
6853
6854         if (have_addr) {
6855                 pmap_t pm;
6856
6857                 LIST_FOREACH(pm, &allpmaps, pm_list)
6858                         if (pm == pmap) break;
6859                 if (pm == NULL) {
6860                         printf("given pmap %p is not in allpmaps list\n", pmap);
6861                         return;
6862                 }
6863         } else
6864                 pmap = PCPU_GET(curpmap);
6865
6866         eva = (modif[0] == 'u') ? VM_MAXUSER_ADDRESS : 0xFFFFFFFF;
6867         dump_pv_chunk = FALSE; /* XXX evaluate from modif[] */
6868
6869         printf("pmap: 0x%08X\n", (uint32_t)pmap);
6870         printf("PT2MAP: 0x%08X\n", (uint32_t)PT2MAP);
6871         printf("pt2tab: 0x%08X\n", (uint32_t)pmap->pm_pt2tab);
6872
6873         for(i = 0; i < NPTE1_IN_PT1; i++) {
6874                 pte1 = pte1_load(&pmap->pm_pt1[i]);
6875                 if (pte1 == 0)
6876                         continue;
6877                 va = i << PTE1_SHIFT;
6878                 if (va >= eva)
6879                         break;
6880
6881                 if (pte1_is_section(pte1)) {
6882                         printf("0x%08X: Section 0x%08X, s:%d g:%d\n", va, pte1,
6883                             !!(pte1 & PTE1_S), !(pte1 & PTE1_NG));
6884                         dump_section(pmap, i);
6885                 } else if (pte1_is_link(pte1)) {
6886                         dump_link_ok = TRUE;
6887                         invalid_ok = FALSE;
6888                         pte2 = pte2_load(pmap_pt2tab_entry(pmap, va));
6889                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte1_link_pa(pte1));
6890                         printf("0x%08X: Link 0x%08X, pt2tab: 0x%08X m: %p",
6891                             va, pte1, pte2, m);
6892                         if (is_pv_chunk_space(va)) {
6893                                 printf(" - pv_chunk space");
6894                                 if (dump_pv_chunk)
6895                                         invalid_ok = TRUE;
6896                                 else
6897                                         dump_link_ok = FALSE;
6898                         }
6899                         else if (m != NULL)
6900                                 printf(" w:%d w2:%u", m->wire_count,
6901                                     pt2_wirecount_get(m, pte1_index(va)));
6902                         if (pte2 == 0)
6903                                 printf(" !!! pt2tab entry is ZERO");
6904                         else if (pte2_pa(pte1) != pte2_pa(pte2))
6905                                 printf(" !!! pt2tab entry is DIFFERENT - m: %p",
6906                                     PHYS_TO_VM_PAGE(pte2_pa(pte2)));
6907                         printf("\n");
6908                         if (dump_link_ok)
6909                                 dump_link(pmap, i, invalid_ok);
6910                 } else
6911                         printf("0x%08X: Invalid entry 0x%08X\n", va, pte1);
6912         }
6913 }
6914
6915 static void
6916 dump_pt2tab(pmap_t pmap)
6917 {
6918         uint32_t i;
6919         pt2_entry_t pte2;
6920         vm_offset_t va;
6921         vm_paddr_t pa;
6922         vm_page_t m;
6923
6924         printf("PT2TAB:\n");
6925         for (i = 0; i < PT2TAB_ENTRIES; i++) {
6926                 pte2 = pte2_load(&pmap->pm_pt2tab[i]);
6927                 if (!pte2_is_valid(pte2))
6928                         continue;
6929                 va = i << PT2TAB_SHIFT;
6930                 pa = pte2_pa(pte2);
6931                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6932                 printf(" 0x%08X: 0x%08X, TEX%d, s:%d, m:%p", va, pte2,
6933                     pte2_class(pte2), !!(pte2 & PTE2_S), m);
6934                 if (m != NULL)
6935                         printf(" , w: %d, f: 0x%04X pidx: %lld",
6936                             m->wire_count, m->flags, m->pindex);
6937                 printf("\n");
6938         }
6939 }
6940
6941 DB_SHOW_COMMAND(pmap_pt2tab, pmap_pt2tab_print)
6942 {
6943         /* XXX convert args. */
6944         pmap_t pmap = (pmap_t)addr;
6945         pt1_entry_t pte1;
6946         pt2_entry_t pte2;
6947         vm_offset_t va;
6948         uint32_t i, start;
6949
6950         if (have_addr) {
6951                 printf("supported only on current pmap\n");
6952                 return;
6953         }
6954
6955         pmap = PCPU_GET(curpmap);
6956         printf("curpmap: 0x%08X\n", (uint32_t)pmap);
6957         printf("PT2MAP: 0x%08X\n", (uint32_t)PT2MAP);
6958         printf("pt2tab: 0x%08X\n", (uint32_t)pmap->pm_pt2tab);
6959
6960         start = pte1_index((vm_offset_t)PT2MAP);
6961         for (i = start; i < (start + NPT2_IN_PT2TAB); i++) {
6962                 pte1 = pte1_load(&pmap->pm_pt1[i]);
6963                 if (pte1 == 0)
6964                         continue;
6965                 va = i << PTE1_SHIFT;
6966                 if (pte1_is_section(pte1)) {
6967                         printf("0x%08X: Section 0x%08X, s:%d\n", va, pte1,
6968                             !!(pte1 & PTE1_S));
6969                         dump_section(pmap, i);
6970                 } else if (pte1_is_link(pte1)) {
6971                         pte2 = pte2_load(pmap_pt2tab_entry(pmap, va));
6972                         printf("0x%08X: Link 0x%08X, pt2tab: 0x%08X\n", va,
6973                             pte1, pte2);
6974                         if (pte2 == 0)
6975                                 printf("  !!! pt2tab entry is ZERO\n");
6976                 } else
6977                         printf("0x%08X: Invalid entry 0x%08X\n", va, pte1);
6978         }
6979         dump_pt2tab(pmap);
6980 }
6981 #endif