]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/arm64/arm64/pmap.c
Do pass removing some write-only variables from the kernel.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / arm64 / arm64 / pmap.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 2003 Peter Wemm
9  * All rights reserved.
10  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
11  * All rights reserved.
12  * Copyright (c) 2014 Andrew Turner
13  * All rights reserved.
14  * Copyright (c) 2014-2016 The FreeBSD Foundation
15  * All rights reserved.
16  *
17  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
18  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
19  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
20  *
21  * This software was developed by Andrew Turner under sponsorship from
22  * the FreeBSD Foundation.
23  *
24  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
25  * modification, are permitted provided that the following conditions
26  * are met:
27  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
28  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
29  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
30  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
31  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
32  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
33  *    must display the following acknowledgement:
34  *      This product includes software developed by the University of
35  *      California, Berkeley and its contributors.
36  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
37  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
38  *    without specific prior written permission.
39  *
40  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
41  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
42  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
43  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
44  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
45  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
46  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
47  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
48  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
49  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
50  * SUCH DAMAGE.
51  *
52  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
53  */
54 /*-
55  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
56  * All rights reserved.
57  *
58  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
59  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
60  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
61  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
62  * CHATS research program.
63  *
64  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
65  * modification, are permitted provided that the following conditions
66  * are met:
67  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
68  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
69  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
70  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
71  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
72  *
73  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
74  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
75  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
76  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
77  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
78  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
79  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
80  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
81  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
82  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
83  * SUCH DAMAGE.
84  */
85
86 #include <sys/cdefs.h>
87 __FBSDID("$FreeBSD$");
88
89 /*
90  *      Manages physical address maps.
91  *
92  *      Since the information managed by this module is
93  *      also stored by the logical address mapping module,
94  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
95  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
96  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
97  *      requested.
98  *
99  *      In order to cope with hardware architectures which
100  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
101  *      this module may delay invalidate or reduced protection
102  *      operations until such time as they are actually
103  *      necessary.  This module is given full information as
104  *      to which processors are currently using which maps,
105  *      and to when physical maps must be made correct.
106  */
107
108 #include "opt_vm.h"
109
110 #include <sys/param.h>
111 #include <sys/bitstring.h>
112 #include <sys/bus.h>
113 #include <sys/systm.h>
114 #include <sys/kernel.h>
115 #include <sys/ktr.h>
116 #include <sys/lock.h>
117 #include <sys/malloc.h>
118 #include <sys/mman.h>
119 #include <sys/msgbuf.h>
120 #include <sys/mutex.h>
121 #include <sys/proc.h>
122 #include <sys/rwlock.h>
123 #include <sys/sx.h>
124 #include <sys/vmem.h>
125 #include <sys/vmmeter.h>
126 #include <sys/sched.h>
127 #include <sys/sysctl.h>
128 #include <sys/_unrhdr.h>
129 #include <sys/smp.h>
130
131 #include <vm/vm.h>
132 #include <vm/vm_param.h>
133 #include <vm/vm_kern.h>
134 #include <vm/vm_page.h>
135 #include <vm/vm_map.h>
136 #include <vm/vm_object.h>
137 #include <vm/vm_extern.h>
138 #include <vm/vm_pageout.h>
139 #include <vm/vm_pager.h>
140 #include <vm/vm_phys.h>
141 #include <vm/vm_radix.h>
142 #include <vm/vm_reserv.h>
143 #include <vm/uma.h>
144
145 #include <machine/machdep.h>
146 #include <machine/md_var.h>
147 #include <machine/pcb.h>
148
149 #define NL0PG           (PAGE_SIZE/(sizeof (pd_entry_t)))
150 #define NL1PG           (PAGE_SIZE/(sizeof (pd_entry_t)))
151 #define NL2PG           (PAGE_SIZE/(sizeof (pd_entry_t)))
152 #define NL3PG           (PAGE_SIZE/(sizeof (pt_entry_t)))
153
154 #define NUL0E           L0_ENTRIES
155 #define NUL1E           (NUL0E * NL1PG)
156 #define NUL2E           (NUL1E * NL2PG)
157
158 #if !defined(DIAGNOSTIC)
159 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
160 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
161 #else
162 #define PMAP_INLINE     extern inline
163 #endif
164 #else
165 #define PMAP_INLINE
166 #endif
167
168 /*
169  * These are configured by the mair_el1 register. This is set up in locore.S
170  */
171 #define DEVICE_MEMORY   0
172 #define UNCACHED_MEMORY 1
173 #define CACHED_MEMORY   2
174
175
176 #ifdef PV_STATS
177 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
178 #else
179 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
180 #endif
181
182 #define pmap_l2_pindex(v)       ((v) >> L2_SHIFT)
183 #define pa_to_pvh(pa)           (&pv_table[pmap_l2_pindex(pa)])
184
185 #define NPV_LIST_LOCKS  MAXCPU
186
187 #define PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(pa)        \
188                         (&pv_list_locks[pa_index(pa) % NPV_LIST_LOCKS])
189
190 #define CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa)  do {    \
191         struct rwlock **_lockp = (lockp);               \
192         struct rwlock *_new_lock;                       \
193                                                         \
194         _new_lock = PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(pa);           \
195         if (_new_lock != *_lockp) {                     \
196                 if (*_lockp != NULL)                    \
197                         rw_wunlock(*_lockp);            \
198                 *_lockp = _new_lock;                    \
199                 rw_wlock(*_lockp);                      \
200         }                                               \
201 } while (0)
202
203 #define CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m)        \
204                         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, VM_PAGE_TO_PHYS(m))
205
206 #define RELEASE_PV_LIST_LOCK(lockp)             do {    \
207         struct rwlock **_lockp = (lockp);               \
208                                                         \
209         if (*_lockp != NULL) {                          \
210                 rw_wunlock(*_lockp);                    \
211                 *_lockp = NULL;                         \
212         }                                               \
213 } while (0)
214
215 #define VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m)      \
216                         PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(VM_PAGE_TO_PHYS(m))
217
218 struct pmap kernel_pmap_store;
219
220 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
221 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
222 vm_offset_t kernel_vm_end = 0;
223
224 /*
225  * Data for the pv entry allocation mechanism.
226  * Updates to pv_invl_gen are protected by the pv_list_locks[]
227  * elements, but reads are not.
228  */
229 static struct md_page *pv_table;
230 static struct md_page pv_dummy;
231
232 vm_paddr_t dmap_phys_base;      /* The start of the dmap region */
233 vm_paddr_t dmap_phys_max;       /* The limit of the dmap region */
234 vm_offset_t dmap_max_addr;      /* The virtual address limit of the dmap */
235
236 /* This code assumes all L1 DMAP entries will be used */
237 CTASSERT((DMAP_MIN_ADDRESS  & ~L0_OFFSET) == DMAP_MIN_ADDRESS);
238 CTASSERT((DMAP_MAX_ADDRESS  & ~L0_OFFSET) == DMAP_MAX_ADDRESS);
239
240 #define DMAP_TABLES     ((DMAP_MAX_ADDRESS - DMAP_MIN_ADDRESS) >> L0_SHIFT)
241 extern pt_entry_t pagetable_dmap[];
242
243 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
244
245 static int superpages_enabled = 1;
246 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, superpages_enabled,
247     CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH, &superpages_enabled, 0,
248     "Are large page mappings enabled?");
249
250 /*
251  * Data for the pv entry allocation mechanism
252  */
253 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
254 static struct mtx pv_chunks_mutex;
255 static struct rwlock pv_list_locks[NPV_LIST_LOCKS];
256
257 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
258 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
259 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, struct rwlock **lockp);
260 static vm_page_t reclaim_pv_chunk(pmap_t locked_pmap, struct rwlock **lockp);
261 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
262 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
263                     vm_offset_t va);
264
265 static int pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode);
266 static int pmap_change_attr_locked(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode);
267 static pt_entry_t *pmap_demote_l1(pmap_t pmap, pt_entry_t *l1, vm_offset_t va);
268 static pt_entry_t *pmap_demote_l2_locked(pmap_t pmap, pt_entry_t *l2,
269     vm_offset_t va, struct rwlock **lockp);
270 static pt_entry_t *pmap_demote_l2(pmap_t pmap, pt_entry_t *l2, vm_offset_t va);
271 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
272     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte, struct rwlock **lockp);
273 static int pmap_remove_l2(pmap_t pmap, pt_entry_t *l2, vm_offset_t sva,
274     pd_entry_t l1e, struct spglist *free, struct rwlock **lockp);
275 static int pmap_remove_l3(pmap_t pmap, pt_entry_t *l3, vm_offset_t sva,
276     pd_entry_t l2e, struct spglist *free, struct rwlock **lockp);
277 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
278     vm_page_t m, struct rwlock **lockp);
279
280 static vm_page_t _pmap_alloc_l3(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex,
281                 struct rwlock **lockp);
282
283 static void _pmap_unwire_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
284     struct spglist *free);
285 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, pd_entry_t, struct spglist *);
286 static __inline vm_page_t pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
287
288 /*
289  * These load the old table data and store the new value.
290  * They need to be atomic as the System MMU may write to the table at
291  * the same time as the CPU.
292  */
293 #define pmap_load_store(table, entry) atomic_swap_64(table, entry)
294 #define pmap_set(table, mask) atomic_set_64(table, mask)
295 #define pmap_load_clear(table) atomic_swap_64(table, 0)
296 #define pmap_load(table) (*table)
297
298 /********************/
299 /* Inline functions */
300 /********************/
301
302 static __inline void
303 pagecopy(void *s, void *d)
304 {
305
306         memcpy(d, s, PAGE_SIZE);
307 }
308
309 static __inline pd_entry_t *
310 pmap_l0(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
311 {
312
313         return (&pmap->pm_l0[pmap_l0_index(va)]);
314 }
315
316 static __inline pd_entry_t *
317 pmap_l0_to_l1(pd_entry_t *l0, vm_offset_t va)
318 {
319         pd_entry_t *l1;
320
321         l1 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pmap_load(l0) & ~ATTR_MASK);
322         return (&l1[pmap_l1_index(va)]);
323 }
324
325 static __inline pd_entry_t *
326 pmap_l1(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
327 {
328         pd_entry_t *l0;
329
330         l0 = pmap_l0(pmap, va);
331         if ((pmap_load(l0) & ATTR_DESCR_MASK) != L0_TABLE)
332                 return (NULL);
333
334         return (pmap_l0_to_l1(l0, va));
335 }
336
337 static __inline pd_entry_t *
338 pmap_l1_to_l2(pd_entry_t *l1, vm_offset_t va)
339 {
340         pd_entry_t *l2;
341
342         l2 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pmap_load(l1) & ~ATTR_MASK);
343         return (&l2[pmap_l2_index(va)]);
344 }
345
346 static __inline pd_entry_t *
347 pmap_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
348 {
349         pd_entry_t *l1;
350
351         l1 = pmap_l1(pmap, va);
352         if ((pmap_load(l1) & ATTR_DESCR_MASK) != L1_TABLE)
353                 return (NULL);
354
355         return (pmap_l1_to_l2(l1, va));
356 }
357
358 static __inline pt_entry_t *
359 pmap_l2_to_l3(pd_entry_t *l2, vm_offset_t va)
360 {
361         pt_entry_t *l3;
362
363         l3 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pmap_load(l2) & ~ATTR_MASK);
364         return (&l3[pmap_l3_index(va)]);
365 }
366
367 /*
368  * Returns the lowest valid pde for a given virtual address.
369  * The next level may or may not point to a valid page or block.
370  */
371 static __inline pd_entry_t *
372 pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int *level)
373 {
374         pd_entry_t *l0, *l1, *l2, desc;
375
376         l0 = pmap_l0(pmap, va);
377         desc = pmap_load(l0) & ATTR_DESCR_MASK;
378         if (desc != L0_TABLE) {
379                 *level = -1;
380                 return (NULL);
381         }
382
383         l1 = pmap_l0_to_l1(l0, va);
384         desc = pmap_load(l1) & ATTR_DESCR_MASK;
385         if (desc != L1_TABLE) {
386                 *level = 0;
387                 return (l0);
388         }
389
390         l2 = pmap_l1_to_l2(l1, va);
391         desc = pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK;
392         if (desc != L2_TABLE) {
393                 *level = 1;
394                 return (l1);
395         }
396
397         *level = 2;
398         return (l2);
399 }
400
401 /*
402  * Returns the lowest valid pte block or table entry for a given virtual
403  * address. If there are no valid entries return NULL and set the level to
404  * the first invalid level.
405  */
406 static __inline pt_entry_t *
407 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int *level)
408 {
409         pd_entry_t *l1, *l2, desc;
410         pt_entry_t *l3;
411
412         l1 = pmap_l1(pmap, va);
413         if (l1 == NULL) {
414                 *level = 0;
415                 return (NULL);
416         }
417         desc = pmap_load(l1) & ATTR_DESCR_MASK;
418         if (desc == L1_BLOCK) {
419                 *level = 1;
420                 return (l1);
421         }
422
423         if (desc != L1_TABLE) {
424                 *level = 1;
425                 return (NULL);
426         }
427
428         l2 = pmap_l1_to_l2(l1, va);
429         desc = pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK;
430         if (desc == L2_BLOCK) {
431                 *level = 2;
432                 return (l2);
433         }
434
435         if (desc != L2_TABLE) {
436                 *level = 2;
437                 return (NULL);
438         }
439
440         *level = 3;
441         l3 = pmap_l2_to_l3(l2, va);
442         if ((pmap_load(l3) & ATTR_DESCR_MASK) != L3_PAGE)
443                 return (NULL);
444
445         return (l3);
446 }
447
448 static inline bool
449 pmap_superpages_enabled(void)
450 {
451
452         return (superpages_enabled != 0);
453 }
454
455 bool
456 pmap_get_tables(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t **l0, pd_entry_t **l1,
457     pd_entry_t **l2, pt_entry_t **l3)
458 {
459         pd_entry_t *l0p, *l1p, *l2p;
460
461         if (pmap->pm_l0 == NULL)
462                 return (false);
463
464         l0p = pmap_l0(pmap, va);
465         *l0 = l0p;
466
467         if ((pmap_load(l0p) & ATTR_DESCR_MASK) != L0_TABLE)
468                 return (false);
469
470         l1p = pmap_l0_to_l1(l0p, va);
471         *l1 = l1p;
472
473         if ((pmap_load(l1p) & ATTR_DESCR_MASK) == L1_BLOCK) {
474                 *l2 = NULL;
475                 *l3 = NULL;
476                 return (true);
477         }
478
479         if ((pmap_load(l1p) & ATTR_DESCR_MASK) != L1_TABLE)
480                 return (false);
481
482         l2p = pmap_l1_to_l2(l1p, va);
483         *l2 = l2p;
484
485         if ((pmap_load(l2p) & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK) {
486                 *l3 = NULL;
487                 return (true);
488         }
489
490         *l3 = pmap_l2_to_l3(l2p, va);
491
492         return (true);
493 }
494
495 static __inline int
496 pmap_l3_valid(pt_entry_t l3)
497 {
498
499         return ((l3 & ATTR_DESCR_MASK) == L3_PAGE);
500 }
501
502
503 CTASSERT(L1_BLOCK == L2_BLOCK);
504
505 /*
506  * Checks if the page is dirty. We currently lack proper tracking of this on
507  * arm64 so for now assume is a page mapped as rw was accessed it is.
508  */
509 static inline int
510 pmap_page_dirty(pt_entry_t pte)
511 {
512
513         return ((pte & (ATTR_AF | ATTR_AP_RW_BIT)) ==
514             (ATTR_AF | ATTR_AP(ATTR_AP_RW)));
515 }
516
517 static __inline void
518 pmap_resident_count_inc(pmap_t pmap, int count)
519 {
520
521         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
522         pmap->pm_stats.resident_count += count;
523 }
524
525 static __inline void
526 pmap_resident_count_dec(pmap_t pmap, int count)
527 {
528
529         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
530         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count >= count,
531             ("pmap %p resident count underflow %ld %d", pmap,
532             pmap->pm_stats.resident_count, count));
533         pmap->pm_stats.resident_count -= count;
534 }
535
536 static pt_entry_t *
537 pmap_early_page_idx(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va, u_int *l1_slot,
538     u_int *l2_slot)
539 {
540         pt_entry_t *l2;
541         pd_entry_t *l1;
542
543         l1 = (pd_entry_t *)l1pt;
544         *l1_slot = (va >> L1_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK;
545
546         /* Check locore has used a table L1 map */
547         KASSERT((l1[*l1_slot] & ATTR_DESCR_MASK) == L1_TABLE,
548            ("Invalid bootstrap L1 table"));
549         /* Find the address of the L2 table */
550         l2 = (pt_entry_t *)init_pt_va;
551         *l2_slot = pmap_l2_index(va);
552
553         return (l2);
554 }
555
556 static vm_paddr_t
557 pmap_early_vtophys(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va)
558 {
559         u_int l1_slot, l2_slot;
560         pt_entry_t *l2;
561
562         l2 = pmap_early_page_idx(l1pt, va, &l1_slot, &l2_slot);
563
564         return ((l2[l2_slot] & ~ATTR_MASK) + (va & L2_OFFSET));
565 }
566
567 static void
568 pmap_bootstrap_dmap(vm_offset_t kern_l1, vm_paddr_t min_pa, vm_paddr_t max_pa)
569 {
570         vm_offset_t va;
571         vm_paddr_t pa;
572         u_int l1_slot;
573
574         pa = dmap_phys_base = min_pa & ~L1_OFFSET;
575         va = DMAP_MIN_ADDRESS;
576         for (; va < DMAP_MAX_ADDRESS && pa < max_pa;
577             pa += L1_SIZE, va += L1_SIZE, l1_slot++) {
578                 l1_slot = ((va - DMAP_MIN_ADDRESS) >> L1_SHIFT);
579
580                 pmap_load_store(&pagetable_dmap[l1_slot],
581                     (pa & ~L1_OFFSET) | ATTR_DEFAULT | ATTR_XN |
582                     ATTR_IDX(CACHED_MEMORY) | L1_BLOCK);
583         }
584
585         /* Set the upper limit of the DMAP region */
586         dmap_phys_max = pa;
587         dmap_max_addr = va;
588
589         cpu_tlb_flushID();
590 }
591
592 static vm_offset_t
593 pmap_bootstrap_l2(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va, vm_offset_t l2_start)
594 {
595         vm_offset_t l2pt;
596         vm_paddr_t pa;
597         pd_entry_t *l1;
598         u_int l1_slot;
599
600         KASSERT((va & L1_OFFSET) == 0, ("Invalid virtual address"));
601
602         l1 = (pd_entry_t *)l1pt;
603         l1_slot = pmap_l1_index(va);
604         l2pt = l2_start;
605
606         for (; va < VM_MAX_KERNEL_ADDRESS; l1_slot++, va += L1_SIZE) {
607                 KASSERT(l1_slot < Ln_ENTRIES, ("Invalid L1 index"));
608
609                 pa = pmap_early_vtophys(l1pt, l2pt);
610                 pmap_load_store(&l1[l1_slot],
611                     (pa & ~Ln_TABLE_MASK) | L1_TABLE);
612                 l2pt += PAGE_SIZE;
613         }
614
615         /* Clean the L2 page table */
616         memset((void *)l2_start, 0, l2pt - l2_start);
617
618         return l2pt;
619 }
620
621 static vm_offset_t
622 pmap_bootstrap_l3(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va, vm_offset_t l3_start)
623 {
624         vm_offset_t l3pt;
625         vm_paddr_t pa;
626         pd_entry_t *l2;
627         u_int l2_slot;
628
629         KASSERT((va & L2_OFFSET) == 0, ("Invalid virtual address"));
630
631         l2 = pmap_l2(kernel_pmap, va);
632         l2 = (pd_entry_t *)rounddown2((uintptr_t)l2, PAGE_SIZE);
633         l2_slot = pmap_l2_index(va);
634         l3pt = l3_start;
635
636         for (; va < VM_MAX_KERNEL_ADDRESS; l2_slot++, va += L2_SIZE) {
637                 KASSERT(l2_slot < Ln_ENTRIES, ("Invalid L2 index"));
638
639                 pa = pmap_early_vtophys(l1pt, l3pt);
640                 pmap_load_store(&l2[l2_slot],
641                     (pa & ~Ln_TABLE_MASK) | L2_TABLE);
642                 l3pt += PAGE_SIZE;
643         }
644
645         /* Clean the L2 page table */
646         memset((void *)l3_start, 0, l3pt - l3_start);
647
648         return l3pt;
649 }
650
651 /*
652  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
653  */
654 void
655 pmap_bootstrap(vm_offset_t l0pt, vm_offset_t l1pt, vm_paddr_t kernstart,
656     vm_size_t kernlen)
657 {
658         u_int l1_slot, l2_slot, avail_slot, map_slot, used_map_slot;
659         uint64_t kern_delta;
660         pt_entry_t *l2;
661         vm_offset_t va, freemempos;
662         vm_offset_t dpcpu, msgbufpv;
663         vm_paddr_t pa, max_pa, min_pa;
664         int i;
665
666         kern_delta = KERNBASE - kernstart;
667         physmem = 0;
668
669         printf("pmap_bootstrap %lx %lx %lx\n", l1pt, kernstart, kernlen);
670         printf("%lx\n", l1pt);
671         printf("%lx\n", (KERNBASE >> L1_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK);
672
673         /* Set this early so we can use the pagetable walking functions */
674         kernel_pmap_store.pm_l0 = (pd_entry_t *)l0pt;
675         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
676
677         /* Assume the address we were loaded to is a valid physical address */
678         min_pa = max_pa = KERNBASE - kern_delta;
679
680         /*
681          * Find the minimum physical address. physmap is sorted,
682          * but may contain empty ranges.
683          */
684         for (i = 0; i < (physmap_idx * 2); i += 2) {
685                 if (physmap[i] == physmap[i + 1])
686                         continue;
687                 if (physmap[i] <= min_pa)
688                         min_pa = physmap[i];
689                 if (physmap[i + 1] > max_pa)
690                         max_pa = physmap[i + 1];
691         }
692
693         /* Create a direct map region early so we can use it for pa -> va */
694         pmap_bootstrap_dmap(l1pt, min_pa, max_pa);
695
696         va = KERNBASE;
697         pa = KERNBASE - kern_delta;
698
699         /*
700          * Start to initialise phys_avail by copying from physmap
701          * up to the physical address KERNBASE points at.
702          */
703         map_slot = avail_slot = 0;
704         for (; map_slot < (physmap_idx * 2) &&
705             avail_slot < (PHYS_AVAIL_SIZE - 2); map_slot += 2) {
706                 if (physmap[map_slot] == physmap[map_slot + 1])
707                         continue;
708
709                 if (physmap[map_slot] <= pa &&
710                     physmap[map_slot + 1] > pa)
711                         break;
712
713                 phys_avail[avail_slot] = physmap[map_slot];
714                 phys_avail[avail_slot + 1] = physmap[map_slot + 1];
715                 physmem += (phys_avail[avail_slot + 1] -
716                     phys_avail[avail_slot]) >> PAGE_SHIFT;
717                 avail_slot += 2;
718         }
719
720         /* Add the memory before the kernel */
721         if (physmap[avail_slot] < pa && avail_slot < (PHYS_AVAIL_SIZE - 2)) {
722                 phys_avail[avail_slot] = physmap[map_slot];
723                 phys_avail[avail_slot + 1] = pa;
724                 physmem += (phys_avail[avail_slot + 1] -
725                     phys_avail[avail_slot]) >> PAGE_SHIFT;
726                 avail_slot += 2;
727         }
728         used_map_slot = map_slot;
729
730         /*
731          * Read the page table to find out what is already mapped.
732          * This assumes we have mapped a block of memory from KERNBASE
733          * using a single L1 entry.
734          */
735         l2 = pmap_early_page_idx(l1pt, KERNBASE, &l1_slot, &l2_slot);
736
737         /* Sanity check the index, KERNBASE should be the first VA */
738         KASSERT(l2_slot == 0, ("The L2 index is non-zero"));
739
740         /* Find how many pages we have mapped */
741         for (; l2_slot < Ln_ENTRIES; l2_slot++) {
742                 if ((l2[l2_slot] & ATTR_DESCR_MASK) == 0)
743                         break;
744
745                 /* Check locore used L2 blocks */
746                 KASSERT((l2[l2_slot] & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK,
747                     ("Invalid bootstrap L2 table"));
748                 KASSERT((l2[l2_slot] & ~ATTR_MASK) == pa,
749                     ("Incorrect PA in L2 table"));
750
751                 va += L2_SIZE;
752                 pa += L2_SIZE;
753         }
754
755         va = roundup2(va, L1_SIZE);
756
757         freemempos = KERNBASE + kernlen;
758         freemempos = roundup2(freemempos, PAGE_SIZE);
759         /* Create the l2 tables up to VM_MAX_KERNEL_ADDRESS */
760         freemempos = pmap_bootstrap_l2(l1pt, va, freemempos);
761         /* And the l3 tables for the early devmap */
762         freemempos = pmap_bootstrap_l3(l1pt,
763             VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - L2_SIZE, freemempos);
764
765         cpu_tlb_flushID();
766
767 #define alloc_pages(var, np)                                            \
768         (var) = freemempos;                                             \
769         freemempos += (np * PAGE_SIZE);                                 \
770         memset((char *)(var), 0, ((np) * PAGE_SIZE));
771
772         /* Allocate dynamic per-cpu area. */
773         alloc_pages(dpcpu, DPCPU_SIZE / PAGE_SIZE);
774         dpcpu_init((void *)dpcpu, 0);
775
776         /* Allocate memory for the msgbuf, e.g. for /sbin/dmesg */
777         alloc_pages(msgbufpv, round_page(msgbufsize) / PAGE_SIZE);
778         msgbufp = (void *)msgbufpv;
779
780         virtual_avail = roundup2(freemempos, L1_SIZE);
781         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - L2_SIZE;
782         kernel_vm_end = virtual_avail;
783
784         pa = pmap_early_vtophys(l1pt, freemempos);
785
786         /* Finish initialising physmap */
787         map_slot = used_map_slot;
788         for (; avail_slot < (PHYS_AVAIL_SIZE - 2) &&
789             map_slot < (physmap_idx * 2); map_slot += 2) {
790                 if (physmap[map_slot] == physmap[map_slot + 1])
791                         continue;
792
793                 /* Have we used the current range? */
794                 if (physmap[map_slot + 1] <= pa)
795                         continue;
796
797                 /* Do we need to split the entry? */
798                 if (physmap[map_slot] < pa) {
799                         phys_avail[avail_slot] = pa;
800                         phys_avail[avail_slot + 1] = physmap[map_slot + 1];
801                 } else {
802                         phys_avail[avail_slot] = physmap[map_slot];
803                         phys_avail[avail_slot + 1] = physmap[map_slot + 1];
804                 }
805                 physmem += (phys_avail[avail_slot + 1] -
806                     phys_avail[avail_slot]) >> PAGE_SHIFT;
807
808                 avail_slot += 2;
809         }
810         phys_avail[avail_slot] = 0;
811         phys_avail[avail_slot + 1] = 0;
812
813         /*
814          * Maxmem isn't the "maximum memory", it's one larger than the
815          * highest page of the physical address space.  It should be
816          * called something like "Maxphyspage".
817          */
818         Maxmem = atop(phys_avail[avail_slot - 1]);
819
820         cpu_tlb_flushID();
821 }
822
823 /*
824  *      Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
825  */
826 void
827 pmap_page_init(vm_page_t m)
828 {
829
830         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
831         m->md.pv_memattr = VM_MEMATTR_WRITE_BACK;
832 }
833
834 /*
835  *      Initialize the pmap module.
836  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
837  *      system needs to map virtual memory.
838  */
839 void
840 pmap_init(void)
841 {
842         vm_size_t s;
843         int i, pv_npg;
844
845         /*
846          * Are large page mappings enabled?
847          */
848         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.superpages_enabled", &superpages_enabled);
849
850         /*
851          * Initialize the pv chunk list mutex.
852          */
853         mtx_init(&pv_chunks_mutex, "pmap pv chunk list", NULL, MTX_DEF);
854
855         /*
856          * Initialize the pool of pv list locks.
857          */
858         for (i = 0; i < NPV_LIST_LOCKS; i++)
859                 rw_init(&pv_list_locks[i], "pmap pv list");
860
861         /*
862          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
863          */
864         pv_npg = howmany(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end, L2_SIZE);
865
866         /*
867          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
868          */
869         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
870         s = round_page(s);
871         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
872             M_WAITOK | M_ZERO);
873         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
874                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
875         TAILQ_INIT(&pv_dummy.pv_list);
876 }
877
878 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, l2, CTLFLAG_RD, 0,
879     "2MB page mapping counters");
880
881 static u_long pmap_l2_demotions;
882 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_l2, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
883     &pmap_l2_demotions, 0, "2MB page demotions");
884
885 static u_long pmap_l2_p_failures;
886 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_l2, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
887     &pmap_l2_p_failures, 0, "2MB page promotion failures");
888
889 static u_long pmap_l2_promotions;
890 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_l2, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
891     &pmap_l2_promotions, 0, "2MB page promotions");
892
893 /*
894  * Invalidate a single TLB entry.
895  */
896 static __inline void
897 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
898 {
899
900         sched_pin();
901         __asm __volatile(
902             "dsb  ishst         \n"
903             "tlbi vaae1is, %0   \n"
904             "dsb  ish           \n"
905             "isb                \n"
906             : : "r"(va >> PAGE_SHIFT));
907         sched_unpin();
908 }
909
910 static __inline void
911 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
912 {
913         vm_offset_t addr;
914
915         sched_pin();
916         dsb(ishst);
917         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE) {
918                 __asm __volatile(
919                     "tlbi vaae1is, %0" : : "r"(addr >> PAGE_SHIFT));
920         }
921         __asm __volatile(
922             "dsb  ish   \n"
923             "isb        \n");
924         sched_unpin();
925 }
926
927 static __inline void
928 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
929 {
930
931         sched_pin();
932         __asm __volatile(
933             "dsb  ishst         \n"
934             "tlbi vmalle1is     \n"
935             "dsb  ish           \n"
936             "isb                \n");
937         sched_unpin();
938 }
939
940 /*
941  *      Routine:        pmap_extract
942  *      Function:
943  *              Extract the physical page address associated
944  *              with the given map/virtual_address pair.
945  */
946 vm_paddr_t
947 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
948 {
949         pt_entry_t *pte, tpte;
950         vm_paddr_t pa;
951         int lvl;
952
953         pa = 0;
954         PMAP_LOCK(pmap);
955         /*
956          * Find the block or page map for this virtual address. pmap_pte
957          * will return either a valid block/page entry, or NULL.
958          */
959         pte = pmap_pte(pmap, va, &lvl);
960         if (pte != NULL) {
961                 tpte = pmap_load(pte);
962                 pa = tpte & ~ATTR_MASK;
963                 switch(lvl) {
964                 case 1:
965                         KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L1_BLOCK,
966                             ("pmap_extract: Invalid L1 pte found: %lx",
967                             tpte & ATTR_DESCR_MASK));
968                         pa |= (va & L1_OFFSET);
969                         break;
970                 case 2:
971                         KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK,
972                             ("pmap_extract: Invalid L2 pte found: %lx",
973                             tpte & ATTR_DESCR_MASK));
974                         pa |= (va & L2_OFFSET);
975                         break;
976                 case 3:
977                         KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L3_PAGE,
978                             ("pmap_extract: Invalid L3 pte found: %lx",
979                             tpte & ATTR_DESCR_MASK));
980                         pa |= (va & L3_OFFSET);
981                         break;
982                 }
983         }
984         PMAP_UNLOCK(pmap);
985         return (pa);
986 }
987
988 /*
989  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
990  *      Function:
991  *              Atomically extract and hold the physical page
992  *              with the given pmap and virtual address pair
993  *              if that mapping permits the given protection.
994  */
995 vm_page_t
996 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
997 {
998         pt_entry_t *pte, tpte;
999         vm_offset_t off;
1000         vm_paddr_t pa;
1001         vm_page_t m;
1002         int lvl;
1003
1004         pa = 0;
1005         m = NULL;
1006         PMAP_LOCK(pmap);
1007 retry:
1008         pte = pmap_pte(pmap, va, &lvl);
1009         if (pte != NULL) {
1010                 tpte = pmap_load(pte);
1011
1012                 KASSERT(lvl > 0 && lvl <= 3,
1013                     ("pmap_extract_and_hold: Invalid level %d", lvl));
1014                 CTASSERT(L1_BLOCK == L2_BLOCK);
1015                 KASSERT((lvl == 3 && (tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L3_PAGE) ||
1016                     (lvl < 3 && (tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L1_BLOCK),
1017                     ("pmap_extract_and_hold: Invalid pte at L%d: %lx", lvl,
1018                      tpte & ATTR_DESCR_MASK));
1019                 if (((tpte & ATTR_AP_RW_BIT) == ATTR_AP(ATTR_AP_RW)) ||
1020                     ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1021                         switch(lvl) {
1022                         case 1:
1023                                 off = va & L1_OFFSET;
1024                                 break;
1025                         case 2:
1026                                 off = va & L2_OFFSET;
1027                                 break;
1028                         case 3:
1029                         default:
1030                                 off = 0;
1031                         }
1032                         if (vm_page_pa_tryrelock(pmap,
1033                             (tpte & ~ATTR_MASK) | off, &pa))
1034                                 goto retry;
1035                         m = PHYS_TO_VM_PAGE((tpte & ~ATTR_MASK) | off);
1036                         vm_page_hold(m);
1037                 }
1038         }
1039         PA_UNLOCK_COND(pa);
1040         PMAP_UNLOCK(pmap);
1041         return (m);
1042 }
1043
1044 vm_paddr_t
1045 pmap_kextract(vm_offset_t va)
1046 {
1047         pt_entry_t *pte, tpte;
1048         vm_paddr_t pa;
1049         int lvl;
1050
1051         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS) {
1052                 pa = DMAP_TO_PHYS(va);
1053         } else {
1054                 pa = 0;
1055                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, va, &lvl);
1056                 if (pte != NULL) {
1057                         tpte = pmap_load(pte);
1058                         pa = tpte & ~ATTR_MASK;
1059                         switch(lvl) {
1060                         case 1:
1061                                 KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L1_BLOCK,
1062                                     ("pmap_kextract: Invalid L1 pte found: %lx",
1063                                     tpte & ATTR_DESCR_MASK));
1064                                 pa |= (va & L1_OFFSET);
1065                                 break;
1066                         case 2:
1067                                 KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK,
1068                                     ("pmap_kextract: Invalid L2 pte found: %lx",
1069                                     tpte & ATTR_DESCR_MASK));
1070                                 pa |= (va & L2_OFFSET);
1071                                 break;
1072                         case 3:
1073                                 KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L3_PAGE,
1074                                     ("pmap_kextract: Invalid L3 pte found: %lx",
1075                                     tpte & ATTR_DESCR_MASK));
1076                                 pa |= (va & L3_OFFSET);
1077                                 break;
1078                         }
1079                 }
1080         }
1081         return (pa);
1082 }
1083
1084 /***************************************************
1085  * Low level mapping routines.....
1086  ***************************************************/
1087
1088 static void
1089 pmap_kenter(vm_offset_t sva, vm_size_t size, vm_paddr_t pa, int mode)
1090 {
1091         pd_entry_t *pde;
1092         pt_entry_t *pte, attr;
1093         vm_offset_t va;
1094         int lvl;
1095
1096         KASSERT((pa & L3_OFFSET) == 0,
1097            ("pmap_kenter: Invalid physical address"));
1098         KASSERT((sva & L3_OFFSET) == 0,
1099            ("pmap_kenter: Invalid virtual address"));
1100         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
1101             ("pmap_kenter: Mapping is not page-sized"));
1102
1103         attr = ATTR_DEFAULT | ATTR_IDX(mode) | L3_PAGE;
1104         if (mode == DEVICE_MEMORY)
1105                 attr |= ATTR_XN;
1106
1107         va = sva;
1108         while (size != 0) {
1109                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, va, &lvl);
1110                 KASSERT(pde != NULL,
1111                     ("pmap_kenter: Invalid page entry, va: 0x%lx", va));
1112                 KASSERT(lvl == 2, ("pmap_kenter: Invalid level %d", lvl));
1113
1114                 pte = pmap_l2_to_l3(pde, va);
1115                 pmap_load_store(pte, (pa & ~L3_OFFSET) | attr);
1116
1117                 va += PAGE_SIZE;
1118                 pa += PAGE_SIZE;
1119                 size -= PAGE_SIZE;
1120         }
1121         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1122 }
1123
1124 void
1125 pmap_kenter_device(vm_offset_t sva, vm_size_t size, vm_paddr_t pa)
1126 {
1127
1128         pmap_kenter(sva, size, pa, DEVICE_MEMORY);
1129 }
1130
1131 /*
1132  * Remove a page from the kernel pagetables.
1133  */
1134 PMAP_INLINE void
1135 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1136 {
1137         pt_entry_t *pte;
1138         int lvl;
1139
1140         pte = pmap_pte(kernel_pmap, va, &lvl);
1141         KASSERT(pte != NULL, ("pmap_kremove: Invalid address"));
1142         KASSERT(lvl == 3, ("pmap_kremove: Invalid pte level %d", lvl));
1143
1144         pmap_load_clear(pte);
1145         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
1146 }
1147
1148 void
1149 pmap_kremove_device(vm_offset_t sva, vm_size_t size)
1150 {
1151         pt_entry_t *pte;
1152         vm_offset_t va;
1153         int lvl;
1154
1155         KASSERT((sva & L3_OFFSET) == 0,
1156            ("pmap_kremove_device: Invalid virtual address"));
1157         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
1158             ("pmap_kremove_device: Mapping is not page-sized"));
1159
1160         va = sva;
1161         while (size != 0) {
1162                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, va, &lvl);
1163                 KASSERT(pte != NULL, ("Invalid page table, va: 0x%lx", va));
1164                 KASSERT(lvl == 3,
1165                     ("Invalid device pagetable level: %d != 3", lvl));
1166                 pmap_load_clear(pte);
1167
1168                 va += PAGE_SIZE;
1169                 size -= PAGE_SIZE;
1170         }
1171         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1172 }
1173
1174 /*
1175  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1176  *      virtual address space.
1177  *
1178  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1179  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1180  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1181  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1182  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1183  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1184  *      region.
1185  */
1186 vm_offset_t
1187 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1188 {
1189         return PHYS_TO_DMAP(start);
1190 }
1191
1192
1193 /*
1194  * Add a list of wired pages to the kva
1195  * this routine is only used for temporary
1196  * kernel mappings that do not need to have
1197  * page modification or references recorded.
1198  * Note that old mappings are simply written
1199  * over.  The page *must* be wired.
1200  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1201  */
1202 void
1203 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1204 {
1205         pd_entry_t *pde;
1206         pt_entry_t *pte, pa;
1207         vm_offset_t va;
1208         vm_page_t m;
1209         int i, lvl;
1210
1211         va = sva;
1212         for (i = 0; i < count; i++) {
1213                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, va, &lvl);
1214                 KASSERT(pde != NULL,
1215                     ("pmap_qenter: Invalid page entry, va: 0x%lx", va));
1216                 KASSERT(lvl == 2,
1217                     ("pmap_qenter: Invalid level %d", lvl));
1218
1219                 m = ma[i];
1220                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | ATTR_DEFAULT | ATTR_AP(ATTR_AP_RW) |
1221                     ATTR_IDX(m->md.pv_memattr) | L3_PAGE;
1222                 if (m->md.pv_memattr == DEVICE_MEMORY)
1223                         pa |= ATTR_XN;
1224                 pte = pmap_l2_to_l3(pde, va);
1225                 pmap_load_store(pte, pa);
1226
1227                 va += L3_SIZE;
1228         }
1229         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1230 }
1231
1232 /*
1233  * This routine tears out page mappings from the
1234  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1235  */
1236 void
1237 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1238 {
1239         pt_entry_t *pte;
1240         vm_offset_t va;
1241         int lvl;
1242
1243         KASSERT(sva >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS, ("usermode va %lx", sva));
1244
1245         va = sva;
1246         while (count-- > 0) {
1247                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, va, &lvl);
1248                 KASSERT(lvl == 3,
1249                     ("Invalid device pagetable level: %d != 3", lvl));
1250                 if (pte != NULL) {
1251                         pmap_load_clear(pte);
1252                 }
1253
1254                 va += PAGE_SIZE;
1255         }
1256         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1257 }
1258
1259 /***************************************************
1260  * Page table page management routines.....
1261  ***************************************************/
1262 static __inline void
1263 pmap_free_zero_pages(struct spglist *free)
1264 {
1265         vm_page_t m;
1266
1267         while ((m = SLIST_FIRST(free)) != NULL) {
1268                 SLIST_REMOVE_HEAD(free, plinks.s.ss);
1269                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1270                 vm_page_free_toq(m);
1271         }
1272 }
1273
1274 /*
1275  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1276  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1277  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1278  */
1279 static __inline void
1280 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1281     boolean_t set_PG_ZERO)
1282 {
1283
1284         if (set_PG_ZERO)
1285                 m->flags |= PG_ZERO;
1286         else
1287                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1288         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1289 }
1290
1291 /*
1292  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1293  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1294  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1295  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1296  */
1297 static inline boolean_t
1298 pmap_unwire_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, struct spglist *free)
1299 {
1300
1301         --m->wire_count;
1302         if (m->wire_count == 0) {
1303                 _pmap_unwire_l3(pmap, va, m, free);
1304                 return (TRUE);
1305         } else
1306                 return (FALSE);
1307 }
1308
1309 static void
1310 _pmap_unwire_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, struct spglist *free)
1311 {
1312
1313         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1314         /*
1315          * unmap the page table page
1316          */
1317         if (m->pindex >= (NUL2E + NUL1E)) {
1318                 /* l1 page */
1319                 pd_entry_t *l0;
1320
1321                 l0 = pmap_l0(pmap, va);
1322                 pmap_load_clear(l0);
1323         } else if (m->pindex >= NUL2E) {
1324                 /* l2 page */
1325                 pd_entry_t *l1;
1326
1327                 l1 = pmap_l1(pmap, va);
1328                 pmap_load_clear(l1);
1329         } else {
1330                 /* l3 page */
1331                 pd_entry_t *l2;
1332
1333                 l2 = pmap_l2(pmap, va);
1334                 pmap_load_clear(l2);
1335         }
1336         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
1337         if (m->pindex < NUL2E) {
1338                 /* We just released an l3, unhold the matching l2 */
1339                 pd_entry_t *l1, tl1;
1340                 vm_page_t l2pg;
1341
1342                 l1 = pmap_l1(pmap, va);
1343                 tl1 = pmap_load(l1);
1344                 l2pg = PHYS_TO_VM_PAGE(tl1 & ~ATTR_MASK);
1345                 pmap_unwire_l3(pmap, va, l2pg, free);
1346         } else if (m->pindex < (NUL2E + NUL1E)) {
1347                 /* We just released an l2, unhold the matching l1 */
1348                 pd_entry_t *l0, tl0;
1349                 vm_page_t l1pg;
1350
1351                 l0 = pmap_l0(pmap, va);
1352                 tl0 = pmap_load(l0);
1353                 l1pg = PHYS_TO_VM_PAGE(tl0 & ~ATTR_MASK);
1354                 pmap_unwire_l3(pmap, va, l1pg, free);
1355         }
1356         pmap_invalidate_page(pmap, va);
1357
1358         /*
1359          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1360          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1361          * down is begun.
1362          */
1363         atomic_subtract_rel_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1364
1365         /*
1366          * Put page on a list so that it is released after
1367          * *ALL* TLB shootdown is done
1368          */
1369         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1370 }
1371
1372 /*
1373  * After removing a page table entry, this routine is used to
1374  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1375  */
1376 static int
1377 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t ptepde,
1378     struct spglist *free)
1379 {
1380         vm_page_t mpte;
1381
1382         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1383                 return (0);
1384         KASSERT(ptepde != 0, ("pmap_unuse_pt: ptepde != 0"));
1385         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & ~ATTR_MASK);
1386         return (pmap_unwire_l3(pmap, va, mpte, free));
1387 }
1388
1389 void
1390 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1391 {
1392
1393         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1394         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof(pmap->pm_stats));
1395         pmap->pm_l0 = kernel_pmap->pm_l0;
1396         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1397 }
1398
1399 int
1400 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1401 {
1402         vm_paddr_t l0phys;
1403         vm_page_t l0pt;
1404
1405         /*
1406          * allocate the l0 page
1407          */
1408         while ((l0pt = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
1409             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL)
1410                 VM_WAIT;
1411
1412         l0phys = VM_PAGE_TO_PHYS(l0pt);
1413         pmap->pm_l0 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(l0phys);
1414
1415         if ((l0pt->flags & PG_ZERO) == 0)
1416                 pagezero(pmap->pm_l0);
1417
1418         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1419         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof(pmap->pm_stats));
1420
1421         return (1);
1422 }
1423
1424 /*
1425  * This routine is called if the desired page table page does not exist.
1426  *
1427  * If page table page allocation fails, this routine may sleep before
1428  * returning NULL.  It sleeps only if a lock pointer was given.
1429  *
1430  * Note: If a page allocation fails at page table level two or three,
1431  * one or two pages may be held during the wait, only to be released
1432  * afterwards.  This conservative approach is easily argued to avoid
1433  * race conditions.
1434  */
1435 static vm_page_t
1436 _pmap_alloc_l3(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex, struct rwlock **lockp)
1437 {
1438         vm_page_t m, l1pg, l2pg;
1439
1440         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1441
1442         /*
1443          * Allocate a page table page.
1444          */
1445         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1446             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1447                 if (lockp != NULL) {
1448                         RELEASE_PV_LIST_LOCK(lockp);
1449                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1450                         VM_WAIT;
1451                         PMAP_LOCK(pmap);
1452                 }
1453
1454                 /*
1455                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1456                  * page may have been allocated.
1457                  */
1458                 return (NULL);
1459         }
1460         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1461                 pmap_zero_page(m);
1462
1463         /*
1464          * Map the pagetable page into the process address space, if
1465          * it isn't already there.
1466          */
1467
1468         if (ptepindex >= (NUL2E + NUL1E)) {
1469                 pd_entry_t *l0;
1470                 vm_pindex_t l0index;
1471
1472                 l0index = ptepindex - (NUL2E + NUL1E);
1473                 l0 = &pmap->pm_l0[l0index];
1474                 pmap_load_store(l0, VM_PAGE_TO_PHYS(m) | L0_TABLE);
1475         } else if (ptepindex >= NUL2E) {
1476                 vm_pindex_t l0index, l1index;
1477                 pd_entry_t *l0, *l1;
1478                 pd_entry_t tl0;
1479
1480                 l1index = ptepindex - NUL2E;
1481                 l0index = l1index >> L0_ENTRIES_SHIFT;
1482
1483                 l0 = &pmap->pm_l0[l0index];
1484                 tl0 = pmap_load(l0);
1485                 if (tl0 == 0) {
1486                         /* recurse for allocating page dir */
1487                         if (_pmap_alloc_l3(pmap, NUL2E + NUL1E + l0index,
1488                             lockp) == NULL) {
1489                                 --m->wire_count;
1490                                 /* XXX: release mem barrier? */
1491                                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1492                                 vm_page_free_zero(m);
1493                                 return (NULL);
1494                         }
1495                 } else {
1496                         l1pg = PHYS_TO_VM_PAGE(tl0 & ~ATTR_MASK);
1497                         l1pg->wire_count++;
1498                 }
1499
1500                 l1 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pmap_load(l0) & ~ATTR_MASK);
1501                 l1 = &l1[ptepindex & Ln_ADDR_MASK];
1502                 pmap_load_store(l1, VM_PAGE_TO_PHYS(m) | L1_TABLE);
1503         } else {
1504                 vm_pindex_t l0index, l1index;
1505                 pd_entry_t *l0, *l1, *l2;
1506                 pd_entry_t tl0, tl1;
1507
1508                 l1index = ptepindex >> Ln_ENTRIES_SHIFT;
1509                 l0index = l1index >> L0_ENTRIES_SHIFT;
1510
1511                 l0 = &pmap->pm_l0[l0index];
1512                 tl0 = pmap_load(l0);
1513                 if (tl0 == 0) {
1514                         /* recurse for allocating page dir */
1515                         if (_pmap_alloc_l3(pmap, NUL2E + l1index,
1516                             lockp) == NULL) {
1517                                 --m->wire_count;
1518                                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1519                                 vm_page_free_zero(m);
1520                                 return (NULL);
1521                         }
1522                         tl0 = pmap_load(l0);
1523                         l1 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(tl0 & ~ATTR_MASK);
1524                         l1 = &l1[l1index & Ln_ADDR_MASK];
1525                 } else {
1526                         l1 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(tl0 & ~ATTR_MASK);
1527                         l1 = &l1[l1index & Ln_ADDR_MASK];
1528                         tl1 = pmap_load(l1);
1529                         if (tl1 == 0) {
1530                                 /* recurse for allocating page dir */
1531                                 if (_pmap_alloc_l3(pmap, NUL2E + l1index,
1532                                     lockp) == NULL) {
1533                                         --m->wire_count;
1534                                         /* XXX: release mem barrier? */
1535                                         atomic_subtract_int(
1536                                             &vm_cnt.v_wire_count, 1);
1537                                         vm_page_free_zero(m);
1538                                         return (NULL);
1539                                 }
1540                         } else {
1541                                 l2pg = PHYS_TO_VM_PAGE(tl1 & ~ATTR_MASK);
1542                                 l2pg->wire_count++;
1543                         }
1544                 }
1545
1546                 l2 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pmap_load(l1) & ~ATTR_MASK);
1547                 l2 = &l2[ptepindex & Ln_ADDR_MASK];
1548                 pmap_load_store(l2, VM_PAGE_TO_PHYS(m) | L2_TABLE);
1549         }
1550
1551         pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
1552
1553         return (m);
1554 }
1555
1556 static vm_page_t
1557 pmap_alloc_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct rwlock **lockp)
1558 {
1559         vm_pindex_t ptepindex;
1560         pd_entry_t *pde, tpde;
1561 #ifdef INVARIANTS
1562         pt_entry_t *pte;
1563 #endif
1564         vm_page_t m;
1565         int lvl;
1566
1567         /*
1568          * Calculate pagetable page index
1569          */
1570         ptepindex = pmap_l2_pindex(va);
1571 retry:
1572         /*
1573          * Get the page directory entry
1574          */
1575         pde = pmap_pde(pmap, va, &lvl);
1576
1577         /*
1578          * If the page table page is mapped, we just increment the hold count,
1579          * and activate it. If we get a level 2 pde it will point to a level 3
1580          * table.
1581          */
1582         switch (lvl) {
1583         case -1:
1584                 break;
1585         case 0:
1586 #ifdef INVARIANTS
1587                 pte = pmap_l0_to_l1(pde, va);
1588                 KASSERT(pmap_load(pte) == 0,
1589                     ("pmap_alloc_l3: TODO: l0 superpages"));
1590 #endif
1591                 break;
1592         case 1:
1593 #ifdef INVARIANTS
1594                 pte = pmap_l1_to_l2(pde, va);
1595                 KASSERT(pmap_load(pte) == 0,
1596                     ("pmap_alloc_l3: TODO: l1 superpages"));
1597 #endif
1598                 break;
1599         case 2:
1600                 tpde = pmap_load(pde);
1601                 if (tpde != 0) {
1602                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpde & ~ATTR_MASK);
1603                         m->wire_count++;
1604                         return (m);
1605                 }
1606                 break;
1607         default:
1608                 panic("pmap_alloc_l3: Invalid level %d", lvl);
1609         }
1610
1611         /*
1612          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1613          */
1614         m = _pmap_alloc_l3(pmap, ptepindex, lockp);
1615         if (m == NULL && lockp != NULL)
1616                 goto retry;
1617
1618         return (m);
1619 }
1620
1621
1622 /***************************************************
1623  * Pmap allocation/deallocation routines.
1624  ***************************************************/
1625
1626 /*
1627  * Release any resources held by the given physical map.
1628  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1629  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1630  */
1631 void
1632 pmap_release(pmap_t pmap)
1633 {
1634         vm_page_t m;
1635
1636         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
1637             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
1638             pmap->pm_stats.resident_count));
1639         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
1640             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
1641
1642         m = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pmap->pm_l0));
1643
1644         m->wire_count--;
1645         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1646         vm_page_free_zero(m);
1647 }
1648
1649 static int
1650 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1651 {
1652         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
1653
1654         return sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req);
1655 }
1656 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD,
1657     0, 0, kvm_size, "LU", "Size of KVM");
1658
1659 static int
1660 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1661 {
1662         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
1663
1664         return sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req);
1665 }
1666 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD,
1667     0, 0, kvm_free, "LU", "Amount of KVM free");
1668
1669 /*
1670  * grow the number of kernel page table entries, if needed
1671  */
1672 void
1673 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1674 {
1675         vm_paddr_t paddr;
1676         vm_page_t nkpg;
1677         pd_entry_t *l0, *l1, *l2;
1678
1679         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
1680
1681         addr = roundup2(addr, L2_SIZE);
1682         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
1683                 addr = kernel_map->max_offset;
1684         while (kernel_vm_end < addr) {
1685                 l0 = pmap_l0(kernel_pmap, kernel_vm_end);
1686                 KASSERT(pmap_load(l0) != 0,
1687                     ("pmap_growkernel: No level 0 kernel entry"));
1688
1689                 l1 = pmap_l0_to_l1(l0, kernel_vm_end);
1690                 if (pmap_load(l1) == 0) {
1691                         /* We need a new PDP entry */
1692                         nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> L1_SHIFT,
1693                             VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ |
1694                             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1695                         if (nkpg == NULL)
1696                                 panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1697                         if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1698                                 pmap_zero_page(nkpg);
1699                         paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1700                         pmap_load_store(l1, paddr | L1_TABLE);
1701                         continue; /* try again */
1702                 }
1703                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, kernel_vm_end);
1704                 if ((pmap_load(l2) & ATTR_AF) != 0) {
1705                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
1706                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1707                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1708                                 break;
1709                         }
1710                         continue;
1711                 }
1712
1713                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> L2_SHIFT,
1714                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
1715                     VM_ALLOC_ZERO);
1716                 if (nkpg == NULL)
1717                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1718                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1719                         pmap_zero_page(nkpg);
1720                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1721                 pmap_load_store(l2, paddr | L2_TABLE);
1722                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, kernel_vm_end);
1723
1724                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
1725                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1726                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1727                         break;
1728                 }
1729         }
1730 }
1731
1732
1733 /***************************************************
1734  * page management routines.
1735  ***************************************************/
1736
1737 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
1738 CTASSERT(_NPCM == 3);
1739 CTASSERT(_NPCPV == 168);
1740
1741 static __inline struct pv_chunk *
1742 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
1743 {
1744
1745         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
1746 }
1747
1748 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
1749
1750 #define PC_FREE0        0xfffffffffffffffful
1751 #define PC_FREE1        0xfffffffffffffffful
1752 #define PC_FREE2        0x000000fffffffffful
1753
1754 static const uint64_t pc_freemask[_NPCM] = { PC_FREE0, PC_FREE1, PC_FREE2 };
1755
1756 #if 0
1757 #ifdef PV_STATS
1758 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
1759
1760 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
1761         "Current number of pv entry chunks");
1762 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
1763         "Current number of pv entry chunks allocated");
1764 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
1765         "Current number of pv entry chunks frees");
1766 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
1767         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
1768
1769 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs, pv_entry_count;
1770 static int pv_entry_spare;
1771
1772 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
1773         "Current number of pv entry frees");
1774 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
1775         "Current number of pv entry allocs");
1776 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
1777         "Current number of pv entries");
1778 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
1779         "Current number of spare pv entries");
1780 #endif
1781 #endif /* 0 */
1782
1783 /*
1784  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
1785  * drastic measures to free some pages so we can allocate
1786  * another pv entry chunk.
1787  *
1788  * Returns NULL if PV entries were reclaimed from the specified pmap.
1789  *
1790  * We do not, however, unmap 2mpages because subsequent accesses will
1791  * allocate per-page pv entries until repromotion occurs, thereby
1792  * exacerbating the shortage of free pv entries.
1793  */
1794 static vm_page_t
1795 reclaim_pv_chunk(pmap_t locked_pmap, struct rwlock **lockp)
1796 {
1797         struct pch new_tail;
1798         struct pv_chunk *pc;
1799         struct md_page *pvh;
1800         pd_entry_t *pde;
1801         pmap_t pmap;
1802         pt_entry_t *pte, tpte;
1803         pv_entry_t pv;
1804         vm_offset_t va;
1805         vm_page_t m, m_pc;
1806         struct spglist free;
1807         uint64_t inuse;
1808         int bit, field, freed, lvl;
1809
1810         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
1811         KASSERT(lockp != NULL, ("reclaim_pv_chunk: lockp is NULL"));
1812         pmap = NULL;
1813         m_pc = NULL;
1814         SLIST_INIT(&free);
1815         TAILQ_INIT(&new_tail);
1816         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1817         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && SLIST_EMPTY(&free)) {
1818                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1819                 mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
1820                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
1821                         if (pmap != NULL && pmap != locked_pmap)
1822                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
1823                         pmap = pc->pc_pmap;
1824                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
1825                         if (pmap > locked_pmap) {
1826                                 RELEASE_PV_LIST_LOCK(lockp);
1827                                 PMAP_LOCK(pmap);
1828                         } else if (pmap != locked_pmap &&
1829                             !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
1830                                 pmap = NULL;
1831                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&new_tail, pc, pc_lru);
1832                                 mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1833                                 continue;
1834                         }
1835                 }
1836
1837                 /*
1838                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
1839                  */
1840                 freed = 0;
1841                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
1842                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
1843                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
1844                                 bit = ffsl(inuse) - 1;
1845                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 64 + bit];
1846                                 va = pv->pv_va;
1847                                 pde = pmap_pde(pmap, va, &lvl);
1848                                 if (lvl != 2)
1849                                         continue;
1850                                 pte = pmap_l2_to_l3(pde, va);
1851                                 tpte = pmap_load(pte);
1852                                 if ((tpte & ATTR_SW_WIRED) != 0)
1853                                         continue;
1854                                 tpte = pmap_load_clear(pte);
1855                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
1856                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & ~ATTR_MASK);
1857                                 if (pmap_page_dirty(tpte))
1858                                         vm_page_dirty(m);
1859                                 if ((tpte & ATTR_AF) != 0)
1860                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
1861                                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m);
1862                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
1863                                 m->md.pv_gen++;
1864                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
1865                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
1866                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1867                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
1868                                                 vm_page_aflag_clear(m,
1869                                                     PGA_WRITEABLE);
1870                                         }
1871                                 }
1872                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
1873                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, pmap_load(pde), &free);
1874                                 freed++;
1875                         }
1876                 }
1877                 if (freed == 0) {
1878                         TAILQ_INSERT_TAIL(&new_tail, pc, pc_lru);
1879                         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1880                         continue;
1881                 }
1882                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
1883                 pmap_resident_count_dec(pmap, freed);
1884                 PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_frees, freed));
1885                 PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, freed));
1886                 PV_STAT(atomic_subtract_long(&pv_entry_count, freed));
1887                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1888                 if (pc->pc_map[0] == PC_FREE0 && pc->pc_map[1] == PC_FREE1 &&
1889                     pc->pc_map[2] == PC_FREE2) {
1890                         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pv_entry_spare, _NPCPV));
1891                         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pc_chunk_count, 1));
1892                         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_frees, 1));
1893                         /* Entire chunk is free; return it. */
1894                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pc));
1895                         dump_drop_page(m_pc->phys_addr);
1896                         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1897                         break;
1898                 }
1899                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1900                 TAILQ_INSERT_TAIL(&new_tail, pc, pc_lru);
1901                 mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1902                 /* One freed pv entry in locked_pmap is sufficient. */
1903                 if (pmap == locked_pmap)
1904                         break;
1905         }
1906         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &new_tail, pc_lru);
1907         mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
1908         if (pmap != NULL && pmap != locked_pmap)
1909                 PMAP_UNLOCK(pmap);
1910         if (m_pc == NULL && !SLIST_EMPTY(&free)) {
1911                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
1912                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
1913                 /* Recycle a freed page table page. */
1914                 m_pc->wire_count = 1;
1915                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1916         }
1917         pmap_free_zero_pages(&free);
1918         return (m_pc);
1919 }
1920
1921 /*
1922  * free the pv_entry back to the free list
1923  */
1924 static void
1925 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
1926 {
1927         struct pv_chunk *pc;
1928         int idx, field, bit;
1929
1930         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1931         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_frees, 1));
1932         PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, 1));
1933         PV_STAT(atomic_subtract_long(&pv_entry_count, 1));
1934         pc = pv_to_chunk(pv);
1935         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
1936         field = idx / 64;
1937         bit = idx % 64;
1938         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
1939         if (pc->pc_map[0] != PC_FREE0 || pc->pc_map[1] != PC_FREE1 ||
1940             pc->pc_map[2] != PC_FREE2) {
1941                 /* 98% of the time, pc is already at the head of the list. */
1942                 if (__predict_false(pc != TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk))) {
1943                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1944                         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1945                 }
1946                 return;
1947         }
1948         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1949         free_pv_chunk(pc);
1950 }
1951
1952 static void
1953 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
1954 {
1955         vm_page_t m;
1956
1957         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1958         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1959         mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
1960         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pv_entry_spare, _NPCPV));
1961         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pc_chunk_count, 1));
1962         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_frees, 1));
1963         /* entire chunk is free, return it */
1964         m = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pc));
1965         dump_drop_page(m->phys_addr);
1966         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
1967         vm_page_free(m);
1968 }
1969
1970 /*
1971  * Returns a new PV entry, allocating a new PV chunk from the system when
1972  * needed.  If this PV chunk allocation fails and a PV list lock pointer was
1973  * given, a PV chunk is reclaimed from an arbitrary pmap.  Otherwise, NULL is
1974  * returned.
1975  *
1976  * The given PV list lock may be released.
1977  */
1978 static pv_entry_t
1979 get_pv_entry(pmap_t pmap, struct rwlock **lockp)
1980 {
1981         int bit, field;
1982         pv_entry_t pv;
1983         struct pv_chunk *pc;
1984         vm_page_t m;
1985
1986         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1987         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_allocs, 1));
1988 retry:
1989         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
1990         if (pc != NULL) {
1991                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
1992                         if (pc->pc_map[field]) {
1993                                 bit = ffsl(pc->pc_map[field]) - 1;
1994                                 break;
1995                         }
1996                 }
1997                 if (field < _NPCM) {
1998                         pv = &pc->pc_pventry[field * 64 + bit];
1999                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2000                         /* If this was the last item, move it to tail */
2001                         if (pc->pc_map[0] == 0 && pc->pc_map[1] == 0 &&
2002                             pc->pc_map[2] == 0) {
2003                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2004                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2005                                     pc_list);
2006                         }
2007                         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_count, 1));
2008                         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pv_entry_spare, 1));
2009                         return (pv);
2010                 }
2011         }
2012         /* No free items, allocate another chunk */
2013         m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
2014             VM_ALLOC_WIRED);
2015         if (m == NULL) {
2016                 if (lockp == NULL) {
2017                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2018                         return (NULL);
2019                 }
2020                 m = reclaim_pv_chunk(pmap, lockp);
2021                 if (m == NULL)
2022                         goto retry;
2023         }
2024         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_count, 1));
2025         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_allocs, 1));
2026         dump_add_page(m->phys_addr);
2027         pc = (void *)PHYS_TO_DMAP(m->phys_addr);
2028         pc->pc_pmap = pmap;
2029         pc->pc_map[0] = PC_FREE0 & ~1ul;        /* preallocated bit 0 */
2030         pc->pc_map[1] = PC_FREE1;
2031         pc->pc_map[2] = PC_FREE2;
2032         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
2033         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2034         mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
2035         pv = &pc->pc_pventry[0];
2036         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2037         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_count, 1));
2038         PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, _NPCPV - 1));
2039         return (pv);
2040 }
2041
2042 /*
2043  * Ensure that the number of spare PV entries in the specified pmap meets or
2044  * exceeds the given count, "needed".
2045  *
2046  * The given PV list lock may be released.
2047  */
2048 static void
2049 reserve_pv_entries(pmap_t pmap, int needed, struct rwlock **lockp)
2050 {
2051         struct pch new_tail;
2052         struct pv_chunk *pc;
2053         int avail, free;
2054         vm_page_t m;
2055
2056         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2057         KASSERT(lockp != NULL, ("reserve_pv_entries: lockp is NULL"));
2058
2059         /*
2060          * Newly allocated PV chunks must be stored in a private list until
2061          * the required number of PV chunks have been allocated.  Otherwise,
2062          * reclaim_pv_chunk() could recycle one of these chunks.  In
2063          * contrast, these chunks must be added to the pmap upon allocation.
2064          */
2065         TAILQ_INIT(&new_tail);
2066 retry:
2067         avail = 0;
2068         TAILQ_FOREACH(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list) {
2069                 bit_count((bitstr_t *)pc->pc_map, 0,
2070                     sizeof(pc->pc_map) * NBBY, &free);
2071                 if (free == 0)
2072                         break;
2073                 avail += free;
2074                 if (avail >= needed)
2075                         break;
2076         }
2077         for (; avail < needed; avail += _NPCPV) {
2078                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
2079                     VM_ALLOC_WIRED);
2080                 if (m == NULL) {
2081                         m = reclaim_pv_chunk(pmap, lockp);
2082                         if (m == NULL)
2083                                 goto retry;
2084                 }
2085                 PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_count, 1));
2086                 PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_allocs, 1));
2087                 dump_add_page(m->phys_addr);
2088                 pc = (void *)PHYS_TO_DMAP(m->phys_addr);
2089                 pc->pc_pmap = pmap;
2090                 pc->pc_map[0] = PC_FREE0;
2091                 pc->pc_map[1] = PC_FREE1;
2092                 pc->pc_map[2] = PC_FREE2;
2093                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2094                 TAILQ_INSERT_TAIL(&new_tail, pc, pc_lru);
2095                 PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, _NPCPV));
2096         }
2097         if (!TAILQ_EMPTY(&new_tail)) {
2098                 mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
2099                 TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &new_tail, pc_lru);
2100                 mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
2101         }
2102 }
2103
2104 /*
2105  * First find and then remove the pv entry for the specified pmap and virtual
2106  * address from the specified pv list.  Returns the pv entry if found and NULL
2107  * otherwise.  This operation can be performed on pv lists for either 4KB or
2108  * 2MB page mappings.
2109  */
2110 static __inline pv_entry_t
2111 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2112 {
2113         pv_entry_t pv;
2114
2115         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2116                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2117                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2118                         pvh->pv_gen++;
2119                         break;
2120                 }
2121         }
2122         return (pv);
2123 }
2124
2125 /*
2126  * After demotion from a 2MB page mapping to 512 4KB page mappings,
2127  * destroy the pv entry for the 2MB page mapping and reinstantiate the pv
2128  * entries for each of the 4KB page mappings.
2129  */
2130 static void
2131 pmap_pv_demote_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa,
2132     struct rwlock **lockp)
2133 {
2134         struct md_page *pvh;
2135         struct pv_chunk *pc;
2136         pv_entry_t pv;
2137         vm_offset_t va_last;
2138         vm_page_t m;
2139         int bit, field;
2140
2141         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2142         KASSERT((pa & L2_OFFSET) == 0,
2143             ("pmap_pv_demote_l2: pa is not 2mpage aligned"));
2144         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa);
2145
2146         /*
2147          * Transfer the 2mpage's pv entry for this mapping to the first
2148          * page's pv list.  Once this transfer begins, the pv list lock
2149          * must not be released until the last pv entry is reinstantiated.
2150          */
2151         pvh = pa_to_pvh(pa);
2152         va = va & ~L2_OFFSET;
2153         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2154         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_l2: pv not found"));
2155         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2156         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2157         m->md.pv_gen++;
2158         /* Instantiate the remaining Ln_ENTRIES - 1 pv entries. */
2159         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_allocs, Ln_ENTRIES - 1));
2160         va_last = va + L2_SIZE - PAGE_SIZE;
2161         for (;;) {
2162                 pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2163                 KASSERT(pc->pc_map[0] != 0 || pc->pc_map[1] != 0 ||
2164                     pc->pc_map[2] != 0, ("pmap_pv_demote_l2: missing spare"));
2165                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2166                         while (pc->pc_map[field]) {
2167                                 bit = ffsl(pc->pc_map[field]) - 1;
2168                                 pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2169                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 64 + bit];
2170                                 va += PAGE_SIZE;
2171                                 pv->pv_va = va;
2172                                 m++;
2173                                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2174                             ("pmap_pv_demote_l2: page %p is not managed", m));
2175                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2176                                 m->md.pv_gen++;
2177                                 if (va == va_last)
2178                                         goto out;
2179                         }
2180                 }
2181                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2182                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2183         }
2184 out:
2185         if (pc->pc_map[0] == 0 && pc->pc_map[1] == 0 && pc->pc_map[2] == 0) {
2186                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2187                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2188         }
2189         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_count, Ln_ENTRIES - 1));
2190         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pv_entry_spare, Ln_ENTRIES - 1));
2191 }
2192
2193 /*
2194  * First find and then destroy the pv entry for the specified pmap and virtual
2195  * address.  This operation can be performed on pv lists for either 4KB or 2MB
2196  * page mappings.
2197  */
2198 static void
2199 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2200 {
2201         pv_entry_t pv;
2202
2203         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2204         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2205         free_pv_entry(pmap, pv);
2206 }
2207
2208 /*
2209  * Conditionally create the PV entry for a 4KB page mapping if the required
2210  * memory can be allocated without resorting to reclamation.
2211  */
2212 static boolean_t
2213 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
2214     struct rwlock **lockp)
2215 {
2216         pv_entry_t pv;
2217
2218         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2219         /* Pass NULL instead of the lock pointer to disable reclamation. */
2220         if ((pv = get_pv_entry(pmap, NULL)) != NULL) {
2221                 pv->pv_va = va;
2222                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m);
2223                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2224                 m->md.pv_gen++;
2225                 return (TRUE);
2226         } else
2227                 return (FALSE);
2228 }
2229
2230 /*
2231  * pmap_remove_l2: do the things to unmap a level 2 superpage in a process
2232  */
2233 static int
2234 pmap_remove_l2(pmap_t pmap, pt_entry_t *l2, vm_offset_t sva,
2235     pd_entry_t l1e, struct spglist *free, struct rwlock **lockp)
2236 {
2237         struct md_page *pvh;
2238         pt_entry_t old_l2;
2239         vm_offset_t eva, va;
2240         vm_page_t m, ml3;
2241
2242         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2243         KASSERT((sva & L2_OFFSET) == 0, ("pmap_remove_l2: sva is not aligned"));
2244         old_l2 = pmap_load_clear(l2);
2245         pmap_invalidate_range(pmap, sva, sva + L2_SIZE);
2246         if (old_l2 & ATTR_SW_WIRED)
2247                 pmap->pm_stats.wired_count -= L2_SIZE / PAGE_SIZE;
2248         pmap_resident_count_dec(pmap, L2_SIZE / PAGE_SIZE);
2249         if (old_l2 & ATTR_SW_MANAGED) {
2250                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, old_l2 & ~ATTR_MASK);
2251                 pvh = pa_to_pvh(old_l2 & ~ATTR_MASK);
2252                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2253                 eva = sva + L2_SIZE;
2254                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(old_l2 & ~ATTR_MASK);
2255                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2256                         if (pmap_page_dirty(old_l2))
2257                                 vm_page_dirty(m);
2258                         if (old_l2 & ATTR_AF)
2259                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2260                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2261                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2262                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2263                 }
2264         }
2265         KASSERT(pmap != kernel_pmap,
2266             ("Attempting to remove an l2 kernel page"));
2267         ml3 = pmap_remove_pt_page(pmap, sva);
2268         if (ml3 != NULL) {
2269                 pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
2270                 KASSERT(ml3->wire_count == NL3PG,
2271                     ("pmap_remove_pages: l3 page wire count error"));
2272                 ml3->wire_count = 0;
2273                 pmap_add_delayed_free_list(ml3, free, FALSE);
2274                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2275         }
2276         return (pmap_unuse_pt(pmap, sva, l1e, free));
2277 }
2278
2279 /*
2280  * pmap_remove_l3: do the things to unmap a page in a process
2281  */
2282 static int
2283 pmap_remove_l3(pmap_t pmap, pt_entry_t *l3, vm_offset_t va,
2284     pd_entry_t l2e, struct spglist *free, struct rwlock **lockp)
2285 {
2286         struct md_page *pvh;
2287         pt_entry_t old_l3;
2288         vm_page_t m;
2289
2290         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2291         old_l3 = pmap_load_clear(l3);
2292         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2293         if (old_l3 & ATTR_SW_WIRED)
2294                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2295         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
2296         if (old_l3 & ATTR_SW_MANAGED) {
2297                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(old_l3 & ~ATTR_MASK);
2298                 if (pmap_page_dirty(old_l3))
2299                         vm_page_dirty(m);
2300                 if (old_l3 & ATTR_AF)
2301                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2302                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m);
2303                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2304                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2305                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2306                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2307                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2308                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2309                 }
2310         }
2311         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, l2e, free));
2312 }
2313
2314 /*
2315  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2316  *
2317  *      It is assumed that the start and end are properly
2318  *      rounded to the page size.
2319  */
2320 void
2321 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2322 {
2323         struct rwlock *lock;
2324         vm_offset_t va, va_next;
2325         pd_entry_t *l0, *l1, *l2;
2326         pt_entry_t l3_paddr, *l3;
2327         struct spglist free;
2328
2329         /*
2330          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2331          */
2332         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2333                 return;
2334
2335         SLIST_INIT(&free);
2336
2337         PMAP_LOCK(pmap);
2338
2339         lock = NULL;
2340         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2341
2342                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2343                         break;
2344
2345                 l0 = pmap_l0(pmap, sva);
2346                 if (pmap_load(l0) == 0) {
2347                         va_next = (sva + L0_SIZE) & ~L0_OFFSET;
2348                         if (va_next < sva)
2349                                 va_next = eva;
2350                         continue;
2351                 }
2352
2353                 l1 = pmap_l0_to_l1(l0, sva);
2354                 if (pmap_load(l1) == 0) {
2355                         va_next = (sva + L1_SIZE) & ~L1_OFFSET;
2356                         if (va_next < sva)
2357                                 va_next = eva;
2358                         continue;
2359                 }
2360
2361                 /*
2362                  * Calculate index for next page table.
2363                  */
2364                 va_next = (sva + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
2365                 if (va_next < sva)
2366                         va_next = eva;
2367
2368                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, sva);
2369                 if (l2 == NULL)
2370                         continue;
2371
2372                 l3_paddr = pmap_load(l2);
2373
2374                 if ((l3_paddr & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK) {
2375                         if (sva + L2_SIZE == va_next && eva >= va_next) {
2376                                 pmap_remove_l2(pmap, l2, sva, pmap_load(l1),
2377                                     &free, &lock);
2378                                 continue;
2379                         } else if (pmap_demote_l2_locked(pmap, l2,
2380                             sva &~L2_OFFSET, &lock) == NULL)
2381                                 continue;
2382                         l3_paddr = pmap_load(l2);
2383                 }
2384
2385                 /*
2386                  * Weed out invalid mappings.
2387                  */
2388                 if ((l3_paddr & ATTR_DESCR_MASK) != L2_TABLE)
2389                         continue;
2390
2391                 /*
2392                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2393                  * by the current page table page, or to the end of the
2394                  * range being removed.
2395                  */
2396                 if (va_next > eva)
2397                         va_next = eva;
2398
2399                 va = va_next;
2400                 for (l3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva); sva != va_next; l3++,
2401                     sva += L3_SIZE) {
2402                         if (l3 == NULL)
2403                                 panic("l3 == NULL");
2404                         if (pmap_load(l3) == 0) {
2405                                 if (va != va_next) {
2406                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
2407                                         va = va_next;
2408                                 }
2409                                 continue;
2410                         }
2411                         if (va == va_next)
2412                                 va = sva;
2413                         if (pmap_remove_l3(pmap, l3, sva, l3_paddr, &free,
2414                             &lock)) {
2415                                 sva += L3_SIZE;
2416                                 break;
2417                         }
2418                 }
2419                 if (va != va_next)
2420                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
2421         }
2422         if (lock != NULL)
2423                 rw_wunlock(lock);
2424         PMAP_UNLOCK(pmap);
2425         pmap_free_zero_pages(&free);
2426 }
2427
2428 /*
2429  *      Routine:        pmap_remove_all
2430  *      Function:
2431  *              Removes this physical page from
2432  *              all physical maps in which it resides.
2433  *              Reflects back modify bits to the pager.
2434  *
2435  *      Notes:
2436  *              Original versions of this routine were very
2437  *              inefficient because they iteratively called
2438  *              pmap_remove (slow...)
2439  */
2440
2441 void
2442 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2443 {
2444         struct md_page *pvh;
2445         pv_entry_t pv;
2446         pmap_t pmap;
2447         struct rwlock *lock;
2448         pd_entry_t *pde, tpde;
2449         pt_entry_t *pte, tpte;
2450         vm_offset_t va;
2451         struct spglist free;
2452         int lvl, pvh_gen, md_gen;
2453
2454         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2455             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
2456         SLIST_INIT(&free);
2457         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
2458         pvh = (m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ? &pv_dummy :
2459             pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2460 retry:
2461         rw_wlock(lock);
2462         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
2463                 pmap = PV_PMAP(pv);
2464                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2465                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
2466                         rw_wunlock(lock);
2467                         PMAP_LOCK(pmap);
2468                         rw_wlock(lock);
2469                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen) {
2470                                 rw_wunlock(lock);
2471                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2472                                 goto retry;
2473                         }
2474                 }
2475                 va = pv->pv_va;
2476                 pte = pmap_pte(pmap, va, &lvl);
2477                 KASSERT(pte != NULL,
2478                     ("pmap_remove_all: no page table entry found"));
2479                 KASSERT(lvl == 2,
2480                     ("pmap_remove_all: invalid pte level %d", lvl));
2481
2482                 pmap_demote_l2_locked(pmap, pte, va, &lock);
2483                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2484         }
2485         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2486                 pmap = PV_PMAP(pv);
2487                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2488                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
2489                         md_gen = m->md.pv_gen;
2490                         rw_wunlock(lock);
2491                         PMAP_LOCK(pmap);
2492                         rw_wlock(lock);
2493                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen || md_gen != m->md.pv_gen) {
2494                                 rw_wunlock(lock);
2495                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2496                                 goto retry;
2497                         }
2498                 }
2499                 pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
2500
2501                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va, &lvl);
2502                 KASSERT(pde != NULL,
2503                     ("pmap_remove_all: no page directory entry found"));
2504                 KASSERT(lvl == 2,
2505                     ("pmap_remove_all: invalid pde level %d", lvl));
2506                 tpde = pmap_load(pde);
2507
2508                 pte = pmap_l2_to_l3(pde, pv->pv_va);
2509                 tpte = pmap_load(pte);
2510                 pmap_load_clear(pte);
2511                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
2512                 if (tpte & ATTR_SW_WIRED)
2513                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2514                 if ((tpte & ATTR_AF) != 0)
2515                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2516
2517                 /*
2518                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2519                  */
2520                 if (pmap_page_dirty(tpte))
2521                         vm_page_dirty(m);
2522                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, tpde, &free);
2523                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2524                 m->md.pv_gen++;
2525                 free_pv_entry(pmap, pv);
2526                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2527         }
2528         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2529         rw_wunlock(lock);
2530         pmap_free_zero_pages(&free);
2531 }
2532
2533 /*
2534  *      Set the physical protection on the
2535  *      specified range of this map as requested.
2536  */
2537 void
2538 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2539 {
2540         vm_offset_t va, va_next;
2541         pd_entry_t *l0, *l1, *l2;
2542         pt_entry_t *l3p, l3, nbits;
2543
2544         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
2545         if (prot == VM_PROT_NONE) {
2546                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2547                 return;
2548         }
2549
2550         if ((prot & (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE)) ==
2551             (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE))
2552                 return;
2553
2554         PMAP_LOCK(pmap);
2555         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2556
2557                 l0 = pmap_l0(pmap, sva);
2558                 if (pmap_load(l0) == 0) {
2559                         va_next = (sva + L0_SIZE) & ~L0_OFFSET;
2560                         if (va_next < sva)
2561                                 va_next = eva;
2562                         continue;
2563                 }
2564
2565                 l1 = pmap_l0_to_l1(l0, sva);
2566                 if (pmap_load(l1) == 0) {
2567                         va_next = (sva + L1_SIZE) & ~L1_OFFSET;
2568                         if (va_next < sva)
2569                                 va_next = eva;
2570                         continue;
2571                 }
2572
2573                 va_next = (sva + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
2574                 if (va_next < sva)
2575                         va_next = eva;
2576
2577                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, sva);
2578                 if (pmap_load(l2) == 0)
2579                         continue;
2580
2581                 if ((pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK) {
2582                         l3p = pmap_demote_l2(pmap, l2, sva);
2583                         if (l3p == NULL)
2584                                 continue;
2585                 }
2586                 KASSERT((pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK) == L2_TABLE,
2587                     ("pmap_protect: Invalid L2 entry after demotion"));
2588
2589                 if (va_next > eva)
2590                         va_next = eva;
2591
2592                 va = va_next;
2593                 for (l3p = pmap_l2_to_l3(l2, sva); sva != va_next; l3p++,
2594                     sva += L3_SIZE) {
2595                         l3 = pmap_load(l3p);
2596                         if (!pmap_l3_valid(l3))
2597                                 continue;
2598
2599                         nbits = 0;
2600                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
2601                                 if ((l3 & ATTR_SW_MANAGED) &&
2602                                     pmap_page_dirty(l3)) {
2603                                         vm_page_dirty(PHYS_TO_VM_PAGE(l3 &
2604                                             ~ATTR_MASK));
2605                                 }
2606                                 nbits |= ATTR_AP(ATTR_AP_RO);
2607                         }
2608                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
2609                                 nbits |= ATTR_XN;
2610
2611                         pmap_set(l3p, nbits);
2612                         /* XXX: Use pmap_invalidate_range */
2613                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
2614                 }
2615         }
2616         PMAP_UNLOCK(pmap);
2617 }
2618
2619 /*
2620  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
2621  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
2622  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
2623  * ordered by this virtual address range.
2624  */
2625 static __inline int
2626 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
2627 {
2628
2629         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2630         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
2631 }
2632
2633 /*
2634  * Removes the page table page mapping the specified virtual address from the
2635  * specified pmap's collection of idle page table pages, and returns it.
2636  * Otherwise, returns NULL if there is no page table page corresponding to the
2637  * specified virtual address.
2638  */
2639 static __inline vm_page_t
2640 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2641 {
2642
2643         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2644         return (vm_radix_remove(&pmap->pm_root, pmap_l2_pindex(va)));
2645 }
2646
2647 /*
2648  * Performs a break-before-make update of a pmap entry. This is needed when
2649  * either promoting or demoting pages to ensure the TLB doesn't get into an
2650  * inconsistent state.
2651  */
2652 static void
2653 pmap_update_entry(pmap_t pmap, pd_entry_t *pte, pd_entry_t newpte,
2654     vm_offset_t va, vm_size_t size)
2655 {
2656         register_t intr;
2657
2658         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2659
2660         /*
2661          * Ensure we don't get switched out with the page table in an
2662          * inconsistent state. We also need to ensure no interrupts fire
2663          * as they may make use of an address we are about to invalidate.
2664          */
2665         intr = intr_disable();
2666         critical_enter();
2667
2668         /* Clear the old mapping */
2669         pmap_load_clear(pte);
2670         pmap_invalidate_range(pmap, va, va + size);
2671
2672         /* Create the new mapping */
2673         pmap_load_store(pte, newpte);
2674
2675         critical_exit();
2676         intr_restore(intr);
2677 }
2678
2679 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2680 /*
2681  * After promotion from 512 4KB page mappings to a single 2MB page mapping,
2682  * replace the many pv entries for the 4KB page mappings by a single pv entry
2683  * for the 2MB page mapping.
2684  */
2685 static void
2686 pmap_pv_promote_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa,
2687     struct rwlock **lockp)
2688 {
2689         struct md_page *pvh;
2690         pv_entry_t pv;
2691         vm_offset_t va_last;
2692         vm_page_t m;
2693
2694         KASSERT((pa & L2_OFFSET) == 0,
2695             ("pmap_pv_promote_l2: pa is not 2mpage aligned"));
2696         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa);
2697
2698         /*
2699          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the 2mpage's
2700          * pv list.  Aside from avoiding the cost of a call to get_pv_entry(),
2701          * a transfer avoids the possibility that get_pv_entry() calls
2702          * reclaim_pv_chunk() and that reclaim_pv_chunk() removes one of the
2703          * mappings that is being promoted.
2704          */
2705         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2706         va = va & ~L2_OFFSET;
2707         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2708         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_l2: pv not found"));
2709         pvh = pa_to_pvh(pa);
2710         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2711         pvh->pv_gen++;
2712         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2713         va_last = va + L2_SIZE - PAGE_SIZE;
2714         do {
2715                 m++;
2716                 va += PAGE_SIZE;
2717                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2718         } while (va < va_last);
2719 }
2720
2721 /*
2722  * Tries to promote the 512, contiguous 4KB page mappings that are within a
2723  * single level 2 table entry to a single 2MB page mapping.  For promotion
2724  * to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page mappings must map
2725  * aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page mappings must have
2726  * identical characteristics.
2727  */
2728 static void
2729 pmap_promote_l2(pmap_t pmap, pd_entry_t *l2, vm_offset_t va,
2730     struct rwlock **lockp)
2731 {
2732         pt_entry_t *firstl3, *l3, newl2, oldl3, pa;
2733         vm_page_t mpte;
2734         vm_offset_t sva;
2735
2736         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2737
2738         sva = va & ~L2_OFFSET;
2739         firstl3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva);
2740         newl2 = pmap_load(firstl3);
2741
2742         /* Check the alingment is valid */
2743         if (((newl2 & ~ATTR_MASK) & L2_OFFSET) != 0) {
2744                 atomic_add_long(&pmap_l2_p_failures, 1);
2745                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_l2: failure for va %#lx"
2746                     " in pmap %p", va, pmap);
2747                 return;
2748         }
2749
2750         pa = newl2 + L2_SIZE - PAGE_SIZE;
2751         for (l3 = firstl3 + NL3PG - 1; l3 > firstl3; l3--) {
2752                 oldl3 = pmap_load(l3);
2753                 if (oldl3 != pa) {
2754                         atomic_add_long(&pmap_l2_p_failures, 1);
2755                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_l2: failure for va %#lx"
2756                             " in pmap %p", va, pmap);
2757                         return;
2758                 }
2759                 pa -= PAGE_SIZE;
2760         }
2761
2762         /*
2763          * Save the page table page in its current state until the L2
2764          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_l2() or
2765          * destroyed by pmap_remove_l3().
2766          */
2767         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_load(l2) & ~ATTR_MASK);
2768         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
2769             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2770             ("pmap_promote_l2: page table page is out of range"));
2771         KASSERT(mpte->pindex == pmap_l2_pindex(va),
2772             ("pmap_promote_l2: page table page's pindex is wrong"));
2773         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
2774                 atomic_add_long(&pmap_l2_p_failures, 1);
2775                 CTR2(KTR_PMAP,
2776                     "pmap_promote_l2: failure for va %#lx in pmap %p", va,
2777                     pmap);
2778                 return;
2779         }
2780
2781         if ((newl2 & ATTR_SW_MANAGED) != 0)
2782                 pmap_pv_promote_l2(pmap, va, newl2 & ~ATTR_MASK, lockp);
2783
2784         newl2 &= ~ATTR_DESCR_MASK;
2785         newl2 |= L2_BLOCK;
2786
2787         pmap_update_entry(pmap, l2, newl2, sva, L2_SIZE);
2788
2789         atomic_add_long(&pmap_l2_promotions, 1);
2790         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_l2: success for va %#lx in pmap %p", va,
2791                     pmap);
2792 }
2793 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
2794
2795 /*
2796  *      Insert the given physical page (p) at
2797  *      the specified virtual address (v) in the
2798  *      target physical map with the protection requested.
2799  *
2800  *      If specified, the page will be wired down, meaning
2801  *      that the related pte can not be reclaimed.
2802  *
2803  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
2804  *      or lose information.  That is, this routine must actually
2805  *      insert this page into the given map NOW.
2806  */
2807 int
2808 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2809     u_int flags, int8_t psind __unused)
2810 {
2811         struct rwlock *lock;
2812         pd_entry_t *pde;
2813         pt_entry_t new_l3, orig_l3;
2814         pt_entry_t *l2, *l3;
2815         pv_entry_t pv;
2816         vm_paddr_t opa, pa, l1_pa, l2_pa, l3_pa;
2817         vm_page_t mpte, om, l1_m, l2_m, l3_m;
2818         boolean_t nosleep;
2819         int lvl;
2820
2821         va = trunc_page(va);
2822         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
2823                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
2824         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2825         new_l3 = (pt_entry_t)(pa | ATTR_DEFAULT | ATTR_IDX(m->md.pv_memattr) |
2826             L3_PAGE);
2827         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
2828                 new_l3 |= ATTR_AP(ATTR_AP_RO);
2829         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0 || m->md.pv_memattr == DEVICE_MEMORY)
2830                 new_l3 |= ATTR_XN;
2831         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
2832                 new_l3 |= ATTR_SW_WIRED;
2833         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2834                 new_l3 |= ATTR_AP(ATTR_AP_USER) | ATTR_PXN;
2835
2836         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter: %.16lx -> %.16lx", va, pa);
2837
2838         mpte = NULL;
2839
2840         lock = NULL;
2841         PMAP_LOCK(pmap);
2842
2843         pde = pmap_pde(pmap, va, &lvl);
2844         if (pde != NULL && lvl == 1) {
2845                 l2 = pmap_l1_to_l2(pde, va);
2846                 if ((pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK &&
2847                     (l3 = pmap_demote_l2_locked(pmap, l2, va & ~L2_OFFSET,
2848                     &lock)) != NULL) {
2849                         l3 = &l3[pmap_l3_index(va)];
2850                         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2851                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(
2852                                     pmap_load(l2) & ~ATTR_MASK);
2853                                 mpte->wire_count++;
2854                         }
2855                         goto havel3;
2856                 }
2857         }
2858
2859         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2860                 nosleep = (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0;
2861                 mpte = pmap_alloc_l3(pmap, va, nosleep ? NULL : &lock);
2862                 if (mpte == NULL && nosleep) {
2863                         CTR0(KTR_PMAP, "pmap_enter: mpte == NULL");
2864                         if (lock != NULL)
2865                                 rw_wunlock(lock);
2866                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2867                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
2868                 }
2869                 pde = pmap_pde(pmap, va, &lvl);
2870                 KASSERT(pde != NULL,
2871                     ("pmap_enter: Invalid page entry, va: 0x%lx", va));
2872                 KASSERT(lvl == 2,
2873                     ("pmap_enter: Invalid level %d", lvl));
2874
2875                 l3 = pmap_l2_to_l3(pde, va);
2876         } else {
2877                 /*
2878                  * If we get a level 2 pde it must point to a level 3 entry
2879                  * otherwise we will need to create the intermediate tables
2880                  */
2881                 if (lvl < 2) {
2882                         switch(lvl) {
2883                         default:
2884                         case -1:
2885                                 /* Get the l0 pde to update */
2886                                 pde = pmap_l0(pmap, va);
2887                                 KASSERT(pde != NULL, ("..."));
2888
2889                                 l1_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2890                                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2891                                     VM_ALLOC_ZERO);
2892                                 if (l1_m == NULL)
2893                                         panic("pmap_enter: l1 pte_m == NULL");
2894                                 if ((l1_m->flags & PG_ZERO) == 0)
2895                                         pmap_zero_page(l1_m);
2896
2897                                 l1_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(l1_m);
2898                                 pmap_load_store(pde, l1_pa | L0_TABLE);
2899                                 /* FALLTHROUGH */
2900                         case 0:
2901                                 /* Get the l1 pde to update */
2902                                 pde = pmap_l1_to_l2(pde, va);
2903                                 KASSERT(pde != NULL, ("..."));
2904
2905                                 l2_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2906                                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2907                                     VM_ALLOC_ZERO);
2908                                 if (l2_m == NULL)
2909                                         panic("pmap_enter: l2 pte_m == NULL");
2910                                 if ((l2_m->flags & PG_ZERO) == 0)
2911                                         pmap_zero_page(l2_m);
2912
2913                                 l2_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(l2_m);
2914                                 pmap_load_store(pde, l2_pa | L1_TABLE);
2915                                 /* FALLTHROUGH */
2916                         case 1:
2917                                 /* Get the l2 pde to update */
2918                                 pde = pmap_l1_to_l2(pde, va);
2919
2920                                 l3_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2921                                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2922                                     VM_ALLOC_ZERO);
2923                                 if (l3_m == NULL)
2924                                         panic("pmap_enter: l3 pte_m == NULL");
2925                                 if ((l3_m->flags & PG_ZERO) == 0)
2926                                         pmap_zero_page(l3_m);
2927
2928                                 l3_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(l3_m);
2929                                 pmap_load_store(pde, l3_pa | L2_TABLE);
2930                                 break;
2931                         }
2932                 }
2933                 l3 = pmap_l2_to_l3(pde, va);
2934                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2935         }
2936 havel3:
2937
2938         om = NULL;
2939         orig_l3 = pmap_load(l3);
2940         opa = orig_l3 & ~ATTR_MASK;
2941
2942         /*
2943          * Is the specified virtual address already mapped?
2944          */
2945         if (pmap_l3_valid(orig_l3)) {
2946                 /*
2947                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2948                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2949                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2950                  * the PT page will be also.
2951                  */
2952                 if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0 &&
2953                     (orig_l3 & ATTR_SW_WIRED) == 0)
2954                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2955                 else if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) == 0 &&
2956                     (orig_l3 & ATTR_SW_WIRED) != 0)
2957                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2958
2959                 /*
2960                  * Remove the extra PT page reference.
2961                  */
2962                 if (mpte != NULL) {
2963                         mpte->wire_count--;
2964                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
2965                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
2966                              " va: 0x%lx", va));
2967                 }
2968
2969                 /*
2970                  * Has the physical page changed?
2971                  */
2972                 if (opa == pa) {
2973                         /*
2974                          * No, might be a protection or wiring change.
2975                          */
2976                         if ((orig_l3 & ATTR_SW_MANAGED) != 0) {
2977                                 new_l3 |= ATTR_SW_MANAGED;
2978                                 if ((new_l3 & ATTR_AP(ATTR_AP_RW)) ==
2979                                     ATTR_AP(ATTR_AP_RW)) {
2980                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2981                                 }
2982                         }
2983                         goto validate;
2984                 }
2985         } else {
2986                 /*
2987                  * Increment the counters.
2988                  */
2989                 if ((new_l3 & ATTR_SW_WIRED) != 0)
2990                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2991                 pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
2992         }
2993         /*
2994          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
2995          */
2996         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2997                 new_l3 |= ATTR_SW_MANAGED;
2998                 pv = get_pv_entry(pmap, &lock);
2999                 pv->pv_va = va;
3000                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(&lock, pa);
3001                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3002                 m->md.pv_gen++;
3003                 if ((new_l3 & ATTR_AP_RW_BIT) == ATTR_AP(ATTR_AP_RW))
3004                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3005         }
3006
3007         /*
3008          * Update the L3 entry.
3009          */
3010         if (orig_l3 != 0) {
3011 validate:
3012                 orig_l3 = pmap_load(l3);
3013                 opa = orig_l3 & ~ATTR_MASK;
3014
3015                 if (opa != pa) {
3016                         pmap_update_entry(pmap, l3, new_l3, va, PAGE_SIZE);
3017                         if ((orig_l3 & ATTR_SW_MANAGED) != 0) {
3018                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3019                                 if (pmap_page_dirty(orig_l3))
3020                                         vm_page_dirty(om);
3021                                 if ((orig_l3 & ATTR_AF) != 0)
3022                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3023                                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(&lock, opa);
3024                                 pmap_pvh_free(&om->md, pmap, va);
3025                                 if ((om->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
3026                                     TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3027                                     ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3028                                     TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3029                                         vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3030                         }
3031                 } else {
3032                         pmap_load_store(l3, new_l3);
3033                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3034                         if (pmap_page_dirty(orig_l3) &&
3035                             (orig_l3 & ATTR_SW_MANAGED) != 0)
3036                                 vm_page_dirty(m);
3037                 }
3038         } else {
3039                 pmap_load_store(l3, new_l3);
3040         }
3041
3042         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3043
3044         if (pmap != pmap_kernel()) {
3045                 if (pmap == &curproc->p_vmspace->vm_pmap &&
3046                     (prot & VM_PROT_EXECUTE) != 0)
3047                         cpu_icache_sync_range(va, PAGE_SIZE);
3048
3049 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3050                 if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NL3PG) &&
3051                     pmap_superpages_enabled() &&
3052                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3053                     vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0) {
3054                         pmap_promote_l2(pmap, pde, va, &lock);
3055                 }
3056 #endif
3057         }
3058
3059         if (lock != NULL)
3060                 rw_wunlock(lock);
3061         PMAP_UNLOCK(pmap);
3062         return (KERN_SUCCESS);
3063 }
3064
3065 /*
3066  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3067  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3068  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3069  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3070  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3071  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3072  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3073  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3074  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3075  * corresponding offset from m_start are mapped.
3076  */
3077 void
3078 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3079     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3080 {
3081         struct rwlock *lock;
3082         vm_offset_t va;
3083         vm_page_t m, mpte;
3084         vm_pindex_t diff, psize;
3085
3086         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
3087
3088         psize = atop(end - start);
3089         mpte = NULL;
3090         m = m_start;
3091         lock = NULL;
3092         PMAP_LOCK(pmap);
3093         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3094                 va = start + ptoa(diff);
3095                 mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, mpte, &lock);
3096                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3097         }
3098         if (lock != NULL)
3099                 rw_wunlock(lock);
3100         PMAP_UNLOCK(pmap);
3101 }
3102
3103 /*
3104  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3105  * 1. Current pmap & pmap exists.
3106  * 2. Not wired.
3107  * 3. Read access.
3108  * 4. No page table pages.
3109  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3110  */
3111
3112 void
3113 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3114 {
3115         struct rwlock *lock;
3116
3117         lock = NULL;
3118         PMAP_LOCK(pmap);
3119         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL, &lock);
3120         if (lock != NULL)
3121                 rw_wunlock(lock);
3122         PMAP_UNLOCK(pmap);
3123 }
3124
3125 static vm_page_t
3126 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3127     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte, struct rwlock **lockp)
3128 {
3129         struct spglist free;
3130         pd_entry_t *pde;
3131         pt_entry_t *l2, *l3;
3132         vm_paddr_t pa;
3133         int lvl;
3134
3135         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3136             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
3137             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3138         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3139
3140         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_quick_locked: %p %lx", pmap, va);
3141         /*
3142          * In the case that a page table page is not
3143          * resident, we are creating it here.
3144          */
3145         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3146                 vm_pindex_t l2pindex;
3147
3148                 /*
3149                  * Calculate pagetable page index
3150                  */
3151                 l2pindex = pmap_l2_pindex(va);
3152                 if (mpte && (mpte->pindex == l2pindex)) {
3153                         mpte->wire_count++;
3154                 } else {
3155                         /*
3156                          * Get the l2 entry
3157                          */
3158                         pde = pmap_pde(pmap, va, &lvl);
3159
3160                         /*
3161                          * If the page table page is mapped, we just increment
3162                          * the hold count, and activate it.  Otherwise, we
3163                          * attempt to allocate a page table page.  If this
3164                          * attempt fails, we don't retry.  Instead, we give up.
3165                          */
3166                         if (lvl == 1) {
3167                                 l2 = pmap_l1_to_l2(pde, va);
3168                                 if ((pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK) ==
3169                                     L2_BLOCK)
3170                                         return (NULL);
3171                         }
3172                         if (lvl == 2 && pmap_load(pde) != 0) {
3173                                 mpte =
3174                                     PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_load(pde) & ~ATTR_MASK);
3175                                 mpte->wire_count++;
3176                         } else {
3177                                 /*
3178                                  * Pass NULL instead of the PV list lock
3179                                  * pointer, because we don't intend to sleep.
3180                                  */
3181                                 mpte = _pmap_alloc_l3(pmap, l2pindex, NULL);
3182                                 if (mpte == NULL)
3183                                         return (mpte);
3184                         }
3185                 }
3186                 l3 = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(mpte));
3187                 l3 = &l3[pmap_l3_index(va)];
3188         } else {
3189                 mpte = NULL;
3190                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, va, &lvl);
3191                 KASSERT(pde != NULL,
3192                     ("pmap_enter_quick_locked: Invalid page entry, va: 0x%lx",
3193                      va));
3194                 KASSERT(lvl == 2,
3195                     ("pmap_enter_quick_locked: Invalid level %d", lvl));
3196                 l3 = pmap_l2_to_l3(pde, va);
3197         }
3198
3199         if (pmap_load(l3) != 0) {
3200                 if (mpte != NULL) {
3201                         mpte->wire_count--;
3202                         mpte = NULL;
3203                 }
3204                 return (mpte);
3205         }
3206
3207         /*
3208          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3209          */
3210         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3211             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m, lockp)) {
3212                 if (mpte != NULL) {
3213                         SLIST_INIT(&free);
3214                         if (pmap_unwire_l3(pmap, va, mpte, &free)) {
3215                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3216                                 pmap_free_zero_pages(&free);
3217                         }
3218                         mpte = NULL;
3219                 }
3220                 return (mpte);
3221         }
3222
3223         /*
3224          * Increment counters
3225          */
3226         pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
3227
3228         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | ATTR_DEFAULT | ATTR_IDX(m->md.pv_memattr) |
3229             ATTR_AP(ATTR_AP_RO) | L3_PAGE;
3230         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0 || m->md.pv_memattr == DEVICE_MEMORY)
3231                 pa |= ATTR_XN;
3232         else if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3233                 pa |= ATTR_PXN;
3234
3235         /*
3236          * Now validate mapping with RO protection
3237          */
3238         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3239                 pa |= ATTR_SW_MANAGED;
3240         pmap_load_store(l3, pa);
3241         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3242         return (mpte);
3243 }
3244
3245 /*
3246  * This code maps large physical mmap regions into the
3247  * processor address space.  Note that some shortcuts
3248  * are taken, but the code works.
3249  */
3250 void
3251 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3252     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3253 {
3254
3255         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3256         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3257             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3258 }
3259
3260 /*
3261  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
3262  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
3263  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
3264  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
3265  *
3266  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
3267  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
3268  */
3269 void
3270 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3271 {
3272         vm_offset_t va_next;
3273         pd_entry_t *l0, *l1, *l2;
3274         pt_entry_t *l3;
3275
3276         PMAP_LOCK(pmap);
3277         for (; sva < eva; sva = va_next) {
3278                 l0 = pmap_l0(pmap, sva);
3279                 if (pmap_load(l0) == 0) {
3280                         va_next = (sva + L0_SIZE) & ~L0_OFFSET;
3281                         if (va_next < sva)
3282                                 va_next = eva;
3283                         continue;
3284                 }
3285
3286                 l1 = pmap_l0_to_l1(l0, sva);
3287                 if (pmap_load(l1) == 0) {
3288                         va_next = (sva + L1_SIZE) & ~L1_OFFSET;
3289                         if (va_next < sva)
3290                                 va_next = eva;
3291                         continue;
3292                 }
3293
3294                 va_next = (sva + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
3295                 if (va_next < sva)
3296                         va_next = eva;
3297
3298                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, sva);
3299                 if (pmap_load(l2) == 0)
3300                         continue;
3301
3302                 if ((pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK) {
3303                         l3 = pmap_demote_l2(pmap, l2, sva);
3304                         if (l3 == NULL)
3305                                 continue;
3306                 }
3307                 KASSERT((pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK) == L2_TABLE,
3308                     ("pmap_unwire: Invalid l2 entry after demotion"));
3309
3310                 if (va_next > eva)
3311                         va_next = eva;
3312                 for (l3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva); sva != va_next; l3++,
3313                     sva += L3_SIZE) {
3314                         if (pmap_load(l3) == 0)
3315                                 continue;
3316                         if ((pmap_load(l3) & ATTR_SW_WIRED) == 0)
3317                                 panic("pmap_unwire: l3 %#jx is missing "
3318                                     "ATTR_SW_WIRED", (uintmax_t)pmap_load(l3));
3319
3320                         /*
3321                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
3322                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
3323                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
3324                          */
3325                         atomic_clear_long(l3, ATTR_SW_WIRED);
3326                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3327                 }
3328         }
3329         PMAP_UNLOCK(pmap);
3330 }
3331
3332 /*
3333  *      Copy the range specified by src_addr/len
3334  *      from the source map to the range dst_addr/len
3335  *      in the destination map.
3336  *
3337  *      This routine is only advisory and need not do anything.
3338  */
3339
3340 void
3341 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
3342     vm_offset_t src_addr)
3343 {
3344 }
3345
3346 /*
3347  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping
3348  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3349  */
3350 void
3351 pmap_zero_page(vm_page_t m)
3352 {
3353         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3354
3355         pagezero((void *)va);
3356 }
3357
3358 /*
3359  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping
3360  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3361  *
3362  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
3363  */
3364 void
3365 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
3366 {
3367         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3368
3369         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE)
3370                 pagezero((void *)va);
3371         else
3372                 bzero((char *)va + off, size);
3373 }
3374
3375 /*
3376  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
3377  *      page by mapping the page into virtual memory and using
3378  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
3379  *      time.
3380  */
3381 void
3382 pmap_copy_page(vm_page_t msrc, vm_page_t mdst)
3383 {
3384         vm_offset_t src = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(msrc));
3385         vm_offset_t dst = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(mdst));
3386
3387         pagecopy((void *)src, (void *)dst);
3388 }
3389
3390 int unmapped_buf_allowed = 1;
3391
3392 void
3393 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
3394     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
3395 {
3396         void *a_cp, *b_cp;
3397         vm_page_t m_a, m_b;
3398         vm_paddr_t p_a, p_b;
3399         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
3400         int cnt;
3401
3402         while (xfersize > 0) {
3403                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
3404                 m_a = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
3405                 p_a = m_a->phys_addr;
3406                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
3407                 m_b = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
3408                 p_b = m_b->phys_addr;
3409                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
3410                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
3411                 if (__predict_false(!PHYS_IN_DMAP(p_a))) {
3412                         panic("!DMAP a %lx", p_a);
3413                 } else {
3414                         a_cp = (char *)PHYS_TO_DMAP(p_a) + a_pg_offset;
3415                 }
3416                 if (__predict_false(!PHYS_IN_DMAP(p_b))) {
3417                         panic("!DMAP b %lx", p_b);
3418                 } else {
3419                         b_cp = (char *)PHYS_TO_DMAP(p_b) + b_pg_offset;
3420                 }
3421                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
3422                 a_offset += cnt;
3423                 b_offset += cnt;
3424                 xfersize -= cnt;
3425         }
3426 }
3427
3428 vm_offset_t
3429 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
3430 {
3431
3432         return (PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m)));
3433 }
3434
3435 void
3436 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
3437 {
3438 }
3439
3440 /*
3441  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
3442  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
3443  * be changed upwards or downwards in the future; it
3444  * is only necessary that true be returned for a small
3445  * subset of pmaps for proper page aging.
3446  */
3447 boolean_t
3448 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
3449 {
3450         struct md_page *pvh;
3451         struct rwlock *lock;
3452         pv_entry_t pv;
3453         int loops = 0;
3454         boolean_t rv;
3455
3456         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3457             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
3458         rv = FALSE;
3459         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3460         rw_rlock(lock);
3461         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3462                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
3463                         rv = TRUE;
3464                         break;
3465                 }
3466                 loops++;
3467                 if (loops >= 16)
3468                         break;
3469         }
3470         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3471                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3472                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3473                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
3474                                 rv = TRUE;
3475                                 break;
3476                         }
3477                         loops++;
3478                         if (loops >= 16)
3479                                 break;
3480                 }
3481         }
3482         rw_runlock(lock);
3483         return (rv);
3484 }
3485
3486 /*
3487  *      pmap_page_wired_mappings:
3488  *
3489  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
3490  *      that are wired.
3491  */
3492 int
3493 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
3494 {
3495         struct rwlock *lock;
3496         struct md_page *pvh;
3497         pmap_t pmap;
3498         pt_entry_t *pte;
3499         pv_entry_t pv;
3500         int count, lvl, md_gen, pvh_gen;
3501
3502         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3503                 return (0);
3504         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3505         rw_rlock(lock);
3506 restart:
3507         count = 0;
3508         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3509                 pmap = PV_PMAP(pv);
3510                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3511                         md_gen = m->md.pv_gen;
3512                         rw_runlock(lock);
3513                         PMAP_LOCK(pmap);
3514                         rw_rlock(lock);
3515                         if (md_gen != m->md.pv_gen) {
3516                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3517                                 goto restart;
3518                         }
3519                 }
3520                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3521                 if (pte != NULL && (pmap_load(pte) & ATTR_SW_WIRED) != 0)
3522                         count++;
3523                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3524         }
3525         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3526                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3527                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3528                         pmap = PV_PMAP(pv);
3529                         if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3530                                 md_gen = m->md.pv_gen;
3531                                 pvh_gen = pvh->pv_gen;
3532                                 rw_runlock(lock);
3533                                 PMAP_LOCK(pmap);
3534                                 rw_rlock(lock);
3535                                 if (md_gen != m->md.pv_gen ||
3536                                     pvh_gen != pvh->pv_gen) {
3537                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3538                                         goto restart;
3539                                 }
3540                         }
3541                         pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3542                         if (pte != NULL &&
3543                             (pmap_load(pte) & ATTR_SW_WIRED) != 0)
3544                                 count++;
3545                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3546                 }
3547         }
3548         rw_runlock(lock);
3549         return (count);
3550 }
3551
3552 /*
3553  * Destroy all managed, non-wired mappings in the given user-space
3554  * pmap.  This pmap cannot be active on any processor besides the
3555  * caller.
3556  *
3557  * This function cannot be applied to the kernel pmap.  Moreover, it
3558  * is not intended for general use.  It is only to be used during
3559  * process termination.  Consequently, it can be implemented in ways
3560  * that make it faster than pmap_remove().  First, it can more quickly
3561  * destroy mappings by iterating over the pmap's collection of PV
3562  * entries, rather than searching the page table.  Second, it doesn't
3563  * have to test and clear the page table entries atomically, because
3564  * no processor is currently accessing the user address space.  In
3565  * particular, a page table entry's dirty bit won't change state once
3566  * this function starts.
3567  */
3568 void
3569 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
3570 {
3571         pd_entry_t *pde;
3572         pt_entry_t *pte, tpte;
3573         struct spglist free;
3574         vm_page_t m, ml3, mt;
3575         pv_entry_t pv;
3576         struct md_page *pvh;
3577         struct pv_chunk *pc, *npc;
3578         struct rwlock *lock;
3579         int64_t bit;
3580         uint64_t inuse, bitmask;
3581         int allfree, field, freed, idx, lvl;
3582         vm_paddr_t pa;
3583
3584         lock = NULL;
3585
3586         SLIST_INIT(&free);
3587         PMAP_LOCK(pmap);
3588         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
3589                 allfree = 1;
3590                 freed = 0;
3591                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
3592                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
3593                         while (inuse != 0) {
3594                                 bit = ffsl(inuse) - 1;
3595                                 bitmask = 1UL << bit;
3596                                 idx = field * 64 + bit;
3597                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
3598                                 inuse &= ~bitmask;
3599
3600                                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3601                                 KASSERT(pde != NULL,
3602                                     ("Attempting to remove an unmapped page"));
3603
3604                                 switch(lvl) {
3605                                 case 1:
3606                                         pte = pmap_l1_to_l2(pde, pv->pv_va);
3607                                         tpte = pmap_load(pte); 
3608                                         KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) ==
3609                                             L2_BLOCK,
3610                                             ("Attempting to remove an invalid "
3611                                             "block: %lx", tpte));
3612                                         tpte = pmap_load(pte);
3613                                         break;
3614                                 case 2:
3615                                         pte = pmap_l2_to_l3(pde, pv->pv_va);
3616                                         tpte = pmap_load(pte);
3617                                         KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) ==
3618                                             L3_PAGE,
3619                                             ("Attempting to remove an invalid "
3620                                              "page: %lx", tpte));
3621                                         break;
3622                                 default:
3623                                         panic(
3624                                             "Invalid page directory level: %d",
3625                                             lvl);
3626                                 }
3627
3628 /*
3629  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
3630  */
3631                                 if (tpte & ATTR_SW_WIRED) {
3632                                         allfree = 0;
3633                                         continue;
3634                                 }
3635
3636                                 pa = tpte & ~ATTR_MASK;
3637
3638                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3639                                 KASSERT(m->phys_addr == pa,
3640                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
3641                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
3642                                     (uintmax_t)tpte));
3643
3644                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3645                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3646                                     ("pmap_remove_pages: bad pte %#jx",
3647                                     (uintmax_t)tpte));
3648
3649                                 pmap_load_clear(pte);
3650
3651                                 /*
3652                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
3653                                  */
3654                                 if ((tpte & ATTR_AP_RW_BIT) ==
3655                                     ATTR_AP(ATTR_AP_RW)) {
3656                                         switch (lvl) {
3657                                         case 1:
3658                                                 for (mt = m; mt < &m[L2_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
3659                                                         vm_page_dirty(m);
3660                                                 break;
3661                                         case 2:
3662                                                 vm_page_dirty(m);
3663                                                 break;
3664                                         }
3665                                 }
3666
3667                                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(&lock, m);
3668
3669                                 /* Mark free */
3670                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
3671                                 switch (lvl) {
3672                                 case 1:
3673                                         pmap_resident_count_dec(pmap,
3674                                             L2_SIZE / PAGE_SIZE);
3675                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & ~ATTR_MASK);
3676                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv,pv_next);
3677                                         pvh->pv_gen++;
3678                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
3679                                                 for (mt = m; mt < &m[L2_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
3680                                                         if ((mt->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
3681                                                             TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
3682                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
3683                                         }
3684                                         ml3 = pmap_remove_pt_page(pmap,
3685                                             pv->pv_va);
3686                                         if (ml3 != NULL) {
3687                                                 pmap_resident_count_dec(pmap,1);
3688                                                 KASSERT(ml3->wire_count == NL3PG,
3689                                                     ("pmap_remove_pages: l3 page wire count error"));
3690                                                 ml3->wire_count = 0;
3691                                                 pmap_add_delayed_free_list(ml3,
3692                                                     &free, FALSE);
3693                                                 atomic_subtract_int(
3694                                                     &vm_cnt.v_wire_count, 1);
3695                                         }
3696                                         break;
3697                                 case 2:
3698                                         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
3699                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv,
3700                                             pv_next);
3701                                         m->md.pv_gen++;
3702                                         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
3703                                             TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
3704                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3705                                                 pvh = pa_to_pvh(
3706                                                     VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3707                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
3708                                                         vm_page_aflag_clear(m,
3709                                                             PGA_WRITEABLE);
3710                                         }
3711                                         break;
3712                                 }
3713                                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pmap_load(pde),
3714                                     &free);
3715                                 freed++;
3716                         }
3717                 }
3718                 PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_frees, freed));
3719                 PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, freed));
3720                 PV_STAT(atomic_subtract_long(&pv_entry_count, freed));
3721                 if (allfree) {
3722                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3723                         free_pv_chunk(pc);
3724                 }
3725         }
3726         pmap_invalidate_all(pmap);
3727         if (lock != NULL)
3728                 rw_wunlock(lock);
3729         PMAP_UNLOCK(pmap);
3730         pmap_free_zero_pages(&free);
3731 }
3732
3733 /*
3734  * This is used to check if a page has been accessed or modified. As we
3735  * don't have a bit to see if it has been modified we have to assume it
3736  * has been if the page is read/write.
3737  */
3738 static boolean_t
3739 pmap_page_test_mappings(vm_page_t m, boolean_t accessed, boolean_t modified)
3740 {
3741         struct rwlock *lock;
3742         pv_entry_t pv;
3743         struct md_page *pvh;
3744         pt_entry_t *pte, mask, value;
3745         pmap_t pmap;
3746         int lvl, md_gen, pvh_gen;
3747         boolean_t rv;
3748
3749         rv = FALSE;
3750         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3751         rw_rlock(lock);
3752 restart:
3753         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3754                 pmap = PV_PMAP(pv);
3755                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3756                         md_gen = m->md.pv_gen;
3757                         rw_runlock(lock);
3758                         PMAP_LOCK(pmap);
3759                         rw_rlock(lock);
3760                         if (md_gen != m->md.pv_gen) {
3761                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3762                                 goto restart;
3763                         }
3764                 }
3765                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3766                 KASSERT(lvl == 3,
3767                     ("pmap_page_test_mappings: Invalid level %d", lvl));
3768                 mask = 0;
3769                 value = 0;
3770                 if (modified) {
3771                         mask |= ATTR_AP_RW_BIT;
3772                         value |= ATTR_AP(ATTR_AP_RW);
3773                 }
3774                 if (accessed) {
3775                         mask |= ATTR_AF | ATTR_DESCR_MASK;
3776                         value |= ATTR_AF | L3_PAGE;
3777                 }
3778                 rv = (pmap_load(pte) & mask) == value;
3779                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3780                 if (rv)
3781                         goto out;
3782         }
3783         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3784                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3785                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3786                         pmap = PV_PMAP(pv);
3787                         if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3788                                 md_gen = m->md.pv_gen;
3789                                 pvh_gen = pvh->pv_gen;
3790                                 rw_runlock(lock);
3791                                 PMAP_LOCK(pmap);
3792                                 rw_rlock(lock);
3793                                 if (md_gen != m->md.pv_gen ||
3794                                     pvh_gen != pvh->pv_gen) {
3795                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3796                                         goto restart;
3797                                 }
3798                         }
3799                         pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3800                         KASSERT(lvl == 2,
3801                             ("pmap_page_test_mappings: Invalid level %d", lvl));
3802                         mask = 0;
3803                         value = 0;
3804                         if (modified) {
3805                                 mask |= ATTR_AP_RW_BIT;
3806                                 value |= ATTR_AP(ATTR_AP_RW);
3807                         }
3808                         if (accessed) {
3809                                 mask |= ATTR_AF | ATTR_DESCR_MASK;
3810                                 value |= ATTR_AF | L2_BLOCK;
3811                         }
3812                         rv = (pmap_load(pte) & mask) == value;
3813                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3814                         if (rv)
3815                                 goto out;
3816                 }
3817         }
3818 out:
3819         rw_runlock(lock);
3820         return (rv);
3821 }
3822
3823 /*
3824  *      pmap_is_modified:
3825  *
3826  *      Return whether or not the specified physical page was modified
3827  *      in any physical maps.
3828  */
3829 boolean_t
3830 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3831 {
3832
3833         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3834             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
3835
3836         /*
3837          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
3838          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
3839          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
3840          */
3841         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3842         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
3843                 return (FALSE);
3844         return (pmap_page_test_mappings(m, FALSE, TRUE));
3845 }
3846
3847 /*
3848  *      pmap_is_prefaultable:
3849  *
3850  *      Return whether or not the specified virtual address is eligible
3851  *      for prefault.
3852  */
3853 boolean_t
3854 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3855 {
3856         pt_entry_t *pte;
3857         boolean_t rv;
3858         int lvl;
3859
3860         rv = FALSE;
3861         PMAP_LOCK(pmap);
3862         pte = pmap_pte(pmap, addr, &lvl);
3863         if (pte != NULL && pmap_load(pte) != 0) {
3864                 rv = TRUE;
3865         }
3866         PMAP_UNLOCK(pmap);
3867         return (rv);
3868 }
3869
3870 /*
3871  *      pmap_is_referenced:
3872  *
3873  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
3874  *      in any physical maps.
3875  */
3876 boolean_t
3877 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
3878 {
3879
3880         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3881             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
3882         return (pmap_page_test_mappings(m, TRUE, FALSE));
3883 }
3884
3885 /*
3886  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
3887  */
3888 void
3889 pmap_remove_write(vm_page_t m)
3890 {
3891         struct md_page *pvh;
3892         pmap_t pmap;
3893         struct rwlock *lock;
3894         pv_entry_t next_pv, pv;
3895         pt_entry_t oldpte, *pte;
3896         vm_offset_t va;
3897         int lvl, md_gen, pvh_gen;
3898
3899         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3900             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
3901
3902         /*
3903          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
3904          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
3905          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
3906          */
3907         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3908         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
3909                 return;
3910         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3911         pvh = (m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ? &pv_dummy :
3912             pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3913 retry_pv_loop:
3914         rw_wlock(lock);
3915         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
3916                 pmap = PV_PMAP(pv);
3917                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3918                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
3919                         rw_wunlock(lock);
3920                         PMAP_LOCK(pmap);
3921                         rw_wlock(lock);
3922                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen) {
3923                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3924                                 rw_wunlock(lock);
3925                                 goto retry_pv_loop;
3926                         }
3927                 }
3928                 va = pv->pv_va;
3929                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3930                 if ((pmap_load(pte) & ATTR_AP_RW_BIT) == ATTR_AP(ATTR_AP_RW))
3931                         pmap_demote_l2_locked(pmap, pte, va & ~L2_OFFSET,
3932                             &lock);
3933                 KASSERT(lock == VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m),
3934                     ("inconsistent pv lock %p %p for page %p",
3935                     lock, VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m), m));
3936                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3937         }
3938         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3939                 pmap = PV_PMAP(pv);
3940                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3941                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
3942                         md_gen = m->md.pv_gen;
3943                         rw_wunlock(lock);
3944                         PMAP_LOCK(pmap);
3945                         rw_wlock(lock);
3946                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen ||
3947                             md_gen != m->md.pv_gen) {
3948                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3949                                 rw_wunlock(lock);
3950                                 goto retry_pv_loop;
3951                         }
3952                 }
3953                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3954 retry:
3955                 oldpte = pmap_load(pte);
3956                 if ((oldpte & ATTR_AP_RW_BIT) == ATTR_AP(ATTR_AP_RW)) {
3957                         if (!atomic_cmpset_long(pte, oldpte,
3958                             oldpte | ATTR_AP(ATTR_AP_RO)))
3959                                 goto retry;
3960                         if ((oldpte & ATTR_AF) != 0)
3961                                 vm_page_dirty(m);
3962                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3963                 }
3964                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3965         }
3966         rw_wunlock(lock);
3967         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3968 }
3969
3970 static __inline boolean_t
3971 safe_to_clear_referenced(pmap_t pmap, pt_entry_t pte)
3972 {
3973
3974         return (FALSE);
3975 }
3976
3977 /*
3978  *      pmap_ts_referenced:
3979  *
3980  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3981  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3982  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3983  *      reference bits set.
3984  *
3985  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
3986  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
3987  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
3988  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
3989  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
3990  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
3991  *      to pmap_is_modified().
3992  */
3993 int
3994 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3995 {
3996         struct md_page *pvh;
3997         pv_entry_t pv, pvf;
3998         pmap_t pmap;
3999         struct rwlock *lock;
4000         pd_entry_t *pde, tpde;
4001         pt_entry_t *pte, tpte;
4002         pt_entry_t *l3;
4003         vm_offset_t va;
4004         vm_paddr_t pa;
4005         int cleared, md_gen, not_cleared, lvl, pvh_gen;
4006         struct spglist free;
4007         bool demoted;
4008
4009         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4010             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
4011         SLIST_INIT(&free);
4012         cleared = 0;
4013         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4014         lock = PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(pa);
4015         pvh = (m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ? &pv_dummy : pa_to_pvh(pa);
4016         rw_wlock(lock);
4017 retry:
4018         not_cleared = 0;
4019         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
4020                 goto small_mappings;
4021         pv = pvf;
4022         do {
4023                 if (pvf == NULL)
4024                         pvf = pv;
4025                 pmap = PV_PMAP(pv);
4026                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
4027                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
4028                         rw_wunlock(lock);
4029                         PMAP_LOCK(pmap);
4030                         rw_wlock(lock);
4031                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen) {
4032                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4033                                 goto retry;
4034                         }
4035                 }
4036                 va = pv->pv_va;
4037                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va, &lvl);
4038                 KASSERT(pde != NULL, ("pmap_ts_referenced: no l1 table found"));
4039                 KASSERT(lvl == 1,
4040                     ("pmap_ts_referenced: invalid pde level %d", lvl));
4041                 tpde = pmap_load(pde);
4042                 KASSERT((tpde & ATTR_DESCR_MASK) == L1_TABLE,
4043                     ("pmap_ts_referenced: found an invalid l1 table"));
4044                 pte = pmap_l1_to_l2(pde, pv->pv_va);
4045                 tpte = pmap_load(pte);
4046                 if (pmap_page_dirty(tpte)) {
4047                         /*
4048                          * Although "tpte" is mapping a 2MB page, because
4049                          * this function is called at a 4KB page granularity,
4050                          * we only update the 4KB page under test.
4051                          */
4052                         vm_page_dirty(m);
4053                 }
4054                 if ((tpte & ATTR_AF) != 0) {
4055                         /*
4056                          * Since this reference bit is shared by 512 4KB
4057                          * pages, it should not be cleared every time it is
4058                          * tested.  Apply a simple "hash" function on the
4059                          * physical page number, the virtual superpage number,
4060                          * and the pmap address to select one 4KB page out of
4061                          * the 512 on which testing the reference bit will
4062                          * result in clearing that reference bit.  This
4063                          * function is designed to avoid the selection of the
4064                          * same 4KB page for every 2MB page mapping.
4065                          *
4066                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
4067                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
4068                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
4069                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
4070                          * since the superpage is wired, the current state of
4071                          * its reference bit won't affect page replacement.
4072                          */
4073                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> L2_SHIFT) ^
4074                             (uintptr_t)pmap) & (Ln_ENTRIES - 1)) == 0 &&
4075                             (tpte & ATTR_SW_WIRED) == 0) {
4076                                 if (safe_to_clear_referenced(pmap, tpte)) {
4077                                         /*
4078                                          * TODO: We don't handle the access
4079                                          * flag at all. We need to be able
4080                                          * to set it in  the exception handler.
4081                                          */
4082                                         panic("ARM64TODO: "
4083                                             "safe_to_clear_referenced\n");
4084                                 } else if (pmap_demote_l2_locked(pmap, pte,
4085                                     pv->pv_va, &lock) != NULL) {
4086                                         demoted = true;
4087                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) -
4088                                             (tpte & ~ATTR_MASK);
4089                                         l3 = pmap_l2_to_l3(pte, va);
4090                                         pmap_remove_l3(pmap, l3, va,
4091                                             pmap_load(pte), NULL, &lock);
4092                                 } else
4093                                         demoted = true;
4094
4095                                 if (demoted) {
4096                                         /*
4097                                          * The superpage mapping was removed
4098                                          * entirely and therefore 'pv' is no
4099                                          * longer valid.
4100                                          */
4101                                         if (pvf == pv)
4102                                                 pvf = NULL;
4103                                         pv = NULL;
4104                                 }
4105                                 cleared++;
4106                                 KASSERT(lock == VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m),
4107                                     ("inconsistent pv lock %p %p for page %p",
4108                                     lock, VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m), m));
4109                         } else
4110                                 not_cleared++;
4111                 }
4112                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4113                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4114                 if (pv != NULL && TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4115                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4116                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4117                         pvh->pv_gen++;
4118                 }
4119                 if (cleared + not_cleared >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
4120                         goto out;
4121         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
4122 small_mappings:
4123         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
4124                 goto out;
4125         pv = pvf;
4126         do {
4127                 if (pvf == NULL)
4128                         pvf = pv;
4129                 pmap = PV_PMAP(pv);
4130                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
4131                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
4132                         md_gen = m->md.pv_gen;
4133                         rw_wunlock(lock);
4134                         PMAP_LOCK(pmap);
4135                         rw_wlock(lock);
4136                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen || md_gen != m->md.pv_gen) {
4137                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4138                                 goto retry;
4139                         }
4140                 }
4141                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va, &lvl);
4142                 KASSERT(pde != NULL, ("pmap_ts_referenced: no l2 table found"));
4143                 KASSERT(lvl == 2,
4144                     ("pmap_ts_referenced: invalid pde level %d", lvl));
4145                 tpde = pmap_load(pde);
4146                 KASSERT((tpde & ATTR_DESCR_MASK) == L2_TABLE,
4147                     ("pmap_ts_referenced: found an invalid l2 table"));
4148                 pte = pmap_l2_to_l3(pde, pv->pv_va);
4149                 tpte = pmap_load(pte);
4150                 if (pmap_page_dirty(tpte))
4151                         vm_page_dirty(m);
4152                 if ((tpte & ATTR_AF) != 0) {
4153                         if (safe_to_clear_referenced(pmap, tpte)) {
4154                                 /*
4155                                  * TODO: We don't handle the access flag
4156                                  * at all. We need to be able to set it in
4157                                  * the exception handler.
4158                                  */
4159                                 panic("ARM64TODO: safe_to_clear_referenced\n");
4160                         } else if ((tpte & ATTR_SW_WIRED) == 0) {
4161                                 /*
4162                                  * Wired pages cannot be paged out so
4163                                  * doing accessed bit emulation for
4164                                  * them is wasted effort. We do the
4165                                  * hard work for unwired pages only.
4166                                  */
4167                                 pmap_remove_l3(pmap, pte, pv->pv_va, tpde,
4168                                     &free, &lock);
4169                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4170                                 cleared++;
4171                                 if (pvf == pv)
4172                                         pvf = NULL;
4173                                 pv = NULL;
4174                                 KASSERT(lock == VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m),
4175                                     ("inconsistent pv lock %p %p for page %p",
4176                                     lock, VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m), m));
4177                         } else
4178                                 not_cleared++;
4179                 }
4180                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4181                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4182                 if (pv != NULL && TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4183                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4184                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4185                         m->md.pv_gen++;
4186                 }
4187         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && cleared +
4188             not_cleared < PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
4189 out:
4190         rw_wunlock(lock);
4191         pmap_free_zero_pages(&free);
4192         return (cleared + not_cleared);
4193 }
4194
4195 /*
4196  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
4197  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
4198  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
4199  */
4200 void
4201 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
4202 {
4203 }
4204
4205 /*
4206  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
4207  */
4208 void
4209 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
4210 {
4211
4212         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4213             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
4214         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4215         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
4216             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
4217
4218         /*
4219          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
4220          * If the object containing the page is locked and the page is not
4221          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
4222          */
4223         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4224                 return;
4225
4226         /* ARM64TODO: We lack support for tracking if a page is modified */
4227 }
4228
4229 void *
4230 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4231 {
4232
4233         return ((void *)PHYS_TO_DMAP(pa));
4234 }
4235
4236 void
4237 pmap_unmapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4238 {
4239 }
4240
4241 /*
4242  * Sets the memory attribute for the specified page.
4243  */
4244 void
4245 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
4246 {
4247
4248         m->md.pv_memattr = ma;
4249
4250         /*
4251          * If "m" is a normal page, update its direct mapping.  This update
4252          * can be relied upon to perform any cache operations that are
4253          * required for data coherence.
4254          */
4255         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4256             pmap_change_attr(PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m)), PAGE_SIZE,
4257             m->md.pv_memattr) != 0)
4258                 panic("memory attribute change on the direct map failed");
4259 }
4260
4261 /*
4262  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
4263  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
4264  * completely contained within either the direct map or the kernel map.  If
4265  * the virtual address range is contained within the kernel map, then the
4266  * memory type for each of the corresponding ranges of the direct map is also
4267  * changed.  (The corresponding ranges of the direct map are those ranges that
4268  * map the same physical pages as the specified virtual address range.)  These
4269  * changes to the direct map are necessary because Intel describes the
4270  * behavior of their processors as "undefined" if two or more mappings to the
4271  * same physical page have different memory types.
4272  *
4273  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
4274  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
4275  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
4276  * there was insufficient memory available to complete the change.  In the
4277  * latter case, the memory type may have been changed on some part of the
4278  * virtual address range or the direct map.
4279  */
4280 static int
4281 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
4282 {
4283         int error;
4284
4285         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
4286         error = pmap_change_attr_locked(va, size, mode);
4287         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4288         return (error);
4289 }
4290
4291 static int
4292 pmap_change_attr_locked(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
4293 {
4294         vm_offset_t base, offset, tmpva;
4295         pt_entry_t l3, *pte, *newpte;
4296         int lvl;
4297
4298         PMAP_LOCK_ASSERT(kernel_pmap, MA_OWNED);
4299         base = trunc_page(va);
4300         offset = va & PAGE_MASK;
4301         size = round_page(offset + size);
4302
4303         if (!VIRT_IN_DMAP(base))
4304                 return (EINVAL);
4305
4306         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
4307                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, va, &lvl);
4308                 if (pte == NULL)
4309                         return (EINVAL);
4310
4311                 if ((pmap_load(pte) & ATTR_IDX_MASK) == ATTR_IDX(mode)) {
4312                         /*
4313                          * We already have the correct attribute,
4314                          * ignore this entry.
4315                          */
4316                         switch (lvl) {
4317                         default:
4318                                 panic("Invalid DMAP table level: %d\n", lvl);
4319                         case 1:
4320                                 tmpva = (tmpva & ~L1_OFFSET) + L1_SIZE;
4321                                 break;
4322                         case 2:
4323                                 tmpva = (tmpva & ~L2_OFFSET) + L2_SIZE;
4324                                 break;
4325                         case 3:
4326                                 tmpva += PAGE_SIZE;
4327                                 break;
4328                         }
4329                 } else {
4330                         /*
4331                          * Split the entry to an level 3 table, then
4332                          * set the new attribute.
4333                          */
4334                         switch (lvl) {
4335                         default:
4336                                 panic("Invalid DMAP table level: %d\n", lvl);
4337                         case 1:
4338                                 newpte = pmap_demote_l1(kernel_pmap, pte,
4339                                     tmpva & ~L1_OFFSET);
4340                                 if (newpte == NULL)
4341                                         return (EINVAL);
4342                                 pte = pmap_l1_to_l2(pte, tmpva);
4343                         case 2:
4344                                 newpte = pmap_demote_l2(kernel_pmap, pte,
4345                                     tmpva & ~L2_OFFSET);
4346                                 if (newpte == NULL)
4347                                         return (EINVAL);
4348                                 pte = pmap_l2_to_l3(pte, tmpva);
4349                         case 3:
4350                                 /* Update the entry */
4351                                 l3 = pmap_load(pte);
4352                                 l3 &= ~ATTR_IDX_MASK;
4353                                 l3 |= ATTR_IDX(mode);
4354                                 if (mode == DEVICE_MEMORY)
4355                                         l3 |= ATTR_XN;
4356
4357                                 pmap_update_entry(kernel_pmap, pte, l3, tmpva,
4358                                     PAGE_SIZE);
4359
4360                                 /*
4361                                  * If moving to a non-cacheable entry flush
4362                                  * the cache.
4363                                  */
4364                                 if (mode == VM_MEMATTR_UNCACHEABLE)
4365                                         cpu_dcache_wbinv_range(tmpva, L3_SIZE);
4366
4367                                 break;
4368                         }
4369                         tmpva += PAGE_SIZE;
4370                 }
4371         }
4372
4373         return (0);
4374 }
4375
4376 /*
4377  * Create an L2 table to map all addresses within an L1 mapping.
4378  */
4379 static pt_entry_t *
4380 pmap_demote_l1(pmap_t pmap, pt_entry_t *l1, vm_offset_t va)
4381 {
4382         pt_entry_t *l2, newl2, oldl1;
4383         vm_offset_t tmpl1;
4384         vm_paddr_t l2phys, phys;
4385         vm_page_t ml2;
4386         int i;
4387
4388         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4389         oldl1 = pmap_load(l1);
4390         KASSERT((oldl1 & ATTR_DESCR_MASK) == L1_BLOCK,
4391             ("pmap_demote_l1: Demoting a non-block entry"));
4392         KASSERT((va & L1_OFFSET) == 0,
4393             ("pmap_demote_l1: Invalid virtual address %#lx", va));
4394         KASSERT((oldl1 & ATTR_SW_MANAGED) == 0,
4395             ("pmap_demote_l1: Level 1 table shouldn't be managed"));
4396
4397         tmpl1 = 0;
4398         if (va <= (vm_offset_t)l1 && va + L1_SIZE > (vm_offset_t)l1) {
4399                 tmpl1 = kva_alloc(PAGE_SIZE);
4400                 if (tmpl1 == 0)
4401                         return (NULL);
4402         }
4403
4404         if ((ml2 = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_INTERRUPT |
4405             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
4406                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_l1: failure for va %#lx"
4407                     " in pmap %p", va, pmap);
4408                 return (NULL);
4409         }
4410
4411         l2phys = VM_PAGE_TO_PHYS(ml2);
4412         l2 = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(l2phys);
4413
4414         /* Address the range points at */
4415         phys = oldl1 & ~ATTR_MASK;
4416         /* The attributed from the old l1 table to be copied */
4417         newl2 = oldl1 & ATTR_MASK;
4418
4419         /* Create the new entries */
4420         for (i = 0; i < Ln_ENTRIES; i++) {
4421                 l2[i] = newl2 | phys;
4422                 phys += L2_SIZE;
4423         }
4424         KASSERT(l2[0] == ((oldl1 & ~ATTR_DESCR_MASK) | L2_BLOCK),
4425             ("Invalid l2 page (%lx != %lx)", l2[0],
4426             (oldl1 & ~ATTR_DESCR_MASK) | L2_BLOCK));
4427
4428         if (tmpl1 != 0) {
4429                 pmap_kenter(tmpl1, PAGE_SIZE,
4430                     DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)l1) & ~L3_OFFSET, CACHED_MEMORY);
4431                 l1 = (pt_entry_t *)(tmpl1 + ((vm_offset_t)l1 & PAGE_MASK));
4432         }
4433
4434         pmap_update_entry(pmap, l1, l2phys | L1_TABLE, va, PAGE_SIZE);
4435
4436         if (tmpl1 != 0) {
4437                 pmap_kremove(tmpl1);
4438                 kva_free(tmpl1, PAGE_SIZE);
4439         }
4440
4441         return (l2);
4442 }
4443
4444 /*
4445  * Create an L3 table to map all addresses within an L2 mapping.
4446  */
4447 static pt_entry_t *
4448 pmap_demote_l2_locked(pmap_t pmap, pt_entry_t *l2, vm_offset_t va,
4449     struct rwlock **lockp)
4450 {
4451         pt_entry_t *l3, newl3, oldl2;
4452         vm_offset_t tmpl2;
4453         vm_paddr_t l3phys, phys;
4454         vm_page_t ml3;
4455         int i;
4456
4457         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4458         l3 = NULL;
4459         oldl2 = pmap_load(l2);
4460         KASSERT((oldl2 & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK,
4461             ("pmap_demote_l2: Demoting a non-block entry"));
4462         KASSERT((va & L2_OFFSET) == 0,
4463             ("pmap_demote_l2: Invalid virtual address %#lx", va));
4464
4465         tmpl2 = 0;
4466         if (va <= (vm_offset_t)l2 && va + L2_SIZE > (vm_offset_t)l2) {
4467                 tmpl2 = kva_alloc(PAGE_SIZE);
4468                 if (tmpl2 == 0)
4469                         return (NULL);
4470         }
4471
4472         if ((ml3 = pmap_remove_pt_page(pmap, va)) == NULL) {
4473                 ml3 = vm_page_alloc(NULL, pmap_l2_pindex(va),
4474                     (VIRT_IN_DMAP(va) ? VM_ALLOC_INTERRUPT : VM_ALLOC_NORMAL) |
4475                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED);
4476                 if (ml3 == NULL) {
4477                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_l2: failure for va %#lx"
4478                             " in pmap %p", va, pmap);
4479                         goto fail;
4480                 }
4481                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
4482                         pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
4483         }
4484
4485         l3phys = VM_PAGE_TO_PHYS(ml3);
4486         l3 = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(l3phys);
4487
4488         /* Address the range points at */
4489         phys = oldl2 & ~ATTR_MASK;
4490         /* The attributed from the old l2 table to be copied */
4491         newl3 = (oldl2 & (ATTR_MASK & ~ATTR_DESCR_MASK)) | L3_PAGE;
4492
4493         /*
4494          * If the page table page is new, initialize it.
4495          */
4496         if (ml3->wire_count == 1) {
4497                 for (i = 0; i < Ln_ENTRIES; i++) {
4498                         l3[i] = newl3 | phys;
4499                         phys += L3_SIZE;
4500                 }
4501         }
4502         KASSERT(l3[0] == ((oldl2 & ~ATTR_DESCR_MASK) | L3_PAGE),
4503             ("Invalid l3 page (%lx != %lx)", l3[0],
4504             (oldl2 & ~ATTR_DESCR_MASK) | L3_PAGE));
4505
4506         /*
4507          * Map the temporary page so we don't lose access to the l2 table.
4508          */
4509         if (tmpl2 != 0) {
4510                 pmap_kenter(tmpl2, PAGE_SIZE,
4511                     DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)l2) & ~L3_OFFSET, CACHED_MEMORY);
4512                 l2 = (pt_entry_t *)(tmpl2 + ((vm_offset_t)l2 & PAGE_MASK));
4513         }
4514
4515         /*
4516          * The spare PV entries must be reserved prior to demoting the
4517          * mapping, that is, prior to changing the PDE.  Otherwise, the state
4518          * of the L2 and the PV lists will be inconsistent, which can result
4519          * in reclaim_pv_chunk() attempting to remove a PV entry from the
4520          * wrong PV list and pmap_pv_demote_l2() failing to find the expected
4521          * PV entry for the 2MB page mapping that is being demoted.
4522          */
4523         if ((oldl2 & ATTR_SW_MANAGED) != 0)
4524                 reserve_pv_entries(pmap, Ln_ENTRIES - 1, lockp);
4525
4526         pmap_update_entry(pmap, l2, l3phys | L2_TABLE, va, PAGE_SIZE);
4527
4528         /*
4529          * Demote the PV entry.
4530          */
4531         if ((oldl2 & ATTR_SW_MANAGED) != 0)
4532                 pmap_pv_demote_l2(pmap, va, oldl2 & ~ATTR_MASK, lockp);
4533
4534         atomic_add_long(&pmap_l2_demotions, 1);
4535         CTR3(KTR_PMAP, "pmap_demote_l2: success for va %#lx"
4536             " in pmap %p %lx", va, pmap, l3[0]);
4537
4538 fail:
4539         if (tmpl2 != 0) {
4540                 pmap_kremove(tmpl2);
4541                 kva_free(tmpl2, PAGE_SIZE);
4542         }
4543
4544         return (l3);
4545
4546 }
4547
4548 static pt_entry_t *
4549 pmap_demote_l2(pmap_t pmap, pt_entry_t *l2, vm_offset_t va)
4550 {
4551         struct rwlock *lock;
4552         pt_entry_t *l3;
4553
4554         lock = NULL;
4555         l3 = pmap_demote_l2_locked(pmap, l2, va, &lock);
4556         if (lock != NULL)
4557                 rw_wunlock(lock);
4558         return (l3);
4559 }
4560
4561 /*
4562  * perform the pmap work for mincore
4563  */
4564 int
4565 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
4566 {
4567         pd_entry_t *l1p, l1;
4568         pd_entry_t *l2p, l2;
4569         pt_entry_t *l3p, l3;
4570         vm_paddr_t pa;
4571         bool managed;
4572         int val;
4573
4574         PMAP_LOCK(pmap);
4575 retry:
4576         pa = 0;
4577         val = 0;
4578         managed = false;
4579
4580         l1p = pmap_l1(pmap, addr);
4581         if (l1p == NULL) /* No l1 */
4582                 goto done;
4583
4584         l1 = pmap_load(l1p);
4585         if ((l1 & ATTR_DESCR_MASK) == L1_INVAL)
4586                 goto done;
4587
4588         if ((l1 & ATTR_DESCR_MASK) == L1_BLOCK) {
4589                 pa = (l1 & ~ATTR_MASK) | (addr & L1_OFFSET);
4590                 managed = (l1 & ATTR_SW_MANAGED) == ATTR_SW_MANAGED;
4591                 val = MINCORE_SUPER | MINCORE_INCORE;
4592                 if (pmap_page_dirty(l1))
4593                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4594                 if ((l1 & ATTR_AF) == ATTR_AF)
4595                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4596                 goto done;
4597         }
4598
4599         l2p = pmap_l1_to_l2(l1p, addr);
4600         if (l2p == NULL) /* No l2 */
4601                 goto done;
4602
4603         l2 = pmap_load(l2p);
4604         if ((l2 & ATTR_DESCR_MASK) == L2_INVAL)
4605                 goto done;
4606
4607         if ((l2 & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK) {
4608                 pa = (l2 & ~ATTR_MASK) | (addr & L2_OFFSET);
4609                 managed = (l2 & ATTR_SW_MANAGED) == ATTR_SW_MANAGED;
4610                 val = MINCORE_SUPER | MINCORE_INCORE;
4611                 if (pmap_page_dirty(l2))
4612                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4613                 if ((l2 & ATTR_AF) == ATTR_AF)
4614                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4615                 goto done;
4616         }
4617
4618         l3p = pmap_l2_to_l3(l2p, addr);
4619         if (l3p == NULL) /* No l3 */
4620                 goto done;
4621
4622         l3 = pmap_load(l2p);
4623         if ((l3 & ATTR_DESCR_MASK) == L3_INVAL)
4624                 goto done;
4625
4626         if ((l3 & ATTR_DESCR_MASK) == L3_PAGE) {
4627                 pa = (l3 & ~ATTR_MASK) | (addr & L3_OFFSET);
4628                 managed = (l3 & ATTR_SW_MANAGED) == ATTR_SW_MANAGED;
4629                 val = MINCORE_INCORE;
4630                 if (pmap_page_dirty(l3))
4631                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4632                 if ((l3 & ATTR_AF) == ATTR_AF)
4633                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4634         }
4635
4636 done:
4637         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
4638             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) && managed) {
4639                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
4640                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
4641                         goto retry;
4642         } else
4643                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
4644         PMAP_UNLOCK(pmap);
4645
4646         return (val);
4647 }
4648
4649 void
4650 pmap_activate(struct thread *td)
4651 {
4652         pmap_t  pmap;
4653
4654         critical_enter();
4655         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
4656         td->td_proc->p_md.md_l0addr = vtophys(pmap->pm_l0);
4657         __asm __volatile("msr ttbr0_el1, %0" : :
4658             "r"(td->td_proc->p_md.md_l0addr));
4659         pmap_invalidate_all(pmap);
4660         critical_exit();
4661 }
4662
4663 void
4664 pmap_sync_icache(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
4665 {
4666
4667         if (va >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
4668                 cpu_icache_sync_range(va, sz);
4669         } else {
4670                 u_int len, offset;
4671                 vm_paddr_t pa;
4672
4673                 /* Find the length of data in this page to flush */
4674                 offset = va & PAGE_MASK;
4675                 len = imin(PAGE_SIZE - offset, sz);
4676
4677                 while (sz != 0) {
4678                         /* Extract the physical address & find it in the DMAP */
4679                         pa = pmap_extract(pmap, va);
4680                         if (pa != 0)
4681                                 cpu_icache_sync_range(PHYS_TO_DMAP(pa), len);
4682
4683                         /* Move to the next page */
4684                         sz -= len;
4685                         va += len;
4686                         /* Set the length for the next iteration */
4687                         len = imin(PAGE_SIZE, sz);
4688                 }
4689         }
4690 }
4691
4692 int
4693 pmap_fault(pmap_t pmap, uint64_t esr, uint64_t far)
4694 {
4695 #ifdef SMP
4696         uint64_t par;
4697 #endif
4698
4699         switch (ESR_ELx_EXCEPTION(esr)) {
4700         case EXCP_DATA_ABORT_L:
4701         case EXCP_DATA_ABORT:
4702                 break;
4703         default:
4704                 return (KERN_FAILURE);
4705         }
4706
4707 #ifdef SMP
4708         PMAP_LOCK(pmap);
4709         switch (esr & ISS_DATA_DFSC_MASK) {
4710         case ISS_DATA_DFSC_TF_L0:
4711         case ISS_DATA_DFSC_TF_L1:
4712         case ISS_DATA_DFSC_TF_L2:
4713         case ISS_DATA_DFSC_TF_L3:
4714                 /* Ask the MMU to check the address */
4715                 if (pmap == kernel_pmap)
4716                         par = arm64_address_translate_s1e1r(far);
4717                 else
4718                         par = arm64_address_translate_s1e0r(far);
4719
4720                 /*
4721                  * If the translation was successful the address was invalid
4722                  * due to a break-before-make sequence. We can unlock and
4723                  * return success to the trap handler.
4724                  */
4725                 if (PAR_SUCCESS(par)) {
4726                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4727                         return (KERN_SUCCESS);
4728                 }
4729                 break;
4730         default:
4731                 break;
4732         }
4733         PMAP_UNLOCK(pmap);
4734 #endif
4735
4736         return (KERN_FAILURE);
4737 }
4738
4739 /*
4740  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
4741  *      different alignment might result in more superpage mappings.
4742  */
4743 void
4744 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
4745     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
4746 {
4747         vm_offset_t superpage_offset;
4748
4749         if (size < L2_SIZE)
4750                 return;
4751         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
4752                 offset += ptoa(object->pg_color);
4753         superpage_offset = offset & L2_OFFSET;
4754         if (size - ((L2_SIZE - superpage_offset) & L2_OFFSET) < L2_SIZE ||
4755             (*addr & L2_OFFSET) == superpage_offset)
4756                 return;
4757         if ((*addr & L2_OFFSET) < superpage_offset)
4758                 *addr = (*addr & ~L2_OFFSET) + superpage_offset;
4759         else
4760                 *addr = ((*addr + L2_OFFSET) & ~L2_OFFSET) + superpage_offset;
4761 }
4762
4763 /**
4764  * Get the kernel virtual address of a set of physical pages. If there are
4765  * physical addresses not covered by the DMAP perform a transient mapping
4766  * that will be removed when calling pmap_unmap_io_transient.
4767  *
4768  * \param page        The pages the caller wishes to obtain the virtual
4769  *                    address on the kernel memory map.
4770  * \param vaddr       On return contains the kernel virtual memory address
4771  *                    of the pages passed in the page parameter.
4772  * \param count       Number of pages passed in.
4773  * \param can_fault   TRUE if the thread using the mapped pages can take
4774  *                    page faults, FALSE otherwise.
4775  *
4776  * \returns TRUE if the caller must call pmap_unmap_io_transient when
4777  *          finished or FALSE otherwise.
4778  *
4779  */
4780 boolean_t
4781 pmap_map_io_transient(vm_page_t page[], vm_offset_t vaddr[], int count,
4782     boolean_t can_fault)
4783 {
4784         vm_paddr_t paddr;
4785         boolean_t needs_mapping;
4786         int error, i;
4787
4788         /*
4789          * Allocate any KVA space that we need, this is done in a separate
4790          * loop to prevent calling vmem_alloc while pinned.
4791          */
4792         needs_mapping = FALSE;
4793         for (i = 0; i < count; i++) {
4794                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
4795                 if (__predict_false(!PHYS_IN_DMAP(paddr))) {
4796                         error = vmem_alloc(kernel_arena, PAGE_SIZE,
4797                             M_BESTFIT | M_WAITOK, &vaddr[i]);
4798                         KASSERT(error == 0, ("vmem_alloc failed: %d", error));
4799                         needs_mapping = TRUE;
4800                 } else {
4801                         vaddr[i] = PHYS_TO_DMAP(paddr);
4802                 }
4803         }
4804
4805         /* Exit early if everything is covered by the DMAP */
4806         if (!needs_mapping)
4807                 return (FALSE);
4808
4809         if (!can_fault)
4810                 sched_pin();
4811         for (i = 0; i < count; i++) {
4812                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
4813                 if (!PHYS_IN_DMAP(paddr)) {
4814                         panic(
4815                            "pmap_map_io_transient: TODO: Map out of DMAP data");
4816                 }
4817         }
4818
4819         return (needs_mapping);
4820 }
4821
4822 void
4823 pmap_unmap_io_transient(vm_page_t page[], vm_offset_t vaddr[], int count,
4824     boolean_t can_fault)
4825 {
4826         vm_paddr_t paddr;
4827         int i;
4828
4829         if (!can_fault)
4830                 sched_unpin();
4831         for (i = 0; i < count; i++) {
4832                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
4833                 if (!PHYS_IN_DMAP(paddr)) {
4834                         panic("ARM64TODO: pmap_unmap_io_transient: Unmap data");
4835                 }
4836         }
4837 }