]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/arm64/arm64/pmap.c
MFV r310622:
[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 <sys/param.h>
109 #include <sys/bitstring.h>
110 #include <sys/bus.h>
111 #include <sys/systm.h>
112 #include <sys/kernel.h>
113 #include <sys/ktr.h>
114 #include <sys/lock.h>
115 #include <sys/malloc.h>
116 #include <sys/mman.h>
117 #include <sys/msgbuf.h>
118 #include <sys/mutex.h>
119 #include <sys/proc.h>
120 #include <sys/rwlock.h>
121 #include <sys/sx.h>
122 #include <sys/vmem.h>
123 #include <sys/vmmeter.h>
124 #include <sys/sched.h>
125 #include <sys/sysctl.h>
126 #include <sys/_unrhdr.h>
127 #include <sys/smp.h>
128
129 #include <vm/vm.h>
130 #include <vm/vm_param.h>
131 #include <vm/vm_kern.h>
132 #include <vm/vm_page.h>
133 #include <vm/vm_map.h>
134 #include <vm/vm_object.h>
135 #include <vm/vm_extern.h>
136 #include <vm/vm_pageout.h>
137 #include <vm/vm_pager.h>
138 #include <vm/vm_phys.h>
139 #include <vm/vm_radix.h>
140 #include <vm/vm_reserv.h>
141 #include <vm/uma.h>
142
143 #include <machine/machdep.h>
144 #include <machine/md_var.h>
145 #include <machine/pcb.h>
146
147 #define NL0PG           (PAGE_SIZE/(sizeof (pd_entry_t)))
148 #define NL1PG           (PAGE_SIZE/(sizeof (pd_entry_t)))
149 #define NL2PG           (PAGE_SIZE/(sizeof (pd_entry_t)))
150 #define NL3PG           (PAGE_SIZE/(sizeof (pt_entry_t)))
151
152 #define NUL0E           L0_ENTRIES
153 #define NUL1E           (NUL0E * NL1PG)
154 #define NUL2E           (NUL1E * NL2PG)
155
156 #if !defined(DIAGNOSTIC)
157 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
158 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
159 #else
160 #define PMAP_INLINE     extern inline
161 #endif
162 #else
163 #define PMAP_INLINE
164 #endif
165
166 /*
167  * These are configured by the mair_el1 register. This is set up in locore.S
168  */
169 #define DEVICE_MEMORY   0
170 #define UNCACHED_MEMORY 1
171 #define CACHED_MEMORY   2
172
173
174 #ifdef PV_STATS
175 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
176 #else
177 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
178 #endif
179
180 #define pmap_l2_pindex(v)       ((v) >> L2_SHIFT)
181 #define pa_to_pvh(pa)           (&pv_table[pmap_l2_pindex(pa)])
182
183 #define NPV_LIST_LOCKS  MAXCPU
184
185 #define PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(pa)        \
186                         (&pv_list_locks[pa_index(pa) % NPV_LIST_LOCKS])
187
188 #define CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa)  do {    \
189         struct rwlock **_lockp = (lockp);               \
190         struct rwlock *_new_lock;                       \
191                                                         \
192         _new_lock = PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(pa);           \
193         if (_new_lock != *_lockp) {                     \
194                 if (*_lockp != NULL)                    \
195                         rw_wunlock(*_lockp);            \
196                 *_lockp = _new_lock;                    \
197                 rw_wlock(*_lockp);                      \
198         }                                               \
199 } while (0)
200
201 #define CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m)        \
202                         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, VM_PAGE_TO_PHYS(m))
203
204 #define RELEASE_PV_LIST_LOCK(lockp)             do {    \
205         struct rwlock **_lockp = (lockp);               \
206                                                         \
207         if (*_lockp != NULL) {                          \
208                 rw_wunlock(*_lockp);                    \
209                 *_lockp = NULL;                         \
210         }                                               \
211 } while (0)
212
213 #define VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m)      \
214                         PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(VM_PAGE_TO_PHYS(m))
215
216 struct pmap kernel_pmap_store;
217
218 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
219 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
220 vm_offset_t kernel_vm_end = 0;
221
222 struct msgbuf *msgbufp = NULL;
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_l3(pmap_t pmap, pt_entry_t *l3, vm_offset_t sva,
274     pd_entry_t ptepde, struct spglist *free, struct rwlock **lockp);
275 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
276     vm_page_t m, struct rwlock **lockp);
277
278 static vm_page_t _pmap_alloc_l3(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex,
279                 struct rwlock **lockp);
280
281 static void _pmap_unwire_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
282     struct spglist *free);
283 static int pmap_unuse_l3(pmap_t, vm_offset_t, pd_entry_t, struct spglist *);
284
285 /*
286  * These load the old table data and store the new value.
287  * They need to be atomic as the System MMU may write to the table at
288  * the same time as the CPU.
289  */
290 #define pmap_load_store(table, entry) atomic_swap_64(table, entry)
291 #define pmap_set(table, mask) atomic_set_64(table, mask)
292 #define pmap_load_clear(table) atomic_swap_64(table, 0)
293 #define pmap_load(table) (*table)
294
295 /********************/
296 /* Inline functions */
297 /********************/
298
299 static __inline void
300 pagecopy(void *s, void *d)
301 {
302
303         memcpy(d, s, PAGE_SIZE);
304 }
305
306 #define pmap_l0_index(va)       (((va) >> L0_SHIFT) & L0_ADDR_MASK)
307 #define pmap_l1_index(va)       (((va) >> L1_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK)
308 #define pmap_l2_index(va)       (((va) >> L2_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK)
309 #define pmap_l3_index(va)       (((va) >> L3_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK)
310
311 static __inline pd_entry_t *
312 pmap_l0(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
313 {
314
315         return (&pmap->pm_l0[pmap_l0_index(va)]);
316 }
317
318 static __inline pd_entry_t *
319 pmap_l0_to_l1(pd_entry_t *l0, vm_offset_t va)
320 {
321         pd_entry_t *l1;
322
323         l1 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pmap_load(l0) & ~ATTR_MASK);
324         return (&l1[pmap_l1_index(va)]);
325 }
326
327 static __inline pd_entry_t *
328 pmap_l1(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
329 {
330         pd_entry_t *l0;
331
332         l0 = pmap_l0(pmap, va);
333         if ((pmap_load(l0) & ATTR_DESCR_MASK) != L0_TABLE)
334                 return (NULL);
335
336         return (pmap_l0_to_l1(l0, va));
337 }
338
339 static __inline pd_entry_t *
340 pmap_l1_to_l2(pd_entry_t *l1, vm_offset_t va)
341 {
342         pd_entry_t *l2;
343
344         l2 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pmap_load(l1) & ~ATTR_MASK);
345         return (&l2[pmap_l2_index(va)]);
346 }
347
348 static __inline pd_entry_t *
349 pmap_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
350 {
351         pd_entry_t *l1;
352
353         l1 = pmap_l1(pmap, va);
354         if ((pmap_load(l1) & ATTR_DESCR_MASK) != L1_TABLE)
355                 return (NULL);
356
357         return (pmap_l1_to_l2(l1, va));
358 }
359
360 static __inline pt_entry_t *
361 pmap_l2_to_l3(pd_entry_t *l2, vm_offset_t va)
362 {
363         pt_entry_t *l3;
364
365         l3 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pmap_load(l2) & ~ATTR_MASK);
366         return (&l3[pmap_l3_index(va)]);
367 }
368
369 /*
370  * Returns the lowest valid pde for a given virtual address.
371  * The next level may or may not point to a valid page or block.
372  */
373 static __inline pd_entry_t *
374 pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int *level)
375 {
376         pd_entry_t *l0, *l1, *l2, desc;
377
378         l0 = pmap_l0(pmap, va);
379         desc = pmap_load(l0) & ATTR_DESCR_MASK;
380         if (desc != L0_TABLE) {
381                 *level = -1;
382                 return (NULL);
383         }
384
385         l1 = pmap_l0_to_l1(l0, va);
386         desc = pmap_load(l1) & ATTR_DESCR_MASK;
387         if (desc != L1_TABLE) {
388                 *level = 0;
389                 return (l0);
390         }
391
392         l2 = pmap_l1_to_l2(l1, va);
393         desc = pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK;
394         if (desc != L2_TABLE) {
395                 *level = 1;
396                 return (l1);
397         }
398
399         *level = 2;
400         return (l2);
401 }
402
403 /*
404  * Returns the lowest valid pte block or table entry for a given virtual
405  * address. If there are no valid entries return NULL and set the level to
406  * the first invalid level.
407  */
408 static __inline pt_entry_t *
409 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int *level)
410 {
411         pd_entry_t *l1, *l2, desc;
412         pt_entry_t *l3;
413
414         l1 = pmap_l1(pmap, va);
415         if (l1 == NULL) {
416                 *level = 0;
417                 return (NULL);
418         }
419         desc = pmap_load(l1) & ATTR_DESCR_MASK;
420         if (desc == L1_BLOCK) {
421                 *level = 1;
422                 return (l1);
423         }
424
425         if (desc != L1_TABLE) {
426                 *level = 1;
427                 return (NULL);
428         }
429
430         l2 = pmap_l1_to_l2(l1, va);
431         desc = pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK;
432         if (desc == L2_BLOCK) {
433                 *level = 2;
434                 return (l2);
435         }
436
437         if (desc != L2_TABLE) {
438                 *level = 2;
439                 return (NULL);
440         }
441
442         *level = 3;
443         l3 = pmap_l2_to_l3(l2, va);
444         if ((pmap_load(l3) & ATTR_DESCR_MASK) != L3_PAGE)
445                 return (NULL);
446
447         return (l3);
448 }
449
450 static inline bool
451 pmap_superpages_enabled(void)
452 {
453
454         return (superpages_enabled != 0);
455 }
456
457 bool
458 pmap_get_tables(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t **l0, pd_entry_t **l1,
459     pd_entry_t **l2, pt_entry_t **l3)
460 {
461         pd_entry_t *l0p, *l1p, *l2p;
462
463         if (pmap->pm_l0 == NULL)
464                 return (false);
465
466         l0p = pmap_l0(pmap, va);
467         *l0 = l0p;
468
469         if ((pmap_load(l0p) & ATTR_DESCR_MASK) != L0_TABLE)
470                 return (false);
471
472         l1p = pmap_l0_to_l1(l0p, va);
473         *l1 = l1p;
474
475         if ((pmap_load(l1p) & ATTR_DESCR_MASK) == L1_BLOCK) {
476                 *l2 = NULL;
477                 *l3 = NULL;
478                 return (true);
479         }
480
481         if ((pmap_load(l1p) & ATTR_DESCR_MASK) != L1_TABLE)
482                 return (false);
483
484         l2p = pmap_l1_to_l2(l1p, va);
485         *l2 = l2p;
486
487         if ((pmap_load(l2p) & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK) {
488                 *l3 = NULL;
489                 return (true);
490         }
491
492         *l3 = pmap_l2_to_l3(l2p, va);
493
494         return (true);
495 }
496
497 static __inline int
498 pmap_is_current(pmap_t pmap)
499 {
500
501         return ((pmap == pmap_kernel()) ||
502             (pmap == curthread->td_proc->p_vmspace->vm_map.pmap));
503 }
504
505 static __inline int
506 pmap_l3_valid(pt_entry_t l3)
507 {
508
509         return ((l3 & ATTR_DESCR_MASK) == L3_PAGE);
510 }
511
512
513 /* Is a level 1 or 2entry a valid block and cacheable */
514 CTASSERT(L1_BLOCK == L2_BLOCK);
515 static __inline int
516 pmap_pte_valid_cacheable(pt_entry_t pte)
517 {
518
519         return (((pte & ATTR_DESCR_MASK) == L1_BLOCK) &&
520             ((pte & ATTR_IDX_MASK) == ATTR_IDX(CACHED_MEMORY)));
521 }
522
523 static __inline int
524 pmap_l3_valid_cacheable(pt_entry_t l3)
525 {
526
527         return (((l3 & ATTR_DESCR_MASK) == L3_PAGE) &&
528             ((l3 & ATTR_IDX_MASK) == ATTR_IDX(CACHED_MEMORY)));
529 }
530
531 #define PTE_SYNC(pte)   cpu_dcache_wb_range((vm_offset_t)pte, sizeof(*pte))
532
533 /*
534  * Checks if the page is dirty. We currently lack proper tracking of this on
535  * arm64 so for now assume is a page mapped as rw was accessed it is.
536  */
537 static inline int
538 pmap_page_dirty(pt_entry_t pte)
539 {
540
541         return ((pte & (ATTR_AF | ATTR_AP_RW_BIT)) ==
542             (ATTR_AF | ATTR_AP(ATTR_AP_RW)));
543 }
544
545 static __inline void
546 pmap_resident_count_inc(pmap_t pmap, int count)
547 {
548
549         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
550         pmap->pm_stats.resident_count += count;
551 }
552
553 static __inline void
554 pmap_resident_count_dec(pmap_t pmap, int count)
555 {
556
557         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
558         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count >= count,
559             ("pmap %p resident count underflow %ld %d", pmap,
560             pmap->pm_stats.resident_count, count));
561         pmap->pm_stats.resident_count -= count;
562 }
563
564 static pt_entry_t *
565 pmap_early_page_idx(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va, u_int *l1_slot,
566     u_int *l2_slot)
567 {
568         pt_entry_t *l2;
569         pd_entry_t *l1;
570
571         l1 = (pd_entry_t *)l1pt;
572         *l1_slot = (va >> L1_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK;
573
574         /* Check locore has used a table L1 map */
575         KASSERT((l1[*l1_slot] & ATTR_DESCR_MASK) == L1_TABLE,
576            ("Invalid bootstrap L1 table"));
577         /* Find the address of the L2 table */
578         l2 = (pt_entry_t *)init_pt_va;
579         *l2_slot = pmap_l2_index(va);
580
581         return (l2);
582 }
583
584 static vm_paddr_t
585 pmap_early_vtophys(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va)
586 {
587         u_int l1_slot, l2_slot;
588         pt_entry_t *l2;
589
590         l2 = pmap_early_page_idx(l1pt, va, &l1_slot, &l2_slot);
591
592         return ((l2[l2_slot] & ~ATTR_MASK) + (va & L2_OFFSET));
593 }
594
595 static void
596 pmap_bootstrap_dmap(vm_offset_t kern_l1, vm_paddr_t min_pa, vm_paddr_t max_pa)
597 {
598         vm_offset_t va;
599         vm_paddr_t pa;
600         u_int l1_slot;
601
602         pa = dmap_phys_base = min_pa & ~L1_OFFSET;
603         va = DMAP_MIN_ADDRESS;
604         for (; va < DMAP_MAX_ADDRESS && pa < max_pa;
605             pa += L1_SIZE, va += L1_SIZE, l1_slot++) {
606                 l1_slot = ((va - DMAP_MIN_ADDRESS) >> L1_SHIFT);
607
608                 pmap_load_store(&pagetable_dmap[l1_slot],
609                     (pa & ~L1_OFFSET) | ATTR_DEFAULT |
610                     ATTR_IDX(CACHED_MEMORY) | L1_BLOCK);
611         }
612
613         /* Set the upper limit of the DMAP region */
614         dmap_phys_max = pa;
615         dmap_max_addr = va;
616
617         cpu_dcache_wb_range((vm_offset_t)pagetable_dmap,
618             PAGE_SIZE * DMAP_TABLES);
619         cpu_tlb_flushID();
620 }
621
622 static vm_offset_t
623 pmap_bootstrap_l2(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va, vm_offset_t l2_start)
624 {
625         vm_offset_t l2pt;
626         vm_paddr_t pa;
627         pd_entry_t *l1;
628         u_int l1_slot;
629
630         KASSERT((va & L1_OFFSET) == 0, ("Invalid virtual address"));
631
632         l1 = (pd_entry_t *)l1pt;
633         l1_slot = pmap_l1_index(va);
634         l2pt = l2_start;
635
636         for (; va < VM_MAX_KERNEL_ADDRESS; l1_slot++, va += L1_SIZE) {
637                 KASSERT(l1_slot < Ln_ENTRIES, ("Invalid L1 index"));
638
639                 pa = pmap_early_vtophys(l1pt, l2pt);
640                 pmap_load_store(&l1[l1_slot],
641                     (pa & ~Ln_TABLE_MASK) | L1_TABLE);
642                 l2pt += PAGE_SIZE;
643         }
644
645         /* Clean the L2 page table */
646         memset((void *)l2_start, 0, l2pt - l2_start);
647         cpu_dcache_wb_range(l2_start, l2pt - l2_start);
648
649         /* Flush the l1 table to ram */
650         cpu_dcache_wb_range((vm_offset_t)l1, PAGE_SIZE);
651
652         return l2pt;
653 }
654
655 static vm_offset_t
656 pmap_bootstrap_l3(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va, vm_offset_t l3_start)
657 {
658         vm_offset_t l2pt, l3pt;
659         vm_paddr_t pa;
660         pd_entry_t *l2;
661         u_int l2_slot;
662
663         KASSERT((va & L2_OFFSET) == 0, ("Invalid virtual address"));
664
665         l2 = pmap_l2(kernel_pmap, va);
666         l2 = (pd_entry_t *)rounddown2((uintptr_t)l2, PAGE_SIZE);
667         l2pt = (vm_offset_t)l2;
668         l2_slot = pmap_l2_index(va);
669         l3pt = l3_start;
670
671         for (; va < VM_MAX_KERNEL_ADDRESS; l2_slot++, va += L2_SIZE) {
672                 KASSERT(l2_slot < Ln_ENTRIES, ("Invalid L2 index"));
673
674                 pa = pmap_early_vtophys(l1pt, l3pt);
675                 pmap_load_store(&l2[l2_slot],
676                     (pa & ~Ln_TABLE_MASK) | L2_TABLE);
677                 l3pt += PAGE_SIZE;
678         }
679
680         /* Clean the L2 page table */
681         memset((void *)l3_start, 0, l3pt - l3_start);
682         cpu_dcache_wb_range(l3_start, l3pt - l3_start);
683
684         cpu_dcache_wb_range((vm_offset_t)l2, PAGE_SIZE);
685
686         return l3pt;
687 }
688
689 /*
690  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
691  */
692 void
693 pmap_bootstrap(vm_offset_t l0pt, vm_offset_t l1pt, vm_paddr_t kernstart,
694     vm_size_t kernlen)
695 {
696         u_int l1_slot, l2_slot, avail_slot, map_slot, used_map_slot;
697         uint64_t kern_delta;
698         pt_entry_t *l2;
699         vm_offset_t va, freemempos;
700         vm_offset_t dpcpu, msgbufpv;
701         vm_paddr_t pa, max_pa, min_pa;
702         int i;
703
704         kern_delta = KERNBASE - kernstart;
705         physmem = 0;
706
707         printf("pmap_bootstrap %lx %lx %lx\n", l1pt, kernstart, kernlen);
708         printf("%lx\n", l1pt);
709         printf("%lx\n", (KERNBASE >> L1_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK);
710
711         /* Set this early so we can use the pagetable walking functions */
712         kernel_pmap_store.pm_l0 = (pd_entry_t *)l0pt;
713         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
714
715         /* Assume the address we were loaded to is a valid physical address */
716         min_pa = max_pa = KERNBASE - kern_delta;
717
718         /*
719          * Find the minimum physical address. physmap is sorted,
720          * but may contain empty ranges.
721          */
722         for (i = 0; i < (physmap_idx * 2); i += 2) {
723                 if (physmap[i] == physmap[i + 1])
724                         continue;
725                 if (physmap[i] <= min_pa)
726                         min_pa = physmap[i];
727                 if (physmap[i + 1] > max_pa)
728                         max_pa = physmap[i + 1];
729         }
730
731         /* Create a direct map region early so we can use it for pa -> va */
732         pmap_bootstrap_dmap(l1pt, min_pa, max_pa);
733
734         va = KERNBASE;
735         pa = KERNBASE - kern_delta;
736
737         /*
738          * Start to initialise phys_avail by copying from physmap
739          * up to the physical address KERNBASE points at.
740          */
741         map_slot = avail_slot = 0;
742         for (; map_slot < (physmap_idx * 2) &&
743             avail_slot < (PHYS_AVAIL_SIZE - 2); map_slot += 2) {
744                 if (physmap[map_slot] == physmap[map_slot + 1])
745                         continue;
746
747                 if (physmap[map_slot] <= pa &&
748                     physmap[map_slot + 1] > pa)
749                         break;
750
751                 phys_avail[avail_slot] = physmap[map_slot];
752                 phys_avail[avail_slot + 1] = physmap[map_slot + 1];
753                 physmem += (phys_avail[avail_slot + 1] -
754                     phys_avail[avail_slot]) >> PAGE_SHIFT;
755                 avail_slot += 2;
756         }
757
758         /* Add the memory before the kernel */
759         if (physmap[avail_slot] < pa && avail_slot < (PHYS_AVAIL_SIZE - 2)) {
760                 phys_avail[avail_slot] = physmap[map_slot];
761                 phys_avail[avail_slot + 1] = pa;
762                 physmem += (phys_avail[avail_slot + 1] -
763                     phys_avail[avail_slot]) >> PAGE_SHIFT;
764                 avail_slot += 2;
765         }
766         used_map_slot = map_slot;
767
768         /*
769          * Read the page table to find out what is already mapped.
770          * This assumes we have mapped a block of memory from KERNBASE
771          * using a single L1 entry.
772          */
773         l2 = pmap_early_page_idx(l1pt, KERNBASE, &l1_slot, &l2_slot);
774
775         /* Sanity check the index, KERNBASE should be the first VA */
776         KASSERT(l2_slot == 0, ("The L2 index is non-zero"));
777
778         /* Find how many pages we have mapped */
779         for (; l2_slot < Ln_ENTRIES; l2_slot++) {
780                 if ((l2[l2_slot] & ATTR_DESCR_MASK) == 0)
781                         break;
782
783                 /* Check locore used L2 blocks */
784                 KASSERT((l2[l2_slot] & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK,
785                     ("Invalid bootstrap L2 table"));
786                 KASSERT((l2[l2_slot] & ~ATTR_MASK) == pa,
787                     ("Incorrect PA in L2 table"));
788
789                 va += L2_SIZE;
790                 pa += L2_SIZE;
791         }
792
793         va = roundup2(va, L1_SIZE);
794
795         freemempos = KERNBASE + kernlen;
796         freemempos = roundup2(freemempos, PAGE_SIZE);
797         /* Create the l2 tables up to VM_MAX_KERNEL_ADDRESS */
798         freemempos = pmap_bootstrap_l2(l1pt, va, freemempos);
799         /* And the l3 tables for the early devmap */
800         freemempos = pmap_bootstrap_l3(l1pt,
801             VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - L2_SIZE, freemempos);
802
803         cpu_tlb_flushID();
804
805 #define alloc_pages(var, np)                                            \
806         (var) = freemempos;                                             \
807         freemempos += (np * PAGE_SIZE);                                 \
808         memset((char *)(var), 0, ((np) * PAGE_SIZE));
809
810         /* Allocate dynamic per-cpu area. */
811         alloc_pages(dpcpu, DPCPU_SIZE / PAGE_SIZE);
812         dpcpu_init((void *)dpcpu, 0);
813
814         /* Allocate memory for the msgbuf, e.g. for /sbin/dmesg */
815         alloc_pages(msgbufpv, round_page(msgbufsize) / PAGE_SIZE);
816         msgbufp = (void *)msgbufpv;
817
818         virtual_avail = roundup2(freemempos, L1_SIZE);
819         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - L2_SIZE;
820         kernel_vm_end = virtual_avail;
821
822         pa = pmap_early_vtophys(l1pt, freemempos);
823
824         /* Finish initialising physmap */
825         map_slot = used_map_slot;
826         for (; avail_slot < (PHYS_AVAIL_SIZE - 2) &&
827             map_slot < (physmap_idx * 2); map_slot += 2) {
828                 if (physmap[map_slot] == physmap[map_slot + 1])
829                         continue;
830
831                 /* Have we used the current range? */
832                 if (physmap[map_slot + 1] <= pa)
833                         continue;
834
835                 /* Do we need to split the entry? */
836                 if (physmap[map_slot] < pa) {
837                         phys_avail[avail_slot] = pa;
838                         phys_avail[avail_slot + 1] = physmap[map_slot + 1];
839                 } else {
840                         phys_avail[avail_slot] = physmap[map_slot];
841                         phys_avail[avail_slot + 1] = physmap[map_slot + 1];
842                 }
843                 physmem += (phys_avail[avail_slot + 1] -
844                     phys_avail[avail_slot]) >> PAGE_SHIFT;
845
846                 avail_slot += 2;
847         }
848         phys_avail[avail_slot] = 0;
849         phys_avail[avail_slot + 1] = 0;
850
851         /*
852          * Maxmem isn't the "maximum memory", it's one larger than the
853          * highest page of the physical address space.  It should be
854          * called something like "Maxphyspage".
855          */
856         Maxmem = atop(phys_avail[avail_slot - 1]);
857
858         cpu_tlb_flushID();
859 }
860
861 /*
862  *      Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
863  */
864 void
865 pmap_page_init(vm_page_t m)
866 {
867
868         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
869         m->md.pv_memattr = VM_MEMATTR_WRITE_BACK;
870 }
871
872 /*
873  *      Initialize the pmap module.
874  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
875  *      system needs to map virtual memory.
876  */
877 void
878 pmap_init(void)
879 {
880         vm_size_t s;
881         int i, pv_npg;
882
883         /*
884          * Are large page mappings enabled?
885          */
886         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.superpages_enabled", &superpages_enabled);
887
888         /*
889          * Initialize the pv chunk list mutex.
890          */
891         mtx_init(&pv_chunks_mutex, "pmap pv chunk list", NULL, MTX_DEF);
892
893         /*
894          * Initialize the pool of pv list locks.
895          */
896         for (i = 0; i < NPV_LIST_LOCKS; i++)
897                 rw_init(&pv_list_locks[i], "pmap pv list");
898
899         /*
900          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
901          */
902         pv_npg = howmany(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end, L2_SIZE);
903
904         /*
905          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
906          */
907         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
908         s = round_page(s);
909         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
910             M_WAITOK | M_ZERO);
911         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
912                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
913         TAILQ_INIT(&pv_dummy.pv_list);
914 }
915
916 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, l2, CTLFLAG_RD, 0,
917     "2MB page mapping counters");
918
919 static u_long pmap_l2_demotions;
920 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_l2, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
921     &pmap_l2_demotions, 0, "2MB page demotions");
922
923 static u_long pmap_l2_p_failures;
924 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_l2, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
925     &pmap_l2_p_failures, 0, "2MB page promotion failures");
926
927 static u_long pmap_l2_promotions;
928 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_l2, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
929     &pmap_l2_promotions, 0, "2MB page promotions");
930
931 /*
932  * Invalidate a single TLB entry.
933  */
934 PMAP_INLINE void
935 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
936 {
937
938         sched_pin();
939         __asm __volatile(
940             "dsb  ishst         \n"
941             "tlbi vaae1is, %0   \n"
942             "dsb  ish           \n"
943             "isb                \n"
944             : : "r"(va >> PAGE_SHIFT));
945         sched_unpin();
946 }
947
948 PMAP_INLINE void
949 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
950 {
951         vm_offset_t addr;
952
953         sched_pin();
954         dsb(ishst);
955         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE) {
956                 __asm __volatile(
957                     "tlbi vaae1is, %0" : : "r"(addr >> PAGE_SHIFT));
958         }
959         __asm __volatile(
960             "dsb  ish   \n"
961             "isb        \n");
962         sched_unpin();
963 }
964
965 PMAP_INLINE void
966 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
967 {
968
969         sched_pin();
970         __asm __volatile(
971             "dsb  ishst         \n"
972             "tlbi vmalle1is     \n"
973             "dsb  ish           \n"
974             "isb                \n");
975         sched_unpin();
976 }
977
978 /*
979  *      Routine:        pmap_extract
980  *      Function:
981  *              Extract the physical page address associated
982  *              with the given map/virtual_address pair.
983  */
984 vm_paddr_t
985 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
986 {
987         pt_entry_t *pte, tpte;
988         vm_paddr_t pa;
989         int lvl;
990
991         pa = 0;
992         PMAP_LOCK(pmap);
993         /*
994          * Find the block or page map for this virtual address. pmap_pte
995          * will return either a valid block/page entry, or NULL.
996          */
997         pte = pmap_pte(pmap, va, &lvl);
998         if (pte != NULL) {
999                 tpte = pmap_load(pte);
1000                 pa = tpte & ~ATTR_MASK;
1001                 switch(lvl) {
1002                 case 1:
1003                         KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L1_BLOCK,
1004                             ("pmap_extract: Invalid L1 pte found: %lx",
1005                             tpte & ATTR_DESCR_MASK));
1006                         pa |= (va & L1_OFFSET);
1007                         break;
1008                 case 2:
1009                         KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK,
1010                             ("pmap_extract: Invalid L2 pte found: %lx",
1011                             tpte & ATTR_DESCR_MASK));
1012                         pa |= (va & L2_OFFSET);
1013                         break;
1014                 case 3:
1015                         KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L3_PAGE,
1016                             ("pmap_extract: Invalid L3 pte found: %lx",
1017                             tpte & ATTR_DESCR_MASK));
1018                         pa |= (va & L3_OFFSET);
1019                         break;
1020                 }
1021         }
1022         PMAP_UNLOCK(pmap);
1023         return (pa);
1024 }
1025
1026 /*
1027  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1028  *      Function:
1029  *              Atomically extract and hold the physical page
1030  *              with the given pmap and virtual address pair
1031  *              if that mapping permits the given protection.
1032  */
1033 vm_page_t
1034 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1035 {
1036         pt_entry_t *pte, tpte;
1037         vm_offset_t off;
1038         vm_paddr_t pa;
1039         vm_page_t m;
1040         int lvl;
1041
1042         pa = 0;
1043         m = NULL;
1044         PMAP_LOCK(pmap);
1045 retry:
1046         pte = pmap_pte(pmap, va, &lvl);
1047         if (pte != NULL) {
1048                 tpte = pmap_load(pte);
1049
1050                 KASSERT(lvl > 0 && lvl <= 3,
1051                     ("pmap_extract_and_hold: Invalid level %d", lvl));
1052                 CTASSERT(L1_BLOCK == L2_BLOCK);
1053                 KASSERT((lvl == 3 && (tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L3_PAGE) ||
1054                     (lvl < 3 && (tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L1_BLOCK),
1055                     ("pmap_extract_and_hold: Invalid pte at L%d: %lx", lvl,
1056                      tpte & ATTR_DESCR_MASK));
1057                 if (((tpte & ATTR_AP_RW_BIT) == ATTR_AP(ATTR_AP_RW)) ||
1058                     ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1059                         switch(lvl) {
1060                         case 1:
1061                                 off = va & L1_OFFSET;
1062                                 break;
1063                         case 2:
1064                                 off = va & L2_OFFSET;
1065                                 break;
1066                         case 3:
1067                         default:
1068                                 off = 0;
1069                         }
1070                         if (vm_page_pa_tryrelock(pmap,
1071                             (tpte & ~ATTR_MASK) | off, &pa))
1072                                 goto retry;
1073                         m = PHYS_TO_VM_PAGE((tpte & ~ATTR_MASK) | off);
1074                         vm_page_hold(m);
1075                 }
1076         }
1077         PA_UNLOCK_COND(pa);
1078         PMAP_UNLOCK(pmap);
1079         return (m);
1080 }
1081
1082 vm_paddr_t
1083 pmap_kextract(vm_offset_t va)
1084 {
1085         pt_entry_t *pte, tpte;
1086         vm_paddr_t pa;
1087         int lvl;
1088
1089         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS) {
1090                 pa = DMAP_TO_PHYS(va);
1091         } else {
1092                 pa = 0;
1093                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, va, &lvl);
1094                 if (pte != NULL) {
1095                         tpte = pmap_load(pte);
1096                         pa = tpte & ~ATTR_MASK;
1097                         switch(lvl) {
1098                         case 1:
1099                                 KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L1_BLOCK,
1100                                     ("pmap_kextract: Invalid L1 pte found: %lx",
1101                                     tpte & ATTR_DESCR_MASK));
1102                                 pa |= (va & L1_OFFSET);
1103                                 break;
1104                         case 2:
1105                                 KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK,
1106                                     ("pmap_kextract: Invalid L2 pte found: %lx",
1107                                     tpte & ATTR_DESCR_MASK));
1108                                 pa |= (va & L2_OFFSET);
1109                                 break;
1110                         case 3:
1111                                 KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L3_PAGE,
1112                                     ("pmap_kextract: Invalid L3 pte found: %lx",
1113                                     tpte & ATTR_DESCR_MASK));
1114                                 pa |= (va & L3_OFFSET);
1115                                 break;
1116                         }
1117                 }
1118         }
1119         return (pa);
1120 }
1121
1122 /***************************************************
1123  * Low level mapping routines.....
1124  ***************************************************/
1125
1126 static void
1127 pmap_kenter(vm_offset_t sva, vm_size_t size, vm_paddr_t pa, int mode)
1128 {
1129         pd_entry_t *pde;
1130         pt_entry_t *pte;
1131         vm_offset_t va;
1132         int lvl;
1133
1134         KASSERT((pa & L3_OFFSET) == 0,
1135            ("pmap_kenter: Invalid physical address"));
1136         KASSERT((sva & L3_OFFSET) == 0,
1137            ("pmap_kenter: Invalid virtual address"));
1138         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
1139             ("pmap_kenter: Mapping is not page-sized"));
1140
1141         va = sva;
1142         while (size != 0) {
1143                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, va, &lvl);
1144                 KASSERT(pde != NULL,
1145                     ("pmap_kenter: Invalid page entry, va: 0x%lx", va));
1146                 KASSERT(lvl == 2, ("pmap_kenter: Invalid level %d", lvl));
1147
1148                 pte = pmap_l2_to_l3(pde, va);
1149                 pmap_load_store(pte, (pa & ~L3_OFFSET) | ATTR_DEFAULT |
1150                     ATTR_IDX(mode) | L3_PAGE);
1151                 PTE_SYNC(pte);
1152
1153                 va += PAGE_SIZE;
1154                 pa += PAGE_SIZE;
1155                 size -= PAGE_SIZE;
1156         }
1157         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1158 }
1159
1160 void
1161 pmap_kenter_device(vm_offset_t sva, vm_size_t size, vm_paddr_t pa)
1162 {
1163
1164         pmap_kenter(sva, size, pa, DEVICE_MEMORY);
1165 }
1166
1167 /*
1168  * Remove a page from the kernel pagetables.
1169  */
1170 PMAP_INLINE void
1171 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1172 {
1173         pt_entry_t *pte;
1174         int lvl;
1175
1176         pte = pmap_pte(kernel_pmap, va, &lvl);
1177         KASSERT(pte != NULL, ("pmap_kremove: Invalid address"));
1178         KASSERT(lvl == 3, ("pmap_kremove: Invalid pte level %d", lvl));
1179
1180         if (pmap_l3_valid_cacheable(pmap_load(pte)))
1181                 cpu_dcache_wb_range(va, L3_SIZE);
1182         pmap_load_clear(pte);
1183         PTE_SYNC(pte);
1184         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
1185 }
1186
1187 void
1188 pmap_kremove_device(vm_offset_t sva, vm_size_t size)
1189 {
1190         pt_entry_t *pte;
1191         vm_offset_t va;
1192         int lvl;
1193
1194         KASSERT((sva & L3_OFFSET) == 0,
1195            ("pmap_kremove_device: Invalid virtual address"));
1196         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
1197             ("pmap_kremove_device: Mapping is not page-sized"));
1198
1199         va = sva;
1200         while (size != 0) {
1201                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, va, &lvl);
1202                 KASSERT(pte != NULL, ("Invalid page table, va: 0x%lx", va));
1203                 KASSERT(lvl == 3,
1204                     ("Invalid device pagetable level: %d != 3", lvl));
1205                 pmap_load_clear(pte);
1206                 PTE_SYNC(pte);
1207
1208                 va += PAGE_SIZE;
1209                 size -= PAGE_SIZE;
1210         }
1211         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1212 }
1213
1214 /*
1215  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1216  *      virtual address space.
1217  *
1218  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1219  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1220  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1221  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1222  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1223  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1224  *      region.
1225  */
1226 vm_offset_t
1227 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1228 {
1229         return PHYS_TO_DMAP(start);
1230 }
1231
1232
1233 /*
1234  * Add a list of wired pages to the kva
1235  * this routine is only used for temporary
1236  * kernel mappings that do not need to have
1237  * page modification or references recorded.
1238  * Note that old mappings are simply written
1239  * over.  The page *must* be wired.
1240  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1241  */
1242 void
1243 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1244 {
1245         pd_entry_t *pde;
1246         pt_entry_t *pte, pa;
1247         vm_offset_t va;
1248         vm_page_t m;
1249         int i, lvl;
1250
1251         va = sva;
1252         for (i = 0; i < count; i++) {
1253                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, va, &lvl);
1254                 KASSERT(pde != NULL,
1255                     ("pmap_qenter: Invalid page entry, va: 0x%lx", va));
1256                 KASSERT(lvl == 2,
1257                     ("pmap_qenter: Invalid level %d", lvl));
1258
1259                 m = ma[i];
1260                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | ATTR_DEFAULT | ATTR_AP(ATTR_AP_RW) |
1261                     ATTR_IDX(m->md.pv_memattr) | L3_PAGE;
1262                 pte = pmap_l2_to_l3(pde, va);
1263                 pmap_load_store(pte, pa);
1264                 PTE_SYNC(pte);
1265
1266                 va += L3_SIZE;
1267         }
1268         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1269 }
1270
1271 /*
1272  * This routine tears out page mappings from the
1273  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1274  */
1275 void
1276 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1277 {
1278         pt_entry_t *pte;
1279         vm_offset_t va;
1280         int lvl;
1281
1282         KASSERT(sva >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS, ("usermode va %lx", sva));
1283
1284         va = sva;
1285         while (count-- > 0) {
1286                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, va, &lvl);
1287                 KASSERT(lvl == 3,
1288                     ("Invalid device pagetable level: %d != 3", lvl));
1289                 if (pte != NULL) {
1290                         if (pmap_l3_valid_cacheable(pmap_load(pte)))
1291                                 cpu_dcache_wb_range(va, L3_SIZE);
1292                         pmap_load_clear(pte);
1293                         PTE_SYNC(pte);
1294                 }
1295
1296                 va += PAGE_SIZE;
1297         }
1298         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1299 }
1300
1301 /***************************************************
1302  * Page table page management routines.....
1303  ***************************************************/
1304 static __inline void
1305 pmap_free_zero_pages(struct spglist *free)
1306 {
1307         vm_page_t m;
1308
1309         while ((m = SLIST_FIRST(free)) != NULL) {
1310                 SLIST_REMOVE_HEAD(free, plinks.s.ss);
1311                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1312                 vm_page_free_toq(m);
1313         }
1314 }
1315
1316 /*
1317  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1318  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1319  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1320  */
1321 static __inline void
1322 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1323     boolean_t set_PG_ZERO)
1324 {
1325
1326         if (set_PG_ZERO)
1327                 m->flags |= PG_ZERO;
1328         else
1329                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1330         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1331 }
1332
1333 /*
1334  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1335  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1336  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1337  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1338  */
1339 static inline boolean_t
1340 pmap_unwire_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, struct spglist *free)
1341 {
1342
1343         --m->wire_count;
1344         if (m->wire_count == 0) {
1345                 _pmap_unwire_l3(pmap, va, m, free);
1346                 return (TRUE);
1347         } else
1348                 return (FALSE);
1349 }
1350
1351 static void
1352 _pmap_unwire_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, struct spglist *free)
1353 {
1354
1355         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1356         /*
1357          * unmap the page table page
1358          */
1359         if (m->pindex >= (NUL2E + NUL1E)) {
1360                 /* l1 page */
1361                 pd_entry_t *l0;
1362
1363                 l0 = pmap_l0(pmap, va);
1364                 pmap_load_clear(l0);
1365                 PTE_SYNC(l0);
1366         } else if (m->pindex >= NUL2E) {
1367                 /* l2 page */
1368                 pd_entry_t *l1;
1369
1370                 l1 = pmap_l1(pmap, va);
1371                 pmap_load_clear(l1);
1372                 PTE_SYNC(l1);
1373         } else {
1374                 /* l3 page */
1375                 pd_entry_t *l2;
1376
1377                 l2 = pmap_l2(pmap, va);
1378                 pmap_load_clear(l2);
1379                 PTE_SYNC(l2);
1380         }
1381         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
1382         if (m->pindex < NUL2E) {
1383                 /* We just released an l3, unhold the matching l2 */
1384                 pd_entry_t *l1, tl1;
1385                 vm_page_t l2pg;
1386
1387                 l1 = pmap_l1(pmap, va);
1388                 tl1 = pmap_load(l1);
1389                 l2pg = PHYS_TO_VM_PAGE(tl1 & ~ATTR_MASK);
1390                 pmap_unwire_l3(pmap, va, l2pg, free);
1391         } else if (m->pindex < (NUL2E + NUL1E)) {
1392                 /* We just released an l2, unhold the matching l1 */
1393                 pd_entry_t *l0, tl0;
1394                 vm_page_t l1pg;
1395
1396                 l0 = pmap_l0(pmap, va);
1397                 tl0 = pmap_load(l0);
1398                 l1pg = PHYS_TO_VM_PAGE(tl0 & ~ATTR_MASK);
1399                 pmap_unwire_l3(pmap, va, l1pg, free);
1400         }
1401         pmap_invalidate_page(pmap, va);
1402
1403         /*
1404          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1405          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1406          * down is begun.
1407          */
1408         atomic_subtract_rel_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1409
1410         /*
1411          * Put page on a list so that it is released after
1412          * *ALL* TLB shootdown is done
1413          */
1414         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1415 }
1416
1417 /*
1418  * After removing an l3 entry, this routine is used to
1419  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1420  */
1421 static int
1422 pmap_unuse_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t ptepde,
1423     struct spglist *free)
1424 {
1425         vm_page_t mpte;
1426
1427         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1428                 return (0);
1429         KASSERT(ptepde != 0, ("pmap_unuse_pt: ptepde != 0"));
1430         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & ~ATTR_MASK);
1431         return (pmap_unwire_l3(pmap, va, mpte, free));
1432 }
1433
1434 void
1435 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1436 {
1437
1438         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1439         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof(pmap->pm_stats));
1440         pmap->pm_l0 = kernel_pmap->pm_l0;
1441         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1442 }
1443
1444 int
1445 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1446 {
1447         vm_paddr_t l0phys;
1448         vm_page_t l0pt;
1449
1450         /*
1451          * allocate the l0 page
1452          */
1453         while ((l0pt = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
1454             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL)
1455                 VM_WAIT;
1456
1457         l0phys = VM_PAGE_TO_PHYS(l0pt);
1458         pmap->pm_l0 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(l0phys);
1459
1460         if ((l0pt->flags & PG_ZERO) == 0)
1461                 pagezero(pmap->pm_l0);
1462
1463         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1464         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof(pmap->pm_stats));
1465
1466         return (1);
1467 }
1468
1469 /*
1470  * This routine is called if the desired page table page does not exist.
1471  *
1472  * If page table page allocation fails, this routine may sleep before
1473  * returning NULL.  It sleeps only if a lock pointer was given.
1474  *
1475  * Note: If a page allocation fails at page table level two or three,
1476  * one or two pages may be held during the wait, only to be released
1477  * afterwards.  This conservative approach is easily argued to avoid
1478  * race conditions.
1479  */
1480 static vm_page_t
1481 _pmap_alloc_l3(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex, struct rwlock **lockp)
1482 {
1483         vm_page_t m, l1pg, l2pg;
1484
1485         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1486
1487         /*
1488          * Allocate a page table page.
1489          */
1490         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1491             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1492                 if (lockp != NULL) {
1493                         RELEASE_PV_LIST_LOCK(lockp);
1494                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1495                         VM_WAIT;
1496                         PMAP_LOCK(pmap);
1497                 }
1498
1499                 /*
1500                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1501                  * page may have been allocated.
1502                  */
1503                 return (NULL);
1504         }
1505         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1506                 pmap_zero_page(m);
1507
1508         /*
1509          * Map the pagetable page into the process address space, if
1510          * it isn't already there.
1511          */
1512
1513         if (ptepindex >= (NUL2E + NUL1E)) {
1514                 pd_entry_t *l0;
1515                 vm_pindex_t l0index;
1516
1517                 l0index = ptepindex - (NUL2E + NUL1E);
1518                 l0 = &pmap->pm_l0[l0index];
1519                 pmap_load_store(l0, VM_PAGE_TO_PHYS(m) | L0_TABLE);
1520                 PTE_SYNC(l0);
1521         } else if (ptepindex >= NUL2E) {
1522                 vm_pindex_t l0index, l1index;
1523                 pd_entry_t *l0, *l1;
1524                 pd_entry_t tl0;
1525
1526                 l1index = ptepindex - NUL2E;
1527                 l0index = l1index >> L0_ENTRIES_SHIFT;
1528
1529                 l0 = &pmap->pm_l0[l0index];
1530                 tl0 = pmap_load(l0);
1531                 if (tl0 == 0) {
1532                         /* recurse for allocating page dir */
1533                         if (_pmap_alloc_l3(pmap, NUL2E + NUL1E + l0index,
1534                             lockp) == NULL) {
1535                                 --m->wire_count;
1536                                 /* XXX: release mem barrier? */
1537                                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1538                                 vm_page_free_zero(m);
1539                                 return (NULL);
1540                         }
1541                 } else {
1542                         l1pg = PHYS_TO_VM_PAGE(tl0 & ~ATTR_MASK);
1543                         l1pg->wire_count++;
1544                 }
1545
1546                 l1 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pmap_load(l0) & ~ATTR_MASK);
1547                 l1 = &l1[ptepindex & Ln_ADDR_MASK];
1548                 pmap_load_store(l1, VM_PAGE_TO_PHYS(m) | L1_TABLE);
1549                 PTE_SYNC(l1);
1550         } else {
1551                 vm_pindex_t l0index, l1index;
1552                 pd_entry_t *l0, *l1, *l2;
1553                 pd_entry_t tl0, tl1;
1554
1555                 l1index = ptepindex >> Ln_ENTRIES_SHIFT;
1556                 l0index = l1index >> L0_ENTRIES_SHIFT;
1557
1558                 l0 = &pmap->pm_l0[l0index];
1559                 tl0 = pmap_load(l0);
1560                 if (tl0 == 0) {
1561                         /* recurse for allocating page dir */
1562                         if (_pmap_alloc_l3(pmap, NUL2E + l1index,
1563                             lockp) == NULL) {
1564                                 --m->wire_count;
1565                                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1566                                 vm_page_free_zero(m);
1567                                 return (NULL);
1568                         }
1569                         tl0 = pmap_load(l0);
1570                         l1 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(tl0 & ~ATTR_MASK);
1571                         l1 = &l1[l1index & Ln_ADDR_MASK];
1572                 } else {
1573                         l1 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(tl0 & ~ATTR_MASK);
1574                         l1 = &l1[l1index & Ln_ADDR_MASK];
1575                         tl1 = pmap_load(l1);
1576                         if (tl1 == 0) {
1577                                 /* recurse for allocating page dir */
1578                                 if (_pmap_alloc_l3(pmap, NUL2E + l1index,
1579                                     lockp) == NULL) {
1580                                         --m->wire_count;
1581                                         /* XXX: release mem barrier? */
1582                                         atomic_subtract_int(
1583                                             &vm_cnt.v_wire_count, 1);
1584                                         vm_page_free_zero(m);
1585                                         return (NULL);
1586                                 }
1587                         } else {
1588                                 l2pg = PHYS_TO_VM_PAGE(tl1 & ~ATTR_MASK);
1589                                 l2pg->wire_count++;
1590                         }
1591                 }
1592
1593                 l2 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pmap_load(l1) & ~ATTR_MASK);
1594                 l2 = &l2[ptepindex & Ln_ADDR_MASK];
1595                 pmap_load_store(l2, VM_PAGE_TO_PHYS(m) | L2_TABLE);
1596                 PTE_SYNC(l2);
1597         }
1598
1599         pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
1600
1601         return (m);
1602 }
1603
1604 static vm_page_t
1605 pmap_alloc_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct rwlock **lockp)
1606 {
1607         vm_pindex_t ptepindex;
1608         pd_entry_t *pde, tpde;
1609 #ifdef INVARIANTS
1610         pt_entry_t *pte;
1611 #endif
1612         vm_page_t m;
1613         int lvl;
1614
1615         /*
1616          * Calculate pagetable page index
1617          */
1618         ptepindex = pmap_l2_pindex(va);
1619 retry:
1620         /*
1621          * Get the page directory entry
1622          */
1623         pde = pmap_pde(pmap, va, &lvl);
1624
1625         /*
1626          * If the page table page is mapped, we just increment the hold count,
1627          * and activate it. If we get a level 2 pde it will point to a level 3
1628          * table.
1629          */
1630         switch (lvl) {
1631         case -1:
1632                 break;
1633         case 0:
1634 #ifdef INVARIANTS
1635                 pte = pmap_l0_to_l1(pde, va);
1636                 KASSERT(pmap_load(pte) == 0,
1637                     ("pmap_alloc_l3: TODO: l0 superpages"));
1638 #endif
1639                 break;
1640         case 1:
1641 #ifdef INVARIANTS
1642                 pte = pmap_l1_to_l2(pde, va);
1643                 KASSERT(pmap_load(pte) == 0,
1644                     ("pmap_alloc_l3: TODO: l1 superpages"));
1645 #endif
1646                 break;
1647         case 2:
1648                 tpde = pmap_load(pde);
1649                 if (tpde != 0) {
1650                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpde & ~ATTR_MASK);
1651                         m->wire_count++;
1652                         return (m);
1653                 }
1654                 break;
1655         default:
1656                 panic("pmap_alloc_l3: Invalid level %d", lvl);
1657         }
1658
1659         /*
1660          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1661          */
1662         m = _pmap_alloc_l3(pmap, ptepindex, lockp);
1663         if (m == NULL && lockp != NULL)
1664                 goto retry;
1665
1666         return (m);
1667 }
1668
1669
1670 /***************************************************
1671  * Pmap allocation/deallocation routines.
1672  ***************************************************/
1673
1674 /*
1675  * Release any resources held by the given physical map.
1676  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1677  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1678  */
1679 void
1680 pmap_release(pmap_t pmap)
1681 {
1682         vm_page_t m;
1683
1684         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
1685             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
1686             pmap->pm_stats.resident_count));
1687         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
1688             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
1689
1690         m = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pmap->pm_l0));
1691
1692         m->wire_count--;
1693         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1694         vm_page_free_zero(m);
1695 }
1696
1697 static int
1698 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1699 {
1700         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
1701
1702         return sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req);
1703 }
1704 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD,
1705     0, 0, kvm_size, "LU", "Size of KVM");
1706
1707 static int
1708 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1709 {
1710         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
1711
1712         return sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req);
1713 }
1714 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD,
1715     0, 0, kvm_free, "LU", "Amount of KVM free");
1716
1717 /*
1718  * grow the number of kernel page table entries, if needed
1719  */
1720 void
1721 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1722 {
1723         vm_paddr_t paddr;
1724         vm_page_t nkpg;
1725         pd_entry_t *l0, *l1, *l2;
1726
1727         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
1728
1729         addr = roundup2(addr, L2_SIZE);
1730         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
1731                 addr = kernel_map->max_offset;
1732         while (kernel_vm_end < addr) {
1733                 l0 = pmap_l0(kernel_pmap, kernel_vm_end);
1734                 KASSERT(pmap_load(l0) != 0,
1735                     ("pmap_growkernel: No level 0 kernel entry"));
1736
1737                 l1 = pmap_l0_to_l1(l0, kernel_vm_end);
1738                 if (pmap_load(l1) == 0) {
1739                         /* We need a new PDP entry */
1740                         nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> L1_SHIFT,
1741                             VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ |
1742                             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1743                         if (nkpg == NULL)
1744                                 panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1745                         if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1746                                 pmap_zero_page(nkpg);
1747                         paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1748                         pmap_load_store(l1, paddr | L1_TABLE);
1749                         PTE_SYNC(l1);
1750                         continue; /* try again */
1751                 }
1752                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, kernel_vm_end);
1753                 if ((pmap_load(l2) & ATTR_AF) != 0) {
1754                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
1755                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1756                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1757                                 break;
1758                         }
1759                         continue;
1760                 }
1761
1762                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> L2_SHIFT,
1763                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
1764                     VM_ALLOC_ZERO);
1765                 if (nkpg == NULL)
1766                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1767                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1768                         pmap_zero_page(nkpg);
1769                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1770                 pmap_load_store(l2, paddr | L2_TABLE);
1771                 PTE_SYNC(l2);
1772                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, kernel_vm_end);
1773
1774                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
1775                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1776                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1777                         break;
1778                 }
1779         }
1780 }
1781
1782
1783 /***************************************************
1784  * page management routines.
1785  ***************************************************/
1786
1787 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
1788 CTASSERT(_NPCM == 3);
1789 CTASSERT(_NPCPV == 168);
1790
1791 static __inline struct pv_chunk *
1792 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
1793 {
1794
1795         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
1796 }
1797
1798 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
1799
1800 #define PC_FREE0        0xfffffffffffffffful
1801 #define PC_FREE1        0xfffffffffffffffful
1802 #define PC_FREE2        0x000000fffffffffful
1803
1804 static const uint64_t pc_freemask[_NPCM] = { PC_FREE0, PC_FREE1, PC_FREE2 };
1805
1806 #if 0
1807 #ifdef PV_STATS
1808 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
1809
1810 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
1811         "Current number of pv entry chunks");
1812 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
1813         "Current number of pv entry chunks allocated");
1814 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
1815         "Current number of pv entry chunks frees");
1816 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
1817         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
1818
1819 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs, pv_entry_count;
1820 static int pv_entry_spare;
1821
1822 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
1823         "Current number of pv entry frees");
1824 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
1825         "Current number of pv entry allocs");
1826 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
1827         "Current number of pv entries");
1828 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
1829         "Current number of spare pv entries");
1830 #endif
1831 #endif /* 0 */
1832
1833 /*
1834  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
1835  * drastic measures to free some pages so we can allocate
1836  * another pv entry chunk.
1837  *
1838  * Returns NULL if PV entries were reclaimed from the specified pmap.
1839  *
1840  * We do not, however, unmap 2mpages because subsequent accesses will
1841  * allocate per-page pv entries until repromotion occurs, thereby
1842  * exacerbating the shortage of free pv entries.
1843  */
1844 static vm_page_t
1845 reclaim_pv_chunk(pmap_t locked_pmap, struct rwlock **lockp)
1846 {
1847
1848         panic("ARM64TODO: reclaim_pv_chunk");
1849 }
1850
1851 /*
1852  * free the pv_entry back to the free list
1853  */
1854 static void
1855 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
1856 {
1857         struct pv_chunk *pc;
1858         int idx, field, bit;
1859
1860         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1861         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_frees, 1));
1862         PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, 1));
1863         PV_STAT(atomic_subtract_long(&pv_entry_count, 1));
1864         pc = pv_to_chunk(pv);
1865         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
1866         field = idx / 64;
1867         bit = idx % 64;
1868         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
1869         if (pc->pc_map[0] != PC_FREE0 || pc->pc_map[1] != PC_FREE1 ||
1870             pc->pc_map[2] != PC_FREE2) {
1871                 /* 98% of the time, pc is already at the head of the list. */
1872                 if (__predict_false(pc != TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk))) {
1873                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1874                         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1875                 }
1876                 return;
1877         }
1878         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1879         free_pv_chunk(pc);
1880 }
1881
1882 static void
1883 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
1884 {
1885         vm_page_t m;
1886
1887         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1888         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1889         mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
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 = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pc));
1895         dump_drop_page(m->phys_addr);
1896         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
1897         vm_page_free(m);
1898 }
1899
1900 /*
1901  * Returns a new PV entry, allocating a new PV chunk from the system when
1902  * needed.  If this PV chunk allocation fails and a PV list lock pointer was
1903  * given, a PV chunk is reclaimed from an arbitrary pmap.  Otherwise, NULL is
1904  * returned.
1905  *
1906  * The given PV list lock may be released.
1907  */
1908 static pv_entry_t
1909 get_pv_entry(pmap_t pmap, struct rwlock **lockp)
1910 {
1911         int bit, field;
1912         pv_entry_t pv;
1913         struct pv_chunk *pc;
1914         vm_page_t m;
1915
1916         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1917         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_allocs, 1));
1918 retry:
1919         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
1920         if (pc != NULL) {
1921                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
1922                         if (pc->pc_map[field]) {
1923                                 bit = ffsl(pc->pc_map[field]) - 1;
1924                                 break;
1925                         }
1926                 }
1927                 if (field < _NPCM) {
1928                         pv = &pc->pc_pventry[field * 64 + bit];
1929                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
1930                         /* If this was the last item, move it to tail */
1931                         if (pc->pc_map[0] == 0 && pc->pc_map[1] == 0 &&
1932                             pc->pc_map[2] == 0) {
1933                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1934                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc,
1935                                     pc_list);
1936                         }
1937                         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_count, 1));
1938                         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pv_entry_spare, 1));
1939                         return (pv);
1940                 }
1941         }
1942         /* No free items, allocate another chunk */
1943         m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1944             VM_ALLOC_WIRED);
1945         if (m == NULL) {
1946                 if (lockp == NULL) {
1947                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
1948                         return (NULL);
1949                 }
1950                 m = reclaim_pv_chunk(pmap, lockp);
1951                 if (m == NULL)
1952                         goto retry;
1953         }
1954         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_count, 1));
1955         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_allocs, 1));
1956         dump_add_page(m->phys_addr);
1957         pc = (void *)PHYS_TO_DMAP(m->phys_addr);
1958         pc->pc_pmap = pmap;
1959         pc->pc_map[0] = PC_FREE0 & ~1ul;        /* preallocated bit 0 */
1960         pc->pc_map[1] = PC_FREE1;
1961         pc->pc_map[2] = PC_FREE2;
1962         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1963         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1964         mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
1965         pv = &pc->pc_pventry[0];
1966         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1967         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_count, 1));
1968         PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, _NPCPV - 1));
1969         return (pv);
1970 }
1971
1972 /*
1973  * Ensure that the number of spare PV entries in the specified pmap meets or
1974  * exceeds the given count, "needed".
1975  *
1976  * The given PV list lock may be released.
1977  */
1978 static void
1979 reserve_pv_entries(pmap_t pmap, int needed, struct rwlock **lockp)
1980 {
1981         struct pch new_tail;
1982         struct pv_chunk *pc;
1983         int avail, free;
1984         vm_page_t m;
1985
1986         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1987         KASSERT(lockp != NULL, ("reserve_pv_entries: lockp is NULL"));
1988
1989         /*
1990          * Newly allocated PV chunks must be stored in a private list until
1991          * the required number of PV chunks have been allocated.  Otherwise,
1992          * reclaim_pv_chunk() could recycle one of these chunks.  In
1993          * contrast, these chunks must be added to the pmap upon allocation.
1994          */
1995         TAILQ_INIT(&new_tail);
1996 retry:
1997         avail = 0;
1998         TAILQ_FOREACH(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list) {
1999                 bit_count((bitstr_t *)pc->pc_map, 0,
2000                     sizeof(pc->pc_map) * NBBY, &free);
2001                 if (free == 0)
2002                         break;
2003                 avail += free;
2004                 if (avail >= needed)
2005                         break;
2006         }
2007         for (; avail < needed; avail += _NPCPV) {
2008                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
2009                     VM_ALLOC_WIRED);
2010                 if (m == NULL) {
2011                         m = reclaim_pv_chunk(pmap, lockp);
2012                         if (m == NULL)
2013                                 goto retry;
2014                 }
2015                 PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_count, 1));
2016                 PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_allocs, 1));
2017                 dump_add_page(m->phys_addr);
2018                 pc = (void *)PHYS_TO_DMAP(m->phys_addr);
2019                 pc->pc_pmap = pmap;
2020                 pc->pc_map[0] = PC_FREE0;
2021                 pc->pc_map[1] = PC_FREE1;
2022                 pc->pc_map[2] = PC_FREE2;
2023                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2024                 TAILQ_INSERT_TAIL(&new_tail, pc, pc_lru);
2025                 PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, _NPCPV));
2026         }
2027         if (!TAILQ_EMPTY(&new_tail)) {
2028                 mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
2029                 TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &new_tail, pc_lru);
2030                 mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
2031         }
2032 }
2033
2034 /*
2035  * First find and then remove the pv entry for the specified pmap and virtual
2036  * address from the specified pv list.  Returns the pv entry if found and NULL
2037  * otherwise.  This operation can be performed on pv lists for either 4KB or
2038  * 2MB page mappings.
2039  */
2040 static __inline pv_entry_t
2041 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2042 {
2043         pv_entry_t pv;
2044
2045         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2046                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2047                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2048                         pvh->pv_gen++;
2049                         break;
2050                 }
2051         }
2052         return (pv);
2053 }
2054
2055 /*
2056  * After demotion from a 2MB page mapping to 512 4KB page mappings,
2057  * destroy the pv entry for the 2MB page mapping and reinstantiate the pv
2058  * entries for each of the 4KB page mappings.
2059  */
2060 static void
2061 pmap_pv_demote_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa,
2062     struct rwlock **lockp)
2063 {
2064         struct md_page *pvh;
2065         struct pv_chunk *pc;
2066         pv_entry_t pv;
2067         vm_offset_t va_last;
2068         vm_page_t m;
2069         int bit, field;
2070
2071         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2072         KASSERT((pa & L2_OFFSET) == 0,
2073             ("pmap_pv_demote_l2: pa is not 2mpage aligned"));
2074         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa);
2075
2076         /*
2077          * Transfer the 2mpage's pv entry for this mapping to the first
2078          * page's pv list.  Once this transfer begins, the pv list lock
2079          * must not be released until the last pv entry is reinstantiated.
2080          */
2081         pvh = pa_to_pvh(pa);
2082         va = va & ~L2_OFFSET;
2083         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2084         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_l2: pv not found"));
2085         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2086         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2087         m->md.pv_gen++;
2088         /* Instantiate the remaining Ln_ENTRIES - 1 pv entries. */
2089         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_allocs, Ln_ENTRIES - 1));
2090         va_last = va + L2_SIZE - PAGE_SIZE;
2091         for (;;) {
2092                 pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2093                 KASSERT(pc->pc_map[0] != 0 || pc->pc_map[1] != 0 ||
2094                     pc->pc_map[2] != 0, ("pmap_pv_demote_l2: missing spare"));
2095                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2096                         while (pc->pc_map[field]) {
2097                                 bit = ffsl(pc->pc_map[field]) - 1;
2098                                 pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2099                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 64 + bit];
2100                                 va += PAGE_SIZE;
2101                                 pv->pv_va = va;
2102                                 m++;
2103                                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2104                             ("pmap_pv_demote_l2: page %p is not managed", m));
2105                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2106                                 m->md.pv_gen++;
2107                                 if (va == va_last)
2108                                         goto out;
2109                         }
2110                 }
2111                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2112                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2113         }
2114 out:
2115         if (pc->pc_map[0] == 0 && pc->pc_map[1] == 0 && pc->pc_map[2] == 0) {
2116                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2117                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2118         }
2119         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_count, Ln_ENTRIES - 1));
2120         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pv_entry_spare, Ln_ENTRIES - 1));
2121 }
2122
2123 /*
2124  * First find and then destroy the pv entry for the specified pmap and virtual
2125  * address.  This operation can be performed on pv lists for either 4KB or 2MB
2126  * page mappings.
2127  */
2128 static void
2129 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2130 {
2131         pv_entry_t pv;
2132
2133         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2134         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2135         free_pv_entry(pmap, pv);
2136 }
2137
2138 /*
2139  * Conditionally create the PV entry for a 4KB page mapping if the required
2140  * memory can be allocated without resorting to reclamation.
2141  */
2142 static boolean_t
2143 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
2144     struct rwlock **lockp)
2145 {
2146         pv_entry_t pv;
2147
2148         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2149         /* Pass NULL instead of the lock pointer to disable reclamation. */
2150         if ((pv = get_pv_entry(pmap, NULL)) != NULL) {
2151                 pv->pv_va = va;
2152                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m);
2153                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2154                 m->md.pv_gen++;
2155                 return (TRUE);
2156         } else
2157                 return (FALSE);
2158 }
2159
2160 /*
2161  * pmap_remove_l3: do the things to unmap a page in a process
2162  */
2163 static int
2164 pmap_remove_l3(pmap_t pmap, pt_entry_t *l3, vm_offset_t va,
2165     pd_entry_t l2e, struct spglist *free, struct rwlock **lockp)
2166 {
2167         struct md_page *pvh;
2168         pt_entry_t old_l3;
2169         vm_page_t m;
2170
2171         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2172         if (pmap_is_current(pmap) && pmap_l3_valid_cacheable(pmap_load(l3)))
2173                 cpu_dcache_wb_range(va, L3_SIZE);
2174         old_l3 = pmap_load_clear(l3);
2175         PTE_SYNC(l3);
2176         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2177         if (old_l3 & ATTR_SW_WIRED)
2178                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2179         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
2180         if (old_l3 & ATTR_SW_MANAGED) {
2181                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(old_l3 & ~ATTR_MASK);
2182                 if (pmap_page_dirty(old_l3))
2183                         vm_page_dirty(m);
2184                 if (old_l3 & ATTR_AF)
2185                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2186                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m);
2187                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2188                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2189                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2190                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2191                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2192                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2193                 }
2194         }
2195         return (pmap_unuse_l3(pmap, va, l2e, free));
2196 }
2197
2198 /*
2199  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2200  *
2201  *      It is assumed that the start and end are properly
2202  *      rounded to the page size.
2203  */
2204 void
2205 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2206 {
2207         struct rwlock *lock;
2208         vm_offset_t va, va_next;
2209         pd_entry_t *l0, *l1, *l2;
2210         pt_entry_t l3_paddr, *l3;
2211         struct spglist free;
2212         int anyvalid;
2213
2214         /*
2215          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2216          */
2217         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2218                 return;
2219
2220         anyvalid = 0;
2221         SLIST_INIT(&free);
2222
2223         PMAP_LOCK(pmap);
2224
2225         lock = NULL;
2226         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2227
2228                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2229                         break;
2230
2231                 l0 = pmap_l0(pmap, sva);
2232                 if (pmap_load(l0) == 0) {
2233                         va_next = (sva + L0_SIZE) & ~L0_OFFSET;
2234                         if (va_next < sva)
2235                                 va_next = eva;
2236                         continue;
2237                 }
2238
2239                 l1 = pmap_l0_to_l1(l0, sva);
2240                 if (pmap_load(l1) == 0) {
2241                         va_next = (sva + L1_SIZE) & ~L1_OFFSET;
2242                         if (va_next < sva)
2243                                 va_next = eva;
2244                         continue;
2245                 }
2246
2247                 /*
2248                  * Calculate index for next page table.
2249                  */
2250                 va_next = (sva + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
2251                 if (va_next < sva)
2252                         va_next = eva;
2253
2254                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, sva);
2255                 if (l2 == NULL)
2256                         continue;
2257
2258                 l3_paddr = pmap_load(l2);
2259
2260                 if ((l3_paddr & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK) {
2261                         /* TODO: Add pmap_remove_l2 */
2262                         if (pmap_demote_l2_locked(pmap, l2, sva & ~L2_OFFSET,
2263                             &lock) == NULL)
2264                                 continue;
2265                         l3_paddr = pmap_load(l2);
2266                 }
2267
2268                 /*
2269                  * Weed out invalid mappings.
2270                  */
2271                 if ((l3_paddr & ATTR_DESCR_MASK) != L2_TABLE)
2272                         continue;
2273
2274                 /*
2275                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2276                  * by the current page table page, or to the end of the
2277                  * range being removed.
2278                  */
2279                 if (va_next > eva)
2280                         va_next = eva;
2281
2282                 va = va_next;
2283                 for (l3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva); sva != va_next; l3++,
2284                     sva += L3_SIZE) {
2285                         if (l3 == NULL)
2286                                 panic("l3 == NULL");
2287                         if (pmap_load(l3) == 0) {
2288                                 if (va != va_next) {
2289                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
2290                                         va = va_next;
2291                                 }
2292                                 continue;
2293                         }
2294                         if (va == va_next)
2295                                 va = sva;
2296                         if (pmap_remove_l3(pmap, l3, sva, l3_paddr, &free,
2297                             &lock)) {
2298                                 sva += L3_SIZE;
2299                                 break;
2300                         }
2301                 }
2302                 if (va != va_next)
2303                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
2304         }
2305         if (lock != NULL)
2306                 rw_wunlock(lock);
2307         if (anyvalid)
2308                 pmap_invalidate_all(pmap);
2309         PMAP_UNLOCK(pmap);
2310         pmap_free_zero_pages(&free);
2311 }
2312
2313 /*
2314  *      Routine:        pmap_remove_all
2315  *      Function:
2316  *              Removes this physical page from
2317  *              all physical maps in which it resides.
2318  *              Reflects back modify bits to the pager.
2319  *
2320  *      Notes:
2321  *              Original versions of this routine were very
2322  *              inefficient because they iteratively called
2323  *              pmap_remove (slow...)
2324  */
2325
2326 void
2327 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2328 {
2329         struct md_page *pvh;
2330         pv_entry_t pv;
2331         pmap_t pmap;
2332         struct rwlock *lock;
2333         pd_entry_t *pde, tpde;
2334         pt_entry_t *pte, tpte;
2335         vm_offset_t va;
2336         struct spglist free;
2337         int lvl, pvh_gen, md_gen;
2338
2339         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2340             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
2341         SLIST_INIT(&free);
2342         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
2343         pvh = (m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ? &pv_dummy :
2344             pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2345 retry:
2346         rw_wlock(lock);
2347         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
2348                 pmap = PV_PMAP(pv);
2349                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2350                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
2351                         rw_wunlock(lock);
2352                         PMAP_LOCK(pmap);
2353                         rw_wlock(lock);
2354                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen) {
2355                                 rw_wunlock(lock);
2356                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2357                                 goto retry;
2358                         }
2359                 }
2360                 va = pv->pv_va;
2361                 pte = pmap_pte(pmap, va, &lvl);
2362                 KASSERT(pte != NULL,
2363                     ("pmap_remove_all: no page table entry found"));
2364                 KASSERT(lvl == 2,
2365                     ("pmap_remove_all: invalid pte level %d", lvl));
2366
2367                 pmap_demote_l2_locked(pmap, pte, va, &lock);
2368                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2369         }
2370         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2371                 pmap = PV_PMAP(pv);
2372                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2373                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
2374                         md_gen = m->md.pv_gen;
2375                         rw_wunlock(lock);
2376                         PMAP_LOCK(pmap);
2377                         rw_wlock(lock);
2378                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen || md_gen != m->md.pv_gen) {
2379                                 rw_wunlock(lock);
2380                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2381                                 goto retry;
2382                         }
2383                 }
2384                 pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
2385
2386                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va, &lvl);
2387                 KASSERT(pde != NULL,
2388                     ("pmap_remove_all: no page directory entry found"));
2389                 KASSERT(lvl == 2,
2390                     ("pmap_remove_all: invalid pde level %d", lvl));
2391                 tpde = pmap_load(pde);
2392
2393                 pte = pmap_l2_to_l3(pde, pv->pv_va);
2394                 tpte = pmap_load(pte);
2395                 if (pmap_is_current(pmap) &&
2396                     pmap_l3_valid_cacheable(tpte))
2397                         cpu_dcache_wb_range(pv->pv_va, L3_SIZE);
2398                 pmap_load_clear(pte);
2399                 PTE_SYNC(pte);
2400                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
2401                 if (tpte & ATTR_SW_WIRED)
2402                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2403                 if ((tpte & ATTR_AF) != 0)
2404                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2405
2406                 /*
2407                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2408                  */
2409                 if (pmap_page_dirty(tpte))
2410                         vm_page_dirty(m);
2411                 pmap_unuse_l3(pmap, pv->pv_va, tpde, &free);
2412                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2413                 m->md.pv_gen++;
2414                 free_pv_entry(pmap, pv);
2415                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2416         }
2417         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2418         rw_wunlock(lock);
2419         pmap_free_zero_pages(&free);
2420 }
2421
2422 /*
2423  *      Set the physical protection on the
2424  *      specified range of this map as requested.
2425  */
2426 void
2427 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2428 {
2429         vm_offset_t va, va_next;
2430         pd_entry_t *l0, *l1, *l2;
2431         pt_entry_t *l3p, l3;
2432
2433         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2434                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2435                 return;
2436         }
2437
2438         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == VM_PROT_WRITE)
2439                 return;
2440
2441         PMAP_LOCK(pmap);
2442         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2443
2444                 l0 = pmap_l0(pmap, sva);
2445                 if (pmap_load(l0) == 0) {
2446                         va_next = (sva + L0_SIZE) & ~L0_OFFSET;
2447                         if (va_next < sva)
2448                                 va_next = eva;
2449                         continue;
2450                 }
2451
2452                 l1 = pmap_l0_to_l1(l0, sva);
2453                 if (pmap_load(l1) == 0) {
2454                         va_next = (sva + L1_SIZE) & ~L1_OFFSET;
2455                         if (va_next < sva)
2456                                 va_next = eva;
2457                         continue;
2458                 }
2459
2460                 va_next = (sva + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
2461                 if (va_next < sva)
2462                         va_next = eva;
2463
2464                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, sva);
2465                 if (pmap_load(l2) == 0)
2466                         continue;
2467
2468                 if ((pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK) {
2469                         l3p = pmap_demote_l2(pmap, l2, sva);
2470                         if (l3p == NULL)
2471                                 continue;
2472                 }
2473                 KASSERT((pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK) == L2_TABLE,
2474                     ("pmap_protect: Invalid L2 entry after demotion"));
2475
2476                 if (va_next > eva)
2477                         va_next = eva;
2478
2479                 va = va_next;
2480                 for (l3p = pmap_l2_to_l3(l2, sva); sva != va_next; l3p++,
2481                     sva += L3_SIZE) {
2482                         l3 = pmap_load(l3p);
2483                         if (pmap_l3_valid(l3)) {
2484                                 pmap_set(l3p, ATTR_AP(ATTR_AP_RO));
2485                                 PTE_SYNC(l3p);
2486                                 /* XXX: Use pmap_invalidate_range */
2487                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2488                         }
2489                 }
2490         }
2491         PMAP_UNLOCK(pmap);
2492
2493         /* TODO: Only invalidate entries we are touching */
2494         pmap_invalidate_all(pmap);
2495 }
2496
2497 /*
2498  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
2499  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
2500  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
2501  * ordered by this virtual address range.
2502  */
2503 static __inline int
2504 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
2505 {
2506
2507         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2508         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
2509 }
2510
2511 /*
2512  * Removes the page table page mapping the specified virtual address from the
2513  * specified pmap's collection of idle page table pages, and returns it.
2514  * Otherwise, returns NULL if there is no page table page corresponding to the
2515  * specified virtual address.
2516  */
2517 static __inline vm_page_t
2518 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2519 {
2520
2521         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2522         return (vm_radix_remove(&pmap->pm_root, pmap_l2_pindex(va)));
2523 }
2524
2525 /*
2526  * Performs a break-before-make update of a pmap entry. This is needed when
2527  * either promoting or demoting pages to ensure the TLB doesn't get into an
2528  * inconsistent state.
2529  */
2530 static void
2531 pmap_update_entry(pmap_t pmap, pd_entry_t *pte, pd_entry_t newpte,
2532     vm_offset_t va, vm_size_t size)
2533 {
2534         register_t intr;
2535
2536         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2537
2538         /*
2539          * Ensure we don't get switched out with the page table in an
2540          * inconsistent state. We also need to ensure no interrupts fire
2541          * as they may make use of an address we are about to invalidate.
2542          */
2543         intr = intr_disable();
2544         critical_enter();
2545
2546         /* Clear the old mapping */
2547         pmap_load_clear(pte);
2548         PTE_SYNC(pte);
2549         pmap_invalidate_range(pmap, va, va + size);
2550
2551         /* Create the new mapping */
2552         pmap_load_store(pte, newpte);
2553         PTE_SYNC(pte);
2554
2555         critical_exit();
2556         intr_restore(intr);
2557 }
2558
2559 /*
2560  * After promotion from 512 4KB page mappings to a single 2MB page mapping,
2561  * replace the many pv entries for the 4KB page mappings by a single pv entry
2562  * for the 2MB page mapping.
2563  */
2564 static void
2565 pmap_pv_promote_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa,
2566     struct rwlock **lockp)
2567 {
2568         struct md_page *pvh;
2569         pv_entry_t pv;
2570         vm_offset_t va_last;
2571         vm_page_t m;
2572
2573         KASSERT((pa & L2_OFFSET) == 0,
2574             ("pmap_pv_promote_l2: pa is not 2mpage aligned"));
2575         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa);
2576
2577         /*
2578          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the 2mpage's
2579          * pv list.  Aside from avoiding the cost of a call to get_pv_entry(),
2580          * a transfer avoids the possibility that get_pv_entry() calls
2581          * reclaim_pv_chunk() and that reclaim_pv_chunk() removes one of the
2582          * mappings that is being promoted.
2583          */
2584         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2585         va = va & ~L2_OFFSET;
2586         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2587         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_l2: pv not found"));
2588         pvh = pa_to_pvh(pa);
2589         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2590         pvh->pv_gen++;
2591         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2592         va_last = va + L2_SIZE - PAGE_SIZE;
2593         do {
2594                 m++;
2595                 va += PAGE_SIZE;
2596                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2597         } while (va < va_last);
2598 }
2599
2600 /*
2601  * Tries to promote the 512, contiguous 4KB page mappings that are within a
2602  * single level 2 table entry to a single 2MB page mapping.  For promotion
2603  * to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page mappings must map
2604  * aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page mappings must have
2605  * identical characteristics.
2606  */
2607 static void
2608 pmap_promote_l2(pmap_t pmap, pd_entry_t *l2, vm_offset_t va,
2609     struct rwlock **lockp)
2610 {
2611         pt_entry_t *firstl3, *l3, newl2, oldl3, pa;
2612         vm_page_t mpte;
2613         vm_offset_t sva;
2614
2615         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2616
2617         sva = va & ~L2_OFFSET;
2618         firstl3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva);
2619         newl2 = pmap_load(firstl3);
2620
2621         /* Check the alingment is valid */
2622         if (((newl2 & ~ATTR_MASK) & L2_OFFSET) != 0) {
2623                 atomic_add_long(&pmap_l2_p_failures, 1);
2624                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_l2: failure for va %#lx"
2625                     " in pmap %p", va, pmap);
2626                 return;
2627         }
2628
2629         pa = newl2 + L2_SIZE - PAGE_SIZE;
2630         for (l3 = firstl3 + NL3PG - 1; l3 > firstl3; l3--) {
2631                 oldl3 = pmap_load(l3);
2632                 if (oldl3 != pa) {
2633                         atomic_add_long(&pmap_l2_p_failures, 1);
2634                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_l2: failure for va %#lx"
2635                             " in pmap %p", va, pmap);
2636                         return;
2637                 }
2638                 pa -= PAGE_SIZE;
2639         }
2640
2641         /*
2642          * Save the page table page in its current state until the L2
2643          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_l2() or
2644          * destroyed by pmap_remove_l3().
2645          */
2646         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_load(l2) & ~ATTR_MASK);
2647         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
2648             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2649             ("pmap_promote_l2: page table page is out of range"));
2650         KASSERT(mpte->pindex == pmap_l2_pindex(va),
2651             ("pmap_promote_l2: page table page's pindex is wrong"));
2652         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
2653                 atomic_add_long(&pmap_l2_p_failures, 1);
2654                 CTR2(KTR_PMAP,
2655                     "pmap_promote_l2: failure for va %#lx in pmap %p", va,
2656                     pmap);
2657                 return;
2658         }
2659
2660         if ((newl2 & ATTR_SW_MANAGED) != 0)
2661                 pmap_pv_promote_l2(pmap, va, newl2 & ~ATTR_MASK, lockp);
2662
2663         newl2 &= ~ATTR_DESCR_MASK;
2664         newl2 |= L2_BLOCK;
2665
2666         pmap_update_entry(pmap, l2, newl2, sva, L2_SIZE);
2667
2668         atomic_add_long(&pmap_l2_promotions, 1);
2669         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_l2: success for va %#lx in pmap %p", va,
2670                     pmap);
2671 }
2672
2673 /*
2674  *      Insert the given physical page (p) at
2675  *      the specified virtual address (v) in the
2676  *      target physical map with the protection requested.
2677  *
2678  *      If specified, the page will be wired down, meaning
2679  *      that the related pte can not be reclaimed.
2680  *
2681  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
2682  *      or lose information.  That is, this routine must actually
2683  *      insert this page into the given map NOW.
2684  */
2685 int
2686 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2687     u_int flags, int8_t psind __unused)
2688 {
2689         struct rwlock *lock;
2690         pd_entry_t *pde;
2691         pt_entry_t new_l3, orig_l3;
2692         pt_entry_t *l2, *l3;
2693         pv_entry_t pv;
2694         vm_paddr_t opa, pa, l1_pa, l2_pa, l3_pa;
2695         vm_page_t mpte, om, l1_m, l2_m, l3_m;
2696         boolean_t nosleep;
2697         int lvl;
2698
2699         va = trunc_page(va);
2700         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
2701                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
2702         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2703         new_l3 = (pt_entry_t)(pa | ATTR_DEFAULT | ATTR_IDX(m->md.pv_memattr) |
2704             L3_PAGE);
2705         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
2706                 new_l3 |= ATTR_AP(ATTR_AP_RO);
2707         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
2708                 new_l3 |= ATTR_SW_WIRED;
2709         if ((va >> 63) == 0)
2710                 new_l3 |= ATTR_AP(ATTR_AP_USER);
2711
2712         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter: %.16lx -> %.16lx", va, pa);
2713
2714         mpte = NULL;
2715
2716         lock = NULL;
2717         PMAP_LOCK(pmap);
2718
2719         pde = pmap_pde(pmap, va, &lvl);
2720         if (pde != NULL && lvl == 1) {
2721                 l2 = pmap_l1_to_l2(pde, va);
2722                 if ((pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK &&
2723                     (l3 = pmap_demote_l2_locked(pmap, l2, va & ~L2_OFFSET,
2724                     &lock)) != NULL) {
2725                         l3 = &l3[pmap_l3_index(va)];
2726                         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2727                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(
2728                                     pmap_load(l2) & ~ATTR_MASK);
2729                                 mpte->wire_count++;
2730                         }
2731                         goto havel3;
2732                 }
2733         }
2734
2735         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2736                 nosleep = (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0;
2737                 mpte = pmap_alloc_l3(pmap, va, nosleep ? NULL : &lock);
2738                 if (mpte == NULL && nosleep) {
2739                         CTR0(KTR_PMAP, "pmap_enter: mpte == NULL");
2740                         if (lock != NULL)
2741                                 rw_wunlock(lock);
2742                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2743                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
2744                 }
2745                 pde = pmap_pde(pmap, va, &lvl);
2746                 KASSERT(pde != NULL,
2747                     ("pmap_enter: Invalid page entry, va: 0x%lx", va));
2748                 KASSERT(lvl == 2,
2749                     ("pmap_enter: Invalid level %d", lvl));
2750
2751                 l3 = pmap_l2_to_l3(pde, va);
2752         } else {
2753                 /*
2754                  * If we get a level 2 pde it must point to a level 3 entry
2755                  * otherwise we will need to create the intermediate tables
2756                  */
2757                 if (lvl < 2) {
2758                         switch(lvl) {
2759                         default:
2760                         case -1:
2761                                 /* Get the l0 pde to update */
2762                                 pde = pmap_l0(pmap, va);
2763                                 KASSERT(pde != NULL, ("..."));
2764
2765                                 l1_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2766                                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2767                                     VM_ALLOC_ZERO);
2768                                 if (l1_m == NULL)
2769                                         panic("pmap_enter: l1 pte_m == NULL");
2770                                 if ((l1_m->flags & PG_ZERO) == 0)
2771                                         pmap_zero_page(l1_m);
2772
2773                                 l1_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(l1_m);
2774                                 pmap_load_store(pde, l1_pa | L0_TABLE);
2775                                 PTE_SYNC(pde);
2776                                 /* FALLTHROUGH */
2777                         case 0:
2778                                 /* Get the l1 pde to update */
2779                                 pde = pmap_l1_to_l2(pde, va);
2780                                 KASSERT(pde != NULL, ("..."));
2781
2782                                 l2_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2783                                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2784                                     VM_ALLOC_ZERO);
2785                                 if (l2_m == NULL)
2786                                         panic("pmap_enter: l2 pte_m == NULL");
2787                                 if ((l2_m->flags & PG_ZERO) == 0)
2788                                         pmap_zero_page(l2_m);
2789
2790                                 l2_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(l2_m);
2791                                 pmap_load_store(pde, l2_pa | L1_TABLE);
2792                                 PTE_SYNC(pde);
2793                                 /* FALLTHROUGH */
2794                         case 1:
2795                                 /* Get the l2 pde to update */
2796                                 pde = pmap_l1_to_l2(pde, va);
2797
2798                                 l3_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2799                                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2800                                     VM_ALLOC_ZERO);
2801                                 if (l3_m == NULL)
2802                                         panic("pmap_enter: l3 pte_m == NULL");
2803                                 if ((l3_m->flags & PG_ZERO) == 0)
2804                                         pmap_zero_page(l3_m);
2805
2806                                 l3_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(l3_m);
2807                                 pmap_load_store(pde, l3_pa | L2_TABLE);
2808                                 PTE_SYNC(pde);
2809                                 break;
2810                         }
2811                 }
2812                 l3 = pmap_l2_to_l3(pde, va);
2813                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2814         }
2815 havel3:
2816
2817         om = NULL;
2818         orig_l3 = pmap_load(l3);
2819         opa = orig_l3 & ~ATTR_MASK;
2820
2821         /*
2822          * Is the specified virtual address already mapped?
2823          */
2824         if (pmap_l3_valid(orig_l3)) {
2825                 /*
2826                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2827                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2828                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2829                  * the PT page will be also.
2830                  */
2831                 if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0 &&
2832                     (orig_l3 & ATTR_SW_WIRED) == 0)
2833                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2834                 else if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) == 0 &&
2835                     (orig_l3 & ATTR_SW_WIRED) != 0)
2836                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2837
2838                 /*
2839                  * Remove the extra PT page reference.
2840                  */
2841                 if (mpte != NULL) {
2842                         mpte->wire_count--;
2843                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
2844                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
2845                              " va: 0x%lx", va));
2846                 }
2847
2848                 /*
2849                  * Has the physical page changed?
2850                  */
2851                 if (opa == pa) {
2852                         /*
2853                          * No, might be a protection or wiring change.
2854                          */
2855                         if ((orig_l3 & ATTR_SW_MANAGED) != 0) {
2856                                 new_l3 |= ATTR_SW_MANAGED;
2857                                 if ((new_l3 & ATTR_AP(ATTR_AP_RW)) ==
2858                                     ATTR_AP(ATTR_AP_RW)) {
2859                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2860                                 }
2861                         }
2862                         goto validate;
2863                 }
2864
2865                 /* Flush the cache, there might be uncommitted data in it */
2866                 if (pmap_is_current(pmap) && pmap_l3_valid_cacheable(orig_l3))
2867                         cpu_dcache_wb_range(va, L3_SIZE);
2868         } else {
2869                 /*
2870                  * Increment the counters.
2871                  */
2872                 if ((new_l3 & ATTR_SW_WIRED) != 0)
2873                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2874                 pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
2875         }
2876         /*
2877          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
2878          */
2879         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2880                 new_l3 |= ATTR_SW_MANAGED;
2881                 pv = get_pv_entry(pmap, &lock);
2882                 pv->pv_va = va;
2883                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(&lock, pa);
2884                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2885                 m->md.pv_gen++;
2886                 if ((new_l3 & ATTR_AP_RW_BIT) == ATTR_AP(ATTR_AP_RW))
2887                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2888         }
2889
2890         /*
2891          * Update the L3 entry.
2892          */
2893         if (orig_l3 != 0) {
2894 validate:
2895                 orig_l3 = pmap_load(l3);
2896                 opa = orig_l3 & ~ATTR_MASK;
2897
2898                 if (opa != pa) {
2899                         pmap_update_entry(pmap, l3, new_l3, va, PAGE_SIZE);
2900                         if ((orig_l3 & ATTR_SW_MANAGED) != 0) {
2901                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2902                                 if (pmap_page_dirty(orig_l3))
2903                                         vm_page_dirty(om);
2904                                 if ((orig_l3 & ATTR_AF) != 0)
2905                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
2906                                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(&lock, opa);
2907                                 pmap_pvh_free(&om->md, pmap, va);
2908                                 if ((om->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
2909                                     TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
2910                                     ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
2911                                     TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
2912                                         vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
2913                         }
2914                 } else {
2915                         pmap_load_store(l3, new_l3);
2916                         PTE_SYNC(l3);
2917                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2918                         if (pmap_page_dirty(orig_l3) &&
2919                             (orig_l3 & ATTR_SW_MANAGED) != 0)
2920                                 vm_page_dirty(m);
2921                 }
2922         } else {
2923                 pmap_load_store(l3, new_l3);
2924         }
2925
2926         PTE_SYNC(l3);
2927         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2928
2929         if (pmap != pmap_kernel()) {
2930                 if (pmap == &curproc->p_vmspace->vm_pmap &&
2931                     (prot & VM_PROT_EXECUTE) != 0)
2932                         cpu_icache_sync_range(va, PAGE_SIZE);
2933
2934                 if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NL3PG) &&
2935                     pmap_superpages_enabled() &&
2936                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
2937                     vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0) {
2938                         pmap_promote_l2(pmap, pde, va, &lock);
2939                 }
2940         }
2941
2942         if (lock != NULL)
2943                 rw_wunlock(lock);
2944         PMAP_UNLOCK(pmap);
2945         return (KERN_SUCCESS);
2946 }
2947
2948 /*
2949  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
2950  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
2951  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
2952  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
2953  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
2954  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
2955  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
2956  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
2957  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
2958  * corresponding offset from m_start are mapped.
2959  */
2960 void
2961 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
2962     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
2963 {
2964         struct rwlock *lock;
2965         vm_offset_t va;
2966         vm_page_t m, mpte;
2967         vm_pindex_t diff, psize;
2968
2969         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
2970
2971         psize = atop(end - start);
2972         mpte = NULL;
2973         m = m_start;
2974         lock = NULL;
2975         PMAP_LOCK(pmap);
2976         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
2977                 va = start + ptoa(diff);
2978                 mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, mpte, &lock);
2979                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
2980         }
2981         if (lock != NULL)
2982                 rw_wunlock(lock);
2983         PMAP_UNLOCK(pmap);
2984 }
2985
2986 /*
2987  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
2988  * 1. Current pmap & pmap exists.
2989  * 2. Not wired.
2990  * 3. Read access.
2991  * 4. No page table pages.
2992  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
2993  */
2994
2995 void
2996 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
2997 {
2998         struct rwlock *lock;
2999
3000         lock = NULL;
3001         PMAP_LOCK(pmap);
3002         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL, &lock);
3003         if (lock != NULL)
3004                 rw_wunlock(lock);
3005         PMAP_UNLOCK(pmap);
3006 }
3007
3008 static vm_page_t
3009 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3010     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte, struct rwlock **lockp)
3011 {
3012         struct spglist free;
3013         pd_entry_t *pde;
3014         pt_entry_t *l2, *l3;
3015         vm_paddr_t pa;
3016         int lvl;
3017
3018         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3019             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
3020             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3021         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3022
3023         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_quick_locked: %p %lx", pmap, va);
3024         /*
3025          * In the case that a page table page is not
3026          * resident, we are creating it here.
3027          */
3028         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3029                 vm_pindex_t l2pindex;
3030
3031                 /*
3032                  * Calculate pagetable page index
3033                  */
3034                 l2pindex = pmap_l2_pindex(va);
3035                 if (mpte && (mpte->pindex == l2pindex)) {
3036                         mpte->wire_count++;
3037                 } else {
3038                         /*
3039                          * Get the l2 entry
3040                          */
3041                         pde = pmap_pde(pmap, va, &lvl);
3042
3043                         /*
3044                          * If the page table page is mapped, we just increment
3045                          * the hold count, and activate it.  Otherwise, we
3046                          * attempt to allocate a page table page.  If this
3047                          * attempt fails, we don't retry.  Instead, we give up.
3048                          */
3049                         if (lvl == 1) {
3050                                 l2 = pmap_l1_to_l2(pde, va);
3051                                 if ((pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK) ==
3052                                     L2_BLOCK)
3053                                         return (NULL);
3054                         }
3055                         if (lvl == 2 && pmap_load(pde) != 0) {
3056                                 mpte =
3057                                     PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_load(pde) & ~ATTR_MASK);
3058                                 mpte->wire_count++;
3059                         } else {
3060                                 /*
3061                                  * Pass NULL instead of the PV list lock
3062                                  * pointer, because we don't intend to sleep.
3063                                  */
3064                                 mpte = _pmap_alloc_l3(pmap, l2pindex, NULL);
3065                                 if (mpte == NULL)
3066                                         return (mpte);
3067                         }
3068                 }
3069                 l3 = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(mpte));
3070                 l3 = &l3[pmap_l3_index(va)];
3071         } else {
3072                 mpte = NULL;
3073                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, va, &lvl);
3074                 KASSERT(pde != NULL,
3075                     ("pmap_enter_quick_locked: Invalid page entry, va: 0x%lx",
3076                      va));
3077                 KASSERT(lvl == 2,
3078                     ("pmap_enter_quick_locked: Invalid level %d", lvl));
3079                 l3 = pmap_l2_to_l3(pde, va);
3080         }
3081
3082         if (pmap_load(l3) != 0) {
3083                 if (mpte != NULL) {
3084                         mpte->wire_count--;
3085                         mpte = NULL;
3086                 }
3087                 return (mpte);
3088         }
3089
3090         /*
3091          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3092          */
3093         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3094             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m, lockp)) {
3095                 if (mpte != NULL) {
3096                         SLIST_INIT(&free);
3097                         if (pmap_unwire_l3(pmap, va, mpte, &free)) {
3098                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3099                                 pmap_free_zero_pages(&free);
3100                         }
3101                         mpte = NULL;
3102                 }
3103                 return (mpte);
3104         }
3105
3106         /*
3107          * Increment counters
3108          */
3109         pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
3110
3111         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | ATTR_DEFAULT | ATTR_IDX(m->md.pv_memattr) |
3112             ATTR_AP(ATTR_AP_RO) | L3_PAGE;
3113
3114         /*
3115          * Now validate mapping with RO protection
3116          */
3117         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3118                 pa |= ATTR_SW_MANAGED;
3119         pmap_load_store(l3, pa);
3120         PTE_SYNC(l3);
3121         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3122         return (mpte);
3123 }
3124
3125 /*
3126  * This code maps large physical mmap regions into the
3127  * processor address space.  Note that some shortcuts
3128  * are taken, but the code works.
3129  */
3130 void
3131 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3132     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3133 {
3134
3135         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3136         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3137             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3138 }
3139
3140 /*
3141  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
3142  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
3143  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
3144  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
3145  *
3146  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
3147  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
3148  */
3149 void
3150 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3151 {
3152         vm_offset_t va_next;
3153         pd_entry_t *l0, *l1, *l2;
3154         pt_entry_t *l3;
3155
3156         PMAP_LOCK(pmap);
3157         for (; sva < eva; sva = va_next) {
3158                 l0 = pmap_l0(pmap, sva);
3159                 if (pmap_load(l0) == 0) {
3160                         va_next = (sva + L0_SIZE) & ~L0_OFFSET;
3161                         if (va_next < sva)
3162                                 va_next = eva;
3163                         continue;
3164                 }
3165
3166                 l1 = pmap_l0_to_l1(l0, sva);
3167                 if (pmap_load(l1) == 0) {
3168                         va_next = (sva + L1_SIZE) & ~L1_OFFSET;
3169                         if (va_next < sva)
3170                                 va_next = eva;
3171                         continue;
3172                 }
3173
3174                 va_next = (sva + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
3175                 if (va_next < sva)
3176                         va_next = eva;
3177
3178                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, sva);
3179                 if (pmap_load(l2) == 0)
3180                         continue;
3181
3182                 if ((pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK) {
3183                         l3 = pmap_demote_l2(pmap, l2, sva);
3184                         if (l3 == NULL)
3185                                 continue;
3186                 }
3187                 KASSERT((pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK) == L2_TABLE,
3188                     ("pmap_unwire: Invalid l2 entry after demotion"));
3189
3190                 if (va_next > eva)
3191                         va_next = eva;
3192                 for (l3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva); sva != va_next; l3++,
3193                     sva += L3_SIZE) {
3194                         if (pmap_load(l3) == 0)
3195                                 continue;
3196                         if ((pmap_load(l3) & ATTR_SW_WIRED) == 0)
3197                                 panic("pmap_unwire: l3 %#jx is missing "
3198                                     "ATTR_SW_WIRED", (uintmax_t)pmap_load(l3));
3199
3200                         /*
3201                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
3202                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
3203                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
3204                          */
3205                         atomic_clear_long(l3, ATTR_SW_WIRED);
3206                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3207                 }
3208         }
3209         PMAP_UNLOCK(pmap);
3210 }
3211
3212 /*
3213  *      Copy the range specified by src_addr/len
3214  *      from the source map to the range dst_addr/len
3215  *      in the destination map.
3216  *
3217  *      This routine is only advisory and need not do anything.
3218  */
3219
3220 void
3221 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
3222     vm_offset_t src_addr)
3223 {
3224 }
3225
3226 /*
3227  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping
3228  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3229  */
3230 void
3231 pmap_zero_page(vm_page_t m)
3232 {
3233         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3234
3235         pagezero((void *)va);
3236 }
3237
3238 /*
3239  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping
3240  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3241  *
3242  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
3243  */
3244 void
3245 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
3246 {
3247         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3248
3249         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE)
3250                 pagezero((void *)va);
3251         else
3252                 bzero((char *)va + off, size);
3253 }
3254
3255 /*
3256  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
3257  *      page by mapping the page into virtual memory and using
3258  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
3259  *      time.
3260  */
3261 void
3262 pmap_copy_page(vm_page_t msrc, vm_page_t mdst)
3263 {
3264         vm_offset_t src = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(msrc));
3265         vm_offset_t dst = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(mdst));
3266
3267         pagecopy((void *)src, (void *)dst);
3268 }
3269
3270 int unmapped_buf_allowed = 1;
3271
3272 void
3273 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
3274     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
3275 {
3276         void *a_cp, *b_cp;
3277         vm_page_t m_a, m_b;
3278         vm_paddr_t p_a, p_b;
3279         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
3280         int cnt;
3281
3282         while (xfersize > 0) {
3283                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
3284                 m_a = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
3285                 p_a = m_a->phys_addr;
3286                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
3287                 m_b = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
3288                 p_b = m_b->phys_addr;
3289                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
3290                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
3291                 if (__predict_false(!PHYS_IN_DMAP(p_a))) {
3292                         panic("!DMAP a %lx", p_a);
3293                 } else {
3294                         a_cp = (char *)PHYS_TO_DMAP(p_a) + a_pg_offset;
3295                 }
3296                 if (__predict_false(!PHYS_IN_DMAP(p_b))) {
3297                         panic("!DMAP b %lx", p_b);
3298                 } else {
3299                         b_cp = (char *)PHYS_TO_DMAP(p_b) + b_pg_offset;
3300                 }
3301                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
3302                 a_offset += cnt;
3303                 b_offset += cnt;
3304                 xfersize -= cnt;
3305         }
3306 }
3307
3308 vm_offset_t
3309 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
3310 {
3311
3312         return (PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m)));
3313 }
3314
3315 void
3316 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
3317 {
3318 }
3319
3320 /*
3321  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
3322  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
3323  * be changed upwards or downwards in the future; it
3324  * is only necessary that true be returned for a small
3325  * subset of pmaps for proper page aging.
3326  */
3327 boolean_t
3328 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
3329 {
3330         struct md_page *pvh;
3331         struct rwlock *lock;
3332         pv_entry_t pv;
3333         int loops = 0;
3334         boolean_t rv;
3335
3336         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3337             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
3338         rv = FALSE;
3339         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3340         rw_rlock(lock);
3341         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3342                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
3343                         rv = TRUE;
3344                         break;
3345                 }
3346                 loops++;
3347                 if (loops >= 16)
3348                         break;
3349         }
3350         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3351                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3352                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3353                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
3354                                 rv = TRUE;
3355                                 break;
3356                         }
3357                         loops++;
3358                         if (loops >= 16)
3359                                 break;
3360                 }
3361         }
3362         rw_runlock(lock);
3363         return (rv);
3364 }
3365
3366 /*
3367  *      pmap_page_wired_mappings:
3368  *
3369  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
3370  *      that are wired.
3371  */
3372 int
3373 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
3374 {
3375         struct rwlock *lock;
3376         struct md_page *pvh;
3377         pmap_t pmap;
3378         pt_entry_t *pte;
3379         pv_entry_t pv;
3380         int count, lvl, md_gen, pvh_gen;
3381
3382         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3383                 return (0);
3384         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3385         rw_rlock(lock);
3386 restart:
3387         count = 0;
3388         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3389                 pmap = PV_PMAP(pv);
3390                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3391                         md_gen = m->md.pv_gen;
3392                         rw_runlock(lock);
3393                         PMAP_LOCK(pmap);
3394                         rw_rlock(lock);
3395                         if (md_gen != m->md.pv_gen) {
3396                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3397                                 goto restart;
3398                         }
3399                 }
3400                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3401                 if (pte != NULL && (pmap_load(pte) & ATTR_SW_WIRED) != 0)
3402                         count++;
3403                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3404         }
3405         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3406                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3407                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3408                         pmap = PV_PMAP(pv);
3409                         if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3410                                 md_gen = m->md.pv_gen;
3411                                 pvh_gen = pvh->pv_gen;
3412                                 rw_runlock(lock);
3413                                 PMAP_LOCK(pmap);
3414                                 rw_rlock(lock);
3415                                 if (md_gen != m->md.pv_gen ||
3416                                     pvh_gen != pvh->pv_gen) {
3417                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3418                                         goto restart;
3419                                 }
3420                         }
3421                         pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3422                         if (pte != NULL &&
3423                             (pmap_load(pte) & ATTR_SW_WIRED) != 0)
3424                                 count++;
3425                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3426                 }
3427         }
3428         rw_runlock(lock);
3429         return (count);
3430 }
3431
3432 /*
3433  * Destroy all managed, non-wired mappings in the given user-space
3434  * pmap.  This pmap cannot be active on any processor besides the
3435  * caller.
3436  *
3437  * This function cannot be applied to the kernel pmap.  Moreover, it
3438  * is not intended for general use.  It is only to be used during
3439  * process termination.  Consequently, it can be implemented in ways
3440  * that make it faster than pmap_remove().  First, it can more quickly
3441  * destroy mappings by iterating over the pmap's collection of PV
3442  * entries, rather than searching the page table.  Second, it doesn't
3443  * have to test and clear the page table entries atomically, because
3444  * no processor is currently accessing the user address space.  In
3445  * particular, a page table entry's dirty bit won't change state once
3446  * this function starts.
3447  */
3448 void
3449 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
3450 {
3451         pd_entry_t *pde;
3452         pt_entry_t *pte, tpte;
3453         struct spglist free;
3454         vm_page_t m, ml3, mt;
3455         pv_entry_t pv;
3456         struct md_page *pvh;
3457         struct pv_chunk *pc, *npc;
3458         struct rwlock *lock;
3459         int64_t bit;
3460         uint64_t inuse, bitmask;
3461         int allfree, field, freed, idx, lvl;
3462         vm_paddr_t pa;
3463
3464         lock = NULL;
3465
3466         SLIST_INIT(&free);
3467         PMAP_LOCK(pmap);
3468         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
3469                 allfree = 1;
3470                 freed = 0;
3471                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
3472                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
3473                         while (inuse != 0) {
3474                                 bit = ffsl(inuse) - 1;
3475                                 bitmask = 1UL << bit;
3476                                 idx = field * 64 + bit;
3477                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
3478                                 inuse &= ~bitmask;
3479
3480                                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3481                                 KASSERT(pde != NULL,
3482                                     ("Attempting to remove an unmapped page"));
3483
3484                                 switch(lvl) {
3485                                 case 1:
3486                                         pte = pmap_l1_to_l2(pde, pv->pv_va);
3487                                         tpte = pmap_load(pte); 
3488                                         KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) ==
3489                                             L2_BLOCK,
3490                                             ("Attempting to remove an invalid "
3491                                             "block: %lx", tpte));
3492                                         tpte = pmap_load(pte);
3493                                         break;
3494                                 case 2:
3495                                         pte = pmap_l2_to_l3(pde, pv->pv_va);
3496                                         tpte = pmap_load(pte);
3497                                         KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) ==
3498                                             L3_PAGE,
3499                                             ("Attempting to remove an invalid "
3500                                              "page: %lx", tpte));
3501                                         break;
3502                                 default:
3503                                         panic(
3504                                             "Invalid page directory level: %d",
3505                                             lvl);
3506                                 }
3507
3508 /*
3509  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
3510  */
3511                                 if (tpte & ATTR_SW_WIRED) {
3512                                         allfree = 0;
3513                                         continue;
3514                                 }
3515
3516                                 pa = tpte & ~ATTR_MASK;
3517
3518                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3519                                 KASSERT(m->phys_addr == pa,
3520                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
3521                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
3522                                     (uintmax_t)tpte));
3523
3524                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3525                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3526                                     ("pmap_remove_pages: bad pte %#jx",
3527                                     (uintmax_t)tpte));
3528
3529                                 if (pmap_is_current(pmap)) {
3530                                         if (lvl == 2 &&
3531                                             pmap_l3_valid_cacheable(tpte)) {
3532                                                 cpu_dcache_wb_range(pv->pv_va,
3533                                                     L3_SIZE);
3534                                         } else if (lvl == 1 &&
3535                                             pmap_pte_valid_cacheable(tpte)) {
3536                                                 cpu_dcache_wb_range(pv->pv_va,
3537                                                     L2_SIZE);
3538                                         }
3539                                 }
3540                                 pmap_load_clear(pte);
3541                                 PTE_SYNC(pte);
3542                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3543
3544                                 /*
3545                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
3546                                  */
3547                                 if ((tpte & ATTR_AP_RW_BIT) ==
3548                                     ATTR_AP(ATTR_AP_RW)) {
3549                                         switch (lvl) {
3550                                         case 1:
3551                                                 for (mt = m; mt < &m[L2_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
3552                                                         vm_page_dirty(m);
3553                                                 break;
3554                                         case 2:
3555                                                 vm_page_dirty(m);
3556                                                 break;
3557                                         }
3558                                 }
3559
3560                                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(&lock, m);
3561
3562                                 /* Mark free */
3563                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
3564                                 switch (lvl) {
3565                                 case 1:
3566                                         pmap_resident_count_dec(pmap,
3567                                             L2_SIZE / PAGE_SIZE);
3568                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & ~ATTR_MASK);
3569                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv,pv_next);
3570                                         pvh->pv_gen++;
3571                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
3572                                                 for (mt = m; mt < &m[L2_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
3573                                                         if ((mt->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
3574                                                             TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
3575                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
3576                                         }
3577                                         ml3 = pmap_remove_pt_page(pmap,
3578                                             pv->pv_va);
3579                                         if (ml3 != NULL) {
3580                                                 pmap_resident_count_dec(pmap,1);
3581                                                 KASSERT(ml3->wire_count == NL3PG,
3582                                                     ("pmap_remove_pages: l3 page wire count error"));
3583                                                 ml3->wire_count = 0;
3584                                                 pmap_add_delayed_free_list(ml3,
3585                                                     &free, FALSE);
3586                                                 atomic_subtract_int(
3587                                                     &vm_cnt.v_wire_count, 1);
3588                                         }
3589                                         break;
3590                                 case 2:
3591                                         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
3592                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv,
3593                                             pv_next);
3594                                         m->md.pv_gen++;
3595                                         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
3596                                             TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
3597                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3598                                                 pvh = pa_to_pvh(
3599                                                     VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3600                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
3601                                                         vm_page_aflag_clear(m,
3602                                                             PGA_WRITEABLE);
3603                                         }
3604                                         break;
3605                                 }
3606                                 pmap_unuse_l3(pmap, pv->pv_va, pmap_load(pde),
3607                                     &free);
3608                                 freed++;
3609                         }
3610                 }
3611                 PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_frees, freed));
3612                 PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, freed));
3613                 PV_STAT(atomic_subtract_long(&pv_entry_count, freed));
3614                 if (allfree) {
3615                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3616                         free_pv_chunk(pc);
3617                 }
3618         }
3619         pmap_invalidate_all(pmap);
3620         if (lock != NULL)
3621                 rw_wunlock(lock);
3622         PMAP_UNLOCK(pmap);
3623         pmap_free_zero_pages(&free);
3624 }
3625
3626 /*
3627  * This is used to check if a page has been accessed or modified. As we
3628  * don't have a bit to see if it has been modified we have to assume it
3629  * has been if the page is read/write.
3630  */
3631 static boolean_t
3632 pmap_page_test_mappings(vm_page_t m, boolean_t accessed, boolean_t modified)
3633 {
3634         struct rwlock *lock;
3635         pv_entry_t pv;
3636         struct md_page *pvh;
3637         pt_entry_t *pte, mask, value;
3638         pmap_t pmap;
3639         int lvl, md_gen, pvh_gen;
3640         boolean_t rv;
3641
3642         rv = FALSE;
3643         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3644         rw_rlock(lock);
3645 restart:
3646         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3647                 pmap = PV_PMAP(pv);
3648                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3649                         md_gen = m->md.pv_gen;
3650                         rw_runlock(lock);
3651                         PMAP_LOCK(pmap);
3652                         rw_rlock(lock);
3653                         if (md_gen != m->md.pv_gen) {
3654                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3655                                 goto restart;
3656                         }
3657                 }
3658                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3659                 KASSERT(lvl == 3,
3660                     ("pmap_page_test_mappings: Invalid level %d", lvl));
3661                 mask = 0;
3662                 value = 0;
3663                 if (modified) {
3664                         mask |= ATTR_AP_RW_BIT;
3665                         value |= ATTR_AP(ATTR_AP_RW);
3666                 }
3667                 if (accessed) {
3668                         mask |= ATTR_AF | ATTR_DESCR_MASK;
3669                         value |= ATTR_AF | L3_PAGE;
3670                 }
3671                 rv = (pmap_load(pte) & mask) == value;
3672                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3673                 if (rv)
3674                         goto out;
3675         }
3676         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3677                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3678                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3679                         pmap = PV_PMAP(pv);
3680                         if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3681                                 md_gen = m->md.pv_gen;
3682                                 pvh_gen = pvh->pv_gen;
3683                                 rw_runlock(lock);
3684                                 PMAP_LOCK(pmap);
3685                                 rw_rlock(lock);
3686                                 if (md_gen != m->md.pv_gen ||
3687                                     pvh_gen != pvh->pv_gen) {
3688                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3689                                         goto restart;
3690                                 }
3691                         }
3692                         pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3693                         KASSERT(lvl == 2,
3694                             ("pmap_page_test_mappings: Invalid level %d", lvl));
3695                         mask = 0;
3696                         value = 0;
3697                         if (modified) {
3698                                 mask |= ATTR_AP_RW_BIT;
3699                                 value |= ATTR_AP(ATTR_AP_RW);
3700                         }
3701                         if (accessed) {
3702                                 mask |= ATTR_AF | ATTR_DESCR_MASK;
3703                                 value |= ATTR_AF | L2_BLOCK;
3704                         }
3705                         rv = (pmap_load(pte) & mask) == value;
3706                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3707                         if (rv)
3708                                 goto out;
3709                 }
3710         }
3711 out:
3712         rw_runlock(lock);
3713         return (rv);
3714 }
3715
3716 /*
3717  *      pmap_is_modified:
3718  *
3719  *      Return whether or not the specified physical page was modified
3720  *      in any physical maps.
3721  */
3722 boolean_t
3723 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3724 {
3725
3726         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3727             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
3728
3729         /*
3730          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
3731          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
3732          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
3733          */
3734         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3735         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
3736                 return (FALSE);
3737         return (pmap_page_test_mappings(m, FALSE, TRUE));
3738 }
3739
3740 /*
3741  *      pmap_is_prefaultable:
3742  *
3743  *      Return whether or not the specified virtual address is eligible
3744  *      for prefault.
3745  */
3746 boolean_t
3747 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3748 {
3749         pt_entry_t *pte;
3750         boolean_t rv;
3751         int lvl;
3752
3753         rv = FALSE;
3754         PMAP_LOCK(pmap);
3755         pte = pmap_pte(pmap, addr, &lvl);
3756         if (pte != NULL && pmap_load(pte) != 0) {
3757                 rv = TRUE;
3758         }
3759         PMAP_UNLOCK(pmap);
3760         return (rv);
3761 }
3762
3763 /*
3764  *      pmap_is_referenced:
3765  *
3766  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
3767  *      in any physical maps.
3768  */
3769 boolean_t
3770 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
3771 {
3772
3773         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3774             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
3775         return (pmap_page_test_mappings(m, TRUE, FALSE));
3776 }
3777
3778 /*
3779  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
3780  */
3781 void
3782 pmap_remove_write(vm_page_t m)
3783 {
3784         struct md_page *pvh;
3785         pmap_t pmap;
3786         struct rwlock *lock;
3787         pv_entry_t next_pv, pv;
3788         pt_entry_t oldpte, *pte;
3789         vm_offset_t va;
3790         int lvl, md_gen, pvh_gen;
3791
3792         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3793             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
3794
3795         /*
3796          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
3797          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
3798          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
3799          */
3800         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3801         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
3802                 return;
3803         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3804         pvh = (m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ? &pv_dummy :
3805             pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3806 retry_pv_loop:
3807         rw_wlock(lock);
3808         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
3809                 pmap = PV_PMAP(pv);
3810                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3811                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
3812                         rw_wunlock(lock);
3813                         PMAP_LOCK(pmap);
3814                         rw_wlock(lock);
3815                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen) {
3816                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3817                                 rw_wunlock(lock);
3818                                 goto retry_pv_loop;
3819                         }
3820                 }
3821                 va = pv->pv_va;
3822                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3823                 if ((pmap_load(pte) & ATTR_AP_RW_BIT) == ATTR_AP(ATTR_AP_RW))
3824                         pmap_demote_l2_locked(pmap, pte, va & ~L2_OFFSET,
3825                             &lock);
3826                 KASSERT(lock == VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m),
3827                     ("inconsistent pv lock %p %p for page %p",
3828                     lock, VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m), m));
3829                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3830         }
3831         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3832                 pmap = PV_PMAP(pv);
3833                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3834                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
3835                         md_gen = m->md.pv_gen;
3836                         rw_wunlock(lock);
3837                         PMAP_LOCK(pmap);
3838                         rw_wlock(lock);
3839                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen ||
3840                             md_gen != m->md.pv_gen) {
3841                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3842                                 rw_wunlock(lock);
3843                                 goto retry_pv_loop;
3844                         }
3845                 }
3846                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3847 retry:
3848                 oldpte = pmap_load(pte);
3849                 if ((oldpte & ATTR_AP_RW_BIT) == ATTR_AP(ATTR_AP_RW)) {
3850                         if (!atomic_cmpset_long(pte, oldpte,
3851                             oldpte | ATTR_AP(ATTR_AP_RO)))
3852                                 goto retry;
3853                         if ((oldpte & ATTR_AF) != 0)
3854                                 vm_page_dirty(m);
3855                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3856                 }
3857                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3858         }
3859         rw_wunlock(lock);
3860         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3861 }
3862
3863 static __inline boolean_t
3864 safe_to_clear_referenced(pmap_t pmap, pt_entry_t pte)
3865 {
3866
3867         return (FALSE);
3868 }
3869
3870 /*
3871  *      pmap_ts_referenced:
3872  *
3873  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3874  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3875  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3876  *      reference bits set.
3877  *
3878  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
3879  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
3880  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
3881  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
3882  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
3883  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
3884  *      to pmap_is_modified().
3885  */
3886 int
3887 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3888 {
3889         struct md_page *pvh;
3890         pv_entry_t pv, pvf;
3891         pmap_t pmap;
3892         struct rwlock *lock;
3893         pd_entry_t *pde, tpde;
3894         pt_entry_t *pte, tpte;
3895         pt_entry_t *l3;
3896         vm_offset_t va;
3897         vm_paddr_t pa;
3898         int cleared, md_gen, not_cleared, lvl, pvh_gen;
3899         struct spglist free;
3900         bool demoted;
3901
3902         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3903             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
3904         SLIST_INIT(&free);
3905         cleared = 0;
3906         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3907         lock = PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(pa);
3908         pvh = (m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ? &pv_dummy : pa_to_pvh(pa);
3909         rw_wlock(lock);
3910 retry:
3911         not_cleared = 0;
3912         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
3913                 goto small_mappings;
3914         pv = pvf;
3915         do {
3916                 if (pvf == NULL)
3917                         pvf = pv;
3918                 pmap = PV_PMAP(pv);
3919                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3920                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
3921                         rw_wunlock(lock);
3922                         PMAP_LOCK(pmap);
3923                         rw_wlock(lock);
3924                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen) {
3925                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3926                                 goto retry;
3927                         }
3928                 }
3929                 va = pv->pv_va;
3930                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3931                 KASSERT(pde != NULL, ("pmap_ts_referenced: no l1 table found"));
3932                 KASSERT(lvl == 1,
3933                     ("pmap_ts_referenced: invalid pde level %d", lvl));
3934                 tpde = pmap_load(pde);
3935                 KASSERT((tpde & ATTR_DESCR_MASK) == L1_TABLE,
3936                     ("pmap_ts_referenced: found an invalid l1 table"));
3937                 pte = pmap_l1_to_l2(pde, pv->pv_va);
3938                 tpte = pmap_load(pte);
3939                 if (pmap_page_dirty(tpte)) {
3940                         /*
3941                          * Although "tpte" is mapping a 2MB page, because
3942                          * this function is called at a 4KB page granularity,
3943                          * we only update the 4KB page under test.
3944                          */
3945                         vm_page_dirty(m);
3946                 }
3947                 if ((tpte & ATTR_AF) != 0) {
3948                         /*
3949                          * Since this reference bit is shared by 512 4KB
3950                          * pages, it should not be cleared every time it is
3951                          * tested.  Apply a simple "hash" function on the
3952                          * physical page number, the virtual superpage number,
3953                          * and the pmap address to select one 4KB page out of
3954                          * the 512 on which testing the reference bit will
3955                          * result in clearing that reference bit.  This
3956                          * function is designed to avoid the selection of the
3957                          * same 4KB page for every 2MB page mapping.
3958                          *
3959                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
3960                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
3961                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
3962                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
3963                          * since the superpage is wired, the current state of
3964                          * its reference bit won't affect page replacement.
3965                          */
3966                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> L2_SHIFT) ^
3967                             (uintptr_t)pmap) & (Ln_ENTRIES - 1)) == 0 &&
3968                             (tpte & ATTR_SW_WIRED) == 0) {
3969                                 if (safe_to_clear_referenced(pmap, tpte)) {
3970                                         /*
3971                                          * TODO: We don't handle the access
3972                                          * flag at all. We need to be able
3973                                          * to set it in  the exception handler.
3974                                          */
3975                                         panic("ARM64TODO: "
3976                                             "safe_to_clear_referenced\n");
3977                                 } else if (pmap_demote_l2_locked(pmap, pte,
3978                                     pv->pv_va, &lock) != NULL) {
3979                                         demoted = true;
3980                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) -
3981                                             (tpte & ~ATTR_MASK);
3982                                         l3 = pmap_l2_to_l3(pte, va);
3983                                         pmap_remove_l3(pmap, l3, va,
3984                                             pmap_load(pte), NULL, &lock);
3985                                 } else
3986                                         demoted = true;
3987
3988                                 if (demoted) {
3989                                         /*
3990                                          * The superpage mapping was removed
3991                                          * entirely and therefore 'pv' is no
3992                                          * longer valid.
3993                                          */
3994                                         if (pvf == pv)
3995                                                 pvf = NULL;
3996                                         pv = NULL;
3997                                 }
3998                                 cleared++;
3999                                 KASSERT(lock == VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m),
4000                                     ("inconsistent pv lock %p %p for page %p",
4001                                     lock, VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m), m));
4002                         } else
4003                                 not_cleared++;
4004                 }
4005                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4006                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4007                 if (pv != NULL && TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4008                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4009                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4010                         pvh->pv_gen++;
4011                 }
4012                 if (cleared + not_cleared >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
4013                         goto out;
4014         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
4015 small_mappings:
4016         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
4017                 goto out;
4018         pv = pvf;
4019         do {
4020                 if (pvf == NULL)
4021                         pvf = pv;
4022                 pmap = PV_PMAP(pv);
4023                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
4024                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
4025                         md_gen = m->md.pv_gen;
4026                         rw_wunlock(lock);
4027                         PMAP_LOCK(pmap);
4028                         rw_wlock(lock);
4029                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen || md_gen != m->md.pv_gen) {
4030                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4031                                 goto retry;
4032                         }
4033                 }
4034                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va, &lvl);
4035                 KASSERT(pde != NULL, ("pmap_ts_referenced: no l2 table found"));
4036                 KASSERT(lvl == 2,
4037                     ("pmap_ts_referenced: invalid pde level %d", lvl));
4038                 tpde = pmap_load(pde);
4039                 KASSERT((tpde & ATTR_DESCR_MASK) == L2_TABLE,
4040                     ("pmap_ts_referenced: found an invalid l2 table"));
4041                 pte = pmap_l2_to_l3(pde, pv->pv_va);
4042                 tpte = pmap_load(pte);
4043                 if (pmap_page_dirty(tpte))
4044                         vm_page_dirty(m);
4045                 if ((tpte & ATTR_AF) != 0) {
4046                         if (safe_to_clear_referenced(pmap, tpte)) {
4047                                 /*
4048                                  * TODO: We don't handle the access flag
4049                                  * at all. We need to be able to set it in
4050                                  * the exception handler.
4051                                  */
4052                                 panic("ARM64TODO: safe_to_clear_referenced\n");
4053                         } else if ((tpte & ATTR_SW_WIRED) == 0) {
4054                                 /*
4055                                  * Wired pages cannot be paged out so
4056                                  * doing accessed bit emulation for
4057                                  * them is wasted effort. We do the
4058                                  * hard work for unwired pages only.
4059                                  */
4060                                 pmap_remove_l3(pmap, pte, pv->pv_va, tpde,
4061                                     &free, &lock);
4062                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4063                                 cleared++;
4064                                 if (pvf == pv)
4065                                         pvf = NULL;
4066                                 pv = NULL;
4067                                 KASSERT(lock == VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m),
4068                                     ("inconsistent pv lock %p %p for page %p",
4069                                     lock, VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m), m));
4070                         } else
4071                                 not_cleared++;
4072                 }
4073                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4074                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4075                 if (pv != NULL && TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4076                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4077                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4078                         m->md.pv_gen++;
4079                 }
4080         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && cleared +
4081             not_cleared < PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
4082 out:
4083         rw_wunlock(lock);
4084         pmap_free_zero_pages(&free);
4085         return (cleared + not_cleared);
4086 }
4087
4088 /*
4089  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
4090  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
4091  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
4092  */
4093 void
4094 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
4095 {
4096 }
4097
4098 /*
4099  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
4100  */
4101 void
4102 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
4103 {
4104
4105         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4106             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
4107         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4108         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
4109             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
4110
4111         /*
4112          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
4113          * If the object containing the page is locked and the page is not
4114          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
4115          */
4116         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4117                 return;
4118
4119         /* ARM64TODO: We lack support for tracking if a page is modified */
4120 }
4121
4122 void *
4123 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4124 {
4125
4126         return ((void *)PHYS_TO_DMAP(pa));
4127 }
4128
4129 void
4130 pmap_unmapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4131 {
4132 }
4133
4134 /*
4135  * Sets the memory attribute for the specified page.
4136  */
4137 void
4138 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
4139 {
4140
4141         m->md.pv_memattr = ma;
4142
4143         /*
4144          * If "m" is a normal page, update its direct mapping.  This update
4145          * can be relied upon to perform any cache operations that are
4146          * required for data coherence.
4147          */
4148         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4149             pmap_change_attr(PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m)), PAGE_SIZE,
4150             m->md.pv_memattr) != 0)
4151                 panic("memory attribute change on the direct map failed");
4152 }
4153
4154 /*
4155  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
4156  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
4157  * completely contained within either the direct map or the kernel map.  If
4158  * the virtual address range is contained within the kernel map, then the
4159  * memory type for each of the corresponding ranges of the direct map is also
4160  * changed.  (The corresponding ranges of the direct map are those ranges that
4161  * map the same physical pages as the specified virtual address range.)  These
4162  * changes to the direct map are necessary because Intel describes the
4163  * behavior of their processors as "undefined" if two or more mappings to the
4164  * same physical page have different memory types.
4165  *
4166  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
4167  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
4168  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
4169  * there was insufficient memory available to complete the change.  In the
4170  * latter case, the memory type may have been changed on some part of the
4171  * virtual address range or the direct map.
4172  */
4173 static int
4174 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
4175 {
4176         int error;
4177
4178         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
4179         error = pmap_change_attr_locked(va, size, mode);
4180         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4181         return (error);
4182 }
4183
4184 static int
4185 pmap_change_attr_locked(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
4186 {
4187         vm_offset_t base, offset, tmpva;
4188         pt_entry_t l3, *pte, *newpte;
4189         int lvl;
4190
4191         PMAP_LOCK_ASSERT(kernel_pmap, MA_OWNED);
4192         base = trunc_page(va);
4193         offset = va & PAGE_MASK;
4194         size = round_page(offset + size);
4195
4196         if (!VIRT_IN_DMAP(base))
4197                 return (EINVAL);
4198
4199         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
4200                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, va, &lvl);
4201                 if (pte == NULL)
4202                         return (EINVAL);
4203
4204                 if ((pmap_load(pte) & ATTR_IDX_MASK) == ATTR_IDX(mode)) {
4205                         /*
4206                          * We already have the correct attribute,
4207                          * ignore this entry.
4208                          */
4209                         switch (lvl) {
4210                         default:
4211                                 panic("Invalid DMAP table level: %d\n", lvl);
4212                         case 1:
4213                                 tmpva = (tmpva & ~L1_OFFSET) + L1_SIZE;
4214                                 break;
4215                         case 2:
4216                                 tmpva = (tmpva & ~L2_OFFSET) + L2_SIZE;
4217                                 break;
4218                         case 3:
4219                                 tmpva += PAGE_SIZE;
4220                                 break;
4221                         }
4222                 } else {
4223                         /*
4224                          * Split the entry to an level 3 table, then
4225                          * set the new attribute.
4226                          */
4227                         switch (lvl) {
4228                         default:
4229                                 panic("Invalid DMAP table level: %d\n", lvl);
4230                         case 1:
4231                                 newpte = pmap_demote_l1(kernel_pmap, pte,
4232                                     tmpva & ~L1_OFFSET);
4233                                 if (newpte == NULL)
4234                                         return (EINVAL);
4235                                 pte = pmap_l1_to_l2(pte, tmpva);
4236                         case 2:
4237                                 newpte = pmap_demote_l2(kernel_pmap, pte,
4238                                     tmpva & ~L2_OFFSET);
4239                                 if (newpte == NULL)
4240                                         return (EINVAL);
4241                                 pte = pmap_l2_to_l3(pte, tmpva);
4242                         case 3:
4243                                 /* Update the entry */
4244                                 l3 = pmap_load(pte);
4245                                 l3 &= ~ATTR_IDX_MASK;
4246                                 l3 |= ATTR_IDX(mode);
4247
4248                                 pmap_update_entry(kernel_pmap, pte, l3, tmpva,
4249                                     PAGE_SIZE);
4250
4251                                 /*
4252                                  * If moving to a non-cacheable entry flush
4253                                  * the cache.
4254                                  */
4255                                 if (mode == VM_MEMATTR_UNCACHEABLE)
4256                                         cpu_dcache_wbinv_range(tmpva, L3_SIZE);
4257
4258                                 break;
4259                         }
4260                         tmpva += PAGE_SIZE;
4261                 }
4262         }
4263
4264         return (0);
4265 }
4266
4267 /*
4268  * Create an L2 table to map all addresses within an L1 mapping.
4269  */
4270 static pt_entry_t *
4271 pmap_demote_l1(pmap_t pmap, pt_entry_t *l1, vm_offset_t va)
4272 {
4273         pt_entry_t *l2, newl2, oldl1;
4274         vm_offset_t tmpl1;
4275         vm_paddr_t l2phys, phys;
4276         vm_page_t ml2;
4277         int i;
4278
4279         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4280         oldl1 = pmap_load(l1);
4281         KASSERT((oldl1 & ATTR_DESCR_MASK) == L1_BLOCK,
4282             ("pmap_demote_l1: Demoting a non-block entry"));
4283         KASSERT((va & L1_OFFSET) == 0,
4284             ("pmap_demote_l1: Invalid virtual address %#lx", va));
4285         KASSERT((oldl1 & ATTR_SW_MANAGED) == 0,
4286             ("pmap_demote_l1: Level 1 table shouldn't be managed"));
4287
4288         tmpl1 = 0;
4289         if (va <= (vm_offset_t)l1 && va + L1_SIZE > (vm_offset_t)l1) {
4290                 tmpl1 = kva_alloc(PAGE_SIZE);
4291                 if (tmpl1 == 0)
4292                         return (NULL);
4293         }
4294
4295         if ((ml2 = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_INTERRUPT |
4296             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
4297                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_l1: failure for va %#lx"
4298                     " in pmap %p", va, pmap);
4299                 return (NULL);
4300         }
4301
4302         l2phys = VM_PAGE_TO_PHYS(ml2);
4303         l2 = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(l2phys);
4304
4305         /* Address the range points at */
4306         phys = oldl1 & ~ATTR_MASK;
4307         /* The attributed from the old l1 table to be copied */
4308         newl2 = oldl1 & ATTR_MASK;
4309
4310         /* Create the new entries */
4311         for (i = 0; i < Ln_ENTRIES; i++) {
4312                 l2[i] = newl2 | phys;
4313                 phys += L2_SIZE;
4314         }
4315         cpu_dcache_wb_range((vm_offset_t)l2, PAGE_SIZE);
4316         KASSERT(l2[0] == ((oldl1 & ~ATTR_DESCR_MASK) | L2_BLOCK),
4317             ("Invalid l2 page (%lx != %lx)", l2[0],
4318             (oldl1 & ~ATTR_DESCR_MASK) | L2_BLOCK));
4319
4320         if (tmpl1 != 0) {
4321                 pmap_kenter(tmpl1, PAGE_SIZE,
4322                     DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)l1) & ~L3_OFFSET, CACHED_MEMORY);
4323                 l1 = (pt_entry_t *)(tmpl1 + ((vm_offset_t)l1 & PAGE_MASK));
4324         }
4325
4326         pmap_update_entry(pmap, l1, l2phys | L1_TABLE, va, PAGE_SIZE);
4327
4328         if (tmpl1 != 0) {
4329                 pmap_kremove(tmpl1);
4330                 kva_free(tmpl1, PAGE_SIZE);
4331         }
4332
4333         return (l2);
4334 }
4335
4336 /*
4337  * Create an L3 table to map all addresses within an L2 mapping.
4338  */
4339 static pt_entry_t *
4340 pmap_demote_l2_locked(pmap_t pmap, pt_entry_t *l2, vm_offset_t va,
4341     struct rwlock **lockp)
4342 {
4343         pt_entry_t *l3, newl3, oldl2;
4344         vm_offset_t tmpl2;
4345         vm_paddr_t l3phys, phys;
4346         vm_page_t ml3;
4347         int i;
4348
4349         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4350         l3 = NULL;
4351         oldl2 = pmap_load(l2);
4352         KASSERT((oldl2 & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK,
4353             ("pmap_demote_l2: Demoting a non-block entry"));
4354         KASSERT((va & L2_OFFSET) == 0,
4355             ("pmap_demote_l2: Invalid virtual address %#lx", va));
4356
4357         tmpl2 = 0;
4358         if (va <= (vm_offset_t)l2 && va + L2_SIZE > (vm_offset_t)l2) {
4359                 tmpl2 = kva_alloc(PAGE_SIZE);
4360                 if (tmpl2 == 0)
4361                         return (NULL);
4362         }
4363
4364         if ((ml3 = pmap_remove_pt_page(pmap, va)) == NULL) {
4365                 ml3 = vm_page_alloc(NULL, pmap_l2_pindex(va),
4366                     (VIRT_IN_DMAP(va) ? VM_ALLOC_INTERRUPT : VM_ALLOC_NORMAL) |
4367                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED);
4368                 if (ml3 == NULL) {
4369                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_l2: failure for va %#lx"
4370                             " in pmap %p", va, pmap);
4371                         goto fail;
4372                 }
4373                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
4374                         pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
4375         }
4376
4377         l3phys = VM_PAGE_TO_PHYS(ml3);
4378         l3 = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(l3phys);
4379
4380         /* Address the range points at */
4381         phys = oldl2 & ~ATTR_MASK;
4382         /* The attributed from the old l2 table to be copied */
4383         newl3 = (oldl2 & (ATTR_MASK & ~ATTR_DESCR_MASK)) | L3_PAGE;
4384
4385         /*
4386          * If the page table page is new, initialize it.
4387          */
4388         if (ml3->wire_count == 1) {
4389                 for (i = 0; i < Ln_ENTRIES; i++) {
4390                         l3[i] = newl3 | phys;
4391                         phys += L3_SIZE;
4392                 }
4393                 cpu_dcache_wb_range((vm_offset_t)l3, PAGE_SIZE);
4394         }
4395         KASSERT(l3[0] == ((oldl2 & ~ATTR_DESCR_MASK) | L3_PAGE),
4396             ("Invalid l3 page (%lx != %lx)", l3[0],
4397             (oldl2 & ~ATTR_DESCR_MASK) | L3_PAGE));
4398
4399         /*
4400          * Map the temporary page so we don't lose access to the l2 table.
4401          */
4402         if (tmpl2 != 0) {
4403                 pmap_kenter(tmpl2, PAGE_SIZE,
4404                     DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)l2) & ~L3_OFFSET, CACHED_MEMORY);
4405                 l2 = (pt_entry_t *)(tmpl2 + ((vm_offset_t)l2 & PAGE_MASK));
4406         }
4407
4408         /*
4409          * The spare PV entries must be reserved prior to demoting the
4410          * mapping, that is, prior to changing the PDE.  Otherwise, the state
4411          * of the L2 and the PV lists will be inconsistent, which can result
4412          * in reclaim_pv_chunk() attempting to remove a PV entry from the
4413          * wrong PV list and pmap_pv_demote_l2() failing to find the expected
4414          * PV entry for the 2MB page mapping that is being demoted.
4415          */
4416         if ((oldl2 & ATTR_SW_MANAGED) != 0)
4417                 reserve_pv_entries(pmap, Ln_ENTRIES - 1, lockp);
4418
4419         pmap_update_entry(pmap, l2, l3phys | L2_TABLE, va, PAGE_SIZE);
4420
4421         /*
4422          * Demote the PV entry.
4423          */
4424         if ((oldl2 & ATTR_SW_MANAGED) != 0)
4425                 pmap_pv_demote_l2(pmap, va, oldl2 & ~ATTR_MASK, lockp);
4426
4427         atomic_add_long(&pmap_l2_demotions, 1);
4428         CTR3(KTR_PMAP, "pmap_demote_l2: success for va %#lx"
4429             " in pmap %p %lx", va, pmap, l3[0]);
4430
4431 fail:
4432         if (tmpl2 != 0) {
4433                 pmap_kremove(tmpl2);
4434                 kva_free(tmpl2, PAGE_SIZE);
4435         }
4436
4437         return (l3);
4438
4439 }
4440
4441 static pt_entry_t *
4442 pmap_demote_l2(pmap_t pmap, pt_entry_t *l2, vm_offset_t va)
4443 {
4444         struct rwlock *lock;
4445         pt_entry_t *l3;
4446
4447         lock = NULL;
4448         l3 = pmap_demote_l2_locked(pmap, l2, va, &lock);
4449         if (lock != NULL)
4450                 rw_wunlock(lock);
4451         return (l3);
4452 }
4453
4454 /*
4455  * perform the pmap work for mincore
4456  */
4457 int
4458 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
4459 {
4460         pd_entry_t *l1p, l1;
4461         pd_entry_t *l2p, l2;
4462         pt_entry_t *l3p, l3;
4463         vm_paddr_t pa;
4464         bool managed;
4465         int val;
4466
4467         PMAP_LOCK(pmap);
4468 retry:
4469         pa = 0;
4470         val = 0;
4471         managed = false;
4472
4473         l1p = pmap_l1(pmap, addr);
4474         if (l1p == NULL) /* No l1 */
4475                 goto done;
4476
4477         l1 = pmap_load(l1p);
4478         if ((l1 & ATTR_DESCR_MASK) == L1_INVAL)
4479                 goto done;
4480
4481         if ((l1 & ATTR_DESCR_MASK) == L1_BLOCK) {
4482                 pa = (l1 & ~ATTR_MASK) | (addr & L1_OFFSET);
4483                 managed = (l1 & ATTR_SW_MANAGED) == ATTR_SW_MANAGED;
4484                 val = MINCORE_SUPER | MINCORE_INCORE;
4485                 if (pmap_page_dirty(l1))
4486                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4487                 if ((l1 & ATTR_AF) == ATTR_AF)
4488                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4489                 goto done;
4490         }
4491
4492         l2p = pmap_l1_to_l2(l1p, addr);
4493         if (l2p == NULL) /* No l2 */
4494                 goto done;
4495
4496         l2 = pmap_load(l2p);
4497         if ((l2 & ATTR_DESCR_MASK) == L2_INVAL)
4498                 goto done;
4499
4500         if ((l2 & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK) {
4501                 pa = (l2 & ~ATTR_MASK) | (addr & L2_OFFSET);
4502                 managed = (l2 & ATTR_SW_MANAGED) == ATTR_SW_MANAGED;
4503                 val = MINCORE_SUPER | MINCORE_INCORE;
4504                 if (pmap_page_dirty(l2))
4505                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4506                 if ((l2 & ATTR_AF) == ATTR_AF)
4507                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4508                 goto done;
4509         }
4510
4511         l3p = pmap_l2_to_l3(l2p, addr);
4512         if (l3p == NULL) /* No l3 */
4513                 goto done;
4514
4515         l3 = pmap_load(l2p);
4516         if ((l3 & ATTR_DESCR_MASK) == L3_INVAL)
4517                 goto done;
4518
4519         if ((l3 & ATTR_DESCR_MASK) == L3_PAGE) {
4520                 pa = (l3 & ~ATTR_MASK) | (addr & L3_OFFSET);
4521                 managed = (l3 & ATTR_SW_MANAGED) == ATTR_SW_MANAGED;
4522                 val = MINCORE_INCORE;
4523                 if (pmap_page_dirty(l3))
4524                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4525                 if ((l3 & ATTR_AF) == ATTR_AF)
4526                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4527         }
4528
4529 done:
4530         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
4531             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) && managed) {
4532                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
4533                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
4534                         goto retry;
4535         } else
4536                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
4537         PMAP_UNLOCK(pmap);
4538
4539         return (val);
4540 }
4541
4542 void
4543 pmap_activate(struct thread *td)
4544 {
4545         pmap_t  pmap;
4546
4547         critical_enter();
4548         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
4549         td->td_pcb->pcb_l0addr = vtophys(pmap->pm_l0);
4550         __asm __volatile("msr ttbr0_el1, %0" : : "r"(td->td_pcb->pcb_l0addr));
4551         pmap_invalidate_all(pmap);
4552         critical_exit();
4553 }
4554
4555 void
4556 pmap_sync_icache(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
4557 {
4558
4559         if (va >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
4560                 cpu_icache_sync_range(va, sz);
4561         } else {
4562                 u_int len, offset;
4563                 vm_paddr_t pa;
4564
4565                 /* Find the length of data in this page to flush */
4566                 offset = va & PAGE_MASK;
4567                 len = imin(PAGE_SIZE - offset, sz);
4568
4569                 while (sz != 0) {
4570                         /* Extract the physical address & find it in the DMAP */
4571                         pa = pmap_extract(pmap, va);
4572                         if (pa != 0)
4573                                 cpu_icache_sync_range(PHYS_TO_DMAP(pa), len);
4574
4575                         /* Move to the next page */
4576                         sz -= len;
4577                         va += len;
4578                         /* Set the length for the next iteration */
4579                         len = imin(PAGE_SIZE, sz);
4580                 }
4581         }
4582 }
4583
4584 int
4585 pmap_fault(pmap_t pmap, uint64_t esr, uint64_t far)
4586 {
4587 #ifdef SMP
4588         uint64_t par;
4589 #endif
4590
4591         switch (ESR_ELx_EXCEPTION(esr)) {
4592         case EXCP_DATA_ABORT_L:
4593         case EXCP_DATA_ABORT:
4594                 break;
4595         default:
4596                 return (KERN_FAILURE);
4597         }
4598
4599 #ifdef SMP
4600         PMAP_LOCK(pmap);
4601         switch (esr & ISS_DATA_DFSC_MASK) {
4602         case ISS_DATA_DFSC_TF_L0:
4603         case ISS_DATA_DFSC_TF_L1:
4604         case ISS_DATA_DFSC_TF_L2:
4605         case ISS_DATA_DFSC_TF_L3:
4606                 /* Ask the MMU to check the address */
4607                 if (pmap == kernel_pmap)
4608                         par = arm64_address_translate_s1e1r(far);
4609                 else
4610                         par = arm64_address_translate_s1e0r(far);
4611
4612                 /*
4613                  * If the translation was successful the address was invalid
4614                  * due to a break-before-make sequence. We can unlock and
4615                  * return success to the trap handler.
4616                  */
4617                 if (PAR_SUCCESS(par)) {
4618                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4619                         return (KERN_SUCCESS);
4620                 }
4621                 break;
4622         default:
4623                 break;
4624         }
4625         PMAP_UNLOCK(pmap);
4626 #endif
4627
4628         return (KERN_FAILURE);
4629 }
4630
4631 /*
4632  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
4633  *      different alignment might result in more superpage mappings.
4634  */
4635 void
4636 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
4637     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
4638 {
4639         vm_offset_t superpage_offset;
4640
4641         if (size < L2_SIZE)
4642                 return;
4643         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
4644                 offset += ptoa(object->pg_color);
4645         superpage_offset = offset & L2_OFFSET;
4646         if (size - ((L2_SIZE - superpage_offset) & L2_OFFSET) < L2_SIZE ||
4647             (*addr & L2_OFFSET) == superpage_offset)
4648                 return;
4649         if ((*addr & L2_OFFSET) < superpage_offset)
4650                 *addr = (*addr & ~L2_OFFSET) + superpage_offset;
4651         else
4652                 *addr = ((*addr + L2_OFFSET) & ~L2_OFFSET) + superpage_offset;
4653 }
4654
4655 /**
4656  * Get the kernel virtual address of a set of physical pages. If there are
4657  * physical addresses not covered by the DMAP perform a transient mapping
4658  * that will be removed when calling pmap_unmap_io_transient.
4659  *
4660  * \param page        The pages the caller wishes to obtain the virtual
4661  *                    address on the kernel memory map.
4662  * \param vaddr       On return contains the kernel virtual memory address
4663  *                    of the pages passed in the page parameter.
4664  * \param count       Number of pages passed in.
4665  * \param can_fault   TRUE if the thread using the mapped pages can take
4666  *                    page faults, FALSE otherwise.
4667  *
4668  * \returns TRUE if the caller must call pmap_unmap_io_transient when
4669  *          finished or FALSE otherwise.
4670  *
4671  */
4672 boolean_t
4673 pmap_map_io_transient(vm_page_t page[], vm_offset_t vaddr[], int count,
4674     boolean_t can_fault)
4675 {
4676         vm_paddr_t paddr;
4677         boolean_t needs_mapping;
4678         int error, i;
4679
4680         /*
4681          * Allocate any KVA space that we need, this is done in a separate
4682          * loop to prevent calling vmem_alloc while pinned.
4683          */
4684         needs_mapping = FALSE;
4685         for (i = 0; i < count; i++) {
4686                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
4687                 if (__predict_false(!PHYS_IN_DMAP(paddr))) {
4688                         error = vmem_alloc(kernel_arena, PAGE_SIZE,
4689                             M_BESTFIT | M_WAITOK, &vaddr[i]);
4690                         KASSERT(error == 0, ("vmem_alloc failed: %d", error));
4691                         needs_mapping = TRUE;
4692                 } else {
4693                         vaddr[i] = PHYS_TO_DMAP(paddr);
4694                 }
4695         }
4696
4697         /* Exit early if everything is covered by the DMAP */
4698         if (!needs_mapping)
4699                 return (FALSE);
4700
4701         if (!can_fault)
4702                 sched_pin();
4703         for (i = 0; i < count; i++) {
4704                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
4705                 if (!PHYS_IN_DMAP(paddr)) {
4706                         panic(
4707                            "pmap_map_io_transient: TODO: Map out of DMAP data");
4708                 }
4709         }
4710
4711         return (needs_mapping);
4712 }
4713
4714 void
4715 pmap_unmap_io_transient(vm_page_t page[], vm_offset_t vaddr[], int count,
4716     boolean_t can_fault)
4717 {
4718         vm_paddr_t paddr;
4719         int i;
4720
4721         if (!can_fault)
4722                 sched_unpin();
4723         for (i = 0; i < count; i++) {
4724                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
4725                 if (!PHYS_IN_DMAP(paddr)) {
4726                         panic("ARM64TODO: pmap_unmap_io_transient: Unmap data");
4727                 }
4728         }
4729 }