]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/arm64/arm64/pmap.c
MFV r316876: 7542 zfs_unmount failed with EZFS_UNSHARENFSFAILED
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / arm64 / arm64 / pmap.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 2003 Peter Wemm
9  * All rights reserved.
10  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
11  * All rights reserved.
12  * Copyright (c) 2014 Andrew Turner
13  * All rights reserved.
14  * Copyright (c) 2014-2016 The FreeBSD Foundation
15  * All rights reserved.
16  *
17  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
18  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
19  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
20  *
21  * This software was developed by Andrew Turner under sponsorship from
22  * the FreeBSD Foundation.
23  *
24  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
25  * modification, are permitted provided that the following conditions
26  * are met:
27  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
28  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
29  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
30  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
31  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
32  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
33  *    must display the following acknowledgement:
34  *      This product includes software developed by the University of
35  *      California, Berkeley and its contributors.
36  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
37  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
38  *    without specific prior written permission.
39  *
40  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
41  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
42  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
43  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
44  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
45  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
46  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
47  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
48  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
49  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
50  * SUCH DAMAGE.
51  *
52  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
53  */
54 /*-
55  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
56  * All rights reserved.
57  *
58  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
59  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
60  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
61  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
62  * CHATS research program.
63  *
64  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
65  * modification, are permitted provided that the following conditions
66  * are met:
67  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
68  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
69  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
70  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
71  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
72  *
73  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
74  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
75  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
76  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
77  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
78  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
79  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
80  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
81  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
82  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
83  * SUCH DAMAGE.
84  */
85
86 #include <sys/cdefs.h>
87 __FBSDID("$FreeBSD$");
88
89 /*
90  *      Manages physical address maps.
91  *
92  *      Since the information managed by this module is
93  *      also stored by the logical address mapping module,
94  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
95  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
96  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
97  *      requested.
98  *
99  *      In order to cope with hardware architectures which
100  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
101  *      this module may delay invalidate or reduced protection
102  *      operations until such time as they are actually
103  *      necessary.  This module is given full information as
104  *      to which processors are currently using which maps,
105  *      and to when physical maps must be made correct.
106  */
107
108 #include "opt_vm.h"
109
110 #include <sys/param.h>
111 #include <sys/bitstring.h>
112 #include <sys/bus.h>
113 #include <sys/systm.h>
114 #include <sys/kernel.h>
115 #include <sys/ktr.h>
116 #include <sys/lock.h>
117 #include <sys/malloc.h>
118 #include <sys/mman.h>
119 #include <sys/msgbuf.h>
120 #include <sys/mutex.h>
121 #include <sys/proc.h>
122 #include <sys/rwlock.h>
123 #include <sys/sx.h>
124 #include <sys/vmem.h>
125 #include <sys/vmmeter.h>
126 #include <sys/sched.h>
127 #include <sys/sysctl.h>
128 #include <sys/_unrhdr.h>
129 #include <sys/smp.h>
130
131 #include <vm/vm.h>
132 #include <vm/vm_param.h>
133 #include <vm/vm_kern.h>
134 #include <vm/vm_page.h>
135 #include <vm/vm_map.h>
136 #include <vm/vm_object.h>
137 #include <vm/vm_extern.h>
138 #include <vm/vm_pageout.h>
139 #include <vm/vm_pager.h>
140 #include <vm/vm_phys.h>
141 #include <vm/vm_radix.h>
142 #include <vm/vm_reserv.h>
143 #include <vm/uma.h>
144
145 #include <machine/machdep.h>
146 #include <machine/md_var.h>
147 #include <machine/pcb.h>
148
149 #define NL0PG           (PAGE_SIZE/(sizeof (pd_entry_t)))
150 #define NL1PG           (PAGE_SIZE/(sizeof (pd_entry_t)))
151 #define NL2PG           (PAGE_SIZE/(sizeof (pd_entry_t)))
152 #define NL3PG           (PAGE_SIZE/(sizeof (pt_entry_t)))
153
154 #define NUL0E           L0_ENTRIES
155 #define NUL1E           (NUL0E * NL1PG)
156 #define NUL2E           (NUL1E * NL2PG)
157
158 #if !defined(DIAGNOSTIC)
159 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
160 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
161 #else
162 #define PMAP_INLINE     extern inline
163 #endif
164 #else
165 #define PMAP_INLINE
166 #endif
167
168 /*
169  * These are configured by the mair_el1 register. This is set up in locore.S
170  */
171 #define DEVICE_MEMORY   0
172 #define UNCACHED_MEMORY 1
173 #define CACHED_MEMORY   2
174
175
176 #ifdef PV_STATS
177 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
178 #else
179 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
180 #endif
181
182 #define pmap_l2_pindex(v)       ((v) >> L2_SHIFT)
183 #define pa_to_pvh(pa)           (&pv_table[pmap_l2_pindex(pa)])
184
185 #define NPV_LIST_LOCKS  MAXCPU
186
187 #define PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(pa)        \
188                         (&pv_list_locks[pa_index(pa) % NPV_LIST_LOCKS])
189
190 #define CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa)  do {    \
191         struct rwlock **_lockp = (lockp);               \
192         struct rwlock *_new_lock;                       \
193                                                         \
194         _new_lock = PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(pa);           \
195         if (_new_lock != *_lockp) {                     \
196                 if (*_lockp != NULL)                    \
197                         rw_wunlock(*_lockp);            \
198                 *_lockp = _new_lock;                    \
199                 rw_wlock(*_lockp);                      \
200         }                                               \
201 } while (0)
202
203 #define CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m)        \
204                         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, VM_PAGE_TO_PHYS(m))
205
206 #define RELEASE_PV_LIST_LOCK(lockp)             do {    \
207         struct rwlock **_lockp = (lockp);               \
208                                                         \
209         if (*_lockp != NULL) {                          \
210                 rw_wunlock(*_lockp);                    \
211                 *_lockp = NULL;                         \
212         }                                               \
213 } while (0)
214
215 #define VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m)      \
216                         PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(VM_PAGE_TO_PHYS(m))
217
218 struct pmap kernel_pmap_store;
219
220 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
221 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
222 vm_offset_t kernel_vm_end = 0;
223
224 /*
225  * Data for the pv entry allocation mechanism.
226  * Updates to pv_invl_gen are protected by the pv_list_locks[]
227  * elements, but reads are not.
228  */
229 static struct md_page *pv_table;
230 static struct md_page pv_dummy;
231
232 vm_paddr_t dmap_phys_base;      /* The start of the dmap region */
233 vm_paddr_t dmap_phys_max;       /* The limit of the dmap region */
234 vm_offset_t dmap_max_addr;      /* The virtual address limit of the dmap */
235
236 /* This code assumes all L1 DMAP entries will be used */
237 CTASSERT((DMAP_MIN_ADDRESS  & ~L0_OFFSET) == DMAP_MIN_ADDRESS);
238 CTASSERT((DMAP_MAX_ADDRESS  & ~L0_OFFSET) == DMAP_MAX_ADDRESS);
239
240 #define DMAP_TABLES     ((DMAP_MAX_ADDRESS - DMAP_MIN_ADDRESS) >> L0_SHIFT)
241 extern pt_entry_t pagetable_dmap[];
242
243 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
244
245 static int superpages_enabled = 1;
246 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, superpages_enabled,
247     CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH, &superpages_enabled, 0,
248     "Are large page mappings enabled?");
249
250 /*
251  * Data for the pv entry allocation mechanism
252  */
253 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
254 static struct mtx pv_chunks_mutex;
255 static struct rwlock pv_list_locks[NPV_LIST_LOCKS];
256
257 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
258 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
259 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, struct rwlock **lockp);
260 static vm_page_t reclaim_pv_chunk(pmap_t locked_pmap, struct rwlock **lockp);
261 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
262 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
263                     vm_offset_t va);
264
265 static int pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode);
266 static int pmap_change_attr_locked(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode);
267 static pt_entry_t *pmap_demote_l1(pmap_t pmap, pt_entry_t *l1, vm_offset_t va);
268 static pt_entry_t *pmap_demote_l2_locked(pmap_t pmap, pt_entry_t *l2,
269     vm_offset_t va, struct rwlock **lockp);
270 static pt_entry_t *pmap_demote_l2(pmap_t pmap, pt_entry_t *l2, vm_offset_t va);
271 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
272     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte, struct rwlock **lockp);
273 static int pmap_remove_l2(pmap_t pmap, pt_entry_t *l2, vm_offset_t sva,
274     pd_entry_t l1e, struct spglist *free, struct rwlock **lockp);
275 static int pmap_remove_l3(pmap_t pmap, pt_entry_t *l3, vm_offset_t sva,
276     pd_entry_t l2e, struct spglist *free, struct rwlock **lockp);
277 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
278     vm_page_t m, struct rwlock **lockp);
279
280 static vm_page_t _pmap_alloc_l3(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex,
281                 struct rwlock **lockp);
282
283 static void _pmap_unwire_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
284     struct spglist *free);
285 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, pd_entry_t, struct spglist *);
286 static __inline vm_page_t pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
287
288 /*
289  * These load the old table data and store the new value.
290  * They need to be atomic as the System MMU may write to the table at
291  * the same time as the CPU.
292  */
293 #define pmap_load_store(table, entry) atomic_swap_64(table, entry)
294 #define pmap_set(table, mask) atomic_set_64(table, mask)
295 #define pmap_load_clear(table) atomic_swap_64(table, 0)
296 #define pmap_load(table) (*table)
297
298 /********************/
299 /* Inline functions */
300 /********************/
301
302 static __inline void
303 pagecopy(void *s, void *d)
304 {
305
306         memcpy(d, s, PAGE_SIZE);
307 }
308
309 static __inline pd_entry_t *
310 pmap_l0(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
311 {
312
313         return (&pmap->pm_l0[pmap_l0_index(va)]);
314 }
315
316 static __inline pd_entry_t *
317 pmap_l0_to_l1(pd_entry_t *l0, vm_offset_t va)
318 {
319         pd_entry_t *l1;
320
321         l1 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pmap_load(l0) & ~ATTR_MASK);
322         return (&l1[pmap_l1_index(va)]);
323 }
324
325 static __inline pd_entry_t *
326 pmap_l1(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
327 {
328         pd_entry_t *l0;
329
330         l0 = pmap_l0(pmap, va);
331         if ((pmap_load(l0) & ATTR_DESCR_MASK) != L0_TABLE)
332                 return (NULL);
333
334         return (pmap_l0_to_l1(l0, va));
335 }
336
337 static __inline pd_entry_t *
338 pmap_l1_to_l2(pd_entry_t *l1, vm_offset_t va)
339 {
340         pd_entry_t *l2;
341
342         l2 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pmap_load(l1) & ~ATTR_MASK);
343         return (&l2[pmap_l2_index(va)]);
344 }
345
346 static __inline pd_entry_t *
347 pmap_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
348 {
349         pd_entry_t *l1;
350
351         l1 = pmap_l1(pmap, va);
352         if ((pmap_load(l1) & ATTR_DESCR_MASK) != L1_TABLE)
353                 return (NULL);
354
355         return (pmap_l1_to_l2(l1, va));
356 }
357
358 static __inline pt_entry_t *
359 pmap_l2_to_l3(pd_entry_t *l2, vm_offset_t va)
360 {
361         pt_entry_t *l3;
362
363         l3 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pmap_load(l2) & ~ATTR_MASK);
364         return (&l3[pmap_l3_index(va)]);
365 }
366
367 /*
368  * Returns the lowest valid pde for a given virtual address.
369  * The next level may or may not point to a valid page or block.
370  */
371 static __inline pd_entry_t *
372 pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int *level)
373 {
374         pd_entry_t *l0, *l1, *l2, desc;
375
376         l0 = pmap_l0(pmap, va);
377         desc = pmap_load(l0) & ATTR_DESCR_MASK;
378         if (desc != L0_TABLE) {
379                 *level = -1;
380                 return (NULL);
381         }
382
383         l1 = pmap_l0_to_l1(l0, va);
384         desc = pmap_load(l1) & ATTR_DESCR_MASK;
385         if (desc != L1_TABLE) {
386                 *level = 0;
387                 return (l0);
388         }
389
390         l2 = pmap_l1_to_l2(l1, va);
391         desc = pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK;
392         if (desc != L2_TABLE) {
393                 *level = 1;
394                 return (l1);
395         }
396
397         *level = 2;
398         return (l2);
399 }
400
401 /*
402  * Returns the lowest valid pte block or table entry for a given virtual
403  * address. If there are no valid entries return NULL and set the level to
404  * the first invalid level.
405  */
406 static __inline pt_entry_t *
407 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int *level)
408 {
409         pd_entry_t *l1, *l2, desc;
410         pt_entry_t *l3;
411
412         l1 = pmap_l1(pmap, va);
413         if (l1 == NULL) {
414                 *level = 0;
415                 return (NULL);
416         }
417         desc = pmap_load(l1) & ATTR_DESCR_MASK;
418         if (desc == L1_BLOCK) {
419                 *level = 1;
420                 return (l1);
421         }
422
423         if (desc != L1_TABLE) {
424                 *level = 1;
425                 return (NULL);
426         }
427
428         l2 = pmap_l1_to_l2(l1, va);
429         desc = pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK;
430         if (desc == L2_BLOCK) {
431                 *level = 2;
432                 return (l2);
433         }
434
435         if (desc != L2_TABLE) {
436                 *level = 2;
437                 return (NULL);
438         }
439
440         *level = 3;
441         l3 = pmap_l2_to_l3(l2, va);
442         if ((pmap_load(l3) & ATTR_DESCR_MASK) != L3_PAGE)
443                 return (NULL);
444
445         return (l3);
446 }
447
448 static inline bool
449 pmap_superpages_enabled(void)
450 {
451
452         return (superpages_enabled != 0);
453 }
454
455 bool
456 pmap_get_tables(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t **l0, pd_entry_t **l1,
457     pd_entry_t **l2, pt_entry_t **l3)
458 {
459         pd_entry_t *l0p, *l1p, *l2p;
460
461         if (pmap->pm_l0 == NULL)
462                 return (false);
463
464         l0p = pmap_l0(pmap, va);
465         *l0 = l0p;
466
467         if ((pmap_load(l0p) & ATTR_DESCR_MASK) != L0_TABLE)
468                 return (false);
469
470         l1p = pmap_l0_to_l1(l0p, va);
471         *l1 = l1p;
472
473         if ((pmap_load(l1p) & ATTR_DESCR_MASK) == L1_BLOCK) {
474                 *l2 = NULL;
475                 *l3 = NULL;
476                 return (true);
477         }
478
479         if ((pmap_load(l1p) & ATTR_DESCR_MASK) != L1_TABLE)
480                 return (false);
481
482         l2p = pmap_l1_to_l2(l1p, va);
483         *l2 = l2p;
484
485         if ((pmap_load(l2p) & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK) {
486                 *l3 = NULL;
487                 return (true);
488         }
489
490         *l3 = pmap_l2_to_l3(l2p, va);
491
492         return (true);
493 }
494
495 static __inline int
496 pmap_l3_valid(pt_entry_t l3)
497 {
498
499         return ((l3 & ATTR_DESCR_MASK) == L3_PAGE);
500 }
501
502
503 CTASSERT(L1_BLOCK == L2_BLOCK);
504
505 /*
506  * Checks if the page is dirty. We currently lack proper tracking of this on
507  * arm64 so for now assume is a page mapped as rw was accessed it is.
508  */
509 static inline int
510 pmap_page_dirty(pt_entry_t pte)
511 {
512
513         return ((pte & (ATTR_AF | ATTR_AP_RW_BIT)) ==
514             (ATTR_AF | ATTR_AP(ATTR_AP_RW)));
515 }
516
517 static __inline void
518 pmap_resident_count_inc(pmap_t pmap, int count)
519 {
520
521         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
522         pmap->pm_stats.resident_count += count;
523 }
524
525 static __inline void
526 pmap_resident_count_dec(pmap_t pmap, int count)
527 {
528
529         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
530         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count >= count,
531             ("pmap %p resident count underflow %ld %d", pmap,
532             pmap->pm_stats.resident_count, count));
533         pmap->pm_stats.resident_count -= count;
534 }
535
536 static pt_entry_t *
537 pmap_early_page_idx(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va, u_int *l1_slot,
538     u_int *l2_slot)
539 {
540         pt_entry_t *l2;
541         pd_entry_t *l1;
542
543         l1 = (pd_entry_t *)l1pt;
544         *l1_slot = (va >> L1_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK;
545
546         /* Check locore has used a table L1 map */
547         KASSERT((l1[*l1_slot] & ATTR_DESCR_MASK) == L1_TABLE,
548            ("Invalid bootstrap L1 table"));
549         /* Find the address of the L2 table */
550         l2 = (pt_entry_t *)init_pt_va;
551         *l2_slot = pmap_l2_index(va);
552
553         return (l2);
554 }
555
556 static vm_paddr_t
557 pmap_early_vtophys(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va)
558 {
559         u_int l1_slot, l2_slot;
560         pt_entry_t *l2;
561
562         l2 = pmap_early_page_idx(l1pt, va, &l1_slot, &l2_slot);
563
564         return ((l2[l2_slot] & ~ATTR_MASK) + (va & L2_OFFSET));
565 }
566
567 static void
568 pmap_bootstrap_dmap(vm_offset_t kern_l1, vm_paddr_t min_pa, vm_paddr_t max_pa)
569 {
570         vm_offset_t va;
571         vm_paddr_t pa;
572         u_int l1_slot;
573
574         pa = dmap_phys_base = min_pa & ~L1_OFFSET;
575         va = DMAP_MIN_ADDRESS;
576         for (; va < DMAP_MAX_ADDRESS && pa < max_pa;
577             pa += L1_SIZE, va += L1_SIZE, l1_slot++) {
578                 l1_slot = ((va - DMAP_MIN_ADDRESS) >> L1_SHIFT);
579
580                 pmap_load_store(&pagetable_dmap[l1_slot],
581                     (pa & ~L1_OFFSET) | ATTR_DEFAULT | ATTR_XN |
582                     ATTR_IDX(CACHED_MEMORY) | L1_BLOCK);
583         }
584
585         /* Set the upper limit of the DMAP region */
586         dmap_phys_max = pa;
587         dmap_max_addr = va;
588
589         cpu_tlb_flushID();
590 }
591
592 static vm_offset_t
593 pmap_bootstrap_l2(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va, vm_offset_t l2_start)
594 {
595         vm_offset_t l2pt;
596         vm_paddr_t pa;
597         pd_entry_t *l1;
598         u_int l1_slot;
599
600         KASSERT((va & L1_OFFSET) == 0, ("Invalid virtual address"));
601
602         l1 = (pd_entry_t *)l1pt;
603         l1_slot = pmap_l1_index(va);
604         l2pt = l2_start;
605
606         for (; va < VM_MAX_KERNEL_ADDRESS; l1_slot++, va += L1_SIZE) {
607                 KASSERT(l1_slot < Ln_ENTRIES, ("Invalid L1 index"));
608
609                 pa = pmap_early_vtophys(l1pt, l2pt);
610                 pmap_load_store(&l1[l1_slot],
611                     (pa & ~Ln_TABLE_MASK) | L1_TABLE);
612                 l2pt += PAGE_SIZE;
613         }
614
615         /* Clean the L2 page table */
616         memset((void *)l2_start, 0, l2pt - l2_start);
617
618         return l2pt;
619 }
620
621 static vm_offset_t
622 pmap_bootstrap_l3(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va, vm_offset_t l3_start)
623 {
624         vm_offset_t l3pt;
625         vm_paddr_t pa;
626         pd_entry_t *l2;
627         u_int l2_slot;
628
629         KASSERT((va & L2_OFFSET) == 0, ("Invalid virtual address"));
630
631         l2 = pmap_l2(kernel_pmap, va);
632         l2 = (pd_entry_t *)rounddown2((uintptr_t)l2, PAGE_SIZE);
633         l2_slot = pmap_l2_index(va);
634         l3pt = l3_start;
635
636         for (; va < VM_MAX_KERNEL_ADDRESS; l2_slot++, va += L2_SIZE) {
637                 KASSERT(l2_slot < Ln_ENTRIES, ("Invalid L2 index"));
638
639                 pa = pmap_early_vtophys(l1pt, l3pt);
640                 pmap_load_store(&l2[l2_slot],
641                     (pa & ~Ln_TABLE_MASK) | L2_TABLE);
642                 l3pt += PAGE_SIZE;
643         }
644
645         /* Clean the L2 page table */
646         memset((void *)l3_start, 0, l3pt - l3_start);
647
648         return l3pt;
649 }
650
651 /*
652  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
653  */
654 void
655 pmap_bootstrap(vm_offset_t l0pt, vm_offset_t l1pt, vm_paddr_t kernstart,
656     vm_size_t kernlen)
657 {
658         u_int l1_slot, l2_slot, avail_slot, map_slot, used_map_slot;
659         uint64_t kern_delta;
660         pt_entry_t *l2;
661         vm_offset_t va, freemempos;
662         vm_offset_t dpcpu, msgbufpv;
663         vm_paddr_t pa, max_pa, min_pa;
664         int i;
665
666         kern_delta = KERNBASE - kernstart;
667         physmem = 0;
668
669         printf("pmap_bootstrap %lx %lx %lx\n", l1pt, kernstart, kernlen);
670         printf("%lx\n", l1pt);
671         printf("%lx\n", (KERNBASE >> L1_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK);
672
673         /* Set this early so we can use the pagetable walking functions */
674         kernel_pmap_store.pm_l0 = (pd_entry_t *)l0pt;
675         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
676
677         /* Assume the address we were loaded to is a valid physical address */
678         min_pa = max_pa = KERNBASE - kern_delta;
679
680         /*
681          * Find the minimum physical address. physmap is sorted,
682          * but may contain empty ranges.
683          */
684         for (i = 0; i < (physmap_idx * 2); i += 2) {
685                 if (physmap[i] == physmap[i + 1])
686                         continue;
687                 if (physmap[i] <= min_pa)
688                         min_pa = physmap[i];
689                 if (physmap[i + 1] > max_pa)
690                         max_pa = physmap[i + 1];
691         }
692
693         /* Create a direct map region early so we can use it for pa -> va */
694         pmap_bootstrap_dmap(l1pt, min_pa, max_pa);
695
696         va = KERNBASE;
697         pa = KERNBASE - kern_delta;
698
699         /*
700          * Start to initialise phys_avail by copying from physmap
701          * up to the physical address KERNBASE points at.
702          */
703         map_slot = avail_slot = 0;
704         for (; map_slot < (physmap_idx * 2) &&
705             avail_slot < (PHYS_AVAIL_SIZE - 2); map_slot += 2) {
706                 if (physmap[map_slot] == physmap[map_slot + 1])
707                         continue;
708
709                 if (physmap[map_slot] <= pa &&
710                     physmap[map_slot + 1] > pa)
711                         break;
712
713                 phys_avail[avail_slot] = physmap[map_slot];
714                 phys_avail[avail_slot + 1] = physmap[map_slot + 1];
715                 physmem += (phys_avail[avail_slot + 1] -
716                     phys_avail[avail_slot]) >> PAGE_SHIFT;
717                 avail_slot += 2;
718         }
719
720         /* Add the memory before the kernel */
721         if (physmap[avail_slot] < pa && avail_slot < (PHYS_AVAIL_SIZE - 2)) {
722                 phys_avail[avail_slot] = physmap[map_slot];
723                 phys_avail[avail_slot + 1] = pa;
724                 physmem += (phys_avail[avail_slot + 1] -
725                     phys_avail[avail_slot]) >> PAGE_SHIFT;
726                 avail_slot += 2;
727         }
728         used_map_slot = map_slot;
729
730         /*
731          * Read the page table to find out what is already mapped.
732          * This assumes we have mapped a block of memory from KERNBASE
733          * using a single L1 entry.
734          */
735         l2 = pmap_early_page_idx(l1pt, KERNBASE, &l1_slot, &l2_slot);
736
737         /* Sanity check the index, KERNBASE should be the first VA */
738         KASSERT(l2_slot == 0, ("The L2 index is non-zero"));
739
740         /* Find how many pages we have mapped */
741         for (; l2_slot < Ln_ENTRIES; l2_slot++) {
742                 if ((l2[l2_slot] & ATTR_DESCR_MASK) == 0)
743                         break;
744
745                 /* Check locore used L2 blocks */
746                 KASSERT((l2[l2_slot] & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK,
747                     ("Invalid bootstrap L2 table"));
748                 KASSERT((l2[l2_slot] & ~ATTR_MASK) == pa,
749                     ("Incorrect PA in L2 table"));
750
751                 va += L2_SIZE;
752                 pa += L2_SIZE;
753         }
754
755         va = roundup2(va, L1_SIZE);
756
757         freemempos = KERNBASE + kernlen;
758         freemempos = roundup2(freemempos, PAGE_SIZE);
759         /* Create the l2 tables up to VM_MAX_KERNEL_ADDRESS */
760         freemempos = pmap_bootstrap_l2(l1pt, va, freemempos);
761         /* And the l3 tables for the early devmap */
762         freemempos = pmap_bootstrap_l3(l1pt,
763             VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - L2_SIZE, freemempos);
764
765         cpu_tlb_flushID();
766
767 #define alloc_pages(var, np)                                            \
768         (var) = freemempos;                                             \
769         freemempos += (np * PAGE_SIZE);                                 \
770         memset((char *)(var), 0, ((np) * PAGE_SIZE));
771
772         /* Allocate dynamic per-cpu area. */
773         alloc_pages(dpcpu, DPCPU_SIZE / PAGE_SIZE);
774         dpcpu_init((void *)dpcpu, 0);
775
776         /* Allocate memory for the msgbuf, e.g. for /sbin/dmesg */
777         alloc_pages(msgbufpv, round_page(msgbufsize) / PAGE_SIZE);
778         msgbufp = (void *)msgbufpv;
779
780         virtual_avail = roundup2(freemempos, L1_SIZE);
781         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - L2_SIZE;
782         kernel_vm_end = virtual_avail;
783
784         pa = pmap_early_vtophys(l1pt, freemempos);
785
786         /* Finish initialising physmap */
787         map_slot = used_map_slot;
788         for (; avail_slot < (PHYS_AVAIL_SIZE - 2) &&
789             map_slot < (physmap_idx * 2); map_slot += 2) {
790                 if (physmap[map_slot] == physmap[map_slot + 1])
791                         continue;
792
793                 /* Have we used the current range? */
794                 if (physmap[map_slot + 1] <= pa)
795                         continue;
796
797                 /* Do we need to split the entry? */
798                 if (physmap[map_slot] < pa) {
799                         phys_avail[avail_slot] = pa;
800                         phys_avail[avail_slot + 1] = physmap[map_slot + 1];
801                 } else {
802                         phys_avail[avail_slot] = physmap[map_slot];
803                         phys_avail[avail_slot + 1] = physmap[map_slot + 1];
804                 }
805                 physmem += (phys_avail[avail_slot + 1] -
806                     phys_avail[avail_slot]) >> PAGE_SHIFT;
807
808                 avail_slot += 2;
809         }
810         phys_avail[avail_slot] = 0;
811         phys_avail[avail_slot + 1] = 0;
812
813         /*
814          * Maxmem isn't the "maximum memory", it's one larger than the
815          * highest page of the physical address space.  It should be
816          * called something like "Maxphyspage".
817          */
818         Maxmem = atop(phys_avail[avail_slot - 1]);
819
820         cpu_tlb_flushID();
821 }
822
823 /*
824  *      Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
825  */
826 void
827 pmap_page_init(vm_page_t m)
828 {
829
830         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
831         m->md.pv_memattr = VM_MEMATTR_WRITE_BACK;
832 }
833
834 /*
835  *      Initialize the pmap module.
836  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
837  *      system needs to map virtual memory.
838  */
839 void
840 pmap_init(void)
841 {
842         vm_size_t s;
843         int i, pv_npg;
844
845         /*
846          * Are large page mappings enabled?
847          */
848         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.superpages_enabled", &superpages_enabled);
849
850         /*
851          * Initialize the pv chunk list mutex.
852          */
853         mtx_init(&pv_chunks_mutex, "pmap pv chunk list", NULL, MTX_DEF);
854
855         /*
856          * Initialize the pool of pv list locks.
857          */
858         for (i = 0; i < NPV_LIST_LOCKS; i++)
859                 rw_init(&pv_list_locks[i], "pmap pv list");
860
861         /*
862          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
863          */
864         pv_npg = howmany(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end, L2_SIZE);
865
866         /*
867          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
868          */
869         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
870         s = round_page(s);
871         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
872             M_WAITOK | M_ZERO);
873         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
874                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
875         TAILQ_INIT(&pv_dummy.pv_list);
876 }
877
878 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, l2, CTLFLAG_RD, 0,
879     "2MB page mapping counters");
880
881 static u_long pmap_l2_demotions;
882 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_l2, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
883     &pmap_l2_demotions, 0, "2MB page demotions");
884
885 static u_long pmap_l2_p_failures;
886 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_l2, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
887     &pmap_l2_p_failures, 0, "2MB page promotion failures");
888
889 static u_long pmap_l2_promotions;
890 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_l2, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
891     &pmap_l2_promotions, 0, "2MB page promotions");
892
893 /*
894  * Invalidate a single TLB entry.
895  */
896 static __inline void
897 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
898 {
899
900         sched_pin();
901         __asm __volatile(
902             "dsb  ishst         \n"
903             "tlbi vaae1is, %0   \n"
904             "dsb  ish           \n"
905             "isb                \n"
906             : : "r"(va >> PAGE_SHIFT));
907         sched_unpin();
908 }
909
910 static __inline void
911 pmap_invalidate_range_nopin(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
912 {
913         vm_offset_t addr;
914
915         dsb(ishst);
916         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE) {
917                 __asm __volatile(
918                     "tlbi vaae1is, %0" : : "r"(addr >> PAGE_SHIFT));
919         }
920         __asm __volatile(
921             "dsb  ish   \n"
922             "isb        \n");
923 }
924
925 static __inline void
926 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
927 {
928
929         sched_pin();
930         pmap_invalidate_range_nopin(pmap, sva, eva);
931         sched_unpin();
932 }
933
934 static __inline void
935 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
936 {
937
938         sched_pin();
939         __asm __volatile(
940             "dsb  ishst         \n"
941             "tlbi vmalle1is     \n"
942             "dsb  ish           \n"
943             "isb                \n");
944         sched_unpin();
945 }
946
947 /*
948  *      Routine:        pmap_extract
949  *      Function:
950  *              Extract the physical page address associated
951  *              with the given map/virtual_address pair.
952  */
953 vm_paddr_t
954 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
955 {
956         pt_entry_t *pte, tpte;
957         vm_paddr_t pa;
958         int lvl;
959
960         pa = 0;
961         PMAP_LOCK(pmap);
962         /*
963          * Find the block or page map for this virtual address. pmap_pte
964          * will return either a valid block/page entry, or NULL.
965          */
966         pte = pmap_pte(pmap, va, &lvl);
967         if (pte != NULL) {
968                 tpte = pmap_load(pte);
969                 pa = tpte & ~ATTR_MASK;
970                 switch(lvl) {
971                 case 1:
972                         KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L1_BLOCK,
973                             ("pmap_extract: Invalid L1 pte found: %lx",
974                             tpte & ATTR_DESCR_MASK));
975                         pa |= (va & L1_OFFSET);
976                         break;
977                 case 2:
978                         KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK,
979                             ("pmap_extract: Invalid L2 pte found: %lx",
980                             tpte & ATTR_DESCR_MASK));
981                         pa |= (va & L2_OFFSET);
982                         break;
983                 case 3:
984                         KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L3_PAGE,
985                             ("pmap_extract: Invalid L3 pte found: %lx",
986                             tpte & ATTR_DESCR_MASK));
987                         pa |= (va & L3_OFFSET);
988                         break;
989                 }
990         }
991         PMAP_UNLOCK(pmap);
992         return (pa);
993 }
994
995 /*
996  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
997  *      Function:
998  *              Atomically extract and hold the physical page
999  *              with the given pmap and virtual address pair
1000  *              if that mapping permits the given protection.
1001  */
1002 vm_page_t
1003 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1004 {
1005         pt_entry_t *pte, tpte;
1006         vm_offset_t off;
1007         vm_paddr_t pa;
1008         vm_page_t m;
1009         int lvl;
1010
1011         pa = 0;
1012         m = NULL;
1013         PMAP_LOCK(pmap);
1014 retry:
1015         pte = pmap_pte(pmap, va, &lvl);
1016         if (pte != NULL) {
1017                 tpte = pmap_load(pte);
1018
1019                 KASSERT(lvl > 0 && lvl <= 3,
1020                     ("pmap_extract_and_hold: Invalid level %d", lvl));
1021                 CTASSERT(L1_BLOCK == L2_BLOCK);
1022                 KASSERT((lvl == 3 && (tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L3_PAGE) ||
1023                     (lvl < 3 && (tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L1_BLOCK),
1024                     ("pmap_extract_and_hold: Invalid pte at L%d: %lx", lvl,
1025                      tpte & ATTR_DESCR_MASK));
1026                 if (((tpte & ATTR_AP_RW_BIT) == ATTR_AP(ATTR_AP_RW)) ||
1027                     ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1028                         switch(lvl) {
1029                         case 1:
1030                                 off = va & L1_OFFSET;
1031                                 break;
1032                         case 2:
1033                                 off = va & L2_OFFSET;
1034                                 break;
1035                         case 3:
1036                         default:
1037                                 off = 0;
1038                         }
1039                         if (vm_page_pa_tryrelock(pmap,
1040                             (tpte & ~ATTR_MASK) | off, &pa))
1041                                 goto retry;
1042                         m = PHYS_TO_VM_PAGE((tpte & ~ATTR_MASK) | off);
1043                         vm_page_hold(m);
1044                 }
1045         }
1046         PA_UNLOCK_COND(pa);
1047         PMAP_UNLOCK(pmap);
1048         return (m);
1049 }
1050
1051 vm_paddr_t
1052 pmap_kextract(vm_offset_t va)
1053 {
1054         pt_entry_t *pte, tpte;
1055         vm_paddr_t pa;
1056         int lvl;
1057
1058         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS) {
1059                 pa = DMAP_TO_PHYS(va);
1060         } else {
1061                 pa = 0;
1062                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, va, &lvl);
1063                 if (pte != NULL) {
1064                         tpte = pmap_load(pte);
1065                         pa = tpte & ~ATTR_MASK;
1066                         switch(lvl) {
1067                         case 1:
1068                                 KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L1_BLOCK,
1069                                     ("pmap_kextract: Invalid L1 pte found: %lx",
1070                                     tpte & ATTR_DESCR_MASK));
1071                                 pa |= (va & L1_OFFSET);
1072                                 break;
1073                         case 2:
1074                                 KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK,
1075                                     ("pmap_kextract: Invalid L2 pte found: %lx",
1076                                     tpte & ATTR_DESCR_MASK));
1077                                 pa |= (va & L2_OFFSET);
1078                                 break;
1079                         case 3:
1080                                 KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L3_PAGE,
1081                                     ("pmap_kextract: Invalid L3 pte found: %lx",
1082                                     tpte & ATTR_DESCR_MASK));
1083                                 pa |= (va & L3_OFFSET);
1084                                 break;
1085                         }
1086                 }
1087         }
1088         return (pa);
1089 }
1090
1091 /***************************************************
1092  * Low level mapping routines.....
1093  ***************************************************/
1094
1095 static void
1096 pmap_kenter(vm_offset_t sva, vm_size_t size, vm_paddr_t pa, int mode)
1097 {
1098         pd_entry_t *pde;
1099         pt_entry_t *pte, attr;
1100         vm_offset_t va;
1101         int lvl;
1102
1103         KASSERT((pa & L3_OFFSET) == 0,
1104            ("pmap_kenter: Invalid physical address"));
1105         KASSERT((sva & L3_OFFSET) == 0,
1106            ("pmap_kenter: Invalid virtual address"));
1107         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
1108             ("pmap_kenter: Mapping is not page-sized"));
1109
1110         attr = ATTR_DEFAULT | ATTR_IDX(mode) | L3_PAGE;
1111         if (mode == DEVICE_MEMORY)
1112                 attr |= ATTR_XN;
1113
1114         va = sva;
1115         while (size != 0) {
1116                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, va, &lvl);
1117                 KASSERT(pde != NULL,
1118                     ("pmap_kenter: Invalid page entry, va: 0x%lx", va));
1119                 KASSERT(lvl == 2, ("pmap_kenter: Invalid level %d", lvl));
1120
1121                 pte = pmap_l2_to_l3(pde, va);
1122                 pmap_load_store(pte, (pa & ~L3_OFFSET) | attr);
1123
1124                 va += PAGE_SIZE;
1125                 pa += PAGE_SIZE;
1126                 size -= PAGE_SIZE;
1127         }
1128         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1129 }
1130
1131 void
1132 pmap_kenter_device(vm_offset_t sva, vm_size_t size, vm_paddr_t pa)
1133 {
1134
1135         pmap_kenter(sva, size, pa, DEVICE_MEMORY);
1136 }
1137
1138 /*
1139  * Remove a page from the kernel pagetables.
1140  */
1141 PMAP_INLINE void
1142 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1143 {
1144         pt_entry_t *pte;
1145         int lvl;
1146
1147         pte = pmap_pte(kernel_pmap, va, &lvl);
1148         KASSERT(pte != NULL, ("pmap_kremove: Invalid address"));
1149         KASSERT(lvl == 3, ("pmap_kremove: Invalid pte level %d", lvl));
1150
1151         pmap_load_clear(pte);
1152         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
1153 }
1154
1155 void
1156 pmap_kremove_device(vm_offset_t sva, vm_size_t size)
1157 {
1158         pt_entry_t *pte;
1159         vm_offset_t va;
1160         int lvl;
1161
1162         KASSERT((sva & L3_OFFSET) == 0,
1163            ("pmap_kremove_device: Invalid virtual address"));
1164         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
1165             ("pmap_kremove_device: Mapping is not page-sized"));
1166
1167         va = sva;
1168         while (size != 0) {
1169                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, va, &lvl);
1170                 KASSERT(pte != NULL, ("Invalid page table, va: 0x%lx", va));
1171                 KASSERT(lvl == 3,
1172                     ("Invalid device pagetable level: %d != 3", lvl));
1173                 pmap_load_clear(pte);
1174
1175                 va += PAGE_SIZE;
1176                 size -= PAGE_SIZE;
1177         }
1178         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1179 }
1180
1181 /*
1182  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1183  *      virtual address space.
1184  *
1185  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1186  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1187  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1188  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1189  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1190  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1191  *      region.
1192  */
1193 vm_offset_t
1194 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1195 {
1196         return PHYS_TO_DMAP(start);
1197 }
1198
1199
1200 /*
1201  * Add a list of wired pages to the kva
1202  * this routine is only used for temporary
1203  * kernel mappings that do not need to have
1204  * page modification or references recorded.
1205  * Note that old mappings are simply written
1206  * over.  The page *must* be wired.
1207  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1208  */
1209 void
1210 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1211 {
1212         pd_entry_t *pde;
1213         pt_entry_t *pte, pa;
1214         vm_offset_t va;
1215         vm_page_t m;
1216         int i, lvl;
1217
1218         va = sva;
1219         for (i = 0; i < count; i++) {
1220                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, va, &lvl);
1221                 KASSERT(pde != NULL,
1222                     ("pmap_qenter: Invalid page entry, va: 0x%lx", va));
1223                 KASSERT(lvl == 2,
1224                     ("pmap_qenter: Invalid level %d", lvl));
1225
1226                 m = ma[i];
1227                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | ATTR_DEFAULT | ATTR_AP(ATTR_AP_RW) |
1228                     ATTR_IDX(m->md.pv_memattr) | L3_PAGE;
1229                 if (m->md.pv_memattr == DEVICE_MEMORY)
1230                         pa |= ATTR_XN;
1231                 pte = pmap_l2_to_l3(pde, va);
1232                 pmap_load_store(pte, pa);
1233
1234                 va += L3_SIZE;
1235         }
1236         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1237 }
1238
1239 /*
1240  * This routine tears out page mappings from the
1241  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1242  */
1243 void
1244 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1245 {
1246         pt_entry_t *pte;
1247         vm_offset_t va;
1248         int lvl;
1249
1250         KASSERT(sva >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS, ("usermode va %lx", sva));
1251
1252         va = sva;
1253         while (count-- > 0) {
1254                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, va, &lvl);
1255                 KASSERT(lvl == 3,
1256                     ("Invalid device pagetable level: %d != 3", lvl));
1257                 if (pte != NULL) {
1258                         pmap_load_clear(pte);
1259                 }
1260
1261                 va += PAGE_SIZE;
1262         }
1263         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1264 }
1265
1266 /***************************************************
1267  * Page table page management routines.....
1268  ***************************************************/
1269 static __inline void
1270 pmap_free_zero_pages(struct spglist *free)
1271 {
1272         vm_page_t m;
1273
1274         while ((m = SLIST_FIRST(free)) != NULL) {
1275                 SLIST_REMOVE_HEAD(free, plinks.s.ss);
1276                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1277                 vm_page_free_toq(m);
1278         }
1279 }
1280
1281 /*
1282  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1283  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1284  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1285  */
1286 static __inline void
1287 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1288     boolean_t set_PG_ZERO)
1289 {
1290
1291         if (set_PG_ZERO)
1292                 m->flags |= PG_ZERO;
1293         else
1294                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1295         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1296 }
1297
1298 /*
1299  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1300  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1301  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1302  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1303  */
1304 static inline boolean_t
1305 pmap_unwire_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, struct spglist *free)
1306 {
1307
1308         --m->wire_count;
1309         if (m->wire_count == 0) {
1310                 _pmap_unwire_l3(pmap, va, m, free);
1311                 return (TRUE);
1312         } else
1313                 return (FALSE);
1314 }
1315
1316 static void
1317 _pmap_unwire_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, struct spglist *free)
1318 {
1319
1320         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1321         /*
1322          * unmap the page table page
1323          */
1324         if (m->pindex >= (NUL2E + NUL1E)) {
1325                 /* l1 page */
1326                 pd_entry_t *l0;
1327
1328                 l0 = pmap_l0(pmap, va);
1329                 pmap_load_clear(l0);
1330         } else if (m->pindex >= NUL2E) {
1331                 /* l2 page */
1332                 pd_entry_t *l1;
1333
1334                 l1 = pmap_l1(pmap, va);
1335                 pmap_load_clear(l1);
1336         } else {
1337                 /* l3 page */
1338                 pd_entry_t *l2;
1339
1340                 l2 = pmap_l2(pmap, va);
1341                 pmap_load_clear(l2);
1342         }
1343         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
1344         if (m->pindex < NUL2E) {
1345                 /* We just released an l3, unhold the matching l2 */
1346                 pd_entry_t *l1, tl1;
1347                 vm_page_t l2pg;
1348
1349                 l1 = pmap_l1(pmap, va);
1350                 tl1 = pmap_load(l1);
1351                 l2pg = PHYS_TO_VM_PAGE(tl1 & ~ATTR_MASK);
1352                 pmap_unwire_l3(pmap, va, l2pg, free);
1353         } else if (m->pindex < (NUL2E + NUL1E)) {
1354                 /* We just released an l2, unhold the matching l1 */
1355                 pd_entry_t *l0, tl0;
1356                 vm_page_t l1pg;
1357
1358                 l0 = pmap_l0(pmap, va);
1359                 tl0 = pmap_load(l0);
1360                 l1pg = PHYS_TO_VM_PAGE(tl0 & ~ATTR_MASK);
1361                 pmap_unwire_l3(pmap, va, l1pg, free);
1362         }
1363         pmap_invalidate_page(pmap, va);
1364
1365         vm_wire_sub(1);
1366
1367         /*
1368          * Put page on a list so that it is released after
1369          * *ALL* TLB shootdown is done
1370          */
1371         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1372 }
1373
1374 /*
1375  * After removing a page table entry, this routine is used to
1376  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1377  */
1378 static int
1379 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t ptepde,
1380     struct spglist *free)
1381 {
1382         vm_page_t mpte;
1383
1384         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1385                 return (0);
1386         KASSERT(ptepde != 0, ("pmap_unuse_pt: ptepde != 0"));
1387         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & ~ATTR_MASK);
1388         return (pmap_unwire_l3(pmap, va, mpte, free));
1389 }
1390
1391 void
1392 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1393 {
1394
1395         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1396         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof(pmap->pm_stats));
1397         pmap->pm_l0 = kernel_pmap->pm_l0;
1398         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1399 }
1400
1401 int
1402 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1403 {
1404         vm_paddr_t l0phys;
1405         vm_page_t l0pt;
1406
1407         /*
1408          * allocate the l0 page
1409          */
1410         while ((l0pt = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
1411             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL)
1412                 vm_wait(NULL);
1413
1414         l0phys = VM_PAGE_TO_PHYS(l0pt);
1415         pmap->pm_l0 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(l0phys);
1416
1417         if ((l0pt->flags & PG_ZERO) == 0)
1418                 pagezero(pmap->pm_l0);
1419
1420         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1421         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof(pmap->pm_stats));
1422
1423         return (1);
1424 }
1425
1426 /*
1427  * This routine is called if the desired page table page does not exist.
1428  *
1429  * If page table page allocation fails, this routine may sleep before
1430  * returning NULL.  It sleeps only if a lock pointer was given.
1431  *
1432  * Note: If a page allocation fails at page table level two or three,
1433  * one or two pages may be held during the wait, only to be released
1434  * afterwards.  This conservative approach is easily argued to avoid
1435  * race conditions.
1436  */
1437 static vm_page_t
1438 _pmap_alloc_l3(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex, struct rwlock **lockp)
1439 {
1440         vm_page_t m, l1pg, l2pg;
1441
1442         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1443
1444         /*
1445          * Allocate a page table page.
1446          */
1447         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1448             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1449                 if (lockp != NULL) {
1450                         RELEASE_PV_LIST_LOCK(lockp);
1451                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1452                         vm_wait(NULL);
1453                         PMAP_LOCK(pmap);
1454                 }
1455
1456                 /*
1457                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1458                  * page may have been allocated.
1459                  */
1460                 return (NULL);
1461         }
1462         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1463                 pmap_zero_page(m);
1464
1465         /*
1466          * Map the pagetable page into the process address space, if
1467          * it isn't already there.
1468          */
1469
1470         if (ptepindex >= (NUL2E + NUL1E)) {
1471                 pd_entry_t *l0;
1472                 vm_pindex_t l0index;
1473
1474                 l0index = ptepindex - (NUL2E + NUL1E);
1475                 l0 = &pmap->pm_l0[l0index];
1476                 pmap_load_store(l0, VM_PAGE_TO_PHYS(m) | L0_TABLE);
1477         } else if (ptepindex >= NUL2E) {
1478                 vm_pindex_t l0index, l1index;
1479                 pd_entry_t *l0, *l1;
1480                 pd_entry_t tl0;
1481
1482                 l1index = ptepindex - NUL2E;
1483                 l0index = l1index >> L0_ENTRIES_SHIFT;
1484
1485                 l0 = &pmap->pm_l0[l0index];
1486                 tl0 = pmap_load(l0);
1487                 if (tl0 == 0) {
1488                         /* recurse for allocating page dir */
1489                         if (_pmap_alloc_l3(pmap, NUL2E + NUL1E + l0index,
1490                             lockp) == NULL) {
1491                                 vm_page_unwire_noq(m);
1492                                 vm_page_free_zero(m);
1493                                 return (NULL);
1494                         }
1495                 } else {
1496                         l1pg = PHYS_TO_VM_PAGE(tl0 & ~ATTR_MASK);
1497                         l1pg->wire_count++;
1498                 }
1499
1500                 l1 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pmap_load(l0) & ~ATTR_MASK);
1501                 l1 = &l1[ptepindex & Ln_ADDR_MASK];
1502                 pmap_load_store(l1, VM_PAGE_TO_PHYS(m) | L1_TABLE);
1503         } else {
1504                 vm_pindex_t l0index, l1index;
1505                 pd_entry_t *l0, *l1, *l2;
1506                 pd_entry_t tl0, tl1;
1507
1508                 l1index = ptepindex >> Ln_ENTRIES_SHIFT;
1509                 l0index = l1index >> L0_ENTRIES_SHIFT;
1510
1511                 l0 = &pmap->pm_l0[l0index];
1512                 tl0 = pmap_load(l0);
1513                 if (tl0 == 0) {
1514                         /* recurse for allocating page dir */
1515                         if (_pmap_alloc_l3(pmap, NUL2E + l1index,
1516                             lockp) == NULL) {
1517                                 vm_page_unwire_noq(m);
1518                                 vm_page_free_zero(m);
1519                                 return (NULL);
1520                         }
1521                         tl0 = pmap_load(l0);
1522                         l1 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(tl0 & ~ATTR_MASK);
1523                         l1 = &l1[l1index & Ln_ADDR_MASK];
1524                 } else {
1525                         l1 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(tl0 & ~ATTR_MASK);
1526                         l1 = &l1[l1index & Ln_ADDR_MASK];
1527                         tl1 = pmap_load(l1);
1528                         if (tl1 == 0) {
1529                                 /* recurse for allocating page dir */
1530                                 if (_pmap_alloc_l3(pmap, NUL2E + l1index,
1531                                     lockp) == NULL) {
1532                                         vm_page_unwire_noq(m);
1533                                         vm_page_free_zero(m);
1534                                         return (NULL);
1535                                 }
1536                         } else {
1537                                 l2pg = PHYS_TO_VM_PAGE(tl1 & ~ATTR_MASK);
1538                                 l2pg->wire_count++;
1539                         }
1540                 }
1541
1542                 l2 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pmap_load(l1) & ~ATTR_MASK);
1543                 l2 = &l2[ptepindex & Ln_ADDR_MASK];
1544                 pmap_load_store(l2, VM_PAGE_TO_PHYS(m) | L2_TABLE);
1545         }
1546
1547         pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
1548
1549         return (m);
1550 }
1551
1552 static vm_page_t
1553 pmap_alloc_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct rwlock **lockp)
1554 {
1555         vm_pindex_t ptepindex;
1556         pd_entry_t *pde, tpde;
1557 #ifdef INVARIANTS
1558         pt_entry_t *pte;
1559 #endif
1560         vm_page_t m;
1561         int lvl;
1562
1563         /*
1564          * Calculate pagetable page index
1565          */
1566         ptepindex = pmap_l2_pindex(va);
1567 retry:
1568         /*
1569          * Get the page directory entry
1570          */
1571         pde = pmap_pde(pmap, va, &lvl);
1572
1573         /*
1574          * If the page table page is mapped, we just increment the hold count,
1575          * and activate it. If we get a level 2 pde it will point to a level 3
1576          * table.
1577          */
1578         switch (lvl) {
1579         case -1:
1580                 break;
1581         case 0:
1582 #ifdef INVARIANTS
1583                 pte = pmap_l0_to_l1(pde, va);
1584                 KASSERT(pmap_load(pte) == 0,
1585                     ("pmap_alloc_l3: TODO: l0 superpages"));
1586 #endif
1587                 break;
1588         case 1:
1589 #ifdef INVARIANTS
1590                 pte = pmap_l1_to_l2(pde, va);
1591                 KASSERT(pmap_load(pte) == 0,
1592                     ("pmap_alloc_l3: TODO: l1 superpages"));
1593 #endif
1594                 break;
1595         case 2:
1596                 tpde = pmap_load(pde);
1597                 if (tpde != 0) {
1598                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpde & ~ATTR_MASK);
1599                         m->wire_count++;
1600                         return (m);
1601                 }
1602                 break;
1603         default:
1604                 panic("pmap_alloc_l3: Invalid level %d", lvl);
1605         }
1606
1607         /*
1608          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1609          */
1610         m = _pmap_alloc_l3(pmap, ptepindex, lockp);
1611         if (m == NULL && lockp != NULL)
1612                 goto retry;
1613
1614         return (m);
1615 }
1616
1617
1618 /***************************************************
1619  * Pmap allocation/deallocation routines.
1620  ***************************************************/
1621
1622 /*
1623  * Release any resources held by the given physical map.
1624  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1625  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1626  */
1627 void
1628 pmap_release(pmap_t pmap)
1629 {
1630         vm_page_t m;
1631
1632         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
1633             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
1634             pmap->pm_stats.resident_count));
1635         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
1636             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
1637
1638         m = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pmap->pm_l0));
1639
1640         vm_page_unwire_noq(m);
1641         vm_page_free_zero(m);
1642 }
1643
1644 static int
1645 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1646 {
1647         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
1648
1649         return sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req);
1650 }
1651 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD,
1652     0, 0, kvm_size, "LU", "Size of KVM");
1653
1654 static int
1655 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1656 {
1657         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
1658
1659         return sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req);
1660 }
1661 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD,
1662     0, 0, kvm_free, "LU", "Amount of KVM free");
1663
1664 /*
1665  * grow the number of kernel page table entries, if needed
1666  */
1667 void
1668 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1669 {
1670         vm_paddr_t paddr;
1671         vm_page_t nkpg;
1672         pd_entry_t *l0, *l1, *l2;
1673
1674         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
1675
1676         addr = roundup2(addr, L2_SIZE);
1677         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
1678                 addr = kernel_map->max_offset;
1679         while (kernel_vm_end < addr) {
1680                 l0 = pmap_l0(kernel_pmap, kernel_vm_end);
1681                 KASSERT(pmap_load(l0) != 0,
1682                     ("pmap_growkernel: No level 0 kernel entry"));
1683
1684                 l1 = pmap_l0_to_l1(l0, kernel_vm_end);
1685                 if (pmap_load(l1) == 0) {
1686                         /* We need a new PDP entry */
1687                         nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> L1_SHIFT,
1688                             VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ |
1689                             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1690                         if (nkpg == NULL)
1691                                 panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1692                         if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1693                                 pmap_zero_page(nkpg);
1694                         paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1695                         pmap_load_store(l1, paddr | L1_TABLE);
1696                         continue; /* try again */
1697                 }
1698                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, kernel_vm_end);
1699                 if ((pmap_load(l2) & ATTR_AF) != 0) {
1700                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
1701                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1702                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1703                                 break;
1704                         }
1705                         continue;
1706                 }
1707
1708                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> L2_SHIFT,
1709                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
1710                     VM_ALLOC_ZERO);
1711                 if (nkpg == NULL)
1712                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1713                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1714                         pmap_zero_page(nkpg);
1715                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1716                 pmap_load_store(l2, paddr | L2_TABLE);
1717                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, kernel_vm_end);
1718
1719                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
1720                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1721                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1722                         break;
1723                 }
1724         }
1725 }
1726
1727
1728 /***************************************************
1729  * page management routines.
1730  ***************************************************/
1731
1732 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
1733 CTASSERT(_NPCM == 3);
1734 CTASSERT(_NPCPV == 168);
1735
1736 static __inline struct pv_chunk *
1737 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
1738 {
1739
1740         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
1741 }
1742
1743 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
1744
1745 #define PC_FREE0        0xfffffffffffffffful
1746 #define PC_FREE1        0xfffffffffffffffful
1747 #define PC_FREE2        0x000000fffffffffful
1748
1749 static const uint64_t pc_freemask[_NPCM] = { PC_FREE0, PC_FREE1, PC_FREE2 };
1750
1751 #if 0
1752 #ifdef PV_STATS
1753 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
1754
1755 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
1756         "Current number of pv entry chunks");
1757 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
1758         "Current number of pv entry chunks allocated");
1759 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
1760         "Current number of pv entry chunks frees");
1761 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
1762         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
1763
1764 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs, pv_entry_count;
1765 static int pv_entry_spare;
1766
1767 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
1768         "Current number of pv entry frees");
1769 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
1770         "Current number of pv entry allocs");
1771 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
1772         "Current number of pv entries");
1773 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
1774         "Current number of spare pv entries");
1775 #endif
1776 #endif /* 0 */
1777
1778 /*
1779  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
1780  * drastic measures to free some pages so we can allocate
1781  * another pv entry chunk.
1782  *
1783  * Returns NULL if PV entries were reclaimed from the specified pmap.
1784  *
1785  * We do not, however, unmap 2mpages because subsequent accesses will
1786  * allocate per-page pv entries until repromotion occurs, thereby
1787  * exacerbating the shortage of free pv entries.
1788  */
1789 static vm_page_t
1790 reclaim_pv_chunk(pmap_t locked_pmap, struct rwlock **lockp)
1791 {
1792         struct pch new_tail;
1793         struct pv_chunk *pc;
1794         struct md_page *pvh;
1795         pd_entry_t *pde;
1796         pmap_t pmap;
1797         pt_entry_t *pte, tpte;
1798         pv_entry_t pv;
1799         vm_offset_t va;
1800         vm_page_t m, m_pc;
1801         struct spglist free;
1802         uint64_t inuse;
1803         int bit, field, freed, lvl;
1804
1805         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
1806         KASSERT(lockp != NULL, ("reclaim_pv_chunk: lockp is NULL"));
1807         pmap = NULL;
1808         m_pc = NULL;
1809         SLIST_INIT(&free);
1810         TAILQ_INIT(&new_tail);
1811         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1812         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && SLIST_EMPTY(&free)) {
1813                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1814                 mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
1815                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
1816                         if (pmap != NULL && pmap != locked_pmap)
1817                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
1818                         pmap = pc->pc_pmap;
1819                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
1820                         if (pmap > locked_pmap) {
1821                                 RELEASE_PV_LIST_LOCK(lockp);
1822                                 PMAP_LOCK(pmap);
1823                         } else if (pmap != locked_pmap &&
1824                             !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
1825                                 pmap = NULL;
1826                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&new_tail, pc, pc_lru);
1827                                 mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1828                                 continue;
1829                         }
1830                 }
1831
1832                 /*
1833                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
1834                  */
1835                 freed = 0;
1836                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
1837                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
1838                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
1839                                 bit = ffsl(inuse) - 1;
1840                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 64 + bit];
1841                                 va = pv->pv_va;
1842                                 pde = pmap_pde(pmap, va, &lvl);
1843                                 if (lvl != 2)
1844                                         continue;
1845                                 pte = pmap_l2_to_l3(pde, va);
1846                                 tpte = pmap_load(pte);
1847                                 if ((tpte & ATTR_SW_WIRED) != 0)
1848                                         continue;
1849                                 tpte = pmap_load_clear(pte);
1850                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
1851                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & ~ATTR_MASK);
1852                                 if (pmap_page_dirty(tpte))
1853                                         vm_page_dirty(m);
1854                                 if ((tpte & ATTR_AF) != 0)
1855                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
1856                                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m);
1857                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
1858                                 m->md.pv_gen++;
1859                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
1860                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
1861                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1862                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
1863                                                 vm_page_aflag_clear(m,
1864                                                     PGA_WRITEABLE);
1865                                         }
1866                                 }
1867                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
1868                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, pmap_load(pde), &free);
1869                                 freed++;
1870                         }
1871                 }
1872                 if (freed == 0) {
1873                         TAILQ_INSERT_TAIL(&new_tail, pc, pc_lru);
1874                         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1875                         continue;
1876                 }
1877                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
1878                 pmap_resident_count_dec(pmap, freed);
1879                 PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_frees, freed));
1880                 PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, freed));
1881                 PV_STAT(atomic_subtract_long(&pv_entry_count, freed));
1882                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1883                 if (pc->pc_map[0] == PC_FREE0 && pc->pc_map[1] == PC_FREE1 &&
1884                     pc->pc_map[2] == PC_FREE2) {
1885                         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pv_entry_spare, _NPCPV));
1886                         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pc_chunk_count, 1));
1887                         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_frees, 1));
1888                         /* Entire chunk is free; return it. */
1889                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pc));
1890                         dump_drop_page(m_pc->phys_addr);
1891                         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1892                         break;
1893                 }
1894                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1895                 TAILQ_INSERT_TAIL(&new_tail, pc, pc_lru);
1896                 mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1897                 /* One freed pv entry in locked_pmap is sufficient. */
1898                 if (pmap == locked_pmap)
1899                         break;
1900         }
1901         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &new_tail, pc_lru);
1902         mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
1903         if (pmap != NULL && pmap != locked_pmap)
1904                 PMAP_UNLOCK(pmap);
1905         if (m_pc == NULL && !SLIST_EMPTY(&free)) {
1906                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
1907                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
1908                 /* Recycle a freed page table page. */
1909                 m_pc->wire_count = 1;
1910                 vm_wire_add(1);
1911         }
1912         pmap_free_zero_pages(&free);
1913         return (m_pc);
1914 }
1915
1916 /*
1917  * free the pv_entry back to the free list
1918  */
1919 static void
1920 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
1921 {
1922         struct pv_chunk *pc;
1923         int idx, field, bit;
1924
1925         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1926         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_frees, 1));
1927         PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, 1));
1928         PV_STAT(atomic_subtract_long(&pv_entry_count, 1));
1929         pc = pv_to_chunk(pv);
1930         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
1931         field = idx / 64;
1932         bit = idx % 64;
1933         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
1934         if (pc->pc_map[0] != PC_FREE0 || pc->pc_map[1] != PC_FREE1 ||
1935             pc->pc_map[2] != PC_FREE2) {
1936                 /* 98% of the time, pc is already at the head of the list. */
1937                 if (__predict_false(pc != TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk))) {
1938                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1939                         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1940                 }
1941                 return;
1942         }
1943         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1944         free_pv_chunk(pc);
1945 }
1946
1947 static void
1948 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
1949 {
1950         vm_page_t m;
1951
1952         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1953         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1954         mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
1955         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pv_entry_spare, _NPCPV));
1956         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pc_chunk_count, 1));
1957         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_frees, 1));
1958         /* entire chunk is free, return it */
1959         m = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pc));
1960         dump_drop_page(m->phys_addr);
1961         vm_page_unwire_noq(m);
1962         vm_page_free(m);
1963 }
1964
1965 /*
1966  * Returns a new PV entry, allocating a new PV chunk from the system when
1967  * needed.  If this PV chunk allocation fails and a PV list lock pointer was
1968  * given, a PV chunk is reclaimed from an arbitrary pmap.  Otherwise, NULL is
1969  * returned.
1970  *
1971  * The given PV list lock may be released.
1972  */
1973 static pv_entry_t
1974 get_pv_entry(pmap_t pmap, struct rwlock **lockp)
1975 {
1976         int bit, field;
1977         pv_entry_t pv;
1978         struct pv_chunk *pc;
1979         vm_page_t m;
1980
1981         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1982         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_allocs, 1));
1983 retry:
1984         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
1985         if (pc != NULL) {
1986                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
1987                         if (pc->pc_map[field]) {
1988                                 bit = ffsl(pc->pc_map[field]) - 1;
1989                                 break;
1990                         }
1991                 }
1992                 if (field < _NPCM) {
1993                         pv = &pc->pc_pventry[field * 64 + bit];
1994                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
1995                         /* If this was the last item, move it to tail */
1996                         if (pc->pc_map[0] == 0 && pc->pc_map[1] == 0 &&
1997                             pc->pc_map[2] == 0) {
1998                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1999                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2000                                     pc_list);
2001                         }
2002                         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_count, 1));
2003                         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pv_entry_spare, 1));
2004                         return (pv);
2005                 }
2006         }
2007         /* No free items, allocate another chunk */
2008         m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
2009             VM_ALLOC_WIRED);
2010         if (m == NULL) {
2011                 if (lockp == NULL) {
2012                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2013                         return (NULL);
2014                 }
2015                 m = reclaim_pv_chunk(pmap, lockp);
2016                 if (m == NULL)
2017                         goto retry;
2018         }
2019         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_count, 1));
2020         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_allocs, 1));
2021         dump_add_page(m->phys_addr);
2022         pc = (void *)PHYS_TO_DMAP(m->phys_addr);
2023         pc->pc_pmap = pmap;
2024         pc->pc_map[0] = PC_FREE0 & ~1ul;        /* preallocated bit 0 */
2025         pc->pc_map[1] = PC_FREE1;
2026         pc->pc_map[2] = PC_FREE2;
2027         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
2028         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2029         mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
2030         pv = &pc->pc_pventry[0];
2031         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2032         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_count, 1));
2033         PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, _NPCPV - 1));
2034         return (pv);
2035 }
2036
2037 /*
2038  * Ensure that the number of spare PV entries in the specified pmap meets or
2039  * exceeds the given count, "needed".
2040  *
2041  * The given PV list lock may be released.
2042  */
2043 static void
2044 reserve_pv_entries(pmap_t pmap, int needed, struct rwlock **lockp)
2045 {
2046         struct pch new_tail;
2047         struct pv_chunk *pc;
2048         int avail, free;
2049         vm_page_t m;
2050
2051         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2052         KASSERT(lockp != NULL, ("reserve_pv_entries: lockp is NULL"));
2053
2054         /*
2055          * Newly allocated PV chunks must be stored in a private list until
2056          * the required number of PV chunks have been allocated.  Otherwise,
2057          * reclaim_pv_chunk() could recycle one of these chunks.  In
2058          * contrast, these chunks must be added to the pmap upon allocation.
2059          */
2060         TAILQ_INIT(&new_tail);
2061 retry:
2062         avail = 0;
2063         TAILQ_FOREACH(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list) {
2064                 bit_count((bitstr_t *)pc->pc_map, 0,
2065                     sizeof(pc->pc_map) * NBBY, &free);
2066                 if (free == 0)
2067                         break;
2068                 avail += free;
2069                 if (avail >= needed)
2070                         break;
2071         }
2072         for (; avail < needed; avail += _NPCPV) {
2073                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
2074                     VM_ALLOC_WIRED);
2075                 if (m == NULL) {
2076                         m = reclaim_pv_chunk(pmap, lockp);
2077                         if (m == NULL)
2078                                 goto retry;
2079                 }
2080                 PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_count, 1));
2081                 PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_allocs, 1));
2082                 dump_add_page(m->phys_addr);
2083                 pc = (void *)PHYS_TO_DMAP(m->phys_addr);
2084                 pc->pc_pmap = pmap;
2085                 pc->pc_map[0] = PC_FREE0;
2086                 pc->pc_map[1] = PC_FREE1;
2087                 pc->pc_map[2] = PC_FREE2;
2088                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2089                 TAILQ_INSERT_TAIL(&new_tail, pc, pc_lru);
2090                 PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, _NPCPV));
2091         }
2092         if (!TAILQ_EMPTY(&new_tail)) {
2093                 mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
2094                 TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &new_tail, pc_lru);
2095                 mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
2096         }
2097 }
2098
2099 /*
2100  * First find and then remove the pv entry for the specified pmap and virtual
2101  * address from the specified pv list.  Returns the pv entry if found and NULL
2102  * otherwise.  This operation can be performed on pv lists for either 4KB or
2103  * 2MB page mappings.
2104  */
2105 static __inline pv_entry_t
2106 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2107 {
2108         pv_entry_t pv;
2109
2110         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2111                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2112                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2113                         pvh->pv_gen++;
2114                         break;
2115                 }
2116         }
2117         return (pv);
2118 }
2119
2120 /*
2121  * After demotion from a 2MB page mapping to 512 4KB page mappings,
2122  * destroy the pv entry for the 2MB page mapping and reinstantiate the pv
2123  * entries for each of the 4KB page mappings.
2124  */
2125 static void
2126 pmap_pv_demote_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa,
2127     struct rwlock **lockp)
2128 {
2129         struct md_page *pvh;
2130         struct pv_chunk *pc;
2131         pv_entry_t pv;
2132         vm_offset_t va_last;
2133         vm_page_t m;
2134         int bit, field;
2135
2136         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2137         KASSERT((pa & L2_OFFSET) == 0,
2138             ("pmap_pv_demote_l2: pa is not 2mpage aligned"));
2139         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa);
2140
2141         /*
2142          * Transfer the 2mpage's pv entry for this mapping to the first
2143          * page's pv list.  Once this transfer begins, the pv list lock
2144          * must not be released until the last pv entry is reinstantiated.
2145          */
2146         pvh = pa_to_pvh(pa);
2147         va = va & ~L2_OFFSET;
2148         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2149         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_l2: pv not found"));
2150         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2151         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2152         m->md.pv_gen++;
2153         /* Instantiate the remaining Ln_ENTRIES - 1 pv entries. */
2154         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_allocs, Ln_ENTRIES - 1));
2155         va_last = va + L2_SIZE - PAGE_SIZE;
2156         for (;;) {
2157                 pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2158                 KASSERT(pc->pc_map[0] != 0 || pc->pc_map[1] != 0 ||
2159                     pc->pc_map[2] != 0, ("pmap_pv_demote_l2: missing spare"));
2160                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2161                         while (pc->pc_map[field]) {
2162                                 bit = ffsl(pc->pc_map[field]) - 1;
2163                                 pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2164                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 64 + bit];
2165                                 va += PAGE_SIZE;
2166                                 pv->pv_va = va;
2167                                 m++;
2168                                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2169                             ("pmap_pv_demote_l2: page %p is not managed", m));
2170                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2171                                 m->md.pv_gen++;
2172                                 if (va == va_last)
2173                                         goto out;
2174                         }
2175                 }
2176                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2177                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2178         }
2179 out:
2180         if (pc->pc_map[0] == 0 && pc->pc_map[1] == 0 && pc->pc_map[2] == 0) {
2181                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2182                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2183         }
2184         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_count, Ln_ENTRIES - 1));
2185         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pv_entry_spare, Ln_ENTRIES - 1));
2186 }
2187
2188 /*
2189  * First find and then destroy the pv entry for the specified pmap and virtual
2190  * address.  This operation can be performed on pv lists for either 4KB or 2MB
2191  * page mappings.
2192  */
2193 static void
2194 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2195 {
2196         pv_entry_t pv;
2197
2198         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2199         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2200         free_pv_entry(pmap, pv);
2201 }
2202
2203 /*
2204  * Conditionally create the PV entry for a 4KB page mapping if the required
2205  * memory can be allocated without resorting to reclamation.
2206  */
2207 static boolean_t
2208 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
2209     struct rwlock **lockp)
2210 {
2211         pv_entry_t pv;
2212
2213         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2214         /* Pass NULL instead of the lock pointer to disable reclamation. */
2215         if ((pv = get_pv_entry(pmap, NULL)) != NULL) {
2216                 pv->pv_va = va;
2217                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m);
2218                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2219                 m->md.pv_gen++;
2220                 return (TRUE);
2221         } else
2222                 return (FALSE);
2223 }
2224
2225 /*
2226  * pmap_remove_l2: do the things to unmap a level 2 superpage in a process
2227  */
2228 static int
2229 pmap_remove_l2(pmap_t pmap, pt_entry_t *l2, vm_offset_t sva,
2230     pd_entry_t l1e, struct spglist *free, struct rwlock **lockp)
2231 {
2232         struct md_page *pvh;
2233         pt_entry_t old_l2;
2234         vm_offset_t eva, va;
2235         vm_page_t m, ml3;
2236
2237         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2238         KASSERT((sva & L2_OFFSET) == 0, ("pmap_remove_l2: sva is not aligned"));
2239         old_l2 = pmap_load_clear(l2);
2240         pmap_invalidate_range(pmap, sva, sva + L2_SIZE);
2241         if (old_l2 & ATTR_SW_WIRED)
2242                 pmap->pm_stats.wired_count -= L2_SIZE / PAGE_SIZE;
2243         pmap_resident_count_dec(pmap, L2_SIZE / PAGE_SIZE);
2244         if (old_l2 & ATTR_SW_MANAGED) {
2245                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, old_l2 & ~ATTR_MASK);
2246                 pvh = pa_to_pvh(old_l2 & ~ATTR_MASK);
2247                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2248                 eva = sva + L2_SIZE;
2249                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(old_l2 & ~ATTR_MASK);
2250                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2251                         if (pmap_page_dirty(old_l2))
2252                                 vm_page_dirty(m);
2253                         if (old_l2 & ATTR_AF)
2254                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2255                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2256                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2257                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2258                 }
2259         }
2260         KASSERT(pmap != kernel_pmap,
2261             ("Attempting to remove an l2 kernel page"));
2262         ml3 = pmap_remove_pt_page(pmap, sva);
2263         if (ml3 != NULL) {
2264                 pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
2265                 KASSERT(ml3->wire_count == NL3PG,
2266                     ("pmap_remove_pages: l3 page wire count error"));
2267                 ml3->wire_count = 1;
2268                 vm_page_unwire_noq(ml3);
2269                 pmap_add_delayed_free_list(ml3, free, FALSE);
2270         }
2271         return (pmap_unuse_pt(pmap, sva, l1e, free));
2272 }
2273
2274 /*
2275  * pmap_remove_l3: do the things to unmap a page in a process
2276  */
2277 static int
2278 pmap_remove_l3(pmap_t pmap, pt_entry_t *l3, vm_offset_t va,
2279     pd_entry_t l2e, struct spglist *free, struct rwlock **lockp)
2280 {
2281         struct md_page *pvh;
2282         pt_entry_t old_l3;
2283         vm_page_t m;
2284
2285         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2286         old_l3 = pmap_load_clear(l3);
2287         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2288         if (old_l3 & ATTR_SW_WIRED)
2289                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2290         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
2291         if (old_l3 & ATTR_SW_MANAGED) {
2292                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(old_l3 & ~ATTR_MASK);
2293                 if (pmap_page_dirty(old_l3))
2294                         vm_page_dirty(m);
2295                 if (old_l3 & ATTR_AF)
2296                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2297                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m);
2298                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2299                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2300                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2301                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2302                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2303                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2304                 }
2305         }
2306         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, l2e, free));
2307 }
2308
2309 /*
2310  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2311  *
2312  *      It is assumed that the start and end are properly
2313  *      rounded to the page size.
2314  */
2315 void
2316 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2317 {
2318         struct rwlock *lock;
2319         vm_offset_t va, va_next;
2320         pd_entry_t *l0, *l1, *l2;
2321         pt_entry_t l3_paddr, *l3;
2322         struct spglist free;
2323
2324         /*
2325          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2326          */
2327         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2328                 return;
2329
2330         SLIST_INIT(&free);
2331
2332         PMAP_LOCK(pmap);
2333
2334         lock = NULL;
2335         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2336
2337                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2338                         break;
2339
2340                 l0 = pmap_l0(pmap, sva);
2341                 if (pmap_load(l0) == 0) {
2342                         va_next = (sva + L0_SIZE) & ~L0_OFFSET;
2343                         if (va_next < sva)
2344                                 va_next = eva;
2345                         continue;
2346                 }
2347
2348                 l1 = pmap_l0_to_l1(l0, sva);
2349                 if (pmap_load(l1) == 0) {
2350                         va_next = (sva + L1_SIZE) & ~L1_OFFSET;
2351                         if (va_next < sva)
2352                                 va_next = eva;
2353                         continue;
2354                 }
2355
2356                 /*
2357                  * Calculate index for next page table.
2358                  */
2359                 va_next = (sva + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
2360                 if (va_next < sva)
2361                         va_next = eva;
2362
2363                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, sva);
2364                 if (l2 == NULL)
2365                         continue;
2366
2367                 l3_paddr = pmap_load(l2);
2368
2369                 if ((l3_paddr & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK) {
2370                         if (sva + L2_SIZE == va_next && eva >= va_next) {
2371                                 pmap_remove_l2(pmap, l2, sva, pmap_load(l1),
2372                                     &free, &lock);
2373                                 continue;
2374                         } else if (pmap_demote_l2_locked(pmap, l2,
2375                             sva &~L2_OFFSET, &lock) == NULL)
2376                                 continue;
2377                         l3_paddr = pmap_load(l2);
2378                 }
2379
2380                 /*
2381                  * Weed out invalid mappings.
2382                  */
2383                 if ((l3_paddr & ATTR_DESCR_MASK) != L2_TABLE)
2384                         continue;
2385
2386                 /*
2387                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2388                  * by the current page table page, or to the end of the
2389                  * range being removed.
2390                  */
2391                 if (va_next > eva)
2392                         va_next = eva;
2393
2394                 va = va_next;
2395                 for (l3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva); sva != va_next; l3++,
2396                     sva += L3_SIZE) {
2397                         if (l3 == NULL)
2398                                 panic("l3 == NULL");
2399                         if (pmap_load(l3) == 0) {
2400                                 if (va != va_next) {
2401                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
2402                                         va = va_next;
2403                                 }
2404                                 continue;
2405                         }
2406                         if (va == va_next)
2407                                 va = sva;
2408                         if (pmap_remove_l3(pmap, l3, sva, l3_paddr, &free,
2409                             &lock)) {
2410                                 sva += L3_SIZE;
2411                                 break;
2412                         }
2413                 }
2414                 if (va != va_next)
2415                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
2416         }
2417         if (lock != NULL)
2418                 rw_wunlock(lock);
2419         PMAP_UNLOCK(pmap);
2420         pmap_free_zero_pages(&free);
2421 }
2422
2423 /*
2424  *      Routine:        pmap_remove_all
2425  *      Function:
2426  *              Removes this physical page from
2427  *              all physical maps in which it resides.
2428  *              Reflects back modify bits to the pager.
2429  *
2430  *      Notes:
2431  *              Original versions of this routine were very
2432  *              inefficient because they iteratively called
2433  *              pmap_remove (slow...)
2434  */
2435
2436 void
2437 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2438 {
2439         struct md_page *pvh;
2440         pv_entry_t pv;
2441         pmap_t pmap;
2442         struct rwlock *lock;
2443         pd_entry_t *pde, tpde;
2444         pt_entry_t *pte, tpte;
2445         vm_offset_t va;
2446         struct spglist free;
2447         int lvl, pvh_gen, md_gen;
2448
2449         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2450             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
2451         SLIST_INIT(&free);
2452         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
2453         pvh = (m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ? &pv_dummy :
2454             pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2455 retry:
2456         rw_wlock(lock);
2457         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
2458                 pmap = PV_PMAP(pv);
2459                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2460                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
2461                         rw_wunlock(lock);
2462                         PMAP_LOCK(pmap);
2463                         rw_wlock(lock);
2464                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen) {
2465                                 rw_wunlock(lock);
2466                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2467                                 goto retry;
2468                         }
2469                 }
2470                 va = pv->pv_va;
2471                 pte = pmap_pte(pmap, va, &lvl);
2472                 KASSERT(pte != NULL,
2473                     ("pmap_remove_all: no page table entry found"));
2474                 KASSERT(lvl == 2,
2475                     ("pmap_remove_all: invalid pte level %d", lvl));
2476
2477                 pmap_demote_l2_locked(pmap, pte, va, &lock);
2478                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2479         }
2480         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2481                 pmap = PV_PMAP(pv);
2482                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2483                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
2484                         md_gen = m->md.pv_gen;
2485                         rw_wunlock(lock);
2486                         PMAP_LOCK(pmap);
2487                         rw_wlock(lock);
2488                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen || md_gen != m->md.pv_gen) {
2489                                 rw_wunlock(lock);
2490                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2491                                 goto retry;
2492                         }
2493                 }
2494                 pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
2495
2496                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va, &lvl);
2497                 KASSERT(pde != NULL,
2498                     ("pmap_remove_all: no page directory entry found"));
2499                 KASSERT(lvl == 2,
2500                     ("pmap_remove_all: invalid pde level %d", lvl));
2501                 tpde = pmap_load(pde);
2502
2503                 pte = pmap_l2_to_l3(pde, pv->pv_va);
2504                 tpte = pmap_load(pte);
2505                 pmap_load_clear(pte);
2506                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
2507                 if (tpte & ATTR_SW_WIRED)
2508                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2509                 if ((tpte & ATTR_AF) != 0)
2510                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2511
2512                 /*
2513                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2514                  */
2515                 if (pmap_page_dirty(tpte))
2516                         vm_page_dirty(m);
2517                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, tpde, &free);
2518                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2519                 m->md.pv_gen++;
2520                 free_pv_entry(pmap, pv);
2521                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2522         }
2523         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2524         rw_wunlock(lock);
2525         pmap_free_zero_pages(&free);
2526 }
2527
2528 /*
2529  *      Set the physical protection on the
2530  *      specified range of this map as requested.
2531  */
2532 void
2533 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2534 {
2535         vm_offset_t va, va_next;
2536         pd_entry_t *l0, *l1, *l2;
2537         pt_entry_t *l3p, l3, nbits;
2538
2539         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
2540         if (prot == VM_PROT_NONE) {
2541                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2542                 return;
2543         }
2544
2545         if ((prot & (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE)) ==
2546             (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE))
2547                 return;
2548
2549         PMAP_LOCK(pmap);
2550         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2551
2552                 l0 = pmap_l0(pmap, sva);
2553                 if (pmap_load(l0) == 0) {
2554                         va_next = (sva + L0_SIZE) & ~L0_OFFSET;
2555                         if (va_next < sva)
2556                                 va_next = eva;
2557                         continue;
2558                 }
2559
2560                 l1 = pmap_l0_to_l1(l0, sva);
2561                 if (pmap_load(l1) == 0) {
2562                         va_next = (sva + L1_SIZE) & ~L1_OFFSET;
2563                         if (va_next < sva)
2564                                 va_next = eva;
2565                         continue;
2566                 }
2567
2568                 va_next = (sva + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
2569                 if (va_next < sva)
2570                         va_next = eva;
2571
2572                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, sva);
2573                 if (pmap_load(l2) == 0)
2574                         continue;
2575
2576                 if ((pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK) {
2577                         l3p = pmap_demote_l2(pmap, l2, sva);
2578                         if (l3p == NULL)
2579                                 continue;
2580                 }
2581                 KASSERT((pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK) == L2_TABLE,
2582                     ("pmap_protect: Invalid L2 entry after demotion"));
2583
2584                 if (va_next > eva)
2585                         va_next = eva;
2586
2587                 va = va_next;
2588                 for (l3p = pmap_l2_to_l3(l2, sva); sva != va_next; l3p++,
2589                     sva += L3_SIZE) {
2590                         l3 = pmap_load(l3p);
2591                         if (!pmap_l3_valid(l3))
2592                                 continue;
2593
2594                         nbits = 0;
2595                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
2596                                 if ((l3 & ATTR_SW_MANAGED) &&
2597                                     pmap_page_dirty(l3)) {
2598                                         vm_page_dirty(PHYS_TO_VM_PAGE(l3 &
2599                                             ~ATTR_MASK));
2600                                 }
2601                                 nbits |= ATTR_AP(ATTR_AP_RO);
2602                         }
2603                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
2604                                 nbits |= ATTR_XN;
2605
2606                         pmap_set(l3p, nbits);
2607                         /* XXX: Use pmap_invalidate_range */
2608                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
2609                 }
2610         }
2611         PMAP_UNLOCK(pmap);
2612 }
2613
2614 /*
2615  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
2616  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
2617  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
2618  * ordered by this virtual address range.
2619  */
2620 static __inline int
2621 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
2622 {
2623
2624         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2625         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
2626 }
2627
2628 /*
2629  * Removes the page table page mapping the specified virtual address from the
2630  * specified pmap's collection of idle page table pages, and returns it.
2631  * Otherwise, returns NULL if there is no page table page corresponding to the
2632  * specified virtual address.
2633  */
2634 static __inline vm_page_t
2635 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2636 {
2637
2638         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2639         return (vm_radix_remove(&pmap->pm_root, pmap_l2_pindex(va)));
2640 }
2641
2642 /*
2643  * Performs a break-before-make update of a pmap entry. This is needed when
2644  * either promoting or demoting pages to ensure the TLB doesn't get into an
2645  * inconsistent state.
2646  */
2647 static void
2648 pmap_update_entry(pmap_t pmap, pd_entry_t *pte, pd_entry_t newpte,
2649     vm_offset_t va, vm_size_t size)
2650 {
2651         register_t intr;
2652
2653         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2654
2655         /*
2656          * Ensure we don't get switched out with the page table in an
2657          * inconsistent state. We also need to ensure no interrupts fire
2658          * as they may make use of an address we are about to invalidate.
2659          */
2660         intr = intr_disable();
2661         critical_enter();
2662
2663         /* Clear the old mapping */
2664         pmap_load_clear(pte);
2665         pmap_invalidate_range_nopin(pmap, va, va + size);
2666
2667         /* Create the new mapping */
2668         pmap_load_store(pte, newpte);
2669
2670         critical_exit();
2671         intr_restore(intr);
2672 }
2673
2674 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2675 /*
2676  * After promotion from 512 4KB page mappings to a single 2MB page mapping,
2677  * replace the many pv entries for the 4KB page mappings by a single pv entry
2678  * for the 2MB page mapping.
2679  */
2680 static void
2681 pmap_pv_promote_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa,
2682     struct rwlock **lockp)
2683 {
2684         struct md_page *pvh;
2685         pv_entry_t pv;
2686         vm_offset_t va_last;
2687         vm_page_t m;
2688
2689         KASSERT((pa & L2_OFFSET) == 0,
2690             ("pmap_pv_promote_l2: pa is not 2mpage aligned"));
2691         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa);
2692
2693         /*
2694          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the 2mpage's
2695          * pv list.  Aside from avoiding the cost of a call to get_pv_entry(),
2696          * a transfer avoids the possibility that get_pv_entry() calls
2697          * reclaim_pv_chunk() and that reclaim_pv_chunk() removes one of the
2698          * mappings that is being promoted.
2699          */
2700         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2701         va = va & ~L2_OFFSET;
2702         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2703         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_l2: pv not found"));
2704         pvh = pa_to_pvh(pa);
2705         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2706         pvh->pv_gen++;
2707         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2708         va_last = va + L2_SIZE - PAGE_SIZE;
2709         do {
2710                 m++;
2711                 va += PAGE_SIZE;
2712                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2713         } while (va < va_last);
2714 }
2715
2716 /*
2717  * Tries to promote the 512, contiguous 4KB page mappings that are within a
2718  * single level 2 table entry to a single 2MB page mapping.  For promotion
2719  * to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page mappings must map
2720  * aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page mappings must have
2721  * identical characteristics.
2722  */
2723 static void
2724 pmap_promote_l2(pmap_t pmap, pd_entry_t *l2, vm_offset_t va,
2725     struct rwlock **lockp)
2726 {
2727         pt_entry_t *firstl3, *l3, newl2, oldl3, pa;
2728         vm_page_t mpte;
2729         vm_offset_t sva;
2730
2731         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2732
2733         sva = va & ~L2_OFFSET;
2734         firstl3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva);
2735         newl2 = pmap_load(firstl3);
2736
2737         /* Check the alingment is valid */
2738         if (((newl2 & ~ATTR_MASK) & L2_OFFSET) != 0) {
2739                 atomic_add_long(&pmap_l2_p_failures, 1);
2740                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_l2: failure for va %#lx"
2741                     " in pmap %p", va, pmap);
2742                 return;
2743         }
2744
2745         pa = newl2 + L2_SIZE - PAGE_SIZE;
2746         for (l3 = firstl3 + NL3PG - 1; l3 > firstl3; l3--) {
2747                 oldl3 = pmap_load(l3);
2748                 if (oldl3 != pa) {
2749                         atomic_add_long(&pmap_l2_p_failures, 1);
2750                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_l2: failure for va %#lx"
2751                             " in pmap %p", va, pmap);
2752                         return;
2753                 }
2754                 pa -= PAGE_SIZE;
2755         }
2756
2757         /*
2758          * Save the page table page in its current state until the L2
2759          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_l2() or
2760          * destroyed by pmap_remove_l3().
2761          */
2762         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_load(l2) & ~ATTR_MASK);
2763         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
2764             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2765             ("pmap_promote_l2: page table page is out of range"));
2766         KASSERT(mpte->pindex == pmap_l2_pindex(va),
2767             ("pmap_promote_l2: page table page's pindex is wrong"));
2768         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
2769                 atomic_add_long(&pmap_l2_p_failures, 1);
2770                 CTR2(KTR_PMAP,
2771                     "pmap_promote_l2: failure for va %#lx in pmap %p", va,
2772                     pmap);
2773                 return;
2774         }
2775
2776         if ((newl2 & ATTR_SW_MANAGED) != 0)
2777                 pmap_pv_promote_l2(pmap, va, newl2 & ~ATTR_MASK, lockp);
2778
2779         newl2 &= ~ATTR_DESCR_MASK;
2780         newl2 |= L2_BLOCK;
2781
2782         pmap_update_entry(pmap, l2, newl2, sva, L2_SIZE);
2783
2784         atomic_add_long(&pmap_l2_promotions, 1);
2785         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_l2: success for va %#lx in pmap %p", va,
2786                     pmap);
2787 }
2788 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
2789
2790 /*
2791  *      Insert the given physical page (p) at
2792  *      the specified virtual address (v) in the
2793  *      target physical map with the protection requested.
2794  *
2795  *      If specified, the page will be wired down, meaning
2796  *      that the related pte can not be reclaimed.
2797  *
2798  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
2799  *      or lose information.  That is, this routine must actually
2800  *      insert this page into the given map NOW.
2801  */
2802 int
2803 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2804     u_int flags, int8_t psind __unused)
2805 {
2806         struct rwlock *lock;
2807         pd_entry_t *pde;
2808         pt_entry_t new_l3, orig_l3;
2809         pt_entry_t *l2, *l3;
2810         pv_entry_t pv;
2811         vm_paddr_t opa, pa, l1_pa, l2_pa, l3_pa;
2812         vm_page_t mpte, om, l1_m, l2_m, l3_m;
2813         boolean_t nosleep;
2814         int lvl;
2815
2816         va = trunc_page(va);
2817         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
2818                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
2819         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2820         new_l3 = (pt_entry_t)(pa | ATTR_DEFAULT | ATTR_IDX(m->md.pv_memattr) |
2821             L3_PAGE);
2822         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
2823                 new_l3 |= ATTR_AP(ATTR_AP_RO);
2824         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0 || m->md.pv_memattr == DEVICE_MEMORY)
2825                 new_l3 |= ATTR_XN;
2826         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
2827                 new_l3 |= ATTR_SW_WIRED;
2828         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2829                 new_l3 |= ATTR_AP(ATTR_AP_USER) | ATTR_PXN;
2830
2831         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter: %.16lx -> %.16lx", va, pa);
2832
2833         mpte = NULL;
2834
2835         lock = NULL;
2836         PMAP_LOCK(pmap);
2837
2838         pde = pmap_pde(pmap, va, &lvl);
2839         if (pde != NULL && lvl == 1) {
2840                 l2 = pmap_l1_to_l2(pde, va);
2841                 if ((pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK &&
2842                     (l3 = pmap_demote_l2_locked(pmap, l2, va & ~L2_OFFSET,
2843                     &lock)) != NULL) {
2844                         l3 = &l3[pmap_l3_index(va)];
2845                         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2846                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(
2847                                     pmap_load(l2) & ~ATTR_MASK);
2848                                 mpte->wire_count++;
2849                         }
2850                         goto havel3;
2851                 }
2852         }
2853
2854         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2855                 nosleep = (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0;
2856                 mpte = pmap_alloc_l3(pmap, va, nosleep ? NULL : &lock);
2857                 if (mpte == NULL && nosleep) {
2858                         CTR0(KTR_PMAP, "pmap_enter: mpte == NULL");
2859                         if (lock != NULL)
2860                                 rw_wunlock(lock);
2861                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2862                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
2863                 }
2864                 pde = pmap_pde(pmap, va, &lvl);
2865                 KASSERT(pde != NULL,
2866                     ("pmap_enter: Invalid page entry, va: 0x%lx", va));
2867                 KASSERT(lvl == 2,
2868                     ("pmap_enter: Invalid level %d", lvl));
2869         } else {
2870                 /*
2871                  * If we get a level 2 pde it must point to a level 3 entry
2872                  * otherwise we will need to create the intermediate tables
2873                  */
2874                 if (lvl < 2) {
2875                         switch(lvl) {
2876                         default:
2877                         case -1:
2878                                 /* Get the l0 pde to update */
2879                                 pde = pmap_l0(pmap, va);
2880                                 KASSERT(pde != NULL, ("..."));
2881
2882                                 l1_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2883                                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2884                                     VM_ALLOC_ZERO);
2885                                 if (l1_m == NULL)
2886                                         panic("pmap_enter: l1 pte_m == NULL");
2887                                 if ((l1_m->flags & PG_ZERO) == 0)
2888                                         pmap_zero_page(l1_m);
2889
2890                                 l1_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(l1_m);
2891                                 pmap_load_store(pde, l1_pa | L0_TABLE);
2892                                 /* FALLTHROUGH */
2893                         case 0:
2894                                 /* Get the l1 pde to update */
2895                                 pde = pmap_l1_to_l2(pde, va);
2896                                 KASSERT(pde != NULL, ("..."));
2897
2898                                 l2_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2899                                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2900                                     VM_ALLOC_ZERO);
2901                                 if (l2_m == NULL)
2902                                         panic("pmap_enter: l2 pte_m == NULL");
2903                                 if ((l2_m->flags & PG_ZERO) == 0)
2904                                         pmap_zero_page(l2_m);
2905
2906                                 l2_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(l2_m);
2907                                 pmap_load_store(pde, l2_pa | L1_TABLE);
2908                                 /* FALLTHROUGH */
2909                         case 1:
2910                                 /* Get the l2 pde to update */
2911                                 pde = pmap_l1_to_l2(pde, va);
2912                                 KASSERT(pde != NULL, ("..."));
2913
2914                                 l3_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2915                                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2916                                     VM_ALLOC_ZERO);
2917                                 if (l3_m == NULL)
2918                                         panic("pmap_enter: l3 pte_m == NULL");
2919                                 if ((l3_m->flags & PG_ZERO) == 0)
2920                                         pmap_zero_page(l3_m);
2921
2922                                 l3_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(l3_m);
2923                                 pmap_load_store(pde, l3_pa | L2_TABLE);
2924                                 break;
2925                         }
2926                 }
2927         }
2928         l3 = pmap_l2_to_l3(pde, va);
2929 havel3:
2930
2931         om = NULL;
2932         orig_l3 = pmap_load(l3);
2933         opa = orig_l3 & ~ATTR_MASK;
2934
2935         /*
2936          * Is the specified virtual address already mapped?
2937          */
2938         if (pmap_l3_valid(orig_l3)) {
2939                 /*
2940                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2941                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2942                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2943                  * the PT page will be also.
2944                  */
2945                 if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0 &&
2946                     (orig_l3 & ATTR_SW_WIRED) == 0)
2947                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2948                 else if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) == 0 &&
2949                     (orig_l3 & ATTR_SW_WIRED) != 0)
2950                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2951
2952                 /*
2953                  * Remove the extra PT page reference.
2954                  */
2955                 if (mpte != NULL) {
2956                         mpte->wire_count--;
2957                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
2958                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
2959                              " va: 0x%lx", va));
2960                 }
2961
2962                 /*
2963                  * Has the physical page changed?
2964                  */
2965                 if (opa == pa) {
2966                         /*
2967                          * No, might be a protection or wiring change.
2968                          */
2969                         if ((orig_l3 & ATTR_SW_MANAGED) != 0) {
2970                                 new_l3 |= ATTR_SW_MANAGED;
2971                                 if ((new_l3 & ATTR_AP(ATTR_AP_RW)) ==
2972                                     ATTR_AP(ATTR_AP_RW)) {
2973                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2974                                 }
2975                         }
2976                         goto validate;
2977                 }
2978         } else {
2979                 /*
2980                  * Increment the counters.
2981                  */
2982                 if ((new_l3 & ATTR_SW_WIRED) != 0)
2983                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2984                 pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
2985         }
2986         /*
2987          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
2988          */
2989         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2990                 new_l3 |= ATTR_SW_MANAGED;
2991                 pv = get_pv_entry(pmap, &lock);
2992                 pv->pv_va = va;
2993                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(&lock, pa);
2994                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2995                 m->md.pv_gen++;
2996                 if ((new_l3 & ATTR_AP_RW_BIT) == ATTR_AP(ATTR_AP_RW))
2997                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2998         }
2999
3000 validate:
3001         /*
3002          * Sync icache if exec permission and attribute VM_MEMATTR_WRITE_BACK
3003          * is set. Do it now, before the mapping is stored and made
3004          * valid for hardware table walk. If done later, then other can
3005          * access this page before caches are properly synced.
3006          * Don't do it for kernel memory which is mapped with exec
3007          * permission even if the memory isn't going to hold executable
3008          * code. The only time when icache sync is needed is after
3009          * kernel module is loaded and the relocation info is processed.
3010          * And it's done in elf_cpu_load_file().
3011         */
3012         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) &&  pmap != kernel_pmap &&
3013             m->md.pv_memattr == VM_MEMATTR_WRITE_BACK &&
3014             (opa != pa || (orig_l3 & ATTR_XN)))
3015                 cpu_icache_sync_range(PHYS_TO_DMAP(pa), PAGE_SIZE);
3016
3017         /*
3018          * Update the L3 entry
3019          */
3020         if (pmap_l3_valid(orig_l3)) {
3021                 if (opa != pa) {
3022                         /* different PA  */
3023                         pmap_update_entry(pmap, l3, new_l3, va, PAGE_SIZE);
3024                         if ((orig_l3 & ATTR_SW_MANAGED) != 0) {
3025                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3026                                 if (pmap_page_dirty(orig_l3))
3027                                         vm_page_dirty(om);
3028                                 if ((orig_l3 & ATTR_AF) != 0)
3029                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3030                                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(&lock, opa);
3031                                 pmap_pvh_free(&om->md, pmap, va);
3032                                 if ((om->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
3033                                     TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3034                                     ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3035                                     TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3036                                         vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3037                         }
3038                 } else if ((orig_l3 & ~ATTR_AF) != (new_l3 & ~ATTR_AF)) {
3039                         /* same PA, different attributes */
3040                         pmap_load_store(l3, new_l3);
3041                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3042                         if (pmap_page_dirty(orig_l3) &&
3043                             (orig_l3 & ATTR_SW_MANAGED) != 0)
3044                                 vm_page_dirty(m);
3045                 } else {
3046                         /*
3047                          * orig_l3 == new_l3
3048                          * This can happens if multiple threads simultaneously
3049                          * access not yet mapped page. This bad for performance
3050                          * since this can cause full demotion-NOP-promotion
3051                          * cycle.
3052                          * Another possible reasons are:
3053                          * - VM and pmap memory layout are diverged
3054                          * - tlb flush is missing somewhere and CPU doesn't see
3055                          *   actual mapping.
3056                          */
3057                         CTR4(KTR_PMAP, "%s: already mapped page - "
3058                             "pmap %p va 0x%#lx pte 0x%lx",
3059                             __func__, pmap, va, new_l3);
3060                 }
3061         } else {
3062                 /* New mappig */
3063                 pmap_load_store(l3, new_l3);
3064         }
3065
3066 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3067         if (pmap != pmap_kernel() &&
3068             (mpte == NULL || mpte->wire_count == NL3PG) &&
3069             pmap_superpages_enabled() &&
3070             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3071             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0) {
3072                 pmap_promote_l2(pmap, pde, va, &lock);
3073         }
3074 #endif
3075
3076         if (lock != NULL)
3077                 rw_wunlock(lock);
3078         PMAP_UNLOCK(pmap);
3079         return (KERN_SUCCESS);
3080 }
3081
3082 /*
3083  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3084  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3085  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3086  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3087  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3088  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3089  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3090  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3091  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3092  * corresponding offset from m_start are mapped.
3093  */
3094 void
3095 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3096     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3097 {
3098         struct rwlock *lock;
3099         vm_offset_t va;
3100         vm_page_t m, mpte;
3101         vm_pindex_t diff, psize;
3102
3103         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
3104
3105         psize = atop(end - start);
3106         mpte = NULL;
3107         m = m_start;
3108         lock = NULL;
3109         PMAP_LOCK(pmap);
3110         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3111                 va = start + ptoa(diff);
3112                 mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, mpte, &lock);
3113                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3114         }
3115         if (lock != NULL)
3116                 rw_wunlock(lock);
3117         PMAP_UNLOCK(pmap);
3118 }
3119
3120 /*
3121  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3122  * 1. Current pmap & pmap exists.
3123  * 2. Not wired.
3124  * 3. Read access.
3125  * 4. No page table pages.
3126  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3127  */
3128
3129 void
3130 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3131 {
3132         struct rwlock *lock;
3133
3134         lock = NULL;
3135         PMAP_LOCK(pmap);
3136         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL, &lock);
3137         if (lock != NULL)
3138                 rw_wunlock(lock);
3139         PMAP_UNLOCK(pmap);
3140 }
3141
3142 static vm_page_t
3143 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3144     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte, struct rwlock **lockp)
3145 {
3146         struct spglist free;
3147         pd_entry_t *pde;
3148         pt_entry_t *l2, *l3, l3_val;
3149         vm_paddr_t pa;
3150         int lvl;
3151
3152         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3153             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
3154             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3155         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3156
3157         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_quick_locked: %p %lx", pmap, va);
3158         /*
3159          * In the case that a page table page is not
3160          * resident, we are creating it here.
3161          */
3162         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3163                 vm_pindex_t l2pindex;
3164
3165                 /*
3166                  * Calculate pagetable page index
3167                  */
3168                 l2pindex = pmap_l2_pindex(va);
3169                 if (mpte && (mpte->pindex == l2pindex)) {
3170                         mpte->wire_count++;
3171                 } else {
3172                         /*
3173                          * Get the l2 entry
3174                          */
3175                         pde = pmap_pde(pmap, va, &lvl);
3176
3177                         /*
3178                          * If the page table page is mapped, we just increment
3179                          * the hold count, and activate it.  Otherwise, we
3180                          * attempt to allocate a page table page.  If this
3181                          * attempt fails, we don't retry.  Instead, we give up.
3182                          */
3183                         if (lvl == 1) {
3184                                 l2 = pmap_l1_to_l2(pde, va);
3185                                 if ((pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK) ==
3186                                     L2_BLOCK)
3187                                         return (NULL);
3188                         }
3189                         if (lvl == 2 && pmap_load(pde) != 0) {
3190                                 mpte =
3191                                     PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_load(pde) & ~ATTR_MASK);
3192                                 mpte->wire_count++;
3193                         } else {
3194                                 /*
3195                                  * Pass NULL instead of the PV list lock
3196                                  * pointer, because we don't intend to sleep.
3197                                  */
3198                                 mpte = _pmap_alloc_l3(pmap, l2pindex, NULL);
3199                                 if (mpte == NULL)
3200                                         return (mpte);
3201                         }
3202                 }
3203                 l3 = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(mpte));
3204                 l3 = &l3[pmap_l3_index(va)];
3205         } else {
3206                 mpte = NULL;
3207                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, va, &lvl);
3208                 KASSERT(pde != NULL,
3209                     ("pmap_enter_quick_locked: Invalid page entry, va: 0x%lx",
3210                      va));
3211                 KASSERT(lvl == 2,
3212                     ("pmap_enter_quick_locked: Invalid level %d", lvl));
3213                 l3 = pmap_l2_to_l3(pde, va);
3214         }
3215
3216         if (pmap_load(l3) != 0) {
3217                 if (mpte != NULL) {
3218                         mpte->wire_count--;
3219                         mpte = NULL;
3220                 }
3221                 return (mpte);
3222         }
3223
3224         /*
3225          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3226          */
3227         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3228             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m, lockp)) {
3229                 if (mpte != NULL) {
3230                         SLIST_INIT(&free);
3231                         if (pmap_unwire_l3(pmap, va, mpte, &free)) {
3232                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3233                                 pmap_free_zero_pages(&free);
3234                         }
3235                         mpte = NULL;
3236                 }
3237                 return (mpte);
3238         }
3239
3240         /*
3241          * Increment counters
3242          */
3243         pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
3244
3245         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3246         l3_val = pa | ATTR_DEFAULT | ATTR_IDX(m->md.pv_memattr) |
3247             ATTR_AP(ATTR_AP_RO) | L3_PAGE;
3248         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0 || m->md.pv_memattr == DEVICE_MEMORY)
3249                 l3_val |= ATTR_XN;
3250         else if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3251                 l3_val |= ATTR_PXN;
3252
3253         /*
3254          * Now validate mapping with RO protection
3255          */
3256         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3257                 l3_val |= ATTR_SW_MANAGED;
3258
3259         /* Sync icache before the mapping is stored to PTE */
3260         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) && pmap != kernel_pmap &&
3261             m->md.pv_memattr == VM_MEMATTR_WRITE_BACK)
3262                 cpu_icache_sync_range(PHYS_TO_DMAP(pa), PAGE_SIZE);
3263
3264         pmap_load_store(l3, l3_val);
3265         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3266         return (mpte);
3267 }
3268
3269 /*
3270  * This code maps large physical mmap regions into the
3271  * processor address space.  Note that some shortcuts
3272  * are taken, but the code works.
3273  */
3274 void
3275 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3276     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3277 {
3278
3279         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3280         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3281             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3282 }
3283
3284 /*
3285  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
3286  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
3287  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
3288  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
3289  *
3290  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
3291  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
3292  */
3293 void
3294 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3295 {
3296         vm_offset_t va_next;
3297         pd_entry_t *l0, *l1, *l2;
3298         pt_entry_t *l3;
3299
3300         PMAP_LOCK(pmap);
3301         for (; sva < eva; sva = va_next) {
3302                 l0 = pmap_l0(pmap, sva);
3303                 if (pmap_load(l0) == 0) {
3304                         va_next = (sva + L0_SIZE) & ~L0_OFFSET;
3305                         if (va_next < sva)
3306                                 va_next = eva;
3307                         continue;
3308                 }
3309
3310                 l1 = pmap_l0_to_l1(l0, sva);
3311                 if (pmap_load(l1) == 0) {
3312                         va_next = (sva + L1_SIZE) & ~L1_OFFSET;
3313                         if (va_next < sva)
3314                                 va_next = eva;
3315                         continue;
3316                 }
3317
3318                 va_next = (sva + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
3319                 if (va_next < sva)
3320                         va_next = eva;
3321
3322                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, sva);
3323                 if (pmap_load(l2) == 0)
3324                         continue;
3325
3326                 if ((pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK) {
3327                         l3 = pmap_demote_l2(pmap, l2, sva);
3328                         if (l3 == NULL)
3329                                 continue;
3330                 }
3331                 KASSERT((pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK) == L2_TABLE,
3332                     ("pmap_unwire: Invalid l2 entry after demotion"));
3333
3334                 if (va_next > eva)
3335                         va_next = eva;
3336                 for (l3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva); sva != va_next; l3++,
3337                     sva += L3_SIZE) {
3338                         if (pmap_load(l3) == 0)
3339                                 continue;
3340                         if ((pmap_load(l3) & ATTR_SW_WIRED) == 0)
3341                                 panic("pmap_unwire: l3 %#jx is missing "
3342                                     "ATTR_SW_WIRED", (uintmax_t)pmap_load(l3));
3343
3344                         /*
3345                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
3346                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
3347                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
3348                          */
3349                         atomic_clear_long(l3, ATTR_SW_WIRED);
3350                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3351                 }
3352         }
3353         PMAP_UNLOCK(pmap);
3354 }
3355
3356 /*
3357  *      Copy the range specified by src_addr/len
3358  *      from the source map to the range dst_addr/len
3359  *      in the destination map.
3360  *
3361  *      This routine is only advisory and need not do anything.
3362  */
3363
3364 void
3365 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
3366     vm_offset_t src_addr)
3367 {
3368 }
3369
3370 /*
3371  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping
3372  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3373  */
3374 void
3375 pmap_zero_page(vm_page_t m)
3376 {
3377         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3378
3379         pagezero((void *)va);
3380 }
3381
3382 /*
3383  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping
3384  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3385  *
3386  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
3387  */
3388 void
3389 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
3390 {
3391         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3392
3393         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE)
3394                 pagezero((void *)va);
3395         else
3396                 bzero((char *)va + off, size);
3397 }
3398
3399 /*
3400  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
3401  *      page by mapping the page into virtual memory and using
3402  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
3403  *      time.
3404  */
3405 void
3406 pmap_copy_page(vm_page_t msrc, vm_page_t mdst)
3407 {
3408         vm_offset_t src = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(msrc));
3409         vm_offset_t dst = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(mdst));
3410
3411         pagecopy((void *)src, (void *)dst);
3412 }
3413
3414 int unmapped_buf_allowed = 1;
3415
3416 void
3417 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
3418     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
3419 {
3420         void *a_cp, *b_cp;
3421         vm_page_t m_a, m_b;
3422         vm_paddr_t p_a, p_b;
3423         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
3424         int cnt;
3425
3426         while (xfersize > 0) {
3427                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
3428                 m_a = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
3429                 p_a = m_a->phys_addr;
3430                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
3431                 m_b = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
3432                 p_b = m_b->phys_addr;
3433                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
3434                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
3435                 if (__predict_false(!PHYS_IN_DMAP(p_a))) {
3436                         panic("!DMAP a %lx", p_a);
3437                 } else {
3438                         a_cp = (char *)PHYS_TO_DMAP(p_a) + a_pg_offset;
3439                 }
3440                 if (__predict_false(!PHYS_IN_DMAP(p_b))) {
3441                         panic("!DMAP b %lx", p_b);
3442                 } else {
3443                         b_cp = (char *)PHYS_TO_DMAP(p_b) + b_pg_offset;
3444                 }
3445                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
3446                 a_offset += cnt;
3447                 b_offset += cnt;
3448                 xfersize -= cnt;
3449         }
3450 }
3451
3452 vm_offset_t
3453 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
3454 {
3455
3456         return (PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m)));
3457 }
3458
3459 void
3460 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
3461 {
3462 }
3463
3464 /*
3465  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
3466  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
3467  * be changed upwards or downwards in the future; it
3468  * is only necessary that true be returned for a small
3469  * subset of pmaps for proper page aging.
3470  */
3471 boolean_t
3472 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
3473 {
3474         struct md_page *pvh;
3475         struct rwlock *lock;
3476         pv_entry_t pv;
3477         int loops = 0;
3478         boolean_t rv;
3479
3480         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3481             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
3482         rv = FALSE;
3483         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3484         rw_rlock(lock);
3485         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3486                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
3487                         rv = TRUE;
3488                         break;
3489                 }
3490                 loops++;
3491                 if (loops >= 16)
3492                         break;
3493         }
3494         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3495                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3496                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3497                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
3498                                 rv = TRUE;
3499                                 break;
3500                         }
3501                         loops++;
3502                         if (loops >= 16)
3503                                 break;
3504                 }
3505         }
3506         rw_runlock(lock);
3507         return (rv);
3508 }
3509
3510 /*
3511  *      pmap_page_wired_mappings:
3512  *
3513  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
3514  *      that are wired.
3515  */
3516 int
3517 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
3518 {
3519         struct rwlock *lock;
3520         struct md_page *pvh;
3521         pmap_t pmap;
3522         pt_entry_t *pte;
3523         pv_entry_t pv;
3524         int count, lvl, md_gen, pvh_gen;
3525
3526         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3527                 return (0);
3528         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3529         rw_rlock(lock);
3530 restart:
3531         count = 0;
3532         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3533                 pmap = PV_PMAP(pv);
3534                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3535                         md_gen = m->md.pv_gen;
3536                         rw_runlock(lock);
3537                         PMAP_LOCK(pmap);
3538                         rw_rlock(lock);
3539                         if (md_gen != m->md.pv_gen) {
3540                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3541                                 goto restart;
3542                         }
3543                 }
3544                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3545                 if (pte != NULL && (pmap_load(pte) & ATTR_SW_WIRED) != 0)
3546                         count++;
3547                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3548         }
3549         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3550                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3551                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3552                         pmap = PV_PMAP(pv);
3553                         if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3554                                 md_gen = m->md.pv_gen;
3555                                 pvh_gen = pvh->pv_gen;
3556                                 rw_runlock(lock);
3557                                 PMAP_LOCK(pmap);
3558                                 rw_rlock(lock);
3559                                 if (md_gen != m->md.pv_gen ||
3560                                     pvh_gen != pvh->pv_gen) {
3561                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3562                                         goto restart;
3563                                 }
3564                         }
3565                         pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3566                         if (pte != NULL &&
3567                             (pmap_load(pte) & ATTR_SW_WIRED) != 0)
3568                                 count++;
3569                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3570                 }
3571         }
3572         rw_runlock(lock);
3573         return (count);
3574 }
3575
3576 /*
3577  * Destroy all managed, non-wired mappings in the given user-space
3578  * pmap.  This pmap cannot be active on any processor besides the
3579  * caller.
3580  *
3581  * This function cannot be applied to the kernel pmap.  Moreover, it
3582  * is not intended for general use.  It is only to be used during
3583  * process termination.  Consequently, it can be implemented in ways
3584  * that make it faster than pmap_remove().  First, it can more quickly
3585  * destroy mappings by iterating over the pmap's collection of PV
3586  * entries, rather than searching the page table.  Second, it doesn't
3587  * have to test and clear the page table entries atomically, because
3588  * no processor is currently accessing the user address space.  In
3589  * particular, a page table entry's dirty bit won't change state once
3590  * this function starts.
3591  */
3592 void
3593 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
3594 {
3595         pd_entry_t *pde;
3596         pt_entry_t *pte, tpte;
3597         struct spglist free;
3598         vm_page_t m, ml3, mt;
3599         pv_entry_t pv;
3600         struct md_page *pvh;
3601         struct pv_chunk *pc, *npc;
3602         struct rwlock *lock;
3603         int64_t bit;
3604         uint64_t inuse, bitmask;
3605         int allfree, field, freed, idx, lvl;
3606         vm_paddr_t pa;
3607
3608         lock = NULL;
3609
3610         SLIST_INIT(&free);
3611         PMAP_LOCK(pmap);
3612         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
3613                 allfree = 1;
3614                 freed = 0;
3615                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
3616                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
3617                         while (inuse != 0) {
3618                                 bit = ffsl(inuse) - 1;
3619                                 bitmask = 1UL << bit;
3620                                 idx = field * 64 + bit;
3621                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
3622                                 inuse &= ~bitmask;
3623
3624                                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3625                                 KASSERT(pde != NULL,
3626                                     ("Attempting to remove an unmapped page"));
3627
3628                                 switch(lvl) {
3629                                 case 1:
3630                                         pte = pmap_l1_to_l2(pde, pv->pv_va);
3631                                         tpte = pmap_load(pte); 
3632                                         KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) ==
3633                                             L2_BLOCK,
3634                                             ("Attempting to remove an invalid "
3635                                             "block: %lx", tpte));
3636                                         tpte = pmap_load(pte);
3637                                         break;
3638                                 case 2:
3639                                         pte = pmap_l2_to_l3(pde, pv->pv_va);
3640                                         tpte = pmap_load(pte);
3641                                         KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) ==
3642                                             L3_PAGE,
3643                                             ("Attempting to remove an invalid "
3644                                              "page: %lx", tpte));
3645                                         break;
3646                                 default:
3647                                         panic(
3648                                             "Invalid page directory level: %d",
3649                                             lvl);
3650                                 }
3651
3652 /*
3653  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
3654  */
3655                                 if (tpte & ATTR_SW_WIRED) {
3656                                         allfree = 0;
3657                                         continue;
3658                                 }
3659
3660                                 pa = tpte & ~ATTR_MASK;
3661
3662                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3663                                 KASSERT(m->phys_addr == pa,
3664                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
3665                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
3666                                     (uintmax_t)tpte));
3667
3668                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3669                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3670                                     ("pmap_remove_pages: bad pte %#jx",
3671                                     (uintmax_t)tpte));
3672
3673                                 pmap_load_clear(pte);
3674
3675                                 /*
3676                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
3677                                  */
3678                                 if ((tpte & ATTR_AP_RW_BIT) ==
3679                                     ATTR_AP(ATTR_AP_RW)) {
3680                                         switch (lvl) {
3681                                         case 1:
3682                                                 for (mt = m; mt < &m[L2_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
3683                                                         vm_page_dirty(m);
3684                                                 break;
3685                                         case 2:
3686                                                 vm_page_dirty(m);
3687                                                 break;
3688                                         }
3689                                 }
3690
3691                                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(&lock, m);
3692
3693                                 /* Mark free */
3694                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
3695                                 switch (lvl) {
3696                                 case 1:
3697                                         pmap_resident_count_dec(pmap,
3698                                             L2_SIZE / PAGE_SIZE);
3699                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & ~ATTR_MASK);
3700                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv,pv_next);
3701                                         pvh->pv_gen++;
3702                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
3703                                                 for (mt = m; mt < &m[L2_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
3704                                                         if ((mt->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
3705                                                             TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
3706                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
3707                                         }
3708                                         ml3 = pmap_remove_pt_page(pmap,
3709                                             pv->pv_va);
3710                                         if (ml3 != NULL) {
3711                                                 pmap_resident_count_dec(pmap,1);
3712                                                 KASSERT(ml3->wire_count == NL3PG,
3713                                                     ("pmap_remove_pages: l3 page wire count error"));
3714                                                 ml3->wire_count = 1;
3715                                                 vm_page_unwire_noq(ml3);
3716                                                 pmap_add_delayed_free_list(ml3,
3717                                                     &free, FALSE);
3718                                         }
3719                                         break;
3720                                 case 2:
3721                                         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
3722                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv,
3723                                             pv_next);
3724                                         m->md.pv_gen++;
3725                                         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
3726                                             TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
3727                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3728                                                 pvh = pa_to_pvh(
3729                                                     VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3730                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
3731                                                         vm_page_aflag_clear(m,
3732                                                             PGA_WRITEABLE);
3733                                         }
3734                                         break;
3735                                 }
3736                                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pmap_load(pde),
3737                                     &free);
3738                                 freed++;
3739                         }
3740                 }
3741                 PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_frees, freed));
3742                 PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, freed));
3743                 PV_STAT(atomic_subtract_long(&pv_entry_count, freed));
3744                 if (allfree) {
3745                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3746                         free_pv_chunk(pc);
3747                 }
3748         }
3749         pmap_invalidate_all(pmap);
3750         if (lock != NULL)
3751                 rw_wunlock(lock);
3752         PMAP_UNLOCK(pmap);
3753         pmap_free_zero_pages(&free);
3754 }
3755
3756 /*
3757  * This is used to check if a page has been accessed or modified. As we
3758  * don't have a bit to see if it has been modified we have to assume it
3759  * has been if the page is read/write.
3760  */
3761 static boolean_t
3762 pmap_page_test_mappings(vm_page_t m, boolean_t accessed, boolean_t modified)
3763 {
3764         struct rwlock *lock;
3765         pv_entry_t pv;
3766         struct md_page *pvh;
3767         pt_entry_t *pte, mask, value;
3768         pmap_t pmap;
3769         int lvl, md_gen, pvh_gen;
3770         boolean_t rv;
3771
3772         rv = FALSE;
3773         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3774         rw_rlock(lock);
3775 restart:
3776         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3777                 pmap = PV_PMAP(pv);
3778                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3779                         md_gen = m->md.pv_gen;
3780                         rw_runlock(lock);
3781                         PMAP_LOCK(pmap);
3782                         rw_rlock(lock);
3783                         if (md_gen != m->md.pv_gen) {
3784                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3785                                 goto restart;
3786                         }
3787                 }
3788                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3789                 KASSERT(lvl == 3,
3790                     ("pmap_page_test_mappings: Invalid level %d", lvl));
3791                 mask = 0;
3792                 value = 0;
3793                 if (modified) {
3794                         mask |= ATTR_AP_RW_BIT;
3795                         value |= ATTR_AP(ATTR_AP_RW);
3796                 }
3797                 if (accessed) {
3798                         mask |= ATTR_AF | ATTR_DESCR_MASK;
3799                         value |= ATTR_AF | L3_PAGE;
3800                 }
3801                 rv = (pmap_load(pte) & mask) == value;
3802                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3803                 if (rv)
3804                         goto out;
3805         }
3806         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3807                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3808                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3809                         pmap = PV_PMAP(pv);
3810                         if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3811                                 md_gen = m->md.pv_gen;
3812                                 pvh_gen = pvh->pv_gen;
3813                                 rw_runlock(lock);
3814                                 PMAP_LOCK(pmap);
3815                                 rw_rlock(lock);
3816                                 if (md_gen != m->md.pv_gen ||
3817                                     pvh_gen != pvh->pv_gen) {
3818                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3819                                         goto restart;
3820                                 }
3821                         }
3822                         pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3823                         KASSERT(lvl == 2,
3824                             ("pmap_page_test_mappings: Invalid level %d", lvl));
3825                         mask = 0;
3826                         value = 0;
3827                         if (modified) {
3828                                 mask |= ATTR_AP_RW_BIT;
3829                                 value |= ATTR_AP(ATTR_AP_RW);
3830                         }
3831                         if (accessed) {
3832                                 mask |= ATTR_AF | ATTR_DESCR_MASK;
3833                                 value |= ATTR_AF | L2_BLOCK;
3834                         }
3835                         rv = (pmap_load(pte) & mask) == value;
3836                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3837                         if (rv)
3838                                 goto out;
3839                 }
3840         }
3841 out:
3842         rw_runlock(lock);
3843         return (rv);
3844 }
3845
3846 /*
3847  *      pmap_is_modified:
3848  *
3849  *      Return whether or not the specified physical page was modified
3850  *      in any physical maps.
3851  */
3852 boolean_t
3853 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3854 {
3855
3856         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3857             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
3858
3859         /*
3860          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
3861          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
3862          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
3863          */
3864         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3865         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
3866                 return (FALSE);
3867         return (pmap_page_test_mappings(m, FALSE, TRUE));
3868 }
3869
3870 /*
3871  *      pmap_is_prefaultable:
3872  *
3873  *      Return whether or not the specified virtual address is eligible
3874  *      for prefault.
3875  */
3876 boolean_t
3877 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3878 {
3879         pt_entry_t *pte;
3880         boolean_t rv;
3881         int lvl;
3882
3883         rv = FALSE;
3884         PMAP_LOCK(pmap);
3885         pte = pmap_pte(pmap, addr, &lvl);
3886         if (pte != NULL && pmap_load(pte) != 0) {
3887                 rv = TRUE;
3888         }
3889         PMAP_UNLOCK(pmap);
3890         return (rv);
3891 }
3892
3893 /*
3894  *      pmap_is_referenced:
3895  *
3896  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
3897  *      in any physical maps.
3898  */
3899 boolean_t
3900 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
3901 {
3902
3903         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3904             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
3905         return (pmap_page_test_mappings(m, TRUE, FALSE));
3906 }
3907
3908 /*
3909  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
3910  */
3911 void
3912 pmap_remove_write(vm_page_t m)
3913 {
3914         struct md_page *pvh;
3915         pmap_t pmap;
3916         struct rwlock *lock;
3917         pv_entry_t next_pv, pv;
3918         pt_entry_t oldpte, *pte;
3919         vm_offset_t va;
3920         int lvl, md_gen, pvh_gen;
3921
3922         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3923             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
3924
3925         /*
3926          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
3927          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
3928          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
3929          */
3930         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3931         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
3932                 return;
3933         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3934         pvh = (m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ? &pv_dummy :
3935             pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3936 retry_pv_loop:
3937         rw_wlock(lock);
3938         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
3939                 pmap = PV_PMAP(pv);
3940                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3941                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
3942                         rw_wunlock(lock);
3943                         PMAP_LOCK(pmap);
3944                         rw_wlock(lock);
3945                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen) {
3946                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3947                                 rw_wunlock(lock);
3948                                 goto retry_pv_loop;
3949                         }
3950                 }
3951                 va = pv->pv_va;
3952                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3953                 if ((pmap_load(pte) & ATTR_AP_RW_BIT) == ATTR_AP(ATTR_AP_RW))
3954                         pmap_demote_l2_locked(pmap, pte, va & ~L2_OFFSET,
3955                             &lock);
3956                 KASSERT(lock == VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m),
3957                     ("inconsistent pv lock %p %p for page %p",
3958                     lock, VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m), m));
3959                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3960         }
3961         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3962                 pmap = PV_PMAP(pv);
3963                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3964                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
3965                         md_gen = m->md.pv_gen;
3966                         rw_wunlock(lock);
3967                         PMAP_LOCK(pmap);
3968                         rw_wlock(lock);
3969                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen ||
3970                             md_gen != m->md.pv_gen) {
3971                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3972                                 rw_wunlock(lock);
3973                                 goto retry_pv_loop;
3974                         }
3975                 }
3976                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3977 retry:
3978                 oldpte = pmap_load(pte);
3979                 if ((oldpte & ATTR_AP_RW_BIT) == ATTR_AP(ATTR_AP_RW)) {
3980                         if (!atomic_cmpset_long(pte, oldpte,
3981                             oldpte | ATTR_AP(ATTR_AP_RO)))
3982                                 goto retry;
3983                         if ((oldpte & ATTR_AF) != 0)
3984                                 vm_page_dirty(m);
3985                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3986                 }
3987                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3988         }
3989         rw_wunlock(lock);
3990         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3991 }
3992
3993 static __inline boolean_t
3994 safe_to_clear_referenced(pmap_t pmap, pt_entry_t pte)
3995 {
3996
3997         return (FALSE);
3998 }
3999
4000 /*
4001  *      pmap_ts_referenced:
4002  *
4003  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4004  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4005  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4006  *      reference bits set.
4007  *
4008  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
4009  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
4010  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
4011  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
4012  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
4013  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
4014  *      to pmap_is_modified().
4015  */
4016 int
4017 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4018 {
4019         struct md_page *pvh;
4020         pv_entry_t pv, pvf;
4021         pmap_t pmap;
4022         struct rwlock *lock;
4023         pd_entry_t *pde, tpde;
4024         pt_entry_t *pte, tpte;
4025         pt_entry_t *l3;
4026         vm_offset_t va;
4027         vm_paddr_t pa;
4028         int cleared, md_gen, not_cleared, lvl, pvh_gen;
4029         struct spglist free;
4030         bool demoted;
4031
4032         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4033             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
4034         SLIST_INIT(&free);
4035         cleared = 0;
4036         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4037         lock = PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(pa);
4038         pvh = (m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ? &pv_dummy : pa_to_pvh(pa);
4039         rw_wlock(lock);
4040 retry:
4041         not_cleared = 0;
4042         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
4043                 goto small_mappings;
4044         pv = pvf;
4045         do {
4046                 if (pvf == NULL)
4047                         pvf = pv;
4048                 pmap = PV_PMAP(pv);
4049                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
4050                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
4051                         rw_wunlock(lock);
4052                         PMAP_LOCK(pmap);
4053                         rw_wlock(lock);
4054                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen) {
4055                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4056                                 goto retry;
4057                         }
4058                 }
4059                 va = pv->pv_va;
4060                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va, &lvl);
4061                 KASSERT(pde != NULL, ("pmap_ts_referenced: no l1 table found"));
4062                 KASSERT(lvl == 1,
4063                     ("pmap_ts_referenced: invalid pde level %d", lvl));
4064                 tpde = pmap_load(pde);
4065                 KASSERT((tpde & ATTR_DESCR_MASK) == L1_TABLE,
4066                     ("pmap_ts_referenced: found an invalid l1 table"));
4067                 pte = pmap_l1_to_l2(pde, pv->pv_va);
4068                 tpte = pmap_load(pte);
4069                 if (pmap_page_dirty(tpte)) {
4070                         /*
4071                          * Although "tpte" is mapping a 2MB page, because
4072                          * this function is called at a 4KB page granularity,
4073                          * we only update the 4KB page under test.
4074                          */
4075                         vm_page_dirty(m);
4076                 }
4077                 if ((tpte & ATTR_AF) != 0) {
4078                         /*
4079                          * Since this reference bit is shared by 512 4KB
4080                          * pages, it should not be cleared every time it is
4081                          * tested.  Apply a simple "hash" function on the
4082                          * physical page number, the virtual superpage number,
4083                          * and the pmap address to select one 4KB page out of
4084                          * the 512 on which testing the reference bit will
4085                          * result in clearing that reference bit.  This
4086                          * function is designed to avoid the selection of the
4087                          * same 4KB page for every 2MB page mapping.
4088                          *
4089                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
4090                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
4091                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
4092                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
4093                          * since the superpage is wired, the current state of
4094                          * its reference bit won't affect page replacement.
4095                          */
4096                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> L2_SHIFT) ^
4097                             (uintptr_t)pmap) & (Ln_ENTRIES - 1)) == 0 &&
4098                             (tpte & ATTR_SW_WIRED) == 0) {
4099                                 if (safe_to_clear_referenced(pmap, tpte)) {
4100                                         /*
4101                                          * TODO: We don't handle the access
4102                                          * flag at all. We need to be able
4103                                          * to set it in  the exception handler.
4104                                          */
4105                                         panic("ARM64TODO: "
4106                                             "safe_to_clear_referenced\n");
4107                                 } else if (pmap_demote_l2_locked(pmap, pte,
4108                                     pv->pv_va, &lock) != NULL) {
4109                                         demoted = true;
4110                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) -
4111                                             (tpte & ~ATTR_MASK);
4112                                         l3 = pmap_l2_to_l3(pte, va);
4113                                         pmap_remove_l3(pmap, l3, va,
4114                                             pmap_load(pte), NULL, &lock);
4115                                 } else
4116                                         demoted = true;
4117
4118                                 if (demoted) {
4119                                         /*
4120                                          * The superpage mapping was removed
4121                                          * entirely and therefore 'pv' is no
4122                                          * longer valid.
4123                                          */
4124                                         if (pvf == pv)
4125                                                 pvf = NULL;
4126                                         pv = NULL;
4127                                 }
4128                                 cleared++;
4129                                 KASSERT(lock == VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m),
4130                                     ("inconsistent pv lock %p %p for page %p",
4131                                     lock, VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m), m));
4132                         } else
4133                                 not_cleared++;
4134                 }
4135                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4136                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4137                 if (pv != NULL && TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4138                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4139                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4140                         pvh->pv_gen++;
4141                 }
4142                 if (cleared + not_cleared >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
4143                         goto out;
4144         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
4145 small_mappings:
4146         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
4147                 goto out;
4148         pv = pvf;
4149         do {
4150                 if (pvf == NULL)
4151                         pvf = pv;
4152                 pmap = PV_PMAP(pv);
4153                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
4154                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
4155                         md_gen = m->md.pv_gen;
4156                         rw_wunlock(lock);
4157                         PMAP_LOCK(pmap);
4158                         rw_wlock(lock);
4159                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen || md_gen != m->md.pv_gen) {
4160                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4161                                 goto retry;
4162                         }
4163                 }
4164                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va, &lvl);
4165                 KASSERT(pde != NULL, ("pmap_ts_referenced: no l2 table found"));
4166                 KASSERT(lvl == 2,
4167                     ("pmap_ts_referenced: invalid pde level %d", lvl));
4168                 tpde = pmap_load(pde);
4169                 KASSERT((tpde & ATTR_DESCR_MASK) == L2_TABLE,
4170                     ("pmap_ts_referenced: found an invalid l2 table"));
4171                 pte = pmap_l2_to_l3(pde, pv->pv_va);
4172                 tpte = pmap_load(pte);
4173                 if (pmap_page_dirty(tpte))
4174                         vm_page_dirty(m);
4175                 if ((tpte & ATTR_AF) != 0) {
4176                         if (safe_to_clear_referenced(pmap, tpte)) {
4177                                 /*
4178                                  * TODO: We don't handle the access flag
4179                                  * at all. We need to be able to set it in
4180                                  * the exception handler.
4181                                  */
4182                                 panic("ARM64TODO: safe_to_clear_referenced\n");
4183                         } else if ((tpte & ATTR_SW_WIRED) == 0) {
4184                                 /*
4185                                  * Wired pages cannot be paged out so
4186                                  * doing accessed bit emulation for
4187                                  * them is wasted effort. We do the
4188                                  * hard work for unwired pages only.
4189                                  */
4190                                 pmap_remove_l3(pmap, pte, pv->pv_va, tpde,
4191                                     &free, &lock);
4192                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4193                                 cleared++;
4194                                 if (pvf == pv)
4195                                         pvf = NULL;
4196                                 pv = NULL;
4197                                 KASSERT(lock == VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m),
4198                                     ("inconsistent pv lock %p %p for page %p",
4199                                     lock, VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m), m));
4200                         } else
4201                                 not_cleared++;
4202                 }
4203                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4204                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4205                 if (pv != NULL && TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4206                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4207                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4208                         m->md.pv_gen++;
4209                 }
4210         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && cleared +
4211             not_cleared < PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
4212 out:
4213         rw_wunlock(lock);
4214         pmap_free_zero_pages(&free);
4215         return (cleared + not_cleared);
4216 }
4217
4218 /*
4219  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
4220  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
4221  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
4222  */
4223 void
4224 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
4225 {
4226 }
4227
4228 /*
4229  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
4230  */
4231 void
4232 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
4233 {
4234
4235         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4236             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
4237         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4238         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
4239             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
4240
4241         /*
4242          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
4243          * If the object containing the page is locked and the page is not
4244          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
4245          */
4246         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4247                 return;
4248
4249         /* ARM64TODO: We lack support for tracking if a page is modified */
4250 }
4251
4252 void *
4253 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4254 {
4255
4256         return ((void *)PHYS_TO_DMAP(pa));
4257 }
4258
4259 void
4260 pmap_unmapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4261 {
4262 }
4263
4264 /*
4265  * Sets the memory attribute for the specified page.
4266  */
4267 void
4268 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
4269 {
4270
4271         m->md.pv_memattr = ma;
4272
4273         /*
4274          * If "m" is a normal page, update its direct mapping.  This update
4275          * can be relied upon to perform any cache operations that are
4276          * required for data coherence.
4277          */
4278         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4279             pmap_change_attr(PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m)), PAGE_SIZE,
4280             m->md.pv_memattr) != 0)
4281                 panic("memory attribute change on the direct map failed");
4282 }
4283
4284 /*
4285  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
4286  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
4287  * completely contained within either the direct map or the kernel map.  If
4288  * the virtual address range is contained within the kernel map, then the
4289  * memory type for each of the corresponding ranges of the direct map is also
4290  * changed.  (The corresponding ranges of the direct map are those ranges that
4291  * map the same physical pages as the specified virtual address range.)  These
4292  * changes to the direct map are necessary because Intel describes the
4293  * behavior of their processors as "undefined" if two or more mappings to the
4294  * same physical page have different memory types.
4295  *
4296  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
4297  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
4298  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
4299  * there was insufficient memory available to complete the change.  In the
4300  * latter case, the memory type may have been changed on some part of the
4301  * virtual address range or the direct map.
4302  */
4303 static int
4304 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
4305 {
4306         int error;
4307
4308         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
4309         error = pmap_change_attr_locked(va, size, mode);
4310         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4311         return (error);
4312 }
4313
4314 static int
4315 pmap_change_attr_locked(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
4316 {
4317         vm_offset_t base, offset, tmpva;
4318         pt_entry_t l3, *pte, *newpte;
4319         int lvl;
4320
4321         PMAP_LOCK_ASSERT(kernel_pmap, MA_OWNED);
4322         base = trunc_page(va);
4323         offset = va & PAGE_MASK;
4324         size = round_page(offset + size);
4325
4326         if (!VIRT_IN_DMAP(base))
4327                 return (EINVAL);
4328
4329         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
4330                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, va, &lvl);
4331                 if (pte == NULL)
4332                         return (EINVAL);
4333
4334                 if ((pmap_load(pte) & ATTR_IDX_MASK) == ATTR_IDX(mode)) {
4335                         /*
4336                          * We already have the correct attribute,
4337                          * ignore this entry.
4338                          */
4339                         switch (lvl) {
4340                         default:
4341                                 panic("Invalid DMAP table level: %d\n", lvl);
4342                         case 1:
4343                                 tmpva = (tmpva & ~L1_OFFSET) + L1_SIZE;
4344                                 break;
4345                         case 2:
4346                                 tmpva = (tmpva & ~L2_OFFSET) + L2_SIZE;
4347                                 break;
4348                         case 3:
4349                                 tmpva += PAGE_SIZE;
4350                                 break;
4351                         }
4352                 } else {
4353                         /*
4354                          * Split the entry to an level 3 table, then
4355                          * set the new attribute.
4356                          */
4357                         switch (lvl) {
4358                         default:
4359                                 panic("Invalid DMAP table level: %d\n", lvl);
4360                         case 1:
4361                                 newpte = pmap_demote_l1(kernel_pmap, pte,
4362                                     tmpva & ~L1_OFFSET);
4363                                 if (newpte == NULL)
4364                                         return (EINVAL);
4365                                 pte = pmap_l1_to_l2(pte, tmpva);
4366                         case 2:
4367                                 newpte = pmap_demote_l2(kernel_pmap, pte,
4368                                     tmpva & ~L2_OFFSET);
4369                                 if (newpte == NULL)
4370                                         return (EINVAL);
4371                                 pte = pmap_l2_to_l3(pte, tmpva);
4372                         case 3:
4373                                 /* Update the entry */
4374                                 l3 = pmap_load(pte);
4375                                 l3 &= ~ATTR_IDX_MASK;
4376                                 l3 |= ATTR_IDX(mode);
4377                                 if (mode == DEVICE_MEMORY)
4378                                         l3 |= ATTR_XN;
4379
4380                                 pmap_update_entry(kernel_pmap, pte, l3, tmpva,
4381                                     PAGE_SIZE);
4382
4383                                 /*
4384                                  * If moving to a non-cacheable entry flush
4385                                  * the cache.
4386                                  */
4387                                 if (mode == VM_MEMATTR_UNCACHEABLE)
4388                                         cpu_dcache_wbinv_range(tmpva, L3_SIZE);
4389
4390                                 break;
4391                         }
4392                         tmpva += PAGE_SIZE;
4393                 }
4394         }
4395
4396         return (0);
4397 }
4398
4399 /*
4400  * Create an L2 table to map all addresses within an L1 mapping.
4401  */
4402 static pt_entry_t *
4403 pmap_demote_l1(pmap_t pmap, pt_entry_t *l1, vm_offset_t va)
4404 {
4405         pt_entry_t *l2, newl2, oldl1;
4406         vm_offset_t tmpl1;
4407         vm_paddr_t l2phys, phys;
4408         vm_page_t ml2;
4409         int i;
4410
4411         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4412         oldl1 = pmap_load(l1);
4413         KASSERT((oldl1 & ATTR_DESCR_MASK) == L1_BLOCK,
4414             ("pmap_demote_l1: Demoting a non-block entry"));
4415         KASSERT((va & L1_OFFSET) == 0,
4416             ("pmap_demote_l1: Invalid virtual address %#lx", va));
4417         KASSERT((oldl1 & ATTR_SW_MANAGED) == 0,
4418             ("pmap_demote_l1: Level 1 table shouldn't be managed"));
4419
4420         tmpl1 = 0;
4421         if (va <= (vm_offset_t)l1 && va + L1_SIZE > (vm_offset_t)l1) {
4422                 tmpl1 = kva_alloc(PAGE_SIZE);
4423                 if (tmpl1 == 0)
4424                         return (NULL);
4425         }
4426
4427         if ((ml2 = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_INTERRUPT |
4428             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
4429                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_l1: failure for va %#lx"
4430                     " in pmap %p", va, pmap);
4431                 return (NULL);
4432         }
4433
4434         l2phys = VM_PAGE_TO_PHYS(ml2);
4435         l2 = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(l2phys);
4436
4437         /* Address the range points at */
4438         phys = oldl1 & ~ATTR_MASK;
4439         /* The attributed from the old l1 table to be copied */
4440         newl2 = oldl1 & ATTR_MASK;
4441
4442         /* Create the new entries */
4443         for (i = 0; i < Ln_ENTRIES; i++) {
4444                 l2[i] = newl2 | phys;
4445                 phys += L2_SIZE;
4446         }
4447         KASSERT(l2[0] == ((oldl1 & ~ATTR_DESCR_MASK) | L2_BLOCK),
4448             ("Invalid l2 page (%lx != %lx)", l2[0],
4449             (oldl1 & ~ATTR_DESCR_MASK) | L2_BLOCK));
4450
4451         if (tmpl1 != 0) {
4452                 pmap_kenter(tmpl1, PAGE_SIZE,
4453                     DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)l1) & ~L3_OFFSET, CACHED_MEMORY);
4454                 l1 = (pt_entry_t *)(tmpl1 + ((vm_offset_t)l1 & PAGE_MASK));
4455         }
4456
4457         pmap_update_entry(pmap, l1, l2phys | L1_TABLE, va, PAGE_SIZE);
4458
4459         if (tmpl1 != 0) {
4460                 pmap_kremove(tmpl1);
4461                 kva_free(tmpl1, PAGE_SIZE);
4462         }
4463
4464         return (l2);
4465 }
4466
4467 /*
4468  * Create an L3 table to map all addresses within an L2 mapping.
4469  */
4470 static pt_entry_t *
4471 pmap_demote_l2_locked(pmap_t pmap, pt_entry_t *l2, vm_offset_t va,
4472     struct rwlock **lockp)
4473 {
4474         pt_entry_t *l3, newl3, oldl2;
4475         vm_offset_t tmpl2;
4476         vm_paddr_t l3phys, phys;
4477         vm_page_t ml3;
4478         int i;
4479
4480         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4481         l3 = NULL;
4482         oldl2 = pmap_load(l2);
4483         KASSERT((oldl2 & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK,
4484             ("pmap_demote_l2: Demoting a non-block entry"));
4485         KASSERT((va & L2_OFFSET) == 0,
4486             ("pmap_demote_l2: Invalid virtual address %#lx", va));
4487
4488         tmpl2 = 0;
4489         if (va <= (vm_offset_t)l2 && va + L2_SIZE > (vm_offset_t)l2) {
4490                 tmpl2 = kva_alloc(PAGE_SIZE);
4491                 if (tmpl2 == 0)
4492                         return (NULL);
4493         }
4494
4495         if ((ml3 = pmap_remove_pt_page(pmap, va)) == NULL) {
4496                 ml3 = vm_page_alloc(NULL, pmap_l2_pindex(va),
4497                     (VIRT_IN_DMAP(va) ? VM_ALLOC_INTERRUPT : VM_ALLOC_NORMAL) |
4498                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED);
4499                 if (ml3 == NULL) {
4500                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_l2: failure for va %#lx"
4501                             " in pmap %p", va, pmap);
4502                         goto fail;
4503                 }
4504                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
4505                         pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
4506         }
4507
4508         l3phys = VM_PAGE_TO_PHYS(ml3);
4509         l3 = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(l3phys);
4510
4511         /* Address the range points at */
4512         phys = oldl2 & ~ATTR_MASK;
4513         /* The attributed from the old l2 table to be copied */
4514         newl3 = (oldl2 & (ATTR_MASK & ~ATTR_DESCR_MASK)) | L3_PAGE;
4515
4516         /*
4517          * If the page table page is new, initialize it.
4518          */
4519         if (ml3->wire_count == 1) {
4520                 for (i = 0; i < Ln_ENTRIES; i++) {
4521                         l3[i] = newl3 | phys;
4522                         phys += L3_SIZE;
4523                 }
4524         }
4525         KASSERT(l3[0] == ((oldl2 & ~ATTR_DESCR_MASK) | L3_PAGE),
4526             ("Invalid l3 page (%lx != %lx)", l3[0],
4527             (oldl2 & ~ATTR_DESCR_MASK) | L3_PAGE));
4528
4529         /*
4530          * Map the temporary page so we don't lose access to the l2 table.
4531          */
4532         if (tmpl2 != 0) {
4533                 pmap_kenter(tmpl2, PAGE_SIZE,
4534                     DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)l2) & ~L3_OFFSET, CACHED_MEMORY);
4535                 l2 = (pt_entry_t *)(tmpl2 + ((vm_offset_t)l2 & PAGE_MASK));
4536         }
4537
4538         /*
4539          * The spare PV entries must be reserved prior to demoting the
4540          * mapping, that is, prior to changing the PDE.  Otherwise, the state
4541          * of the L2 and the PV lists will be inconsistent, which can result
4542          * in reclaim_pv_chunk() attempting to remove a PV entry from the
4543          * wrong PV list and pmap_pv_demote_l2() failing to find the expected
4544          * PV entry for the 2MB page mapping that is being demoted.
4545          */
4546         if ((oldl2 & ATTR_SW_MANAGED) != 0)
4547                 reserve_pv_entries(pmap, Ln_ENTRIES - 1, lockp);
4548
4549         pmap_update_entry(pmap, l2, l3phys | L2_TABLE, va, PAGE_SIZE);
4550
4551         /*
4552          * Demote the PV entry.
4553          */
4554         if ((oldl2 & ATTR_SW_MANAGED) != 0)
4555                 pmap_pv_demote_l2(pmap, va, oldl2 & ~ATTR_MASK, lockp);
4556
4557         atomic_add_long(&pmap_l2_demotions, 1);
4558         CTR3(KTR_PMAP, "pmap_demote_l2: success for va %#lx"
4559             " in pmap %p %lx", va, pmap, l3[0]);
4560
4561 fail:
4562         if (tmpl2 != 0) {
4563                 pmap_kremove(tmpl2);
4564                 kva_free(tmpl2, PAGE_SIZE);
4565         }
4566
4567         return (l3);
4568
4569 }
4570
4571 static pt_entry_t *
4572 pmap_demote_l2(pmap_t pmap, pt_entry_t *l2, vm_offset_t va)
4573 {
4574         struct rwlock *lock;
4575         pt_entry_t *l3;
4576
4577         lock = NULL;
4578         l3 = pmap_demote_l2_locked(pmap, l2, va, &lock);
4579         if (lock != NULL)
4580                 rw_wunlock(lock);
4581         return (l3);
4582 }
4583
4584 /*
4585  * perform the pmap work for mincore
4586  */
4587 int
4588 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
4589 {
4590         pd_entry_t *l1p, l1;
4591         pd_entry_t *l2p, l2;
4592         pt_entry_t *l3p, l3;
4593         vm_paddr_t pa;
4594         bool managed;
4595         int val;
4596
4597         PMAP_LOCK(pmap);
4598 retry:
4599         pa = 0;
4600         val = 0;
4601         managed = false;
4602
4603         l1p = pmap_l1(pmap, addr);
4604         if (l1p == NULL) /* No l1 */
4605                 goto done;
4606
4607         l1 = pmap_load(l1p);
4608         if ((l1 & ATTR_DESCR_MASK) == L1_INVAL)
4609                 goto done;
4610
4611         if ((l1 & ATTR_DESCR_MASK) == L1_BLOCK) {
4612                 pa = (l1 & ~ATTR_MASK) | (addr & L1_OFFSET);
4613                 managed = (l1 & ATTR_SW_MANAGED) == ATTR_SW_MANAGED;
4614                 val = MINCORE_SUPER | MINCORE_INCORE;
4615                 if (pmap_page_dirty(l1))
4616                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4617                 if ((l1 & ATTR_AF) == ATTR_AF)
4618                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4619                 goto done;
4620         }
4621
4622         l2p = pmap_l1_to_l2(l1p, addr);
4623         if (l2p == NULL) /* No l2 */
4624                 goto done;
4625
4626         l2 = pmap_load(l2p);
4627         if ((l2 & ATTR_DESCR_MASK) == L2_INVAL)
4628                 goto done;
4629
4630         if ((l2 & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK) {
4631                 pa = (l2 & ~ATTR_MASK) | (addr & L2_OFFSET);
4632                 managed = (l2 & ATTR_SW_MANAGED) == ATTR_SW_MANAGED;
4633                 val = MINCORE_SUPER | MINCORE_INCORE;
4634                 if (pmap_page_dirty(l2))
4635                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4636                 if ((l2 & ATTR_AF) == ATTR_AF)
4637                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4638                 goto done;
4639         }
4640
4641         l3p = pmap_l2_to_l3(l2p, addr);
4642         if (l3p == NULL) /* No l3 */
4643                 goto done;
4644
4645         l3 = pmap_load(l2p);
4646         if ((l3 & ATTR_DESCR_MASK) == L3_INVAL)
4647                 goto done;
4648
4649         if ((l3 & ATTR_DESCR_MASK) == L3_PAGE) {
4650                 pa = (l3 & ~ATTR_MASK) | (addr & L3_OFFSET);
4651                 managed = (l3 & ATTR_SW_MANAGED) == ATTR_SW_MANAGED;
4652                 val = MINCORE_INCORE;
4653                 if (pmap_page_dirty(l3))
4654                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4655                 if ((l3 & ATTR_AF) == ATTR_AF)
4656                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4657         }
4658
4659 done:
4660         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
4661             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) && managed) {
4662                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
4663                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
4664                         goto retry;
4665         } else
4666                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
4667         PMAP_UNLOCK(pmap);
4668
4669         return (val);
4670 }
4671
4672 void
4673 pmap_activate(struct thread *td)
4674 {
4675         pmap_t  pmap;
4676
4677         critical_enter();
4678         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
4679         td->td_proc->p_md.md_l0addr = vtophys(pmap->pm_l0);
4680         __asm __volatile("msr ttbr0_el1, %0" : :
4681             "r"(td->td_proc->p_md.md_l0addr));
4682         pmap_invalidate_all(pmap);
4683         critical_exit();
4684 }
4685
4686 struct pcb *
4687 pmap_switch(struct thread *old, struct thread *new)
4688 {
4689         pcpu_bp_harden bp_harden;
4690         struct pcb *pcb;
4691
4692         /* Store the new curthread */
4693         PCPU_SET(curthread, new);
4694
4695         /* And the new pcb */
4696         pcb = new->td_pcb;
4697         PCPU_SET(curpcb, pcb);
4698
4699         /*
4700          * TODO: We may need to flush the cache here if switching
4701          * to a user process.
4702          */
4703
4704         if (old == NULL ||
4705             old->td_proc->p_md.md_l0addr != new->td_proc->p_md.md_l0addr) {
4706                 __asm __volatile(
4707                     /* Switch to the new pmap */
4708                     "msr        ttbr0_el1, %0   \n"
4709                     "isb                        \n"
4710
4711                     /* Invalidate the TLB */
4712                     "dsb        ishst           \n"
4713                     "tlbi       vmalle1is       \n"
4714                     "dsb        ish             \n"
4715                     "isb                        \n"
4716                     : : "r"(new->td_proc->p_md.md_l0addr));
4717
4718                 /*
4719                  * Stop userspace from training the branch predictor against
4720                  * other processes. This will call into a CPU specific
4721                  * function that clears the branch predictor state.
4722                  */
4723                 bp_harden = PCPU_GET(bp_harden);
4724                 if (bp_harden != NULL)
4725                         bp_harden();
4726         }
4727
4728         return (pcb);
4729 }
4730
4731 void
4732 pmap_sync_icache(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
4733 {
4734
4735         if (va >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
4736                 cpu_icache_sync_range(va, sz);
4737         } else {
4738                 u_int len, offset;
4739                 vm_paddr_t pa;
4740
4741                 /* Find the length of data in this page to flush */
4742                 offset = va & PAGE_MASK;
4743                 len = imin(PAGE_SIZE - offset, sz);
4744
4745                 while (sz != 0) {
4746                         /* Extract the physical address & find it in the DMAP */
4747                         pa = pmap_extract(pmap, va);
4748                         if (pa != 0)
4749                                 cpu_icache_sync_range(PHYS_TO_DMAP(pa), len);
4750
4751                         /* Move to the next page */
4752                         sz -= len;
4753                         va += len;
4754                         /* Set the length for the next iteration */
4755                         len = imin(PAGE_SIZE, sz);
4756                 }
4757         }
4758 }
4759
4760 int
4761 pmap_fault(pmap_t pmap, uint64_t esr, uint64_t far)
4762 {
4763 #ifdef SMP
4764         register_t intr;
4765         uint64_t par;
4766
4767         switch (ESR_ELx_EXCEPTION(esr)) {
4768         case EXCP_INSN_ABORT_L:
4769         case EXCP_INSN_ABORT:
4770         case EXCP_DATA_ABORT_L:
4771         case EXCP_DATA_ABORT:
4772                 break;
4773         default:
4774                 return (KERN_FAILURE);
4775         }
4776
4777         /* Data and insn aborts use same encoding for FCS field. */
4778         PMAP_LOCK(pmap);
4779         switch (esr & ISS_DATA_DFSC_MASK) {
4780         case ISS_DATA_DFSC_TF_L0:
4781         case ISS_DATA_DFSC_TF_L1:
4782         case ISS_DATA_DFSC_TF_L2:
4783         case ISS_DATA_DFSC_TF_L3:
4784                 /* Ask the MMU to check the address */
4785                 intr = intr_disable();
4786                 if (pmap == kernel_pmap)
4787                         par = arm64_address_translate_s1e1r(far);
4788                 else
4789                         par = arm64_address_translate_s1e0r(far);
4790                 intr_restore(intr);
4791
4792                 /*
4793                  * If the translation was successful the address was invalid
4794                  * due to a break-before-make sequence. We can unlock and
4795                  * return success to the trap handler.
4796                  */
4797                 if (PAR_SUCCESS(par)) {
4798                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4799                         return (KERN_SUCCESS);
4800                 }
4801                 break;
4802         default:
4803                 break;
4804         }
4805         PMAP_UNLOCK(pmap);
4806 #endif
4807
4808         return (KERN_FAILURE);
4809 }
4810
4811 /*
4812  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
4813  *      different alignment might result in more superpage mappings.
4814  */
4815 void
4816 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
4817     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
4818 {
4819         vm_offset_t superpage_offset;
4820
4821         if (size < L2_SIZE)
4822                 return;
4823         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
4824                 offset += ptoa(object->pg_color);
4825         superpage_offset = offset & L2_OFFSET;
4826         if (size - ((L2_SIZE - superpage_offset) & L2_OFFSET) < L2_SIZE ||
4827             (*addr & L2_OFFSET) == superpage_offset)
4828                 return;
4829         if ((*addr & L2_OFFSET) < superpage_offset)
4830                 *addr = (*addr & ~L2_OFFSET) + superpage_offset;
4831         else
4832                 *addr = ((*addr + L2_OFFSET) & ~L2_OFFSET) + superpage_offset;
4833 }
4834
4835 /**
4836  * Get the kernel virtual address of a set of physical pages. If there are
4837  * physical addresses not covered by the DMAP perform a transient mapping
4838  * that will be removed when calling pmap_unmap_io_transient.
4839  *
4840  * \param page        The pages the caller wishes to obtain the virtual
4841  *                    address on the kernel memory map.
4842  * \param vaddr       On return contains the kernel virtual memory address
4843  *                    of the pages passed in the page parameter.
4844  * \param count       Number of pages passed in.
4845  * \param can_fault   TRUE if the thread using the mapped pages can take
4846  *                    page faults, FALSE otherwise.
4847  *
4848  * \returns TRUE if the caller must call pmap_unmap_io_transient when
4849  *          finished or FALSE otherwise.
4850  *
4851  */
4852 boolean_t
4853 pmap_map_io_transient(vm_page_t page[], vm_offset_t vaddr[], int count,
4854     boolean_t can_fault)
4855 {
4856         vm_paddr_t paddr;
4857         boolean_t needs_mapping;
4858         int error, i;
4859
4860         /*
4861          * Allocate any KVA space that we need, this is done in a separate
4862          * loop to prevent calling vmem_alloc while pinned.
4863          */
4864         needs_mapping = FALSE;
4865         for (i = 0; i < count; i++) {
4866                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
4867                 if (__predict_false(!PHYS_IN_DMAP(paddr))) {
4868                         error = vmem_alloc(kernel_arena, PAGE_SIZE,
4869                             M_BESTFIT | M_WAITOK, &vaddr[i]);
4870                         KASSERT(error == 0, ("vmem_alloc failed: %d", error));
4871                         needs_mapping = TRUE;
4872                 } else {
4873                         vaddr[i] = PHYS_TO_DMAP(paddr);
4874                 }
4875         }
4876
4877         /* Exit early if everything is covered by the DMAP */
4878         if (!needs_mapping)
4879                 return (FALSE);
4880
4881         if (!can_fault)
4882                 sched_pin();
4883         for (i = 0; i < count; i++) {
4884                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
4885                 if (!PHYS_IN_DMAP(paddr)) {
4886                         panic(
4887                            "pmap_map_io_transient: TODO: Map out of DMAP data");
4888                 }
4889         }
4890
4891         return (needs_mapping);
4892 }
4893
4894 void
4895 pmap_unmap_io_transient(vm_page_t page[], vm_offset_t vaddr[], int count,
4896     boolean_t can_fault)
4897 {
4898         vm_paddr_t paddr;
4899         int i;
4900
4901         if (!can_fault)
4902                 sched_unpin();
4903         for (i = 0; i < count; i++) {
4904                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
4905                 if (!PHYS_IN_DMAP(paddr)) {
4906                         panic("ARM64TODO: pmap_unmap_io_transient: Unmap data");
4907                 }
4908         }
4909 }