]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/arm64/arm64/pmap.c
MFV r308392: file 5.29.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / arm64 / arm64 / pmap.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 2003 Peter Wemm
9  * All rights reserved.
10  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
11  * All rights reserved.
12  * Copyright (c) 2014 Andrew Turner
13  * All rights reserved.
14  * Copyright (c) 2014-2016 The FreeBSD Foundation
15  * All rights reserved.
16  *
17  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
18  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
19  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
20  *
21  * This software was developed by Andrew Turner under sponsorship from
22  * the FreeBSD Foundation.
23  *
24  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
25  * modification, are permitted provided that the following conditions
26  * are met:
27  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
28  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
29  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
30  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
31  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
32  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
33  *    must display the following acknowledgement:
34  *      This product includes software developed by the University of
35  *      California, Berkeley and its contributors.
36  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
37  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
38  *    without specific prior written permission.
39  *
40  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
41  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
42  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
43  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
44  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
45  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
46  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
47  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
48  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
49  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
50  * SUCH DAMAGE.
51  *
52  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
53  */
54 /*-
55  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
56  * All rights reserved.
57  *
58  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
59  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
60  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
61  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
62  * CHATS research program.
63  *
64  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
65  * modification, are permitted provided that the following conditions
66  * are met:
67  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
68  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
69  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
70  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
71  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
72  *
73  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
74  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
75  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
76  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
77  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
78  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
79  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
80  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
81  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
82  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
83  * SUCH DAMAGE.
84  */
85
86 #include <sys/cdefs.h>
87 __FBSDID("$FreeBSD$");
88
89 /*
90  *      Manages physical address maps.
91  *
92  *      Since the information managed by this module is
93  *      also stored by the logical address mapping module,
94  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
95  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
96  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
97  *      requested.
98  *
99  *      In order to cope with hardware architectures which
100  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
101  *      this module may delay invalidate or reduced protection
102  *      operations until such time as they are actually
103  *      necessary.  This module is given full information as
104  *      to which processors are currently using which maps,
105  *      and to when physical maps must be made correct.
106  */
107
108 #include <sys/param.h>
109 #include <sys/bitstring.h>
110 #include <sys/bus.h>
111 #include <sys/systm.h>
112 #include <sys/kernel.h>
113 #include <sys/ktr.h>
114 #include <sys/lock.h>
115 #include <sys/malloc.h>
116 #include <sys/mman.h>
117 #include <sys/msgbuf.h>
118 #include <sys/mutex.h>
119 #include <sys/proc.h>
120 #include <sys/rwlock.h>
121 #include <sys/sx.h>
122 #include <sys/vmem.h>
123 #include <sys/vmmeter.h>
124 #include <sys/sched.h>
125 #include <sys/sysctl.h>
126 #include <sys/_unrhdr.h>
127 #include <sys/smp.h>
128
129 #include <vm/vm.h>
130 #include <vm/vm_param.h>
131 #include <vm/vm_kern.h>
132 #include <vm/vm_page.h>
133 #include <vm/vm_map.h>
134 #include <vm/vm_object.h>
135 #include <vm/vm_extern.h>
136 #include <vm/vm_pageout.h>
137 #include <vm/vm_pager.h>
138 #include <vm/vm_phys.h>
139 #include <vm/vm_radix.h>
140 #include <vm/vm_reserv.h>
141 #include <vm/uma.h>
142
143 #include <machine/machdep.h>
144 #include <machine/md_var.h>
145 #include <machine/pcb.h>
146
147 #define NL0PG           (PAGE_SIZE/(sizeof (pd_entry_t)))
148 #define NL1PG           (PAGE_SIZE/(sizeof (pd_entry_t)))
149 #define NL2PG           (PAGE_SIZE/(sizeof (pd_entry_t)))
150 #define NL3PG           (PAGE_SIZE/(sizeof (pt_entry_t)))
151
152 #define NUL0E           L0_ENTRIES
153 #define NUL1E           (NUL0E * NL1PG)
154 #define NUL2E           (NUL1E * NL2PG)
155
156 #if !defined(DIAGNOSTIC)
157 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
158 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
159 #else
160 #define PMAP_INLINE     extern inline
161 #endif
162 #else
163 #define PMAP_INLINE
164 #endif
165
166 /*
167  * These are configured by the mair_el1 register. This is set up in locore.S
168  */
169 #define DEVICE_MEMORY   0
170 #define UNCACHED_MEMORY 1
171 #define CACHED_MEMORY   2
172
173
174 #ifdef PV_STATS
175 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
176 #else
177 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
178 #endif
179
180 #define pmap_l2_pindex(v)       ((v) >> L2_SHIFT)
181 #define pa_to_pvh(pa)           (&pv_table[pmap_l2_pindex(pa)])
182
183 #define NPV_LIST_LOCKS  MAXCPU
184
185 #define PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(pa)        \
186                         (&pv_list_locks[pa_index(pa) % NPV_LIST_LOCKS])
187
188 #define CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa)  do {    \
189         struct rwlock **_lockp = (lockp);               \
190         struct rwlock *_new_lock;                       \
191                                                         \
192         _new_lock = PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(pa);           \
193         if (_new_lock != *_lockp) {                     \
194                 if (*_lockp != NULL)                    \
195                         rw_wunlock(*_lockp);            \
196                 *_lockp = _new_lock;                    \
197                 rw_wlock(*_lockp);                      \
198         }                                               \
199 } while (0)
200
201 #define CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m)        \
202                         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, VM_PAGE_TO_PHYS(m))
203
204 #define RELEASE_PV_LIST_LOCK(lockp)             do {    \
205         struct rwlock **_lockp = (lockp);               \
206                                                         \
207         if (*_lockp != NULL) {                          \
208                 rw_wunlock(*_lockp);                    \
209                 *_lockp = NULL;                         \
210         }                                               \
211 } while (0)
212
213 #define VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m)      \
214                         PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(VM_PAGE_TO_PHYS(m))
215
216 struct pmap kernel_pmap_store;
217
218 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
219 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
220 vm_offset_t kernel_vm_end = 0;
221
222 struct msgbuf *msgbufp = NULL;
223
224 /*
225  * Data for the pv entry allocation mechanism.
226  * Updates to pv_invl_gen are protected by the pv_list_locks[]
227  * elements, but reads are not.
228  */
229 static struct md_page *pv_table;
230 static struct md_page pv_dummy;
231
232 vm_paddr_t dmap_phys_base;      /* The start of the dmap region */
233 vm_paddr_t dmap_phys_max;       /* The limit of the dmap region */
234 vm_offset_t dmap_max_addr;      /* The virtual address limit of the dmap */
235
236 /* This code assumes all L1 DMAP entries will be used */
237 CTASSERT((DMAP_MIN_ADDRESS  & ~L0_OFFSET) == DMAP_MIN_ADDRESS);
238 CTASSERT((DMAP_MAX_ADDRESS  & ~L0_OFFSET) == DMAP_MAX_ADDRESS);
239
240 #define DMAP_TABLES     ((DMAP_MAX_ADDRESS - DMAP_MIN_ADDRESS) >> L0_SHIFT)
241 extern pt_entry_t pagetable_dmap[];
242
243 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
244
245 static int superpages_enabled = 1;
246 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, superpages_enabled,
247     CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH, &superpages_enabled, 0,
248     "Are large page mappings enabled?");
249
250 /*
251  * Data for the pv entry allocation mechanism
252  */
253 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
254 static struct mtx pv_chunks_mutex;
255 static struct rwlock pv_list_locks[NPV_LIST_LOCKS];
256
257 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
258 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
259 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, struct rwlock **lockp);
260 static vm_page_t reclaim_pv_chunk(pmap_t locked_pmap, struct rwlock **lockp);
261 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
262 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
263                     vm_offset_t va);
264
265 static int pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode);
266 static int pmap_change_attr_locked(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode);
267 static pt_entry_t *pmap_demote_l1(pmap_t pmap, pt_entry_t *l1, vm_offset_t va);
268 static pt_entry_t *pmap_demote_l2_locked(pmap_t pmap, pt_entry_t *l2,
269     vm_offset_t va, struct rwlock **lockp);
270 static pt_entry_t *pmap_demote_l2(pmap_t pmap, pt_entry_t *l2, vm_offset_t va);
271 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
272     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte, struct rwlock **lockp);
273 static int pmap_remove_l3(pmap_t pmap, pt_entry_t *l3, vm_offset_t sva,
274     pd_entry_t ptepde, struct spglist *free, struct rwlock **lockp);
275 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
276     vm_page_t m, struct rwlock **lockp);
277
278 static vm_page_t _pmap_alloc_l3(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex,
279                 struct rwlock **lockp);
280
281 static void _pmap_unwire_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
282     struct spglist *free);
283 static int pmap_unuse_l3(pmap_t, vm_offset_t, pd_entry_t, struct spglist *);
284
285 /*
286  * These load the old table data and store the new value.
287  * They need to be atomic as the System MMU may write to the table at
288  * the same time as the CPU.
289  */
290 #define pmap_load_store(table, entry) atomic_swap_64(table, entry)
291 #define pmap_set(table, mask) atomic_set_64(table, mask)
292 #define pmap_load_clear(table) atomic_swap_64(table, 0)
293 #define pmap_load(table) (*table)
294
295 /********************/
296 /* Inline functions */
297 /********************/
298
299 static __inline void
300 pagecopy(void *s, void *d)
301 {
302
303         memcpy(d, s, PAGE_SIZE);
304 }
305
306 #define pmap_l0_index(va)       (((va) >> L0_SHIFT) & L0_ADDR_MASK)
307 #define pmap_l1_index(va)       (((va) >> L1_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK)
308 #define pmap_l2_index(va)       (((va) >> L2_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK)
309 #define pmap_l3_index(va)       (((va) >> L3_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK)
310
311 static __inline pd_entry_t *
312 pmap_l0(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
313 {
314
315         return (&pmap->pm_l0[pmap_l0_index(va)]);
316 }
317
318 static __inline pd_entry_t *
319 pmap_l0_to_l1(pd_entry_t *l0, vm_offset_t va)
320 {
321         pd_entry_t *l1;
322
323         l1 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pmap_load(l0) & ~ATTR_MASK);
324         return (&l1[pmap_l1_index(va)]);
325 }
326
327 static __inline pd_entry_t *
328 pmap_l1(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
329 {
330         pd_entry_t *l0;
331
332         l0 = pmap_l0(pmap, va);
333         if ((pmap_load(l0) & ATTR_DESCR_MASK) != L0_TABLE)
334                 return (NULL);
335
336         return (pmap_l0_to_l1(l0, va));
337 }
338
339 static __inline pd_entry_t *
340 pmap_l1_to_l2(pd_entry_t *l1, vm_offset_t va)
341 {
342         pd_entry_t *l2;
343
344         l2 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pmap_load(l1) & ~ATTR_MASK);
345         return (&l2[pmap_l2_index(va)]);
346 }
347
348 static __inline pd_entry_t *
349 pmap_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
350 {
351         pd_entry_t *l1;
352
353         l1 = pmap_l1(pmap, va);
354         if ((pmap_load(l1) & ATTR_DESCR_MASK) != L1_TABLE)
355                 return (NULL);
356
357         return (pmap_l1_to_l2(l1, va));
358 }
359
360 static __inline pt_entry_t *
361 pmap_l2_to_l3(pd_entry_t *l2, vm_offset_t va)
362 {
363         pt_entry_t *l3;
364
365         l3 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pmap_load(l2) & ~ATTR_MASK);
366         return (&l3[pmap_l3_index(va)]);
367 }
368
369 /*
370  * Returns the lowest valid pde for a given virtual address.
371  * The next level may or may not point to a valid page or block.
372  */
373 static __inline pd_entry_t *
374 pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int *level)
375 {
376         pd_entry_t *l0, *l1, *l2, desc;
377
378         l0 = pmap_l0(pmap, va);
379         desc = pmap_load(l0) & ATTR_DESCR_MASK;
380         if (desc != L0_TABLE) {
381                 *level = -1;
382                 return (NULL);
383         }
384
385         l1 = pmap_l0_to_l1(l0, va);
386         desc = pmap_load(l1) & ATTR_DESCR_MASK;
387         if (desc != L1_TABLE) {
388                 *level = 0;
389                 return (l0);
390         }
391
392         l2 = pmap_l1_to_l2(l1, va);
393         desc = pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK;
394         if (desc != L2_TABLE) {
395                 *level = 1;
396                 return (l1);
397         }
398
399         *level = 2;
400         return (l2);
401 }
402
403 /*
404  * Returns the lowest valid pte block or table entry for a given virtual
405  * address. If there are no valid entries return NULL and set the level to
406  * the first invalid level.
407  */
408 static __inline pt_entry_t *
409 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int *level)
410 {
411         pd_entry_t *l1, *l2, desc;
412         pt_entry_t *l3;
413
414         l1 = pmap_l1(pmap, va);
415         if (l1 == NULL) {
416                 *level = 0;
417                 return (NULL);
418         }
419         desc = pmap_load(l1) & ATTR_DESCR_MASK;
420         if (desc == L1_BLOCK) {
421                 *level = 1;
422                 return (l1);
423         }
424
425         if (desc != L1_TABLE) {
426                 *level = 1;
427                 return (NULL);
428         }
429
430         l2 = pmap_l1_to_l2(l1, va);
431         desc = pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK;
432         if (desc == L2_BLOCK) {
433                 *level = 2;
434                 return (l2);
435         }
436
437         if (desc != L2_TABLE) {
438                 *level = 2;
439                 return (NULL);
440         }
441
442         *level = 3;
443         l3 = pmap_l2_to_l3(l2, va);
444         if ((pmap_load(l3) & ATTR_DESCR_MASK) != L3_PAGE)
445                 return (NULL);
446
447         return (l3);
448 }
449
450 static inline bool
451 pmap_superpages_enabled(void)
452 {
453
454         return (superpages_enabled != 0);
455 }
456
457 bool
458 pmap_get_tables(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t **l0, pd_entry_t **l1,
459     pd_entry_t **l2, pt_entry_t **l3)
460 {
461         pd_entry_t *l0p, *l1p, *l2p;
462
463         if (pmap->pm_l0 == NULL)
464                 return (false);
465
466         l0p = pmap_l0(pmap, va);
467         *l0 = l0p;
468
469         if ((pmap_load(l0p) & ATTR_DESCR_MASK) != L0_TABLE)
470                 return (false);
471
472         l1p = pmap_l0_to_l1(l0p, va);
473         *l1 = l1p;
474
475         if ((pmap_load(l1p) & ATTR_DESCR_MASK) == L1_BLOCK) {
476                 *l2 = NULL;
477                 *l3 = NULL;
478                 return (true);
479         }
480
481         if ((pmap_load(l1p) & ATTR_DESCR_MASK) != L1_TABLE)
482                 return (false);
483
484         l2p = pmap_l1_to_l2(l1p, va);
485         *l2 = l2p;
486
487         if ((pmap_load(l2p) & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK) {
488                 *l3 = NULL;
489                 return (true);
490         }
491
492         *l3 = pmap_l2_to_l3(l2p, va);
493
494         return (true);
495 }
496
497 static __inline int
498 pmap_is_current(pmap_t pmap)
499 {
500
501         return ((pmap == pmap_kernel()) ||
502             (pmap == curthread->td_proc->p_vmspace->vm_map.pmap));
503 }
504
505 static __inline int
506 pmap_l3_valid(pt_entry_t l3)
507 {
508
509         return ((l3 & ATTR_DESCR_MASK) == L3_PAGE);
510 }
511
512
513 /* Is a level 1 or 2entry a valid block and cacheable */
514 CTASSERT(L1_BLOCK == L2_BLOCK);
515 static __inline int
516 pmap_pte_valid_cacheable(pt_entry_t pte)
517 {
518
519         return (((pte & ATTR_DESCR_MASK) == L1_BLOCK) &&
520             ((pte & ATTR_IDX_MASK) == ATTR_IDX(CACHED_MEMORY)));
521 }
522
523 static __inline int
524 pmap_l3_valid_cacheable(pt_entry_t l3)
525 {
526
527         return (((l3 & ATTR_DESCR_MASK) == L3_PAGE) &&
528             ((l3 & ATTR_IDX_MASK) == ATTR_IDX(CACHED_MEMORY)));
529 }
530
531 #define PTE_SYNC(pte)   cpu_dcache_wb_range((vm_offset_t)pte, sizeof(*pte))
532
533 /*
534  * Checks if the page is dirty. We currently lack proper tracking of this on
535  * arm64 so for now assume is a page mapped as rw was accessed it is.
536  */
537 static inline int
538 pmap_page_dirty(pt_entry_t pte)
539 {
540
541         return ((pte & (ATTR_AF | ATTR_AP_RW_BIT)) ==
542             (ATTR_AF | ATTR_AP(ATTR_AP_RW)));
543 }
544
545 static __inline void
546 pmap_resident_count_inc(pmap_t pmap, int count)
547 {
548
549         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
550         pmap->pm_stats.resident_count += count;
551 }
552
553 static __inline void
554 pmap_resident_count_dec(pmap_t pmap, int count)
555 {
556
557         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
558         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count >= count,
559             ("pmap %p resident count underflow %ld %d", pmap,
560             pmap->pm_stats.resident_count, count));
561         pmap->pm_stats.resident_count -= count;
562 }
563
564 static pt_entry_t *
565 pmap_early_page_idx(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va, u_int *l1_slot,
566     u_int *l2_slot)
567 {
568         pt_entry_t *l2;
569         pd_entry_t *l1;
570
571         l1 = (pd_entry_t *)l1pt;
572         *l1_slot = (va >> L1_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK;
573
574         /* Check locore has used a table L1 map */
575         KASSERT((l1[*l1_slot] & ATTR_DESCR_MASK) == L1_TABLE,
576            ("Invalid bootstrap L1 table"));
577         /* Find the address of the L2 table */
578         l2 = (pt_entry_t *)init_pt_va;
579         *l2_slot = pmap_l2_index(va);
580
581         return (l2);
582 }
583
584 static vm_paddr_t
585 pmap_early_vtophys(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va)
586 {
587         u_int l1_slot, l2_slot;
588         pt_entry_t *l2;
589
590         l2 = pmap_early_page_idx(l1pt, va, &l1_slot, &l2_slot);
591
592         return ((l2[l2_slot] & ~ATTR_MASK) + (va & L2_OFFSET));
593 }
594
595 static void
596 pmap_bootstrap_dmap(vm_offset_t kern_l1, vm_paddr_t min_pa, vm_paddr_t max_pa)
597 {
598         vm_offset_t va;
599         vm_paddr_t pa;
600         u_int l1_slot;
601
602         pa = dmap_phys_base = min_pa & ~L1_OFFSET;
603         va = DMAP_MIN_ADDRESS;
604         for (; va < DMAP_MAX_ADDRESS && pa < max_pa;
605             pa += L1_SIZE, va += L1_SIZE, l1_slot++) {
606                 l1_slot = ((va - DMAP_MIN_ADDRESS) >> L1_SHIFT);
607
608                 pmap_load_store(&pagetable_dmap[l1_slot],
609                     (pa & ~L1_OFFSET) | ATTR_DEFAULT |
610                     ATTR_IDX(CACHED_MEMORY) | L1_BLOCK);
611         }
612
613         /* Set the upper limit of the DMAP region */
614         dmap_phys_max = pa;
615         dmap_max_addr = va;
616
617         cpu_dcache_wb_range((vm_offset_t)pagetable_dmap,
618             PAGE_SIZE * DMAP_TABLES);
619         cpu_tlb_flushID();
620 }
621
622 static vm_offset_t
623 pmap_bootstrap_l2(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va, vm_offset_t l2_start)
624 {
625         vm_offset_t l2pt;
626         vm_paddr_t pa;
627         pd_entry_t *l1;
628         u_int l1_slot;
629
630         KASSERT((va & L1_OFFSET) == 0, ("Invalid virtual address"));
631
632         l1 = (pd_entry_t *)l1pt;
633         l1_slot = pmap_l1_index(va);
634         l2pt = l2_start;
635
636         for (; va < VM_MAX_KERNEL_ADDRESS; l1_slot++, va += L1_SIZE) {
637                 KASSERT(l1_slot < Ln_ENTRIES, ("Invalid L1 index"));
638
639                 pa = pmap_early_vtophys(l1pt, l2pt);
640                 pmap_load_store(&l1[l1_slot],
641                     (pa & ~Ln_TABLE_MASK) | L1_TABLE);
642                 l2pt += PAGE_SIZE;
643         }
644
645         /* Clean the L2 page table */
646         memset((void *)l2_start, 0, l2pt - l2_start);
647         cpu_dcache_wb_range(l2_start, l2pt - l2_start);
648
649         /* Flush the l1 table to ram */
650         cpu_dcache_wb_range((vm_offset_t)l1, PAGE_SIZE);
651
652         return l2pt;
653 }
654
655 static vm_offset_t
656 pmap_bootstrap_l3(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va, vm_offset_t l3_start)
657 {
658         vm_offset_t l2pt, l3pt;
659         vm_paddr_t pa;
660         pd_entry_t *l2;
661         u_int l2_slot;
662
663         KASSERT((va & L2_OFFSET) == 0, ("Invalid virtual address"));
664
665         l2 = pmap_l2(kernel_pmap, va);
666         l2 = (pd_entry_t *)rounddown2((uintptr_t)l2, PAGE_SIZE);
667         l2pt = (vm_offset_t)l2;
668         l2_slot = pmap_l2_index(va);
669         l3pt = l3_start;
670
671         for (; va < VM_MAX_KERNEL_ADDRESS; l2_slot++, va += L2_SIZE) {
672                 KASSERT(l2_slot < Ln_ENTRIES, ("Invalid L2 index"));
673
674                 pa = pmap_early_vtophys(l1pt, l3pt);
675                 pmap_load_store(&l2[l2_slot],
676                     (pa & ~Ln_TABLE_MASK) | L2_TABLE);
677                 l3pt += PAGE_SIZE;
678         }
679
680         /* Clean the L2 page table */
681         memset((void *)l3_start, 0, l3pt - l3_start);
682         cpu_dcache_wb_range(l3_start, l3pt - l3_start);
683
684         cpu_dcache_wb_range((vm_offset_t)l2, PAGE_SIZE);
685
686         return l3pt;
687 }
688
689 /*
690  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
691  */
692 void
693 pmap_bootstrap(vm_offset_t l0pt, vm_offset_t l1pt, vm_paddr_t kernstart,
694     vm_size_t kernlen)
695 {
696         u_int l1_slot, l2_slot, avail_slot, map_slot, used_map_slot;
697         uint64_t kern_delta;
698         pt_entry_t *l2;
699         vm_offset_t va, freemempos;
700         vm_offset_t dpcpu, msgbufpv;
701         vm_paddr_t pa, max_pa, min_pa;
702         int i;
703
704         kern_delta = KERNBASE - kernstart;
705         physmem = 0;
706
707         printf("pmap_bootstrap %lx %lx %lx\n", l1pt, kernstart, kernlen);
708         printf("%lx\n", l1pt);
709         printf("%lx\n", (KERNBASE >> L1_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK);
710
711         /* Set this early so we can use the pagetable walking functions */
712         kernel_pmap_store.pm_l0 = (pd_entry_t *)l0pt;
713         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
714
715         /* Assume the address we were loaded to is a valid physical address */
716         min_pa = max_pa = KERNBASE - kern_delta;
717
718         /*
719          * Find the minimum physical address. physmap is sorted,
720          * but may contain empty ranges.
721          */
722         for (i = 0; i < (physmap_idx * 2); i += 2) {
723                 if (physmap[i] == physmap[i + 1])
724                         continue;
725                 if (physmap[i] <= min_pa)
726                         min_pa = physmap[i];
727                 if (physmap[i + 1] > max_pa)
728                         max_pa = physmap[i + 1];
729         }
730
731         /* Create a direct map region early so we can use it for pa -> va */
732         pmap_bootstrap_dmap(l1pt, min_pa, max_pa);
733
734         va = KERNBASE;
735         pa = KERNBASE - kern_delta;
736
737         /*
738          * Start to initialise phys_avail by copying from physmap
739          * up to the physical address KERNBASE points at.
740          */
741         map_slot = avail_slot = 0;
742         for (; map_slot < (physmap_idx * 2) &&
743             avail_slot < (PHYS_AVAIL_SIZE - 2); map_slot += 2) {
744                 if (physmap[map_slot] == physmap[map_slot + 1])
745                         continue;
746
747                 if (physmap[map_slot] <= pa &&
748                     physmap[map_slot + 1] > pa)
749                         break;
750
751                 phys_avail[avail_slot] = physmap[map_slot];
752                 phys_avail[avail_slot + 1] = physmap[map_slot + 1];
753                 physmem += (phys_avail[avail_slot + 1] -
754                     phys_avail[avail_slot]) >> PAGE_SHIFT;
755                 avail_slot += 2;
756         }
757
758         /* Add the memory before the kernel */
759         if (physmap[avail_slot] < pa && avail_slot < (PHYS_AVAIL_SIZE - 2)) {
760                 phys_avail[avail_slot] = physmap[map_slot];
761                 phys_avail[avail_slot + 1] = pa;
762                 physmem += (phys_avail[avail_slot + 1] -
763                     phys_avail[avail_slot]) >> PAGE_SHIFT;
764                 avail_slot += 2;
765         }
766         used_map_slot = map_slot;
767
768         /*
769          * Read the page table to find out what is already mapped.
770          * This assumes we have mapped a block of memory from KERNBASE
771          * using a single L1 entry.
772          */
773         l2 = pmap_early_page_idx(l1pt, KERNBASE, &l1_slot, &l2_slot);
774
775         /* Sanity check the index, KERNBASE should be the first VA */
776         KASSERT(l2_slot == 0, ("The L2 index is non-zero"));
777
778         /* Find how many pages we have mapped */
779         for (; l2_slot < Ln_ENTRIES; l2_slot++) {
780                 if ((l2[l2_slot] & ATTR_DESCR_MASK) == 0)
781                         break;
782
783                 /* Check locore used L2 blocks */
784                 KASSERT((l2[l2_slot] & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK,
785                     ("Invalid bootstrap L2 table"));
786                 KASSERT((l2[l2_slot] & ~ATTR_MASK) == pa,
787                     ("Incorrect PA in L2 table"));
788
789                 va += L2_SIZE;
790                 pa += L2_SIZE;
791         }
792
793         va = roundup2(va, L1_SIZE);
794
795         freemempos = KERNBASE + kernlen;
796         freemempos = roundup2(freemempos, PAGE_SIZE);
797         /* Create the l2 tables up to VM_MAX_KERNEL_ADDRESS */
798         freemempos = pmap_bootstrap_l2(l1pt, va, freemempos);
799         /* And the l3 tables for the early devmap */
800         freemempos = pmap_bootstrap_l3(l1pt,
801             VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - L2_SIZE, freemempos);
802
803         cpu_tlb_flushID();
804
805 #define alloc_pages(var, np)                                            \
806         (var) = freemempos;                                             \
807         freemempos += (np * PAGE_SIZE);                                 \
808         memset((char *)(var), 0, ((np) * PAGE_SIZE));
809
810         /* Allocate dynamic per-cpu area. */
811         alloc_pages(dpcpu, DPCPU_SIZE / PAGE_SIZE);
812         dpcpu_init((void *)dpcpu, 0);
813
814         /* Allocate memory for the msgbuf, e.g. for /sbin/dmesg */
815         alloc_pages(msgbufpv, round_page(msgbufsize) / PAGE_SIZE);
816         msgbufp = (void *)msgbufpv;
817
818         virtual_avail = roundup2(freemempos, L1_SIZE);
819         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - L2_SIZE;
820         kernel_vm_end = virtual_avail;
821
822         pa = pmap_early_vtophys(l1pt, freemempos);
823
824         /* Finish initialising physmap */
825         map_slot = used_map_slot;
826         for (; avail_slot < (PHYS_AVAIL_SIZE - 2) &&
827             map_slot < (physmap_idx * 2); map_slot += 2) {
828                 if (physmap[map_slot] == physmap[map_slot + 1])
829                         continue;
830
831                 /* Have we used the current range? */
832                 if (physmap[map_slot + 1] <= pa)
833                         continue;
834
835                 /* Do we need to split the entry? */
836                 if (physmap[map_slot] < pa) {
837                         phys_avail[avail_slot] = pa;
838                         phys_avail[avail_slot + 1] = physmap[map_slot + 1];
839                 } else {
840                         phys_avail[avail_slot] = physmap[map_slot];
841                         phys_avail[avail_slot + 1] = physmap[map_slot + 1];
842                 }
843                 physmem += (phys_avail[avail_slot + 1] -
844                     phys_avail[avail_slot]) >> PAGE_SHIFT;
845
846                 avail_slot += 2;
847         }
848         phys_avail[avail_slot] = 0;
849         phys_avail[avail_slot + 1] = 0;
850
851         /*
852          * Maxmem isn't the "maximum memory", it's one larger than the
853          * highest page of the physical address space.  It should be
854          * called something like "Maxphyspage".
855          */
856         Maxmem = atop(phys_avail[avail_slot - 1]);
857
858         cpu_tlb_flushID();
859 }
860
861 /*
862  *      Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
863  */
864 void
865 pmap_page_init(vm_page_t m)
866 {
867
868         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
869         m->md.pv_memattr = VM_MEMATTR_WRITE_BACK;
870 }
871
872 /*
873  *      Initialize the pmap module.
874  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
875  *      system needs to map virtual memory.
876  */
877 void
878 pmap_init(void)
879 {
880         vm_size_t s;
881         int i, pv_npg;
882
883         /*
884          * Are large page mappings enabled?
885          */
886         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.superpages_enabled", &superpages_enabled);
887
888         /*
889          * Initialize the pv chunk list mutex.
890          */
891         mtx_init(&pv_chunks_mutex, "pmap pv chunk list", NULL, MTX_DEF);
892
893         /*
894          * Initialize the pool of pv list locks.
895          */
896         for (i = 0; i < NPV_LIST_LOCKS; i++)
897                 rw_init(&pv_list_locks[i], "pmap pv list");
898
899         /*
900          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
901          */
902         pv_npg = howmany(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end, L2_SIZE);
903
904         /*
905          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
906          */
907         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
908         s = round_page(s);
909         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
910             M_WAITOK | M_ZERO);
911         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
912                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
913         TAILQ_INIT(&pv_dummy.pv_list);
914 }
915
916 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, l2, CTLFLAG_RD, 0,
917     "2MB page mapping counters");
918
919 static u_long pmap_l2_demotions;
920 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_l2, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
921     &pmap_l2_demotions, 0, "2MB page demotions");
922
923 static u_long pmap_l2_p_failures;
924 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_l2, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
925     &pmap_l2_p_failures, 0, "2MB page promotion failures");
926
927 static u_long pmap_l2_promotions;
928 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_l2, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
929     &pmap_l2_promotions, 0, "2MB page promotions");
930
931 /*
932  * Invalidate a single TLB entry.
933  */
934 PMAP_INLINE void
935 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
936 {
937
938         sched_pin();
939         __asm __volatile(
940             "dsb  ishst         \n"
941             "tlbi vaae1is, %0   \n"
942             "dsb  ish           \n"
943             "isb                \n"
944             : : "r"(va >> PAGE_SHIFT));
945         sched_unpin();
946 }
947
948 PMAP_INLINE void
949 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
950 {
951         vm_offset_t addr;
952
953         sched_pin();
954         dsb(ishst);
955         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE) {
956                 __asm __volatile(
957                     "tlbi vaae1is, %0" : : "r"(addr >> PAGE_SHIFT));
958         }
959         __asm __volatile(
960             "dsb  ish   \n"
961             "isb        \n");
962         sched_unpin();
963 }
964
965 PMAP_INLINE void
966 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
967 {
968
969         sched_pin();
970         __asm __volatile(
971             "dsb  ishst         \n"
972             "tlbi vmalle1is     \n"
973             "dsb  ish           \n"
974             "isb                \n");
975         sched_unpin();
976 }
977
978 /*
979  *      Routine:        pmap_extract
980  *      Function:
981  *              Extract the physical page address associated
982  *              with the given map/virtual_address pair.
983  */
984 vm_paddr_t
985 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
986 {
987         pt_entry_t *pte, tpte;
988         vm_paddr_t pa;
989         int lvl;
990
991         pa = 0;
992         PMAP_LOCK(pmap);
993         /*
994          * Find the block or page map for this virtual address. pmap_pte
995          * will return either a valid block/page entry, or NULL.
996          */
997         pte = pmap_pte(pmap, va, &lvl);
998         if (pte != NULL) {
999                 tpte = pmap_load(pte);
1000                 pa = tpte & ~ATTR_MASK;
1001                 switch(lvl) {
1002                 case 1:
1003                         KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L1_BLOCK,
1004                             ("pmap_extract: Invalid L1 pte found: %lx",
1005                             tpte & ATTR_DESCR_MASK));
1006                         pa |= (va & L1_OFFSET);
1007                         break;
1008                 case 2:
1009                         KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK,
1010                             ("pmap_extract: Invalid L2 pte found: %lx",
1011                             tpte & ATTR_DESCR_MASK));
1012                         pa |= (va & L2_OFFSET);
1013                         break;
1014                 case 3:
1015                         KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L3_PAGE,
1016                             ("pmap_extract: Invalid L3 pte found: %lx",
1017                             tpte & ATTR_DESCR_MASK));
1018                         pa |= (va & L3_OFFSET);
1019                         break;
1020                 }
1021         }
1022         PMAP_UNLOCK(pmap);
1023         return (pa);
1024 }
1025
1026 /*
1027  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1028  *      Function:
1029  *              Atomically extract and hold the physical page
1030  *              with the given pmap and virtual address pair
1031  *              if that mapping permits the given protection.
1032  */
1033 vm_page_t
1034 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1035 {
1036         pt_entry_t *pte, tpte;
1037         vm_offset_t off;
1038         vm_paddr_t pa;
1039         vm_page_t m;
1040         int lvl;
1041
1042         pa = 0;
1043         m = NULL;
1044         PMAP_LOCK(pmap);
1045 retry:
1046         pte = pmap_pte(pmap, va, &lvl);
1047         if (pte != NULL) {
1048                 tpte = pmap_load(pte);
1049
1050                 KASSERT(lvl > 0 && lvl <= 3,
1051                     ("pmap_extract_and_hold: Invalid level %d", lvl));
1052                 CTASSERT(L1_BLOCK == L2_BLOCK);
1053                 KASSERT((lvl == 3 && (tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L3_PAGE) ||
1054                     (lvl < 3 && (tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L1_BLOCK),
1055                     ("pmap_extract_and_hold: Invalid pte at L%d: %lx", lvl,
1056                      tpte & ATTR_DESCR_MASK));
1057                 if (((tpte & ATTR_AP_RW_BIT) == ATTR_AP(ATTR_AP_RW)) ||
1058                     ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1059                         switch(lvl) {
1060                         case 1:
1061                                 off = va & L1_OFFSET;
1062                                 break;
1063                         case 2:
1064                                 off = va & L2_OFFSET;
1065                                 break;
1066                         case 3:
1067                         default:
1068                                 off = 0;
1069                         }
1070                         if (vm_page_pa_tryrelock(pmap,
1071                             (tpte & ~ATTR_MASK) | off, &pa))
1072                                 goto retry;
1073                         m = PHYS_TO_VM_PAGE((tpte & ~ATTR_MASK) | off);
1074                         vm_page_hold(m);
1075                 }
1076         }
1077         PA_UNLOCK_COND(pa);
1078         PMAP_UNLOCK(pmap);
1079         return (m);
1080 }
1081
1082 vm_paddr_t
1083 pmap_kextract(vm_offset_t va)
1084 {
1085         pt_entry_t *pte, tpte;
1086         vm_paddr_t pa;
1087         int lvl;
1088
1089         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS) {
1090                 pa = DMAP_TO_PHYS(va);
1091         } else {
1092                 pa = 0;
1093                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, va, &lvl);
1094                 if (pte != NULL) {
1095                         tpte = pmap_load(pte);
1096                         pa = tpte & ~ATTR_MASK;
1097                         switch(lvl) {
1098                         case 1:
1099                                 KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L1_BLOCK,
1100                                     ("pmap_kextract: Invalid L1 pte found: %lx",
1101                                     tpte & ATTR_DESCR_MASK));
1102                                 pa |= (va & L1_OFFSET);
1103                                 break;
1104                         case 2:
1105                                 KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK,
1106                                     ("pmap_kextract: Invalid L2 pte found: %lx",
1107                                     tpte & ATTR_DESCR_MASK));
1108                                 pa |= (va & L2_OFFSET);
1109                                 break;
1110                         case 3:
1111                                 KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) == L3_PAGE,
1112                                     ("pmap_kextract: Invalid L3 pte found: %lx",
1113                                     tpte & ATTR_DESCR_MASK));
1114                                 pa |= (va & L3_OFFSET);
1115                                 break;
1116                         }
1117                 }
1118         }
1119         return (pa);
1120 }
1121
1122 /***************************************************
1123  * Low level mapping routines.....
1124  ***************************************************/
1125
1126 static void
1127 pmap_kenter(vm_offset_t sva, vm_size_t size, vm_paddr_t pa, int mode)
1128 {
1129         pd_entry_t *pde;
1130         pt_entry_t *pte;
1131         vm_offset_t va;
1132         int lvl;
1133
1134         KASSERT((pa & L3_OFFSET) == 0,
1135            ("pmap_kenter: Invalid physical address"));
1136         KASSERT((sva & L3_OFFSET) == 0,
1137            ("pmap_kenter: Invalid virtual address"));
1138         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
1139             ("pmap_kenter: Mapping is not page-sized"));
1140
1141         va = sva;
1142         while (size != 0) {
1143                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, va, &lvl);
1144                 KASSERT(pde != NULL,
1145                     ("pmap_kenter: Invalid page entry, va: 0x%lx", va));
1146                 KASSERT(lvl == 2, ("pmap_kenter: Invalid level %d", lvl));
1147
1148                 pte = pmap_l2_to_l3(pde, va);
1149                 pmap_load_store(pte, (pa & ~L3_OFFSET) | ATTR_DEFAULT |
1150                     ATTR_IDX(mode) | L3_PAGE);
1151                 PTE_SYNC(pte);
1152
1153                 va += PAGE_SIZE;
1154                 pa += PAGE_SIZE;
1155                 size -= PAGE_SIZE;
1156         }
1157         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1158 }
1159
1160 void
1161 pmap_kenter_device(vm_offset_t sva, vm_size_t size, vm_paddr_t pa)
1162 {
1163
1164         pmap_kenter(sva, size, pa, DEVICE_MEMORY);
1165 }
1166
1167 /*
1168  * Remove a page from the kernel pagetables.
1169  */
1170 PMAP_INLINE void
1171 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1172 {
1173         pt_entry_t *pte;
1174         int lvl;
1175
1176         pte = pmap_pte(kernel_pmap, va, &lvl);
1177         KASSERT(pte != NULL, ("pmap_kremove: Invalid address"));
1178         KASSERT(lvl == 3, ("pmap_kremove: Invalid pte level %d", lvl));
1179
1180         if (pmap_l3_valid_cacheable(pmap_load(pte)))
1181                 cpu_dcache_wb_range(va, L3_SIZE);
1182         pmap_load_clear(pte);
1183         PTE_SYNC(pte);
1184         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
1185 }
1186
1187 void
1188 pmap_kremove_device(vm_offset_t sva, vm_size_t size)
1189 {
1190         pt_entry_t *pte;
1191         vm_offset_t va;
1192         int lvl;
1193
1194         KASSERT((sva & L3_OFFSET) == 0,
1195            ("pmap_kremove_device: Invalid virtual address"));
1196         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
1197             ("pmap_kremove_device: Mapping is not page-sized"));
1198
1199         va = sva;
1200         while (size != 0) {
1201                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, va, &lvl);
1202                 KASSERT(pte != NULL, ("Invalid page table, va: 0x%lx", va));
1203                 KASSERT(lvl == 3,
1204                     ("Invalid device pagetable level: %d != 3", lvl));
1205                 pmap_load_clear(pte);
1206                 PTE_SYNC(pte);
1207
1208                 va += PAGE_SIZE;
1209                 size -= PAGE_SIZE;
1210         }
1211         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1212 }
1213
1214 /*
1215  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1216  *      virtual address space.
1217  *
1218  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1219  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1220  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1221  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1222  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1223  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1224  *      region.
1225  */
1226 vm_offset_t
1227 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1228 {
1229         return PHYS_TO_DMAP(start);
1230 }
1231
1232
1233 /*
1234  * Add a list of wired pages to the kva
1235  * this routine is only used for temporary
1236  * kernel mappings that do not need to have
1237  * page modification or references recorded.
1238  * Note that old mappings are simply written
1239  * over.  The page *must* be wired.
1240  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1241  */
1242 void
1243 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1244 {
1245         pd_entry_t *pde;
1246         pt_entry_t *pte, pa;
1247         vm_offset_t va;
1248         vm_page_t m;
1249         int i, lvl;
1250
1251         va = sva;
1252         for (i = 0; i < count; i++) {
1253                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, va, &lvl);
1254                 KASSERT(pde != NULL,
1255                     ("pmap_qenter: Invalid page entry, va: 0x%lx", va));
1256                 KASSERT(lvl == 2,
1257                     ("pmap_qenter: Invalid level %d", lvl));
1258
1259                 m = ma[i];
1260                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | ATTR_DEFAULT | ATTR_AP(ATTR_AP_RW) |
1261                     ATTR_IDX(m->md.pv_memattr) | L3_PAGE;
1262                 pte = pmap_l2_to_l3(pde, va);
1263                 pmap_load_store(pte, pa);
1264                 PTE_SYNC(pte);
1265
1266                 va += L3_SIZE;
1267         }
1268         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1269 }
1270
1271 /*
1272  * This routine tears out page mappings from the
1273  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1274  */
1275 void
1276 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1277 {
1278         pt_entry_t *pte;
1279         vm_offset_t va;
1280         int lvl;
1281
1282         KASSERT(sva >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS, ("usermode va %lx", sva));
1283
1284         va = sva;
1285         while (count-- > 0) {
1286                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, va, &lvl);
1287                 KASSERT(lvl == 3,
1288                     ("Invalid device pagetable level: %d != 3", lvl));
1289                 if (pte != NULL) {
1290                         if (pmap_l3_valid_cacheable(pmap_load(pte)))
1291                                 cpu_dcache_wb_range(va, L3_SIZE);
1292                         pmap_load_clear(pte);
1293                         PTE_SYNC(pte);
1294                 }
1295
1296                 va += PAGE_SIZE;
1297         }
1298         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1299 }
1300
1301 /***************************************************
1302  * Page table page management routines.....
1303  ***************************************************/
1304 static __inline void
1305 pmap_free_zero_pages(struct spglist *free)
1306 {
1307         vm_page_t m;
1308
1309         while ((m = SLIST_FIRST(free)) != NULL) {
1310                 SLIST_REMOVE_HEAD(free, plinks.s.ss);
1311                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1312                 vm_page_free_toq(m);
1313         }
1314 }
1315
1316 /*
1317  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1318  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1319  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1320  */
1321 static __inline void
1322 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1323     boolean_t set_PG_ZERO)
1324 {
1325
1326         if (set_PG_ZERO)
1327                 m->flags |= PG_ZERO;
1328         else
1329                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1330         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1331 }
1332
1333 /*
1334  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1335  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1336  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1337  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1338  */
1339 static inline boolean_t
1340 pmap_unwire_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, struct spglist *free)
1341 {
1342
1343         --m->wire_count;
1344         if (m->wire_count == 0) {
1345                 _pmap_unwire_l3(pmap, va, m, free);
1346                 return (TRUE);
1347         } else
1348                 return (FALSE);
1349 }
1350
1351 static void
1352 _pmap_unwire_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, struct spglist *free)
1353 {
1354
1355         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1356         /*
1357          * unmap the page table page
1358          */
1359         if (m->pindex >= (NUL2E + NUL1E)) {
1360                 /* l1 page */
1361                 pd_entry_t *l0;
1362
1363                 l0 = pmap_l0(pmap, va);
1364                 pmap_load_clear(l0);
1365                 PTE_SYNC(l0);
1366         } else if (m->pindex >= NUL2E) {
1367                 /* l2 page */
1368                 pd_entry_t *l1;
1369
1370                 l1 = pmap_l1(pmap, va);
1371                 pmap_load_clear(l1);
1372                 PTE_SYNC(l1);
1373         } else {
1374                 /* l3 page */
1375                 pd_entry_t *l2;
1376
1377                 l2 = pmap_l2(pmap, va);
1378                 pmap_load_clear(l2);
1379                 PTE_SYNC(l2);
1380         }
1381         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
1382         if (m->pindex < NUL2E) {
1383                 /* We just released an l3, unhold the matching l2 */
1384                 pd_entry_t *l1, tl1;
1385                 vm_page_t l2pg;
1386
1387                 l1 = pmap_l1(pmap, va);
1388                 tl1 = pmap_load(l1);
1389                 l2pg = PHYS_TO_VM_PAGE(tl1 & ~ATTR_MASK);
1390                 pmap_unwire_l3(pmap, va, l2pg, free);
1391         } else if (m->pindex < (NUL2E + NUL1E)) {
1392                 /* We just released an l2, unhold the matching l1 */
1393                 pd_entry_t *l0, tl0;
1394                 vm_page_t l1pg;
1395
1396                 l0 = pmap_l0(pmap, va);
1397                 tl0 = pmap_load(l0);
1398                 l1pg = PHYS_TO_VM_PAGE(tl0 & ~ATTR_MASK);
1399                 pmap_unwire_l3(pmap, va, l1pg, free);
1400         }
1401         pmap_invalidate_page(pmap, va);
1402
1403         /*
1404          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1405          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1406          * down is begun.
1407          */
1408         atomic_subtract_rel_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1409
1410         /*
1411          * Put page on a list so that it is released after
1412          * *ALL* TLB shootdown is done
1413          */
1414         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1415 }
1416
1417 /*
1418  * After removing an l3 entry, this routine is used to
1419  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1420  */
1421 static int
1422 pmap_unuse_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t ptepde,
1423     struct spglist *free)
1424 {
1425         vm_page_t mpte;
1426
1427         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1428                 return (0);
1429         KASSERT(ptepde != 0, ("pmap_unuse_pt: ptepde != 0"));
1430         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & ~ATTR_MASK);
1431         return (pmap_unwire_l3(pmap, va, mpte, free));
1432 }
1433
1434 void
1435 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1436 {
1437
1438         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1439         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof(pmap->pm_stats));
1440         pmap->pm_l0 = kernel_pmap->pm_l0;
1441         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1442 }
1443
1444 int
1445 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1446 {
1447         vm_paddr_t l0phys;
1448         vm_page_t l0pt;
1449
1450         /*
1451          * allocate the l0 page
1452          */
1453         while ((l0pt = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
1454             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL)
1455                 VM_WAIT;
1456
1457         l0phys = VM_PAGE_TO_PHYS(l0pt);
1458         pmap->pm_l0 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(l0phys);
1459
1460         if ((l0pt->flags & PG_ZERO) == 0)
1461                 pagezero(pmap->pm_l0);
1462
1463         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1464         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof(pmap->pm_stats));
1465
1466         return (1);
1467 }
1468
1469 /*
1470  * This routine is called if the desired page table page does not exist.
1471  *
1472  * If page table page allocation fails, this routine may sleep before
1473  * returning NULL.  It sleeps only if a lock pointer was given.
1474  *
1475  * Note: If a page allocation fails at page table level two or three,
1476  * one or two pages may be held during the wait, only to be released
1477  * afterwards.  This conservative approach is easily argued to avoid
1478  * race conditions.
1479  */
1480 static vm_page_t
1481 _pmap_alloc_l3(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex, struct rwlock **lockp)
1482 {
1483         vm_page_t m, l1pg, l2pg;
1484
1485         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1486
1487         /*
1488          * Allocate a page table page.
1489          */
1490         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1491             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1492                 if (lockp != NULL) {
1493                         RELEASE_PV_LIST_LOCK(lockp);
1494                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1495                         VM_WAIT;
1496                         PMAP_LOCK(pmap);
1497                 }
1498
1499                 /*
1500                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1501                  * page may have been allocated.
1502                  */
1503                 return (NULL);
1504         }
1505         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1506                 pmap_zero_page(m);
1507
1508         /*
1509          * Map the pagetable page into the process address space, if
1510          * it isn't already there.
1511          */
1512
1513         if (ptepindex >= (NUL2E + NUL1E)) {
1514                 pd_entry_t *l0;
1515                 vm_pindex_t l0index;
1516
1517                 l0index = ptepindex - (NUL2E + NUL1E);
1518                 l0 = &pmap->pm_l0[l0index];
1519                 pmap_load_store(l0, VM_PAGE_TO_PHYS(m) | L0_TABLE);
1520                 PTE_SYNC(l0);
1521         } else if (ptepindex >= NUL2E) {
1522                 vm_pindex_t l0index, l1index;
1523                 pd_entry_t *l0, *l1;
1524                 pd_entry_t tl0;
1525
1526                 l1index = ptepindex - NUL2E;
1527                 l0index = l1index >> L0_ENTRIES_SHIFT;
1528
1529                 l0 = &pmap->pm_l0[l0index];
1530                 tl0 = pmap_load(l0);
1531                 if (tl0 == 0) {
1532                         /* recurse for allocating page dir */
1533                         if (_pmap_alloc_l3(pmap, NUL2E + NUL1E + l0index,
1534                             lockp) == NULL) {
1535                                 --m->wire_count;
1536                                 /* XXX: release mem barrier? */
1537                                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1538                                 vm_page_free_zero(m);
1539                                 return (NULL);
1540                         }
1541                 } else {
1542                         l1pg = PHYS_TO_VM_PAGE(tl0 & ~ATTR_MASK);
1543                         l1pg->wire_count++;
1544                 }
1545
1546                 l1 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pmap_load(l0) & ~ATTR_MASK);
1547                 l1 = &l1[ptepindex & Ln_ADDR_MASK];
1548                 pmap_load_store(l1, VM_PAGE_TO_PHYS(m) | L1_TABLE);
1549                 PTE_SYNC(l1);
1550         } else {
1551                 vm_pindex_t l0index, l1index;
1552                 pd_entry_t *l0, *l1, *l2;
1553                 pd_entry_t tl0, tl1;
1554
1555                 l1index = ptepindex >> Ln_ENTRIES_SHIFT;
1556                 l0index = l1index >> L0_ENTRIES_SHIFT;
1557
1558                 l0 = &pmap->pm_l0[l0index];
1559                 tl0 = pmap_load(l0);
1560                 if (tl0 == 0) {
1561                         /* recurse for allocating page dir */
1562                         if (_pmap_alloc_l3(pmap, NUL2E + l1index,
1563                             lockp) == NULL) {
1564                                 --m->wire_count;
1565                                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1566                                 vm_page_free_zero(m);
1567                                 return (NULL);
1568                         }
1569                         tl0 = pmap_load(l0);
1570                         l1 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(tl0 & ~ATTR_MASK);
1571                         l1 = &l1[l1index & Ln_ADDR_MASK];
1572                 } else {
1573                         l1 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(tl0 & ~ATTR_MASK);
1574                         l1 = &l1[l1index & Ln_ADDR_MASK];
1575                         tl1 = pmap_load(l1);
1576                         if (tl1 == 0) {
1577                                 /* recurse for allocating page dir */
1578                                 if (_pmap_alloc_l3(pmap, NUL2E + l1index,
1579                                     lockp) == NULL) {
1580                                         --m->wire_count;
1581                                         /* XXX: release mem barrier? */
1582                                         atomic_subtract_int(
1583                                             &vm_cnt.v_wire_count, 1);
1584                                         vm_page_free_zero(m);
1585                                         return (NULL);
1586                                 }
1587                         } else {
1588                                 l2pg = PHYS_TO_VM_PAGE(tl1 & ~ATTR_MASK);
1589                                 l2pg->wire_count++;
1590                         }
1591                 }
1592
1593                 l2 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pmap_load(l1) & ~ATTR_MASK);
1594                 l2 = &l2[ptepindex & Ln_ADDR_MASK];
1595                 pmap_load_store(l2, VM_PAGE_TO_PHYS(m) | L2_TABLE);
1596                 PTE_SYNC(l2);
1597         }
1598
1599         pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
1600
1601         return (m);
1602 }
1603
1604 static vm_page_t
1605 pmap_alloc_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct rwlock **lockp)
1606 {
1607         vm_pindex_t ptepindex;
1608         pd_entry_t *pde, tpde;
1609 #ifdef INVARIANTS
1610         pt_entry_t *pte;
1611 #endif
1612         vm_page_t m;
1613         int lvl;
1614
1615         /*
1616          * Calculate pagetable page index
1617          */
1618         ptepindex = pmap_l2_pindex(va);
1619 retry:
1620         /*
1621          * Get the page directory entry
1622          */
1623         pde = pmap_pde(pmap, va, &lvl);
1624
1625         /*
1626          * If the page table page is mapped, we just increment the hold count,
1627          * and activate it. If we get a level 2 pde it will point to a level 3
1628          * table.
1629          */
1630         switch (lvl) {
1631         case -1:
1632                 break;
1633         case 0:
1634 #ifdef INVARIANTS
1635                 pte = pmap_l0_to_l1(pde, va);
1636                 KASSERT(pmap_load(pte) == 0,
1637                     ("pmap_alloc_l3: TODO: l0 superpages"));
1638 #endif
1639                 break;
1640         case 1:
1641 #ifdef INVARIANTS
1642                 pte = pmap_l1_to_l2(pde, va);
1643                 KASSERT(pmap_load(pte) == 0,
1644                     ("pmap_alloc_l3: TODO: l1 superpages"));
1645 #endif
1646                 break;
1647         case 2:
1648                 tpde = pmap_load(pde);
1649                 if (tpde != 0) {
1650                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpde & ~ATTR_MASK);
1651                         m->wire_count++;
1652                         return (m);
1653                 }
1654                 break;
1655         default:
1656                 panic("pmap_alloc_l3: Invalid level %d", lvl);
1657         }
1658
1659         /*
1660          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1661          */
1662         m = _pmap_alloc_l3(pmap, ptepindex, lockp);
1663         if (m == NULL && lockp != NULL)
1664                 goto retry;
1665
1666         return (m);
1667 }
1668
1669
1670 /***************************************************
1671  * Pmap allocation/deallocation routines.
1672  ***************************************************/
1673
1674 /*
1675  * Release any resources held by the given physical map.
1676  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1677  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1678  */
1679 void
1680 pmap_release(pmap_t pmap)
1681 {
1682         vm_page_t m;
1683
1684         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
1685             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
1686             pmap->pm_stats.resident_count));
1687         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
1688             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
1689
1690         m = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pmap->pm_l0));
1691
1692         m->wire_count--;
1693         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1694         vm_page_free_zero(m);
1695 }
1696
1697 static int
1698 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1699 {
1700         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
1701
1702         return sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req);
1703 }
1704 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD,
1705     0, 0, kvm_size, "LU", "Size of KVM");
1706
1707 static int
1708 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1709 {
1710         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
1711
1712         return sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req);
1713 }
1714 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD,
1715     0, 0, kvm_free, "LU", "Amount of KVM free");
1716
1717 /*
1718  * grow the number of kernel page table entries, if needed
1719  */
1720 void
1721 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1722 {
1723         vm_paddr_t paddr;
1724         vm_page_t nkpg;
1725         pd_entry_t *l0, *l1, *l2;
1726
1727         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
1728
1729         addr = roundup2(addr, L2_SIZE);
1730         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
1731                 addr = kernel_map->max_offset;
1732         while (kernel_vm_end < addr) {
1733                 l0 = pmap_l0(kernel_pmap, kernel_vm_end);
1734                 KASSERT(pmap_load(l0) != 0,
1735                     ("pmap_growkernel: No level 0 kernel entry"));
1736
1737                 l1 = pmap_l0_to_l1(l0, kernel_vm_end);
1738                 if (pmap_load(l1) == 0) {
1739                         /* We need a new PDP entry */
1740                         nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> L1_SHIFT,
1741                             VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ |
1742                             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1743                         if (nkpg == NULL)
1744                                 panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1745                         if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1746                                 pmap_zero_page(nkpg);
1747                         paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1748                         pmap_load_store(l1, paddr | L1_TABLE);
1749                         PTE_SYNC(l1);
1750                         continue; /* try again */
1751                 }
1752                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, kernel_vm_end);
1753                 if ((pmap_load(l2) & ATTR_AF) != 0) {
1754                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
1755                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1756                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1757                                 break;
1758                         }
1759                         continue;
1760                 }
1761
1762                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> L2_SHIFT,
1763                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
1764                     VM_ALLOC_ZERO);
1765                 if (nkpg == NULL)
1766                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1767                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1768                         pmap_zero_page(nkpg);
1769                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1770                 pmap_load_store(l2, paddr | L2_TABLE);
1771                 PTE_SYNC(l2);
1772                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, kernel_vm_end);
1773
1774                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
1775                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1776                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1777                         break;
1778                 }
1779         }
1780 }
1781
1782
1783 /***************************************************
1784  * page management routines.
1785  ***************************************************/
1786
1787 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
1788 CTASSERT(_NPCM == 3);
1789 CTASSERT(_NPCPV == 168);
1790
1791 static __inline struct pv_chunk *
1792 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
1793 {
1794
1795         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
1796 }
1797
1798 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
1799
1800 #define PC_FREE0        0xfffffffffffffffful
1801 #define PC_FREE1        0xfffffffffffffffful
1802 #define PC_FREE2        0x000000fffffffffful
1803
1804 static const uint64_t pc_freemask[_NPCM] = { PC_FREE0, PC_FREE1, PC_FREE2 };
1805
1806 #if 0
1807 #ifdef PV_STATS
1808 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
1809
1810 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
1811         "Current number of pv entry chunks");
1812 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
1813         "Current number of pv entry chunks allocated");
1814 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
1815         "Current number of pv entry chunks frees");
1816 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
1817         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
1818
1819 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs, pv_entry_count;
1820 static int pv_entry_spare;
1821
1822 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
1823         "Current number of pv entry frees");
1824 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
1825         "Current number of pv entry allocs");
1826 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
1827         "Current number of pv entries");
1828 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
1829         "Current number of spare pv entries");
1830 #endif
1831 #endif /* 0 */
1832
1833 /*
1834  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
1835  * drastic measures to free some pages so we can allocate
1836  * another pv entry chunk.
1837  *
1838  * Returns NULL if PV entries were reclaimed from the specified pmap.
1839  *
1840  * We do not, however, unmap 2mpages because subsequent accesses will
1841  * allocate per-page pv entries until repromotion occurs, thereby
1842  * exacerbating the shortage of free pv entries.
1843  */
1844 static vm_page_t
1845 reclaim_pv_chunk(pmap_t locked_pmap, struct rwlock **lockp)
1846 {
1847
1848         panic("ARM64TODO: reclaim_pv_chunk");
1849 }
1850
1851 /*
1852  * free the pv_entry back to the free list
1853  */
1854 static void
1855 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
1856 {
1857         struct pv_chunk *pc;
1858         int idx, field, bit;
1859
1860         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1861         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_frees, 1));
1862         PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, 1));
1863         PV_STAT(atomic_subtract_long(&pv_entry_count, 1));
1864         pc = pv_to_chunk(pv);
1865         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
1866         field = idx / 64;
1867         bit = idx % 64;
1868         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
1869         if (pc->pc_map[0] != PC_FREE0 || pc->pc_map[1] != PC_FREE1 ||
1870             pc->pc_map[2] != PC_FREE2) {
1871                 /* 98% of the time, pc is already at the head of the list. */
1872                 if (__predict_false(pc != TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk))) {
1873                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1874                         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1875                 }
1876                 return;
1877         }
1878         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1879         free_pv_chunk(pc);
1880 }
1881
1882 static void
1883 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
1884 {
1885         vm_page_t m;
1886
1887         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1888         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1889         mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
1890         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pv_entry_spare, _NPCPV));
1891         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pc_chunk_count, 1));
1892         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_frees, 1));
1893         /* entire chunk is free, return it */
1894         m = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pc));
1895         dump_drop_page(m->phys_addr);
1896         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
1897         vm_page_free(m);
1898 }
1899
1900 /*
1901  * Returns a new PV entry, allocating a new PV chunk from the system when
1902  * needed.  If this PV chunk allocation fails and a PV list lock pointer was
1903  * given, a PV chunk is reclaimed from an arbitrary pmap.  Otherwise, NULL is
1904  * returned.
1905  *
1906  * The given PV list lock may be released.
1907  */
1908 static pv_entry_t
1909 get_pv_entry(pmap_t pmap, struct rwlock **lockp)
1910 {
1911         int bit, field;
1912         pv_entry_t pv;
1913         struct pv_chunk *pc;
1914         vm_page_t m;
1915
1916         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1917         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_allocs, 1));
1918 retry:
1919         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
1920         if (pc != NULL) {
1921                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
1922                         if (pc->pc_map[field]) {
1923                                 bit = ffsl(pc->pc_map[field]) - 1;
1924                                 break;
1925                         }
1926                 }
1927                 if (field < _NPCM) {
1928                         pv = &pc->pc_pventry[field * 64 + bit];
1929                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
1930                         /* If this was the last item, move it to tail */
1931                         if (pc->pc_map[0] == 0 && pc->pc_map[1] == 0 &&
1932                             pc->pc_map[2] == 0) {
1933                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1934                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc,
1935                                     pc_list);
1936                         }
1937                         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_count, 1));
1938                         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pv_entry_spare, 1));
1939                         return (pv);
1940                 }
1941         }
1942         /* No free items, allocate another chunk */
1943         m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1944             VM_ALLOC_WIRED);
1945         if (m == NULL) {
1946                 if (lockp == NULL) {
1947                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
1948                         return (NULL);
1949                 }
1950                 m = reclaim_pv_chunk(pmap, lockp);
1951                 if (m == NULL)
1952                         goto retry;
1953         }
1954         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_count, 1));
1955         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_allocs, 1));
1956         dump_add_page(m->phys_addr);
1957         pc = (void *)PHYS_TO_DMAP(m->phys_addr);
1958         pc->pc_pmap = pmap;
1959         pc->pc_map[0] = PC_FREE0 & ~1ul;        /* preallocated bit 0 */
1960         pc->pc_map[1] = PC_FREE1;
1961         pc->pc_map[2] = PC_FREE2;
1962         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1963         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1964         mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
1965         pv = &pc->pc_pventry[0];
1966         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1967         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_count, 1));
1968         PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, _NPCPV - 1));
1969         return (pv);
1970 }
1971
1972 /*
1973  * Ensure that the number of spare PV entries in the specified pmap meets or
1974  * exceeds the given count, "needed".
1975  *
1976  * The given PV list lock may be released.
1977  */
1978 static void
1979 reserve_pv_entries(pmap_t pmap, int needed, struct rwlock **lockp)
1980 {
1981         struct pch new_tail;
1982         struct pv_chunk *pc;
1983         int avail, free;
1984         vm_page_t m;
1985
1986         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1987         KASSERT(lockp != NULL, ("reserve_pv_entries: lockp is NULL"));
1988
1989         /*
1990          * Newly allocated PV chunks must be stored in a private list until
1991          * the required number of PV chunks have been allocated.  Otherwise,
1992          * reclaim_pv_chunk() could recycle one of these chunks.  In
1993          * contrast, these chunks must be added to the pmap upon allocation.
1994          */
1995         TAILQ_INIT(&new_tail);
1996 retry:
1997         avail = 0;
1998         TAILQ_FOREACH(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list) {
1999                 bit_count((bitstr_t *)pc->pc_map, 0,
2000                     sizeof(pc->pc_map) * NBBY, &free);
2001                 if (free == 0)
2002                         break;
2003                 avail += free;
2004                 if (avail >= needed)
2005                         break;
2006         }
2007         for (; avail < needed; avail += _NPCPV) {
2008                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
2009                     VM_ALLOC_WIRED);
2010                 if (m == NULL) {
2011                         m = reclaim_pv_chunk(pmap, lockp);
2012                         if (m == NULL)
2013                                 goto retry;
2014                 }
2015                 PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_count, 1));
2016                 PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_allocs, 1));
2017                 dump_add_page(m->phys_addr);
2018                 pc = (void *)PHYS_TO_DMAP(m->phys_addr);
2019                 pc->pc_pmap = pmap;
2020                 pc->pc_map[0] = PC_FREE0;
2021                 pc->pc_map[1] = PC_FREE1;
2022                 pc->pc_map[2] = PC_FREE2;
2023                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2024                 TAILQ_INSERT_TAIL(&new_tail, pc, pc_lru);
2025                 PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, _NPCPV));
2026         }
2027         if (!TAILQ_EMPTY(&new_tail)) {
2028                 mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
2029                 TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &new_tail, pc_lru);
2030                 mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
2031         }
2032 }
2033
2034 /*
2035  * First find and then remove the pv entry for the specified pmap and virtual
2036  * address from the specified pv list.  Returns the pv entry if found and NULL
2037  * otherwise.  This operation can be performed on pv lists for either 4KB or
2038  * 2MB page mappings.
2039  */
2040 static __inline pv_entry_t
2041 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2042 {
2043         pv_entry_t pv;
2044
2045         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2046                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2047                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2048                         pvh->pv_gen++;
2049                         break;
2050                 }
2051         }
2052         return (pv);
2053 }
2054
2055 /*
2056  * After demotion from a 2MB page mapping to 512 4KB page mappings,
2057  * destroy the pv entry for the 2MB page mapping and reinstantiate the pv
2058  * entries for each of the 4KB page mappings.
2059  */
2060 static void
2061 pmap_pv_demote_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa,
2062     struct rwlock **lockp)
2063 {
2064         struct md_page *pvh;
2065         struct pv_chunk *pc;
2066         pv_entry_t pv;
2067         vm_offset_t va_last;
2068         vm_page_t m;
2069         int bit, field;
2070
2071         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2072         KASSERT((pa & L2_OFFSET) == 0,
2073             ("pmap_pv_demote_l2: pa is not 2mpage aligned"));
2074         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa);
2075
2076         /*
2077          * Transfer the 2mpage's pv entry for this mapping to the first
2078          * page's pv list.  Once this transfer begins, the pv list lock
2079          * must not be released until the last pv entry is reinstantiated.
2080          */
2081         pvh = pa_to_pvh(pa);
2082         va = va & ~L2_OFFSET;
2083         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2084         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_l2: pv not found"));
2085         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2086         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2087         m->md.pv_gen++;
2088         /* Instantiate the remaining Ln_ENTRIES - 1 pv entries. */
2089         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_allocs, Ln_ENTRIES - 1));
2090         va_last = va + L2_SIZE - PAGE_SIZE;
2091         for (;;) {
2092                 pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2093                 KASSERT(pc->pc_map[0] != 0 || pc->pc_map[1] != 0 ||
2094                     pc->pc_map[2] != 0, ("pmap_pv_demote_l2: missing spare"));
2095                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2096                         while (pc->pc_map[field]) {
2097                                 bit = ffsl(pc->pc_map[field]) - 1;
2098                                 pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2099                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 64 + bit];
2100                                 va += PAGE_SIZE;
2101                                 pv->pv_va = va;
2102                                 m++;
2103                                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2104                             ("pmap_pv_demote_l2: page %p is not managed", m));
2105                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2106                                 m->md.pv_gen++;
2107                                 if (va == va_last)
2108                                         goto out;
2109                         }
2110                 }
2111                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2112                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2113         }
2114 out:
2115         if (pc->pc_map[0] == 0 && pc->pc_map[1] == 0 && pc->pc_map[2] == 0) {
2116                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2117                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2118         }
2119         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_count, Ln_ENTRIES - 1));
2120         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pv_entry_spare, Ln_ENTRIES - 1));
2121 }
2122
2123 /*
2124  * First find and then destroy the pv entry for the specified pmap and virtual
2125  * address.  This operation can be performed on pv lists for either 4KB or 2MB
2126  * page mappings.
2127  */
2128 static void
2129 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2130 {
2131         pv_entry_t pv;
2132
2133         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2134         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2135         free_pv_entry(pmap, pv);
2136 }
2137
2138 /*
2139  * Conditionally create the PV entry for a 4KB page mapping if the required
2140  * memory can be allocated without resorting to reclamation.
2141  */
2142 static boolean_t
2143 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
2144     struct rwlock **lockp)
2145 {
2146         pv_entry_t pv;
2147
2148         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2149         /* Pass NULL instead of the lock pointer to disable reclamation. */
2150         if ((pv = get_pv_entry(pmap, NULL)) != NULL) {
2151                 pv->pv_va = va;
2152                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m);
2153                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2154                 m->md.pv_gen++;
2155                 return (TRUE);
2156         } else
2157                 return (FALSE);
2158 }
2159
2160 /*
2161  * pmap_remove_l3: do the things to unmap a page in a process
2162  */
2163 static int
2164 pmap_remove_l3(pmap_t pmap, pt_entry_t *l3, vm_offset_t va,
2165     pd_entry_t l2e, struct spglist *free, struct rwlock **lockp)
2166 {
2167         struct md_page *pvh;
2168         pt_entry_t old_l3;
2169         vm_page_t m;
2170
2171         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2172         if (pmap_is_current(pmap) && pmap_l3_valid_cacheable(pmap_load(l3)))
2173                 cpu_dcache_wb_range(va, L3_SIZE);
2174         old_l3 = pmap_load_clear(l3);
2175         PTE_SYNC(l3);
2176         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2177         if (old_l3 & ATTR_SW_WIRED)
2178                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2179         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
2180         if (old_l3 & ATTR_SW_MANAGED) {
2181                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(old_l3 & ~ATTR_MASK);
2182                 if (pmap_page_dirty(old_l3))
2183                         vm_page_dirty(m);
2184                 if (old_l3 & ATTR_AF)
2185                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2186                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m);
2187                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2188                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2189                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2190                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2191                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2192                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2193                 }
2194         }
2195         return (pmap_unuse_l3(pmap, va, l2e, free));
2196 }
2197
2198 /*
2199  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2200  *
2201  *      It is assumed that the start and end are properly
2202  *      rounded to the page size.
2203  */
2204 void
2205 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2206 {
2207         struct rwlock *lock;
2208         vm_offset_t va, va_next;
2209         pd_entry_t *l0, *l1, *l2;
2210         pt_entry_t l3_paddr, *l3;
2211         struct spglist free;
2212         int anyvalid;
2213
2214         /*
2215          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2216          */
2217         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2218                 return;
2219
2220         anyvalid = 0;
2221         SLIST_INIT(&free);
2222
2223         PMAP_LOCK(pmap);
2224
2225         lock = NULL;
2226         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2227
2228                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2229                         break;
2230
2231                 l0 = pmap_l0(pmap, sva);
2232                 if (pmap_load(l0) == 0) {
2233                         va_next = (sva + L0_SIZE) & ~L0_OFFSET;
2234                         if (va_next < sva)
2235                                 va_next = eva;
2236                         continue;
2237                 }
2238
2239                 l1 = pmap_l0_to_l1(l0, sva);
2240                 if (pmap_load(l1) == 0) {
2241                         va_next = (sva + L1_SIZE) & ~L1_OFFSET;
2242                         if (va_next < sva)
2243                                 va_next = eva;
2244                         continue;
2245                 }
2246
2247                 /*
2248                  * Calculate index for next page table.
2249                  */
2250                 va_next = (sva + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
2251                 if (va_next < sva)
2252                         va_next = eva;
2253
2254                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, sva);
2255                 if (l2 == NULL)
2256                         continue;
2257
2258                 l3_paddr = pmap_load(l2);
2259
2260                 if ((l3_paddr & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK) {
2261                         /* TODO: Add pmap_remove_l2 */
2262                         if (pmap_demote_l2_locked(pmap, l2, sva & ~L2_OFFSET,
2263                             &lock) == NULL)
2264                                 continue;
2265                         l3_paddr = pmap_load(l2);
2266                 }
2267
2268                 /*
2269                  * Weed out invalid mappings.
2270                  */
2271                 if ((l3_paddr & ATTR_DESCR_MASK) != L2_TABLE)
2272                         continue;
2273
2274                 /*
2275                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2276                  * by the current page table page, or to the end of the
2277                  * range being removed.
2278                  */
2279                 if (va_next > eva)
2280                         va_next = eva;
2281
2282                 va = va_next;
2283                 for (l3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva); sva != va_next; l3++,
2284                     sva += L3_SIZE) {
2285                         if (l3 == NULL)
2286                                 panic("l3 == NULL");
2287                         if (pmap_load(l3) == 0) {
2288                                 if (va != va_next) {
2289                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
2290                                         va = va_next;
2291                                 }
2292                                 continue;
2293                         }
2294                         if (va == va_next)
2295                                 va = sva;
2296                         if (pmap_remove_l3(pmap, l3, sva, l3_paddr, &free,
2297                             &lock)) {
2298                                 sva += L3_SIZE;
2299                                 break;
2300                         }
2301                 }
2302                 if (va != va_next)
2303                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
2304         }
2305         if (lock != NULL)
2306                 rw_wunlock(lock);
2307         if (anyvalid)
2308                 pmap_invalidate_all(pmap);
2309         PMAP_UNLOCK(pmap);
2310         pmap_free_zero_pages(&free);
2311 }
2312
2313 /*
2314  *      Routine:        pmap_remove_all
2315  *      Function:
2316  *              Removes this physical page from
2317  *              all physical maps in which it resides.
2318  *              Reflects back modify bits to the pager.
2319  *
2320  *      Notes:
2321  *              Original versions of this routine were very
2322  *              inefficient because they iteratively called
2323  *              pmap_remove (slow...)
2324  */
2325
2326 void
2327 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2328 {
2329         struct md_page *pvh;
2330         pv_entry_t pv;
2331         pmap_t pmap;
2332         struct rwlock *lock;
2333         pd_entry_t *pde, tpde;
2334         pt_entry_t *pte, tpte;
2335         vm_offset_t va;
2336         struct spglist free;
2337         int lvl, pvh_gen, md_gen;
2338
2339         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2340             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
2341         SLIST_INIT(&free);
2342         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
2343         pvh = (m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ? &pv_dummy :
2344             pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2345 retry:
2346         rw_wlock(lock);
2347         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
2348                 pmap = PV_PMAP(pv);
2349                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2350                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
2351                         rw_wunlock(lock);
2352                         PMAP_LOCK(pmap);
2353                         rw_wlock(lock);
2354                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen) {
2355                                 rw_wunlock(lock);
2356                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2357                                 goto retry;
2358                         }
2359                 }
2360                 va = pv->pv_va;
2361                 pte = pmap_pte(pmap, va, &lvl);
2362                 KASSERT(pte != NULL,
2363                     ("pmap_remove_all: no page table entry found"));
2364                 KASSERT(lvl == 2,
2365                     ("pmap_remove_all: invalid pte level %d", lvl));
2366
2367                 pmap_demote_l2_locked(pmap, pte, va, &lock);
2368                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2369         }
2370         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2371                 pmap = PV_PMAP(pv);
2372                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2373                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
2374                         md_gen = m->md.pv_gen;
2375                         rw_wunlock(lock);
2376                         PMAP_LOCK(pmap);
2377                         rw_wlock(lock);
2378                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen || md_gen != m->md.pv_gen) {
2379                                 rw_wunlock(lock);
2380                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2381                                 goto retry;
2382                         }
2383                 }
2384                 pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
2385
2386                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va, &lvl);
2387                 KASSERT(pde != NULL,
2388                     ("pmap_remove_all: no page directory entry found"));
2389                 KASSERT(lvl == 2,
2390                     ("pmap_remove_all: invalid pde level %d", lvl));
2391                 tpde = pmap_load(pde);
2392
2393                 pte = pmap_l2_to_l3(pde, pv->pv_va);
2394                 tpte = pmap_load(pte);
2395                 if (pmap_is_current(pmap) &&
2396                     pmap_l3_valid_cacheable(tpte))
2397                         cpu_dcache_wb_range(pv->pv_va, L3_SIZE);
2398                 pmap_load_clear(pte);
2399                 PTE_SYNC(pte);
2400                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
2401                 if (tpte & ATTR_SW_WIRED)
2402                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2403                 if ((tpte & ATTR_AF) != 0)
2404                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2405
2406                 /*
2407                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2408                  */
2409                 if (pmap_page_dirty(tpte))
2410                         vm_page_dirty(m);
2411                 pmap_unuse_l3(pmap, pv->pv_va, tpde, &free);
2412                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2413                 m->md.pv_gen++;
2414                 free_pv_entry(pmap, pv);
2415                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2416         }
2417         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2418         rw_wunlock(lock);
2419         pmap_free_zero_pages(&free);
2420 }
2421
2422 /*
2423  *      Set the physical protection on the
2424  *      specified range of this map as requested.
2425  */
2426 void
2427 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2428 {
2429         vm_offset_t va, va_next;
2430         pd_entry_t *l0, *l1, *l2;
2431         pt_entry_t *l3p, l3;
2432
2433         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2434                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2435                 return;
2436         }
2437
2438         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == VM_PROT_WRITE)
2439                 return;
2440
2441         PMAP_LOCK(pmap);
2442         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2443
2444                 l0 = pmap_l0(pmap, sva);
2445                 if (pmap_load(l0) == 0) {
2446                         va_next = (sva + L0_SIZE) & ~L0_OFFSET;
2447                         if (va_next < sva)
2448                                 va_next = eva;
2449                         continue;
2450                 }
2451
2452                 l1 = pmap_l0_to_l1(l0, sva);
2453                 if (pmap_load(l1) == 0) {
2454                         va_next = (sva + L1_SIZE) & ~L1_OFFSET;
2455                         if (va_next < sva)
2456                                 va_next = eva;
2457                         continue;
2458                 }
2459
2460                 va_next = (sva + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
2461                 if (va_next < sva)
2462                         va_next = eva;
2463
2464                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, sva);
2465                 if (pmap_load(l2) == 0)
2466                         continue;
2467
2468                 if ((pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK) {
2469                         l3p = pmap_demote_l2(pmap, l2, sva);
2470                         if (l3p == NULL)
2471                                 continue;
2472                 }
2473                 KASSERT((pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK) == L2_TABLE,
2474                     ("pmap_protect: Invalid L2 entry after demotion"));
2475
2476                 if (va_next > eva)
2477                         va_next = eva;
2478
2479                 va = va_next;
2480                 for (l3p = pmap_l2_to_l3(l2, sva); sva != va_next; l3p++,
2481                     sva += L3_SIZE) {
2482                         l3 = pmap_load(l3p);
2483                         if (pmap_l3_valid(l3)) {
2484                                 pmap_set(l3p, ATTR_AP(ATTR_AP_RO));
2485                                 PTE_SYNC(l3p);
2486                                 /* XXX: Use pmap_invalidate_range */
2487                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2488                         }
2489                 }
2490         }
2491         PMAP_UNLOCK(pmap);
2492
2493         /* TODO: Only invalidate entries we are touching */
2494         pmap_invalidate_all(pmap);
2495 }
2496
2497 /*
2498  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
2499  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
2500  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
2501  * ordered by this virtual address range.
2502  */
2503 static __inline int
2504 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
2505 {
2506
2507         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2508         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
2509 }
2510
2511 /*
2512  * Looks for a page table page mapping the specified virtual address in the
2513  * specified pmap's collection of idle page table pages.  Returns NULL if there
2514  * is no page table page corresponding to the specified virtual address.
2515  */
2516 static __inline vm_page_t
2517 pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2518 {
2519
2520         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2521         return (vm_radix_lookup(&pmap->pm_root, pmap_l2_pindex(va)));
2522 }
2523
2524 /*
2525  * Removes the specified page table page from the specified pmap's collection
2526  * of idle page table pages.  The specified page table page must be a member of
2527  * the pmap's collection.
2528  */
2529 static __inline void
2530 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
2531 {
2532
2533         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2534         vm_radix_remove(&pmap->pm_root, mpte->pindex);
2535 }
2536
2537 /*
2538  * Performs a break-before-make update of a pmap entry. This is needed when
2539  * either promoting or demoting pages to ensure the TLB doesn't get into an
2540  * inconsistent state.
2541  */
2542 static void
2543 pmap_update_entry(pmap_t pmap, pd_entry_t *pte, pd_entry_t newpte,
2544     vm_offset_t va, vm_size_t size)
2545 {
2546         register_t intr;
2547
2548         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2549
2550         /*
2551          * Ensure we don't get switched out with the page table in an
2552          * inconsistent state. We also need to ensure no interrupts fire
2553          * as they may make use of an address we are about to invalidate.
2554          */
2555         intr = intr_disable();
2556         critical_enter();
2557
2558         /* Clear the old mapping */
2559         pmap_load_clear(pte);
2560         PTE_SYNC(pte);
2561         pmap_invalidate_range(pmap, va, va + size);
2562
2563         /* Create the new mapping */
2564         pmap_load_store(pte, newpte);
2565         PTE_SYNC(pte);
2566
2567         critical_exit();
2568         intr_restore(intr);
2569 }
2570
2571 /*
2572  * After promotion from 512 4KB page mappings to a single 2MB page mapping,
2573  * replace the many pv entries for the 4KB page mappings by a single pv entry
2574  * for the 2MB page mapping.
2575  */
2576 static void
2577 pmap_pv_promote_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa,
2578     struct rwlock **lockp)
2579 {
2580         struct md_page *pvh;
2581         pv_entry_t pv;
2582         vm_offset_t va_last;
2583         vm_page_t m;
2584
2585         KASSERT((pa & L2_OFFSET) == 0,
2586             ("pmap_pv_promote_l2: pa is not 2mpage aligned"));
2587         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa);
2588
2589         /*
2590          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the 2mpage's
2591          * pv list.  Aside from avoiding the cost of a call to get_pv_entry(),
2592          * a transfer avoids the possibility that get_pv_entry() calls
2593          * reclaim_pv_chunk() and that reclaim_pv_chunk() removes one of the
2594          * mappings that is being promoted.
2595          */
2596         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2597         va = va & ~L2_OFFSET;
2598         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2599         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_l2: pv not found"));
2600         pvh = pa_to_pvh(pa);
2601         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2602         pvh->pv_gen++;
2603         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2604         va_last = va + L2_SIZE - PAGE_SIZE;
2605         do {
2606                 m++;
2607                 va += PAGE_SIZE;
2608                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2609         } while (va < va_last);
2610 }
2611
2612 /*
2613  * Tries to promote the 512, contiguous 4KB page mappings that are within a
2614  * single level 2 table entry to a single 2MB page mapping.  For promotion
2615  * to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page mappings must map
2616  * aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page mappings must have
2617  * identical characteristics.
2618  */
2619 static void
2620 pmap_promote_l2(pmap_t pmap, pd_entry_t *l2, vm_offset_t va,
2621     struct rwlock **lockp)
2622 {
2623         pt_entry_t *firstl3, *l3, newl2, oldl3, pa;
2624         vm_page_t mpte;
2625         vm_offset_t sva;
2626
2627         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2628
2629         sva = va & ~L2_OFFSET;
2630         firstl3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva);
2631         newl2 = pmap_load(firstl3);
2632
2633         /* Check the alingment is valid */
2634         if (((newl2 & ~ATTR_MASK) & L2_OFFSET) != 0) {
2635                 atomic_add_long(&pmap_l2_p_failures, 1);
2636                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_l2: failure for va %#lx"
2637                     " in pmap %p", va, pmap);
2638                 return;
2639         }
2640
2641         pa = newl2 + L2_SIZE - PAGE_SIZE;
2642         for (l3 = firstl3 + NL3PG - 1; l3 > firstl3; l3--) {
2643                 oldl3 = pmap_load(l3);
2644                 if (oldl3 != pa) {
2645                         atomic_add_long(&pmap_l2_p_failures, 1);
2646                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_l2: failure for va %#lx"
2647                             " in pmap %p", va, pmap);
2648                         return;
2649                 }
2650                 pa -= PAGE_SIZE;
2651         }
2652
2653         /*
2654          * Save the page table page in its current state until the L2
2655          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_l2() or
2656          * destroyed by pmap_remove_l3().
2657          */
2658         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_load(l2) & ~ATTR_MASK);
2659         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
2660             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2661             ("pmap_promote_l2: page table page is out of range"));
2662         KASSERT(mpte->pindex == pmap_l2_pindex(va),
2663             ("pmap_promote_l2: page table page's pindex is wrong"));
2664         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
2665                 atomic_add_long(&pmap_l2_p_failures, 1);
2666                 CTR2(KTR_PMAP,
2667                     "pmap_promote_l2: failure for va %#lx in pmap %p", va,
2668                     pmap);
2669                 return;
2670         }
2671
2672         if ((newl2 & ATTR_SW_MANAGED) != 0)
2673                 pmap_pv_promote_l2(pmap, va, newl2 & ~ATTR_MASK, lockp);
2674
2675         newl2 &= ~ATTR_DESCR_MASK;
2676         newl2 |= L2_BLOCK;
2677
2678         pmap_update_entry(pmap, l2, newl2, sva, L2_SIZE);
2679
2680         atomic_add_long(&pmap_l2_promotions, 1);
2681         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_l2: success for va %#lx in pmap %p", va,
2682                     pmap);
2683 }
2684
2685 /*
2686  *      Insert the given physical page (p) at
2687  *      the specified virtual address (v) in the
2688  *      target physical map with the protection requested.
2689  *
2690  *      If specified, the page will be wired down, meaning
2691  *      that the related pte can not be reclaimed.
2692  *
2693  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
2694  *      or lose information.  That is, this routine must actually
2695  *      insert this page into the given map NOW.
2696  */
2697 int
2698 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2699     u_int flags, int8_t psind __unused)
2700 {
2701         struct rwlock *lock;
2702         pd_entry_t *pde;
2703         pt_entry_t new_l3, orig_l3;
2704         pt_entry_t *l2, *l3;
2705         pv_entry_t pv;
2706         vm_paddr_t opa, pa, l1_pa, l2_pa, l3_pa;
2707         vm_page_t mpte, om, l1_m, l2_m, l3_m;
2708         boolean_t nosleep;
2709         int lvl;
2710
2711         va = trunc_page(va);
2712         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
2713                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
2714         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2715         new_l3 = (pt_entry_t)(pa | ATTR_DEFAULT | ATTR_IDX(m->md.pv_memattr) |
2716             L3_PAGE);
2717         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
2718                 new_l3 |= ATTR_AP(ATTR_AP_RO);
2719         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
2720                 new_l3 |= ATTR_SW_WIRED;
2721         if ((va >> 63) == 0)
2722                 new_l3 |= ATTR_AP(ATTR_AP_USER);
2723
2724         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter: %.16lx -> %.16lx", va, pa);
2725
2726         mpte = NULL;
2727
2728         lock = NULL;
2729         PMAP_LOCK(pmap);
2730
2731         pde = pmap_pde(pmap, va, &lvl);
2732         if (pde != NULL && lvl == 1) {
2733                 l2 = pmap_l1_to_l2(pde, va);
2734                 if ((pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK &&
2735                     (l3 = pmap_demote_l2_locked(pmap, l2, va & ~L2_OFFSET,
2736                     &lock)) != NULL) {
2737                         l3 = &l3[pmap_l3_index(va)];
2738                         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2739                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(
2740                                     pmap_load(l2) & ~ATTR_MASK);
2741                                 mpte->wire_count++;
2742                         }
2743                         goto havel3;
2744                 }
2745         }
2746
2747         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2748                 nosleep = (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0;
2749                 mpte = pmap_alloc_l3(pmap, va, nosleep ? NULL : &lock);
2750                 if (mpte == NULL && nosleep) {
2751                         CTR0(KTR_PMAP, "pmap_enter: mpte == NULL");
2752                         if (lock != NULL)
2753                                 rw_wunlock(lock);
2754                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2755                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
2756                 }
2757                 pde = pmap_pde(pmap, va, &lvl);
2758                 KASSERT(pde != NULL,
2759                     ("pmap_enter: Invalid page entry, va: 0x%lx", va));
2760                 KASSERT(lvl == 2,
2761                     ("pmap_enter: Invalid level %d", lvl));
2762
2763                 l3 = pmap_l2_to_l3(pde, va);
2764         } else {
2765                 /*
2766                  * If we get a level 2 pde it must point to a level 3 entry
2767                  * otherwise we will need to create the intermediate tables
2768                  */
2769                 if (lvl < 2) {
2770                         switch(lvl) {
2771                         default:
2772                         case -1:
2773                                 /* Get the l0 pde to update */
2774                                 pde = pmap_l0(pmap, va);
2775                                 KASSERT(pde != NULL, ("..."));
2776
2777                                 l1_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2778                                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2779                                     VM_ALLOC_ZERO);
2780                                 if (l1_m == NULL)
2781                                         panic("pmap_enter: l1 pte_m == NULL");
2782                                 if ((l1_m->flags & PG_ZERO) == 0)
2783                                         pmap_zero_page(l1_m);
2784
2785                                 l1_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(l1_m);
2786                                 pmap_load_store(pde, l1_pa | L0_TABLE);
2787                                 PTE_SYNC(pde);
2788                                 /* FALLTHROUGH */
2789                         case 0:
2790                                 /* Get the l1 pde to update */
2791                                 pde = pmap_l1_to_l2(pde, va);
2792                                 KASSERT(pde != NULL, ("..."));
2793
2794                                 l2_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2795                                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2796                                     VM_ALLOC_ZERO);
2797                                 if (l2_m == NULL)
2798                                         panic("pmap_enter: l2 pte_m == NULL");
2799                                 if ((l2_m->flags & PG_ZERO) == 0)
2800                                         pmap_zero_page(l2_m);
2801
2802                                 l2_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(l2_m);
2803                                 pmap_load_store(pde, l2_pa | L1_TABLE);
2804                                 PTE_SYNC(pde);
2805                                 /* FALLTHROUGH */
2806                         case 1:
2807                                 /* Get the l2 pde to update */
2808                                 pde = pmap_l1_to_l2(pde, va);
2809
2810                                 l3_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2811                                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2812                                     VM_ALLOC_ZERO);
2813                                 if (l3_m == NULL)
2814                                         panic("pmap_enter: l3 pte_m == NULL");
2815                                 if ((l3_m->flags & PG_ZERO) == 0)
2816                                         pmap_zero_page(l3_m);
2817
2818                                 l3_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(l3_m);
2819                                 pmap_load_store(pde, l3_pa | L2_TABLE);
2820                                 PTE_SYNC(pde);
2821                                 break;
2822                         }
2823                 }
2824                 l3 = pmap_l2_to_l3(pde, va);
2825                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2826         }
2827 havel3:
2828
2829         om = NULL;
2830         orig_l3 = pmap_load(l3);
2831         opa = orig_l3 & ~ATTR_MASK;
2832
2833         /*
2834          * Is the specified virtual address already mapped?
2835          */
2836         if (pmap_l3_valid(orig_l3)) {
2837                 /*
2838                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2839                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2840                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2841                  * the PT page will be also.
2842                  */
2843                 if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0 &&
2844                     (orig_l3 & ATTR_SW_WIRED) == 0)
2845                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2846                 else if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) == 0 &&
2847                     (orig_l3 & ATTR_SW_WIRED) != 0)
2848                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2849
2850                 /*
2851                  * Remove the extra PT page reference.
2852                  */
2853                 if (mpte != NULL) {
2854                         mpte->wire_count--;
2855                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
2856                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
2857                              " va: 0x%lx", va));
2858                 }
2859
2860                 /*
2861                  * Has the physical page changed?
2862                  */
2863                 if (opa == pa) {
2864                         /*
2865                          * No, might be a protection or wiring change.
2866                          */
2867                         if ((orig_l3 & ATTR_SW_MANAGED) != 0) {
2868                                 new_l3 |= ATTR_SW_MANAGED;
2869                                 if ((new_l3 & ATTR_AP(ATTR_AP_RW)) ==
2870                                     ATTR_AP(ATTR_AP_RW)) {
2871                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2872                                 }
2873                         }
2874                         goto validate;
2875                 }
2876
2877                 /* Flush the cache, there might be uncommitted data in it */
2878                 if (pmap_is_current(pmap) && pmap_l3_valid_cacheable(orig_l3))
2879                         cpu_dcache_wb_range(va, L3_SIZE);
2880         } else {
2881                 /*
2882                  * Increment the counters.
2883                  */
2884                 if ((new_l3 & ATTR_SW_WIRED) != 0)
2885                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2886                 pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
2887         }
2888         /*
2889          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
2890          */
2891         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2892                 new_l3 |= ATTR_SW_MANAGED;
2893                 pv = get_pv_entry(pmap, &lock);
2894                 pv->pv_va = va;
2895                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(&lock, pa);
2896                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2897                 m->md.pv_gen++;
2898                 if ((new_l3 & ATTR_AP_RW_BIT) == ATTR_AP(ATTR_AP_RW))
2899                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2900         }
2901
2902         /*
2903          * Update the L3 entry.
2904          */
2905         if (orig_l3 != 0) {
2906 validate:
2907                 orig_l3 = pmap_load(l3);
2908                 opa = orig_l3 & ~ATTR_MASK;
2909
2910                 if (opa != pa) {
2911                         pmap_update_entry(pmap, l3, new_l3, va, PAGE_SIZE);
2912                         if ((orig_l3 & ATTR_SW_MANAGED) != 0) {
2913                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2914                                 if (pmap_page_dirty(orig_l3))
2915                                         vm_page_dirty(om);
2916                                 if ((orig_l3 & ATTR_AF) != 0)
2917                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
2918                                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(&lock, opa);
2919                                 pmap_pvh_free(&om->md, pmap, va);
2920                                 if ((om->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
2921                                     TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
2922                                     ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
2923                                     TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
2924                                         vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
2925                         }
2926                 } else {
2927                         pmap_load_store(l3, new_l3);
2928                         PTE_SYNC(l3);
2929                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2930                         if (pmap_page_dirty(orig_l3) &&
2931                             (orig_l3 & ATTR_SW_MANAGED) != 0)
2932                                 vm_page_dirty(m);
2933                 }
2934         } else {
2935                 pmap_load_store(l3, new_l3);
2936         }
2937
2938         PTE_SYNC(l3);
2939         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2940
2941         if (pmap != pmap_kernel()) {
2942                 if (pmap == &curproc->p_vmspace->vm_pmap &&
2943                     (prot & VM_PROT_EXECUTE) != 0)
2944                         cpu_icache_sync_range(va, PAGE_SIZE);
2945
2946                 if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NL3PG) &&
2947                     pmap_superpages_enabled() &&
2948                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
2949                     vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0) {
2950                         pmap_promote_l2(pmap, pde, va, &lock);
2951                 }
2952         }
2953
2954         if (lock != NULL)
2955                 rw_wunlock(lock);
2956         PMAP_UNLOCK(pmap);
2957         return (KERN_SUCCESS);
2958 }
2959
2960 /*
2961  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
2962  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
2963  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
2964  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
2965  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
2966  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
2967  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
2968  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
2969  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
2970  * corresponding offset from m_start are mapped.
2971  */
2972 void
2973 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
2974     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
2975 {
2976         struct rwlock *lock;
2977         vm_offset_t va;
2978         vm_page_t m, mpte;
2979         vm_pindex_t diff, psize;
2980
2981         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
2982
2983         psize = atop(end - start);
2984         mpte = NULL;
2985         m = m_start;
2986         lock = NULL;
2987         PMAP_LOCK(pmap);
2988         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
2989                 va = start + ptoa(diff);
2990                 mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, mpte, &lock);
2991                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
2992         }
2993         if (lock != NULL)
2994                 rw_wunlock(lock);
2995         PMAP_UNLOCK(pmap);
2996 }
2997
2998 /*
2999  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3000  * 1. Current pmap & pmap exists.
3001  * 2. Not wired.
3002  * 3. Read access.
3003  * 4. No page table pages.
3004  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3005  */
3006
3007 void
3008 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3009 {
3010         struct rwlock *lock;
3011
3012         lock = NULL;
3013         PMAP_LOCK(pmap);
3014         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL, &lock);
3015         if (lock != NULL)
3016                 rw_wunlock(lock);
3017         PMAP_UNLOCK(pmap);
3018 }
3019
3020 static vm_page_t
3021 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3022     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte, struct rwlock **lockp)
3023 {
3024         struct spglist free;
3025         pd_entry_t *pde;
3026         pt_entry_t *l2, *l3;
3027         vm_paddr_t pa;
3028         int lvl;
3029
3030         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3031             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
3032             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3033         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3034
3035         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_quick_locked: %p %lx", pmap, va);
3036         /*
3037          * In the case that a page table page is not
3038          * resident, we are creating it here.
3039          */
3040         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3041                 vm_pindex_t l2pindex;
3042
3043                 /*
3044                  * Calculate pagetable page index
3045                  */
3046                 l2pindex = pmap_l2_pindex(va);
3047                 if (mpte && (mpte->pindex == l2pindex)) {
3048                         mpte->wire_count++;
3049                 } else {
3050                         /*
3051                          * Get the l2 entry
3052                          */
3053                         pde = pmap_pde(pmap, va, &lvl);
3054
3055                         /*
3056                          * If the page table page is mapped, we just increment
3057                          * the hold count, and activate it.  Otherwise, we
3058                          * attempt to allocate a page table page.  If this
3059                          * attempt fails, we don't retry.  Instead, we give up.
3060                          */
3061                         if (lvl == 1) {
3062                                 l2 = pmap_l1_to_l2(pde, va);
3063                                 if ((pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK) ==
3064                                     L2_BLOCK)
3065                                         return (NULL);
3066                         }
3067                         if (lvl == 2 && pmap_load(pde) != 0) {
3068                                 mpte =
3069                                     PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_load(pde) & ~ATTR_MASK);
3070                                 mpte->wire_count++;
3071                         } else {
3072                                 /*
3073                                  * Pass NULL instead of the PV list lock
3074                                  * pointer, because we don't intend to sleep.
3075                                  */
3076                                 mpte = _pmap_alloc_l3(pmap, l2pindex, NULL);
3077                                 if (mpte == NULL)
3078                                         return (mpte);
3079                         }
3080                 }
3081                 l3 = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(mpte));
3082                 l3 = &l3[pmap_l3_index(va)];
3083         } else {
3084                 mpte = NULL;
3085                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, va, &lvl);
3086                 KASSERT(pde != NULL,
3087                     ("pmap_enter_quick_locked: Invalid page entry, va: 0x%lx",
3088                      va));
3089                 KASSERT(lvl == 2,
3090                     ("pmap_enter_quick_locked: Invalid level %d", lvl));
3091                 l3 = pmap_l2_to_l3(pde, va);
3092         }
3093
3094         if (pmap_load(l3) != 0) {
3095                 if (mpte != NULL) {
3096                         mpte->wire_count--;
3097                         mpte = NULL;
3098                 }
3099                 return (mpte);
3100         }
3101
3102         /*
3103          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3104          */
3105         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3106             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m, lockp)) {
3107                 if (mpte != NULL) {
3108                         SLIST_INIT(&free);
3109                         if (pmap_unwire_l3(pmap, va, mpte, &free)) {
3110                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3111                                 pmap_free_zero_pages(&free);
3112                         }
3113                         mpte = NULL;
3114                 }
3115                 return (mpte);
3116         }
3117
3118         /*
3119          * Increment counters
3120          */
3121         pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
3122
3123         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | ATTR_DEFAULT | ATTR_IDX(m->md.pv_memattr) |
3124             ATTR_AP(ATTR_AP_RO) | L3_PAGE;
3125
3126         /*
3127          * Now validate mapping with RO protection
3128          */
3129         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3130                 pa |= ATTR_SW_MANAGED;
3131         pmap_load_store(l3, pa);
3132         PTE_SYNC(l3);
3133         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3134         return (mpte);
3135 }
3136
3137 /*
3138  * This code maps large physical mmap regions into the
3139  * processor address space.  Note that some shortcuts
3140  * are taken, but the code works.
3141  */
3142 void
3143 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3144     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3145 {
3146
3147         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3148         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3149             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3150 }
3151
3152 /*
3153  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
3154  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
3155  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
3156  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
3157  *
3158  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
3159  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
3160  */
3161 void
3162 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3163 {
3164         vm_offset_t va_next;
3165         pd_entry_t *l0, *l1, *l2;
3166         pt_entry_t *l3;
3167
3168         PMAP_LOCK(pmap);
3169         for (; sva < eva; sva = va_next) {
3170                 l0 = pmap_l0(pmap, sva);
3171                 if (pmap_load(l0) == 0) {
3172                         va_next = (sva + L0_SIZE) & ~L0_OFFSET;
3173                         if (va_next < sva)
3174                                 va_next = eva;
3175                         continue;
3176                 }
3177
3178                 l1 = pmap_l0_to_l1(l0, sva);
3179                 if (pmap_load(l1) == 0) {
3180                         va_next = (sva + L1_SIZE) & ~L1_OFFSET;
3181                         if (va_next < sva)
3182                                 va_next = eva;
3183                         continue;
3184                 }
3185
3186                 va_next = (sva + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
3187                 if (va_next < sva)
3188                         va_next = eva;
3189
3190                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, sva);
3191                 if (pmap_load(l2) == 0)
3192                         continue;
3193
3194                 if ((pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK) {
3195                         l3 = pmap_demote_l2(pmap, l2, sva);
3196                         if (l3 == NULL)
3197                                 continue;
3198                 }
3199                 KASSERT((pmap_load(l2) & ATTR_DESCR_MASK) == L2_TABLE,
3200                     ("pmap_unwire: Invalid l2 entry after demotion"));
3201
3202                 if (va_next > eva)
3203                         va_next = eva;
3204                 for (l3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva); sva != va_next; l3++,
3205                     sva += L3_SIZE) {
3206                         if (pmap_load(l3) == 0)
3207                                 continue;
3208                         if ((pmap_load(l3) & ATTR_SW_WIRED) == 0)
3209                                 panic("pmap_unwire: l3 %#jx is missing "
3210                                     "ATTR_SW_WIRED", (uintmax_t)pmap_load(l3));
3211
3212                         /*
3213                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
3214                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
3215                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
3216                          */
3217                         atomic_clear_long(l3, ATTR_SW_WIRED);
3218                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3219                 }
3220         }
3221         PMAP_UNLOCK(pmap);
3222 }
3223
3224 /*
3225  *      Copy the range specified by src_addr/len
3226  *      from the source map to the range dst_addr/len
3227  *      in the destination map.
3228  *
3229  *      This routine is only advisory and need not do anything.
3230  */
3231
3232 void
3233 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
3234     vm_offset_t src_addr)
3235 {
3236 }
3237
3238 /*
3239  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping
3240  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3241  */
3242 void
3243 pmap_zero_page(vm_page_t m)
3244 {
3245         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3246
3247         pagezero((void *)va);
3248 }
3249
3250 /*
3251  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping
3252  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3253  *
3254  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
3255  */
3256 void
3257 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
3258 {
3259         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3260
3261         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE)
3262                 pagezero((void *)va);
3263         else
3264                 bzero((char *)va + off, size);
3265 }
3266
3267 /*
3268  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
3269  *      page by mapping the page into virtual memory and using
3270  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
3271  *      time.
3272  */
3273 void
3274 pmap_copy_page(vm_page_t msrc, vm_page_t mdst)
3275 {
3276         vm_offset_t src = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(msrc));
3277         vm_offset_t dst = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(mdst));
3278
3279         pagecopy((void *)src, (void *)dst);
3280 }
3281
3282 int unmapped_buf_allowed = 1;
3283
3284 void
3285 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
3286     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
3287 {
3288         void *a_cp, *b_cp;
3289         vm_page_t m_a, m_b;
3290         vm_paddr_t p_a, p_b;
3291         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
3292         int cnt;
3293
3294         while (xfersize > 0) {
3295                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
3296                 m_a = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
3297                 p_a = m_a->phys_addr;
3298                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
3299                 m_b = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
3300                 p_b = m_b->phys_addr;
3301                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
3302                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
3303                 if (__predict_false(!PHYS_IN_DMAP(p_a))) {
3304                         panic("!DMAP a %lx", p_a);
3305                 } else {
3306                         a_cp = (char *)PHYS_TO_DMAP(p_a) + a_pg_offset;
3307                 }
3308                 if (__predict_false(!PHYS_IN_DMAP(p_b))) {
3309                         panic("!DMAP b %lx", p_b);
3310                 } else {
3311                         b_cp = (char *)PHYS_TO_DMAP(p_b) + b_pg_offset;
3312                 }
3313                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
3314                 a_offset += cnt;
3315                 b_offset += cnt;
3316                 xfersize -= cnt;
3317         }
3318 }
3319
3320 vm_offset_t
3321 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
3322 {
3323
3324         return (PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m)));
3325 }
3326
3327 void
3328 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
3329 {
3330 }
3331
3332 /*
3333  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
3334  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
3335  * be changed upwards or downwards in the future; it
3336  * is only necessary that true be returned for a small
3337  * subset of pmaps for proper page aging.
3338  */
3339 boolean_t
3340 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
3341 {
3342         struct md_page *pvh;
3343         struct rwlock *lock;
3344         pv_entry_t pv;
3345         int loops = 0;
3346         boolean_t rv;
3347
3348         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3349             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
3350         rv = FALSE;
3351         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3352         rw_rlock(lock);
3353         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3354                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
3355                         rv = TRUE;
3356                         break;
3357                 }
3358                 loops++;
3359                 if (loops >= 16)
3360                         break;
3361         }
3362         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3363                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3364                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3365                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
3366                                 rv = TRUE;
3367                                 break;
3368                         }
3369                         loops++;
3370                         if (loops >= 16)
3371                                 break;
3372                 }
3373         }
3374         rw_runlock(lock);
3375         return (rv);
3376 }
3377
3378 /*
3379  *      pmap_page_wired_mappings:
3380  *
3381  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
3382  *      that are wired.
3383  */
3384 int
3385 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
3386 {
3387         struct rwlock *lock;
3388         struct md_page *pvh;
3389         pmap_t pmap;
3390         pt_entry_t *pte;
3391         pv_entry_t pv;
3392         int count, lvl, md_gen, pvh_gen;
3393
3394         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3395                 return (0);
3396         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3397         rw_rlock(lock);
3398 restart:
3399         count = 0;
3400         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3401                 pmap = PV_PMAP(pv);
3402                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3403                         md_gen = m->md.pv_gen;
3404                         rw_runlock(lock);
3405                         PMAP_LOCK(pmap);
3406                         rw_rlock(lock);
3407                         if (md_gen != m->md.pv_gen) {
3408                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3409                                 goto restart;
3410                         }
3411                 }
3412                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3413                 if (pte != NULL && (pmap_load(pte) & ATTR_SW_WIRED) != 0)
3414                         count++;
3415                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3416         }
3417         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3418                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3419                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3420                         pmap = PV_PMAP(pv);
3421                         if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3422                                 md_gen = m->md.pv_gen;
3423                                 pvh_gen = pvh->pv_gen;
3424                                 rw_runlock(lock);
3425                                 PMAP_LOCK(pmap);
3426                                 rw_rlock(lock);
3427                                 if (md_gen != m->md.pv_gen ||
3428                                     pvh_gen != pvh->pv_gen) {
3429                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3430                                         goto restart;
3431                                 }
3432                         }
3433                         pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3434                         if (pte != NULL &&
3435                             (pmap_load(pte) & ATTR_SW_WIRED) != 0)
3436                                 count++;
3437                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3438                 }
3439         }
3440         rw_runlock(lock);
3441         return (count);
3442 }
3443
3444 /*
3445  * Destroy all managed, non-wired mappings in the given user-space
3446  * pmap.  This pmap cannot be active on any processor besides the
3447  * caller.
3448  *
3449  * This function cannot be applied to the kernel pmap.  Moreover, it
3450  * is not intended for general use.  It is only to be used during
3451  * process termination.  Consequently, it can be implemented in ways
3452  * that make it faster than pmap_remove().  First, it can more quickly
3453  * destroy mappings by iterating over the pmap's collection of PV
3454  * entries, rather than searching the page table.  Second, it doesn't
3455  * have to test and clear the page table entries atomically, because
3456  * no processor is currently accessing the user address space.  In
3457  * particular, a page table entry's dirty bit won't change state once
3458  * this function starts.
3459  */
3460 void
3461 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
3462 {
3463         pd_entry_t *pde;
3464         pt_entry_t *pte, tpte;
3465         struct spglist free;
3466         vm_page_t m, ml3, mt;
3467         pv_entry_t pv;
3468         struct md_page *pvh;
3469         struct pv_chunk *pc, *npc;
3470         struct rwlock *lock;
3471         int64_t bit;
3472         uint64_t inuse, bitmask;
3473         int allfree, field, freed, idx, lvl;
3474         vm_paddr_t pa;
3475
3476         lock = NULL;
3477
3478         SLIST_INIT(&free);
3479         PMAP_LOCK(pmap);
3480         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
3481                 allfree = 1;
3482                 freed = 0;
3483                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
3484                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
3485                         while (inuse != 0) {
3486                                 bit = ffsl(inuse) - 1;
3487                                 bitmask = 1UL << bit;
3488                                 idx = field * 64 + bit;
3489                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
3490                                 inuse &= ~bitmask;
3491
3492                                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3493                                 KASSERT(pde != NULL,
3494                                     ("Attempting to remove an unmapped page"));
3495
3496                                 switch(lvl) {
3497                                 case 1:
3498                                         pte = pmap_l1_to_l2(pde, pv->pv_va);
3499                                         tpte = pmap_load(pte); 
3500                                         KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) ==
3501                                             L2_BLOCK,
3502                                             ("Attempting to remove an invalid "
3503                                             "block: %lx", tpte));
3504                                         tpte = pmap_load(pte);
3505                                         break;
3506                                 case 2:
3507                                         pte = pmap_l2_to_l3(pde, pv->pv_va);
3508                                         tpte = pmap_load(pte);
3509                                         KASSERT((tpte & ATTR_DESCR_MASK) ==
3510                                             L3_PAGE,
3511                                             ("Attempting to remove an invalid "
3512                                              "page: %lx", tpte));
3513                                         break;
3514                                 default:
3515                                         panic(
3516                                             "Invalid page directory level: %d",
3517                                             lvl);
3518                                 }
3519
3520 /*
3521  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
3522  */
3523                                 if (tpte & ATTR_SW_WIRED) {
3524                                         allfree = 0;
3525                                         continue;
3526                                 }
3527
3528                                 pa = tpte & ~ATTR_MASK;
3529
3530                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3531                                 KASSERT(m->phys_addr == pa,
3532                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
3533                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
3534                                     (uintmax_t)tpte));
3535
3536                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3537                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3538                                     ("pmap_remove_pages: bad pte %#jx",
3539                                     (uintmax_t)tpte));
3540
3541                                 if (pmap_is_current(pmap)) {
3542                                         if (lvl == 2 &&
3543                                             pmap_l3_valid_cacheable(tpte)) {
3544                                                 cpu_dcache_wb_range(pv->pv_va,
3545                                                     L3_SIZE);
3546                                         } else if (lvl == 1 &&
3547                                             pmap_pte_valid_cacheable(tpte)) {
3548                                                 cpu_dcache_wb_range(pv->pv_va,
3549                                                     L2_SIZE);
3550                                         }
3551                                 }
3552                                 pmap_load_clear(pte);
3553                                 PTE_SYNC(pte);
3554                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3555
3556                                 /*
3557                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
3558                                  */
3559                                 if ((tpte & ATTR_AP_RW_BIT) ==
3560                                     ATTR_AP(ATTR_AP_RW)) {
3561                                         switch (lvl) {
3562                                         case 1:
3563                                                 for (mt = m; mt < &m[L2_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
3564                                                         vm_page_dirty(m);
3565                                                 break;
3566                                         case 2:
3567                                                 vm_page_dirty(m);
3568                                                 break;
3569                                         }
3570                                 }
3571
3572                                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(&lock, m);
3573
3574                                 /* Mark free */
3575                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
3576                                 switch (lvl) {
3577                                 case 1:
3578                                         pmap_resident_count_dec(pmap,
3579                                             L2_SIZE / PAGE_SIZE);
3580                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & ~ATTR_MASK);
3581                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv,pv_next);
3582                                         pvh->pv_gen++;
3583                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
3584                                                 for (mt = m; mt < &m[L2_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
3585                                                         if ((mt->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
3586                                                             TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
3587                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
3588                                         }
3589                                         ml3 = pmap_lookup_pt_page(pmap,
3590                                             pv->pv_va);
3591                                         if (ml3 != NULL) {
3592                                                 pmap_remove_pt_page(pmap, ml3);
3593                                                 pmap_resident_count_dec(pmap,1);
3594                                                 KASSERT(ml3->wire_count == NL3PG,
3595                                                     ("pmap_remove_pages: l3 page wire count error"));
3596                                                 ml3->wire_count = 0;
3597                                                 pmap_add_delayed_free_list(ml3,
3598                                                     &free, FALSE);
3599                                                 atomic_subtract_int(
3600                                                     &vm_cnt.v_wire_count, 1);
3601                                         }
3602                                         break;
3603                                 case 2:
3604                                         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
3605                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv,
3606                                             pv_next);
3607                                         m->md.pv_gen++;
3608                                         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
3609                                             TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
3610                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3611                                                 pvh = pa_to_pvh(
3612                                                     VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3613                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
3614                                                         vm_page_aflag_clear(m,
3615                                                             PGA_WRITEABLE);
3616                                         }
3617                                         break;
3618                                 }
3619                                 pmap_unuse_l3(pmap, pv->pv_va, pmap_load(pde),
3620                                     &free);
3621                                 freed++;
3622                         }
3623                 }
3624                 PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_frees, freed));
3625                 PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, freed));
3626                 PV_STAT(atomic_subtract_long(&pv_entry_count, freed));
3627                 if (allfree) {
3628                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3629                         free_pv_chunk(pc);
3630                 }
3631         }
3632         pmap_invalidate_all(pmap);
3633         if (lock != NULL)
3634                 rw_wunlock(lock);
3635         PMAP_UNLOCK(pmap);
3636         pmap_free_zero_pages(&free);
3637 }
3638
3639 /*
3640  * This is used to check if a page has been accessed or modified. As we
3641  * don't have a bit to see if it has been modified we have to assume it
3642  * has been if the page is read/write.
3643  */
3644 static boolean_t
3645 pmap_page_test_mappings(vm_page_t m, boolean_t accessed, boolean_t modified)
3646 {
3647         struct rwlock *lock;
3648         pv_entry_t pv;
3649         struct md_page *pvh;
3650         pt_entry_t *pte, mask, value;
3651         pmap_t pmap;
3652         int lvl, md_gen, pvh_gen;
3653         boolean_t rv;
3654
3655         rv = FALSE;
3656         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3657         rw_rlock(lock);
3658 restart:
3659         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3660                 pmap = PV_PMAP(pv);
3661                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3662                         md_gen = m->md.pv_gen;
3663                         rw_runlock(lock);
3664                         PMAP_LOCK(pmap);
3665                         rw_rlock(lock);
3666                         if (md_gen != m->md.pv_gen) {
3667                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3668                                 goto restart;
3669                         }
3670                 }
3671                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3672                 KASSERT(lvl == 3,
3673                     ("pmap_page_test_mappings: Invalid level %d", lvl));
3674                 mask = 0;
3675                 value = 0;
3676                 if (modified) {
3677                         mask |= ATTR_AP_RW_BIT;
3678                         value |= ATTR_AP(ATTR_AP_RW);
3679                 }
3680                 if (accessed) {
3681                         mask |= ATTR_AF | ATTR_DESCR_MASK;
3682                         value |= ATTR_AF | L3_PAGE;
3683                 }
3684                 rv = (pmap_load(pte) & mask) == value;
3685                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3686                 if (rv)
3687                         goto out;
3688         }
3689         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3690                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3691                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3692                         pmap = PV_PMAP(pv);
3693                         if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3694                                 md_gen = m->md.pv_gen;
3695                                 pvh_gen = pvh->pv_gen;
3696                                 rw_runlock(lock);
3697                                 PMAP_LOCK(pmap);
3698                                 rw_rlock(lock);
3699                                 if (md_gen != m->md.pv_gen ||
3700                                     pvh_gen != pvh->pv_gen) {
3701                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3702                                         goto restart;
3703                                 }
3704                         }
3705                         pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3706                         KASSERT(lvl == 2,
3707                             ("pmap_page_test_mappings: Invalid level %d", lvl));
3708                         mask = 0;
3709                         value = 0;
3710                         if (modified) {
3711                                 mask |= ATTR_AP_RW_BIT;
3712                                 value |= ATTR_AP(ATTR_AP_RW);
3713                         }
3714                         if (accessed) {
3715                                 mask |= ATTR_AF | ATTR_DESCR_MASK;
3716                                 value |= ATTR_AF | L2_BLOCK;
3717                         }
3718                         rv = (pmap_load(pte) & mask) == value;
3719                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3720                         if (rv)
3721                                 goto out;
3722                 }
3723         }
3724 out:
3725         rw_runlock(lock);
3726         return (rv);
3727 }
3728
3729 /*
3730  *      pmap_is_modified:
3731  *
3732  *      Return whether or not the specified physical page was modified
3733  *      in any physical maps.
3734  */
3735 boolean_t
3736 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3737 {
3738
3739         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3740             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
3741
3742         /*
3743          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
3744          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
3745          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
3746          */
3747         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3748         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
3749                 return (FALSE);
3750         return (pmap_page_test_mappings(m, FALSE, TRUE));
3751 }
3752
3753 /*
3754  *      pmap_is_prefaultable:
3755  *
3756  *      Return whether or not the specified virtual address is eligible
3757  *      for prefault.
3758  */
3759 boolean_t
3760 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3761 {
3762         pt_entry_t *pte;
3763         boolean_t rv;
3764         int lvl;
3765
3766         rv = FALSE;
3767         PMAP_LOCK(pmap);
3768         pte = pmap_pte(pmap, addr, &lvl);
3769         if (pte != NULL && pmap_load(pte) != 0) {
3770                 rv = TRUE;
3771         }
3772         PMAP_UNLOCK(pmap);
3773         return (rv);
3774 }
3775
3776 /*
3777  *      pmap_is_referenced:
3778  *
3779  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
3780  *      in any physical maps.
3781  */
3782 boolean_t
3783 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
3784 {
3785
3786         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3787             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
3788         return (pmap_page_test_mappings(m, TRUE, FALSE));
3789 }
3790
3791 /*
3792  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
3793  */
3794 void
3795 pmap_remove_write(vm_page_t m)
3796 {
3797         struct md_page *pvh;
3798         pmap_t pmap;
3799         struct rwlock *lock;
3800         pv_entry_t next_pv, pv;
3801         pt_entry_t oldpte, *pte;
3802         vm_offset_t va;
3803         int lvl, md_gen, pvh_gen;
3804
3805         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3806             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
3807
3808         /*
3809          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
3810          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
3811          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
3812          */
3813         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3814         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
3815                 return;
3816         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3817         pvh = (m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ? &pv_dummy :
3818             pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3819 retry_pv_loop:
3820         rw_wlock(lock);
3821         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
3822                 pmap = PV_PMAP(pv);
3823                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3824                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
3825                         rw_wunlock(lock);
3826                         PMAP_LOCK(pmap);
3827                         rw_wlock(lock);
3828                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen) {
3829                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3830                                 rw_wunlock(lock);
3831                                 goto retry_pv_loop;
3832                         }
3833                 }
3834                 va = pv->pv_va;
3835                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3836                 if ((pmap_load(pte) & ATTR_AP_RW_BIT) == ATTR_AP(ATTR_AP_RW))
3837                         pmap_demote_l2_locked(pmap, pte, va & ~L2_OFFSET,
3838                             &lock);
3839                 KASSERT(lock == VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m),
3840                     ("inconsistent pv lock %p %p for page %p",
3841                     lock, VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m), m));
3842                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3843         }
3844         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3845                 pmap = PV_PMAP(pv);
3846                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3847                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
3848                         md_gen = m->md.pv_gen;
3849                         rw_wunlock(lock);
3850                         PMAP_LOCK(pmap);
3851                         rw_wlock(lock);
3852                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen ||
3853                             md_gen != m->md.pv_gen) {
3854                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3855                                 rw_wunlock(lock);
3856                                 goto retry_pv_loop;
3857                         }
3858                 }
3859                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3860 retry:
3861                 oldpte = pmap_load(pte);
3862                 if ((oldpte & ATTR_AP_RW_BIT) == ATTR_AP(ATTR_AP_RW)) {
3863                         if (!atomic_cmpset_long(pte, oldpte,
3864                             oldpte | ATTR_AP(ATTR_AP_RO)))
3865                                 goto retry;
3866                         if ((oldpte & ATTR_AF) != 0)
3867                                 vm_page_dirty(m);
3868                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3869                 }
3870                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3871         }
3872         rw_wunlock(lock);
3873         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3874 }
3875
3876 static __inline boolean_t
3877 safe_to_clear_referenced(pmap_t pmap, pt_entry_t pte)
3878 {
3879
3880         return (FALSE);
3881 }
3882
3883 /*
3884  *      pmap_ts_referenced:
3885  *
3886  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3887  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3888  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3889  *      reference bits set.
3890  *
3891  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
3892  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
3893  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
3894  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
3895  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
3896  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
3897  *      to pmap_is_modified().
3898  */
3899 int
3900 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3901 {
3902         struct md_page *pvh;
3903         pv_entry_t pv, pvf;
3904         pmap_t pmap;
3905         struct rwlock *lock;
3906         pd_entry_t *pde, tpde;
3907         pt_entry_t *pte, tpte;
3908         pt_entry_t *l3;
3909         vm_offset_t va;
3910         vm_paddr_t pa;
3911         int cleared, md_gen, not_cleared, lvl, pvh_gen;
3912         struct spglist free;
3913         bool demoted;
3914
3915         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3916             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
3917         SLIST_INIT(&free);
3918         cleared = 0;
3919         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3920         lock = PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(pa);
3921         pvh = (m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ? &pv_dummy : pa_to_pvh(pa);
3922         rw_wlock(lock);
3923 retry:
3924         not_cleared = 0;
3925         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
3926                 goto small_mappings;
3927         pv = pvf;
3928         do {
3929                 if (pvf == NULL)
3930                         pvf = pv;
3931                 pmap = PV_PMAP(pv);
3932                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3933                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
3934                         rw_wunlock(lock);
3935                         PMAP_LOCK(pmap);
3936                         rw_wlock(lock);
3937                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen) {
3938                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3939                                 goto retry;
3940                         }
3941                 }
3942                 va = pv->pv_va;
3943                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va, &lvl);
3944                 KASSERT(pde != NULL, ("pmap_ts_referenced: no l1 table found"));
3945                 KASSERT(lvl == 1,
3946                     ("pmap_ts_referenced: invalid pde level %d", lvl));
3947                 tpde = pmap_load(pde);
3948                 KASSERT((tpde & ATTR_DESCR_MASK) == L1_TABLE,
3949                     ("pmap_ts_referenced: found an invalid l1 table"));
3950                 pte = pmap_l1_to_l2(pde, pv->pv_va);
3951                 tpte = pmap_load(pte);
3952                 if (pmap_page_dirty(tpte)) {
3953                         /*
3954                          * Although "tpte" is mapping a 2MB page, because
3955                          * this function is called at a 4KB page granularity,
3956                          * we only update the 4KB page under test.
3957                          */
3958                         vm_page_dirty(m);
3959                 }
3960                 if ((tpte & ATTR_AF) != 0) {
3961                         /*
3962                          * Since this reference bit is shared by 512 4KB
3963                          * pages, it should not be cleared every time it is
3964                          * tested.  Apply a simple "hash" function on the
3965                          * physical page number, the virtual superpage number,
3966                          * and the pmap address to select one 4KB page out of
3967                          * the 512 on which testing the reference bit will
3968                          * result in clearing that reference bit.  This
3969                          * function is designed to avoid the selection of the
3970                          * same 4KB page for every 2MB page mapping.
3971                          *
3972                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
3973                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
3974                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
3975                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
3976                          * since the superpage is wired, the current state of
3977                          * its reference bit won't affect page replacement.
3978                          */
3979                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> L2_SHIFT) ^
3980                             (uintptr_t)pmap) & (Ln_ENTRIES - 1)) == 0 &&
3981                             (tpte & ATTR_SW_WIRED) == 0) {
3982                                 if (safe_to_clear_referenced(pmap, tpte)) {
3983                                         /*
3984                                          * TODO: We don't handle the access
3985                                          * flag at all. We need to be able
3986                                          * to set it in  the exception handler.
3987                                          */
3988                                         panic("ARM64TODO: "
3989                                             "safe_to_clear_referenced\n");
3990                                 } else if (pmap_demote_l2_locked(pmap, pte,
3991                                     pv->pv_va, &lock) != NULL) {
3992                                         demoted = true;
3993                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) -
3994                                             (tpte & ~ATTR_MASK);
3995                                         l3 = pmap_l2_to_l3(pte, va);
3996                                         pmap_remove_l3(pmap, l3, va,
3997                                             pmap_load(pte), NULL, &lock);
3998                                 } else
3999                                         demoted = true;
4000
4001                                 if (demoted) {
4002                                         /*
4003                                          * The superpage mapping was removed
4004                                          * entirely and therefore 'pv' is no
4005                                          * longer valid.
4006                                          */
4007                                         if (pvf == pv)
4008                                                 pvf = NULL;
4009                                         pv = NULL;
4010                                 }
4011                                 cleared++;
4012                                 KASSERT(lock == VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m),
4013                                     ("inconsistent pv lock %p %p for page %p",
4014                                     lock, VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m), m));
4015                         } else
4016                                 not_cleared++;
4017                 }
4018                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4019                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4020                 if (pv != NULL && TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4021                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4022                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4023                         pvh->pv_gen++;
4024                 }
4025                 if (cleared + not_cleared >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
4026                         goto out;
4027         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
4028 small_mappings:
4029         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
4030                 goto out;
4031         pv = pvf;
4032         do {
4033                 if (pvf == NULL)
4034                         pvf = pv;
4035                 pmap = PV_PMAP(pv);
4036                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
4037                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
4038                         md_gen = m->md.pv_gen;
4039                         rw_wunlock(lock);
4040                         PMAP_LOCK(pmap);
4041                         rw_wlock(lock);
4042                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen || md_gen != m->md.pv_gen) {
4043                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4044                                 goto retry;
4045                         }
4046                 }
4047                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va, &lvl);
4048                 KASSERT(pde != NULL, ("pmap_ts_referenced: no l2 table found"));
4049                 KASSERT(lvl == 2,
4050                     ("pmap_ts_referenced: invalid pde level %d", lvl));
4051                 tpde = pmap_load(pde);
4052                 KASSERT((tpde & ATTR_DESCR_MASK) == L2_TABLE,
4053                     ("pmap_ts_referenced: found an invalid l2 table"));
4054                 pte = pmap_l2_to_l3(pde, pv->pv_va);
4055                 tpte = pmap_load(pte);
4056                 if (pmap_page_dirty(tpte))
4057                         vm_page_dirty(m);
4058                 if ((tpte & ATTR_AF) != 0) {
4059                         if (safe_to_clear_referenced(pmap, tpte)) {
4060                                 /*
4061                                  * TODO: We don't handle the access flag
4062                                  * at all. We need to be able to set it in
4063                                  * the exception handler.
4064                                  */
4065                                 panic("ARM64TODO: safe_to_clear_referenced\n");
4066                         } else if ((tpte & ATTR_SW_WIRED) == 0) {
4067                                 /*
4068                                  * Wired pages cannot be paged out so
4069                                  * doing accessed bit emulation for
4070                                  * them is wasted effort. We do the
4071                                  * hard work for unwired pages only.
4072                                  */
4073                                 pmap_remove_l3(pmap, pte, pv->pv_va, tpde,
4074                                     &free, &lock);
4075                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4076                                 cleared++;
4077                                 if (pvf == pv)
4078                                         pvf = NULL;
4079                                 pv = NULL;
4080                                 KASSERT(lock == VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m),
4081                                     ("inconsistent pv lock %p %p for page %p",
4082                                     lock, VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m), m));
4083                         } else
4084                                 not_cleared++;
4085                 }
4086                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4087                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4088                 if (pv != NULL && TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4089                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4090                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4091                         m->md.pv_gen++;
4092                 }
4093         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && cleared +
4094             not_cleared < PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
4095 out:
4096         rw_wunlock(lock);
4097         pmap_free_zero_pages(&free);
4098         return (cleared + not_cleared);
4099 }
4100
4101 /*
4102  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
4103  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
4104  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
4105  */
4106 void
4107 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
4108 {
4109 }
4110
4111 /*
4112  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
4113  */
4114 void
4115 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
4116 {
4117
4118         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4119             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
4120         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4121         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
4122             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
4123
4124         /*
4125          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
4126          * If the object containing the page is locked and the page is not
4127          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
4128          */
4129         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4130                 return;
4131
4132         /* ARM64TODO: We lack support for tracking if a page is modified */
4133 }
4134
4135 void *
4136 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4137 {
4138
4139         return ((void *)PHYS_TO_DMAP(pa));
4140 }
4141
4142 void
4143 pmap_unmapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4144 {
4145 }
4146
4147 /*
4148  * Sets the memory attribute for the specified page.
4149  */
4150 void
4151 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
4152 {
4153
4154         m->md.pv_memattr = ma;
4155
4156         /*
4157          * If "m" is a normal page, update its direct mapping.  This update
4158          * can be relied upon to perform any cache operations that are
4159          * required for data coherence.
4160          */
4161         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4162             pmap_change_attr(PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m)), PAGE_SIZE,
4163             m->md.pv_memattr) != 0)
4164                 panic("memory attribute change on the direct map failed");
4165 }
4166
4167 /*
4168  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
4169  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
4170  * completely contained within either the direct map or the kernel map.  If
4171  * the virtual address range is contained within the kernel map, then the
4172  * memory type for each of the corresponding ranges of the direct map is also
4173  * changed.  (The corresponding ranges of the direct map are those ranges that
4174  * map the same physical pages as the specified virtual address range.)  These
4175  * changes to the direct map are necessary because Intel describes the
4176  * behavior of their processors as "undefined" if two or more mappings to the
4177  * same physical page have different memory types.
4178  *
4179  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
4180  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
4181  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
4182  * there was insufficient memory available to complete the change.  In the
4183  * latter case, the memory type may have been changed on some part of the
4184  * virtual address range or the direct map.
4185  */
4186 static int
4187 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
4188 {
4189         int error;
4190
4191         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
4192         error = pmap_change_attr_locked(va, size, mode);
4193         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4194         return (error);
4195 }
4196
4197 static int
4198 pmap_change_attr_locked(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
4199 {
4200         vm_offset_t base, offset, tmpva;
4201         pt_entry_t l3, *pte, *newpte;
4202         int lvl;
4203
4204         PMAP_LOCK_ASSERT(kernel_pmap, MA_OWNED);
4205         base = trunc_page(va);
4206         offset = va & PAGE_MASK;
4207         size = round_page(offset + size);
4208
4209         if (!VIRT_IN_DMAP(base))
4210                 return (EINVAL);
4211
4212         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
4213                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, va, &lvl);
4214                 if (pte == NULL)
4215                         return (EINVAL);
4216
4217                 if ((pmap_load(pte) & ATTR_IDX_MASK) == ATTR_IDX(mode)) {
4218                         /*
4219                          * We already have the correct attribute,
4220                          * ignore this entry.
4221                          */
4222                         switch (lvl) {
4223                         default:
4224                                 panic("Invalid DMAP table level: %d\n", lvl);
4225                         case 1:
4226                                 tmpva = (tmpva & ~L1_OFFSET) + L1_SIZE;
4227                                 break;
4228                         case 2:
4229                                 tmpva = (tmpva & ~L2_OFFSET) + L2_SIZE;
4230                                 break;
4231                         case 3:
4232                                 tmpva += PAGE_SIZE;
4233                                 break;
4234                         }
4235                 } else {
4236                         /*
4237                          * Split the entry to an level 3 table, then
4238                          * set the new attribute.
4239                          */
4240                         switch (lvl) {
4241                         default:
4242                                 panic("Invalid DMAP table level: %d\n", lvl);
4243                         case 1:
4244                                 newpte = pmap_demote_l1(kernel_pmap, pte,
4245                                     tmpva & ~L1_OFFSET);
4246                                 if (newpte == NULL)
4247                                         return (EINVAL);
4248                                 pte = pmap_l1_to_l2(pte, tmpva);
4249                         case 2:
4250                                 newpte = pmap_demote_l2(kernel_pmap, pte,
4251                                     tmpva & ~L2_OFFSET);
4252                                 if (newpte == NULL)
4253                                         return (EINVAL);
4254                                 pte = pmap_l2_to_l3(pte, tmpva);
4255                         case 3:
4256                                 /* Update the entry */
4257                                 l3 = pmap_load(pte);
4258                                 l3 &= ~ATTR_IDX_MASK;
4259                                 l3 |= ATTR_IDX(mode);
4260
4261                                 pmap_update_entry(kernel_pmap, pte, l3, tmpva,
4262                                     PAGE_SIZE);
4263
4264                                 /*
4265                                  * If moving to a non-cacheable entry flush
4266                                  * the cache.
4267                                  */
4268                                 if (mode == VM_MEMATTR_UNCACHEABLE)
4269                                         cpu_dcache_wbinv_range(tmpva, L3_SIZE);
4270
4271                                 break;
4272                         }
4273                         tmpva += PAGE_SIZE;
4274                 }
4275         }
4276
4277         return (0);
4278 }
4279
4280 /*
4281  * Create an L2 table to map all addresses within an L1 mapping.
4282  */
4283 static pt_entry_t *
4284 pmap_demote_l1(pmap_t pmap, pt_entry_t *l1, vm_offset_t va)
4285 {
4286         pt_entry_t *l2, newl2, oldl1;
4287         vm_offset_t tmpl1;
4288         vm_paddr_t l2phys, phys;
4289         vm_page_t ml2;
4290         int i;
4291
4292         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4293         oldl1 = pmap_load(l1);
4294         KASSERT((oldl1 & ATTR_DESCR_MASK) == L1_BLOCK,
4295             ("pmap_demote_l1: Demoting a non-block entry"));
4296         KASSERT((va & L1_OFFSET) == 0,
4297             ("pmap_demote_l1: Invalid virtual address %#lx", va));
4298         KASSERT((oldl1 & ATTR_SW_MANAGED) == 0,
4299             ("pmap_demote_l1: Level 1 table shouldn't be managed"));
4300
4301         tmpl1 = 0;
4302         if (va <= (vm_offset_t)l1 && va + L1_SIZE > (vm_offset_t)l1) {
4303                 tmpl1 = kva_alloc(PAGE_SIZE);
4304                 if (tmpl1 == 0)
4305                         return (NULL);
4306         }
4307
4308         if ((ml2 = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_INTERRUPT |
4309             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
4310                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_l1: failure for va %#lx"
4311                     " in pmap %p", va, pmap);
4312                 return (NULL);
4313         }
4314
4315         l2phys = VM_PAGE_TO_PHYS(ml2);
4316         l2 = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(l2phys);
4317
4318         /* Address the range points at */
4319         phys = oldl1 & ~ATTR_MASK;
4320         /* The attributed from the old l1 table to be copied */
4321         newl2 = oldl1 & ATTR_MASK;
4322
4323         /* Create the new entries */
4324         for (i = 0; i < Ln_ENTRIES; i++) {
4325                 l2[i] = newl2 | phys;
4326                 phys += L2_SIZE;
4327         }
4328         cpu_dcache_wb_range((vm_offset_t)l2, PAGE_SIZE);
4329         KASSERT(l2[0] == ((oldl1 & ~ATTR_DESCR_MASK) | L2_BLOCK),
4330             ("Invalid l2 page (%lx != %lx)", l2[0],
4331             (oldl1 & ~ATTR_DESCR_MASK) | L2_BLOCK));
4332
4333         if (tmpl1 != 0) {
4334                 pmap_kenter(tmpl1, PAGE_SIZE,
4335                     DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)l1) & ~L3_OFFSET, CACHED_MEMORY);
4336                 l1 = (pt_entry_t *)(tmpl1 + ((vm_offset_t)l1 & PAGE_MASK));
4337         }
4338
4339         pmap_update_entry(pmap, l1, l2phys | L1_TABLE, va, PAGE_SIZE);
4340
4341         if (tmpl1 != 0) {
4342                 pmap_kremove(tmpl1);
4343                 kva_free(tmpl1, PAGE_SIZE);
4344         }
4345
4346         return (l2);
4347 }
4348
4349 /*
4350  * Create an L3 table to map all addresses within an L2 mapping.
4351  */
4352 static pt_entry_t *
4353 pmap_demote_l2_locked(pmap_t pmap, pt_entry_t *l2, vm_offset_t va,
4354     struct rwlock **lockp)
4355 {
4356         pt_entry_t *l3, newl3, oldl2;
4357         vm_offset_t tmpl2;
4358         vm_paddr_t l3phys, phys;
4359         vm_page_t ml3;
4360         int i;
4361
4362         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4363         l3 = NULL;
4364         oldl2 = pmap_load(l2);
4365         KASSERT((oldl2 & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK,
4366             ("pmap_demote_l2: Demoting a non-block entry"));
4367         KASSERT((va & L2_OFFSET) == 0,
4368             ("pmap_demote_l2: Invalid virtual address %#lx", va));
4369
4370         tmpl2 = 0;
4371         if (va <= (vm_offset_t)l2 && va + L2_SIZE > (vm_offset_t)l2) {
4372                 tmpl2 = kva_alloc(PAGE_SIZE);
4373                 if (tmpl2 == 0)
4374                         return (NULL);
4375         }
4376
4377         if ((ml3 = pmap_lookup_pt_page(pmap, va)) != NULL) {
4378                 pmap_remove_pt_page(pmap, ml3);
4379         } else {
4380                 ml3 = vm_page_alloc(NULL, pmap_l2_pindex(va),
4381                     (VIRT_IN_DMAP(va) ? VM_ALLOC_INTERRUPT : VM_ALLOC_NORMAL) |
4382                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED);
4383                 if (ml3 == NULL) {
4384                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_l2: failure for va %#lx"
4385                             " in pmap %p", va, pmap);
4386                         goto fail;
4387                 }
4388                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
4389                         pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
4390         }
4391
4392         l3phys = VM_PAGE_TO_PHYS(ml3);
4393         l3 = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(l3phys);
4394
4395         /* Address the range points at */
4396         phys = oldl2 & ~ATTR_MASK;
4397         /* The attributed from the old l2 table to be copied */
4398         newl3 = (oldl2 & (ATTR_MASK & ~ATTR_DESCR_MASK)) | L3_PAGE;
4399
4400         /*
4401          * If the page table page is new, initialize it.
4402          */
4403         if (ml3->wire_count == 1) {
4404                 for (i = 0; i < Ln_ENTRIES; i++) {
4405                         l3[i] = newl3 | phys;
4406                         phys += L3_SIZE;
4407                 }
4408                 cpu_dcache_wb_range((vm_offset_t)l3, PAGE_SIZE);
4409         }
4410         KASSERT(l3[0] == ((oldl2 & ~ATTR_DESCR_MASK) | L3_PAGE),
4411             ("Invalid l3 page (%lx != %lx)", l3[0],
4412             (oldl2 & ~ATTR_DESCR_MASK) | L3_PAGE));
4413
4414         /*
4415          * Map the temporary page so we don't lose access to the l2 table.
4416          */
4417         if (tmpl2 != 0) {
4418                 pmap_kenter(tmpl2, PAGE_SIZE,
4419                     DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)l2) & ~L3_OFFSET, CACHED_MEMORY);
4420                 l2 = (pt_entry_t *)(tmpl2 + ((vm_offset_t)l2 & PAGE_MASK));
4421         }
4422
4423         /*
4424          * The spare PV entries must be reserved prior to demoting the
4425          * mapping, that is, prior to changing the PDE.  Otherwise, the state
4426          * of the L2 and the PV lists will be inconsistent, which can result
4427          * in reclaim_pv_chunk() attempting to remove a PV entry from the
4428          * wrong PV list and pmap_pv_demote_l2() failing to find the expected
4429          * PV entry for the 2MB page mapping that is being demoted.
4430          */
4431         if ((oldl2 & ATTR_SW_MANAGED) != 0)
4432                 reserve_pv_entries(pmap, Ln_ENTRIES - 1, lockp);
4433
4434         pmap_update_entry(pmap, l2, l3phys | L2_TABLE, va, PAGE_SIZE);
4435
4436         /*
4437          * Demote the PV entry.
4438          */
4439         if ((oldl2 & ATTR_SW_MANAGED) != 0)
4440                 pmap_pv_demote_l2(pmap, va, oldl2 & ~ATTR_MASK, lockp);
4441
4442         atomic_add_long(&pmap_l2_demotions, 1);
4443         CTR3(KTR_PMAP, "pmap_demote_l2: success for va %#lx"
4444             " in pmap %p %lx", va, pmap, l3[0]);
4445
4446 fail:
4447         if (tmpl2 != 0) {
4448                 pmap_kremove(tmpl2);
4449                 kva_free(tmpl2, PAGE_SIZE);
4450         }
4451
4452         return (l3);
4453
4454 }
4455
4456 static pt_entry_t *
4457 pmap_demote_l2(pmap_t pmap, pt_entry_t *l2, vm_offset_t va)
4458 {
4459         struct rwlock *lock;
4460         pt_entry_t *l3;
4461
4462         lock = NULL;
4463         l3 = pmap_demote_l2_locked(pmap, l2, va, &lock);
4464         if (lock != NULL)
4465                 rw_wunlock(lock);
4466         return (l3);
4467 }
4468
4469 /*
4470  * perform the pmap work for mincore
4471  */
4472 int
4473 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
4474 {
4475         pd_entry_t *l1p, l1;
4476         pd_entry_t *l2p, l2;
4477         pt_entry_t *l3p, l3;
4478         vm_paddr_t pa;
4479         bool managed;
4480         int val;
4481
4482         PMAP_LOCK(pmap);
4483 retry:
4484         pa = 0;
4485         val = 0;
4486         managed = false;
4487
4488         l1p = pmap_l1(pmap, addr);
4489         if (l1p == NULL) /* No l1 */
4490                 goto done;
4491
4492         l1 = pmap_load(l1p);
4493         if ((l1 & ATTR_DESCR_MASK) == L1_INVAL)
4494                 goto done;
4495
4496         if ((l1 & ATTR_DESCR_MASK) == L1_BLOCK) {
4497                 pa = (l1 & ~ATTR_MASK) | (addr & L1_OFFSET);
4498                 managed = (l1 & ATTR_SW_MANAGED) == ATTR_SW_MANAGED;
4499                 val = MINCORE_SUPER | MINCORE_INCORE;
4500                 if (pmap_page_dirty(l1))
4501                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4502                 if ((l1 & ATTR_AF) == ATTR_AF)
4503                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4504                 goto done;
4505         }
4506
4507         l2p = pmap_l1_to_l2(l1p, addr);
4508         if (l2p == NULL) /* No l2 */
4509                 goto done;
4510
4511         l2 = pmap_load(l2p);
4512         if ((l2 & ATTR_DESCR_MASK) == L2_INVAL)
4513                 goto done;
4514
4515         if ((l2 & ATTR_DESCR_MASK) == L2_BLOCK) {
4516                 pa = (l2 & ~ATTR_MASK) | (addr & L2_OFFSET);
4517                 managed = (l2 & ATTR_SW_MANAGED) == ATTR_SW_MANAGED;
4518                 val = MINCORE_SUPER | MINCORE_INCORE;
4519                 if (pmap_page_dirty(l2))
4520                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4521                 if ((l2 & ATTR_AF) == ATTR_AF)
4522                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4523                 goto done;
4524         }
4525
4526         l3p = pmap_l2_to_l3(l2p, addr);
4527         if (l3p == NULL) /* No l3 */
4528                 goto done;
4529
4530         l3 = pmap_load(l2p);
4531         if ((l3 & ATTR_DESCR_MASK) == L3_INVAL)
4532                 goto done;
4533
4534         if ((l3 & ATTR_DESCR_MASK) == L3_PAGE) {
4535                 pa = (l3 & ~ATTR_MASK) | (addr & L3_OFFSET);
4536                 managed = (l3 & ATTR_SW_MANAGED) == ATTR_SW_MANAGED;
4537                 val = MINCORE_INCORE;
4538                 if (pmap_page_dirty(l3))
4539                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4540                 if ((l3 & ATTR_AF) == ATTR_AF)
4541                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4542         }
4543
4544 done:
4545         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
4546             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) && managed) {
4547                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
4548                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
4549                         goto retry;
4550         } else
4551                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
4552         PMAP_UNLOCK(pmap);
4553
4554         return (val);
4555 }
4556
4557 void
4558 pmap_activate(struct thread *td)
4559 {
4560         pmap_t  pmap;
4561
4562         critical_enter();
4563         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
4564         td->td_pcb->pcb_l0addr = vtophys(pmap->pm_l0);
4565         __asm __volatile("msr ttbr0_el1, %0" : : "r"(td->td_pcb->pcb_l0addr));
4566         pmap_invalidate_all(pmap);
4567         critical_exit();
4568 }
4569
4570 void
4571 pmap_sync_icache(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
4572 {
4573
4574         if (va >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
4575                 cpu_icache_sync_range(va, sz);
4576         } else {
4577                 u_int len, offset;
4578                 vm_paddr_t pa;
4579
4580                 /* Find the length of data in this page to flush */
4581                 offset = va & PAGE_MASK;
4582                 len = imin(PAGE_SIZE - offset, sz);
4583
4584                 while (sz != 0) {
4585                         /* Extract the physical address & find it in the DMAP */
4586                         pa = pmap_extract(pmap, va);
4587                         if (pa != 0)
4588                                 cpu_icache_sync_range(PHYS_TO_DMAP(pa), len);
4589
4590                         /* Move to the next page */
4591                         sz -= len;
4592                         va += len;
4593                         /* Set the length for the next iteration */
4594                         len = imin(PAGE_SIZE, sz);
4595                 }
4596         }
4597 }
4598
4599 int
4600 pmap_fault(pmap_t pmap, uint64_t esr, uint64_t far)
4601 {
4602 #ifdef SMP
4603         uint64_t par;
4604 #endif
4605
4606         switch (ESR_ELx_EXCEPTION(esr)) {
4607         case EXCP_DATA_ABORT_L:
4608         case EXCP_DATA_ABORT:
4609                 break;
4610         default:
4611                 return (KERN_FAILURE);
4612         }
4613
4614 #ifdef SMP
4615         PMAP_LOCK(pmap);
4616         switch (esr & ISS_DATA_DFSC_MASK) {
4617         case ISS_DATA_DFSC_TF_L0:
4618         case ISS_DATA_DFSC_TF_L1:
4619         case ISS_DATA_DFSC_TF_L2:
4620         case ISS_DATA_DFSC_TF_L3:
4621                 /* Ask the MMU to check the address */
4622                 if (pmap == kernel_pmap)
4623                         par = arm64_address_translate_s1e1r(far);
4624                 else
4625                         par = arm64_address_translate_s1e0r(far);
4626
4627                 /*
4628                  * If the translation was successful the address was invalid
4629                  * due to a break-before-make sequence. We can unlock and
4630                  * return success to the trap handler.
4631                  */
4632                 if (PAR_SUCCESS(par)) {
4633                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4634                         return (KERN_SUCCESS);
4635                 }
4636                 break;
4637         default:
4638                 break;
4639         }
4640         PMAP_UNLOCK(pmap);
4641 #endif
4642
4643         return (KERN_FAILURE);
4644 }
4645
4646 /*
4647  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
4648  *      different alignment might result in more superpage mappings.
4649  */
4650 void
4651 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
4652     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
4653 {
4654         vm_offset_t superpage_offset;
4655
4656         if (size < L2_SIZE)
4657                 return;
4658         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
4659                 offset += ptoa(object->pg_color);
4660         superpage_offset = offset & L2_OFFSET;
4661         if (size - ((L2_SIZE - superpage_offset) & L2_OFFSET) < L2_SIZE ||
4662             (*addr & L2_OFFSET) == superpage_offset)
4663                 return;
4664         if ((*addr & L2_OFFSET) < superpage_offset)
4665                 *addr = (*addr & ~L2_OFFSET) + superpage_offset;
4666         else
4667                 *addr = ((*addr + L2_OFFSET) & ~L2_OFFSET) + superpage_offset;
4668 }
4669
4670 /**
4671  * Get the kernel virtual address of a set of physical pages. If there are
4672  * physical addresses not covered by the DMAP perform a transient mapping
4673  * that will be removed when calling pmap_unmap_io_transient.
4674  *
4675  * \param page        The pages the caller wishes to obtain the virtual
4676  *                    address on the kernel memory map.
4677  * \param vaddr       On return contains the kernel virtual memory address
4678  *                    of the pages passed in the page parameter.
4679  * \param count       Number of pages passed in.
4680  * \param can_fault   TRUE if the thread using the mapped pages can take
4681  *                    page faults, FALSE otherwise.
4682  *
4683  * \returns TRUE if the caller must call pmap_unmap_io_transient when
4684  *          finished or FALSE otherwise.
4685  *
4686  */
4687 boolean_t
4688 pmap_map_io_transient(vm_page_t page[], vm_offset_t vaddr[], int count,
4689     boolean_t can_fault)
4690 {
4691         vm_paddr_t paddr;
4692         boolean_t needs_mapping;
4693         int error, i;
4694
4695         /*
4696          * Allocate any KVA space that we need, this is done in a separate
4697          * loop to prevent calling vmem_alloc while pinned.
4698          */
4699         needs_mapping = FALSE;
4700         for (i = 0; i < count; i++) {
4701                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
4702                 if (__predict_false(!PHYS_IN_DMAP(paddr))) {
4703                         error = vmem_alloc(kernel_arena, PAGE_SIZE,
4704                             M_BESTFIT | M_WAITOK, &vaddr[i]);
4705                         KASSERT(error == 0, ("vmem_alloc failed: %d", error));
4706                         needs_mapping = TRUE;
4707                 } else {
4708                         vaddr[i] = PHYS_TO_DMAP(paddr);
4709                 }
4710         }
4711
4712         /* Exit early if everything is covered by the DMAP */
4713         if (!needs_mapping)
4714                 return (FALSE);
4715
4716         if (!can_fault)
4717                 sched_pin();
4718         for (i = 0; i < count; i++) {
4719                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
4720                 if (!PHYS_IN_DMAP(paddr)) {
4721                         panic(
4722                            "pmap_map_io_transient: TODO: Map out of DMAP data");
4723                 }
4724         }
4725
4726         return (needs_mapping);
4727 }
4728
4729 void
4730 pmap_unmap_io_transient(vm_page_t page[], vm_offset_t vaddr[], int count,
4731     boolean_t can_fault)
4732 {
4733         vm_paddr_t paddr;
4734         int i;
4735
4736         if (!can_fault)
4737                 sched_unpin();
4738         for (i = 0; i < count; i++) {
4739                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
4740                 if (!PHYS_IN_DMAP(paddr)) {
4741                         panic("ARM64TODO: pmap_unmap_io_transient: Unmap data");
4742                 }
4743         }
4744 }