]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/mips/mips/pmap.c
contrib/tzdata: import tzdata 2020f
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / mips / mips / pmap.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
3  *
4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 1994 David Greenman
9  * All rights reserved.
10  *
11  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
12  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
13  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
14  *
15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
16  * modification, are permitted provided that the following conditions
17  * are met:
18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
22  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
23  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
24  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
25  *    without specific prior written permission.
26  *
27  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
28  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
29  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
30  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
31  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
32  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
33  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
34  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
35  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
36  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
37  * SUCH DAMAGE.
38  *
39  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
40  *      from: src/sys/i386/i386/pmap.c,v 1.250.2.8 2000/11/21 00:09:14 ps
41  *      JNPR: pmap.c,v 1.11.2.1 2007/08/16 11:51:06 girish
42  */
43
44 /*
45  *      Manages physical address maps.
46  *
47  *      Since the information managed by this module is
48  *      also stored by the logical address mapping module,
49  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
50  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
51  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
52  *      requested.
53  *
54  *      In order to cope with hardware architectures which
55  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
56  *      this module may delay invalidate or reduced protection
57  *      operations until such time as they are actually
58  *      necessary.  This module is given full information as
59  *      to which processors are currently using which maps,
60  *      and to when physical maps must be made correct.
61  */
62
63 #include <sys/cdefs.h>
64 __FBSDID("$FreeBSD$");
65
66 #include "opt_ddb.h"
67 #include "opt_pmap.h"
68
69 #include <sys/param.h>
70 #include <sys/systm.h>
71 #include <sys/kernel.h>
72 #include <sys/lock.h>
73 #include <sys/mman.h>
74 #include <sys/msgbuf.h>
75 #include <sys/mutex.h>
76 #include <sys/pcpu.h>
77 #include <sys/proc.h>
78 #include <sys/rwlock.h>
79 #include <sys/sched.h>
80 #include <sys/smp.h>
81 #include <sys/sysctl.h>
82 #include <sys/vmmeter.h>
83
84 #ifdef DDB
85 #include <ddb/ddb.h>
86 #endif
87
88 #include <vm/vm.h>
89 #include <vm/vm_param.h>
90 #include <vm/vm_kern.h>
91 #include <vm/vm_page.h>
92 #include <vm/vm_phys.h>
93 #include <vm/vm_map.h>
94 #include <vm/vm_object.h>
95 #include <vm/vm_extern.h>
96 #include <vm/vm_pageout.h>
97 #include <vm/vm_pager.h>
98 #include <vm/vm_dumpset.h>
99 #include <vm/uma.h>
100
101 #include <machine/cache.h>
102 #include <machine/md_var.h>
103 #include <machine/tlb.h>
104
105 #undef PMAP_DEBUG
106
107 #if !defined(DIAGNOSTIC)
108 #define PMAP_INLINE __inline
109 #else
110 #define PMAP_INLINE
111 #endif
112
113 #ifdef PV_STATS
114 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
115 #else
116 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
117 #endif
118
119 /*
120  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
121  */
122 #define pmap_seg_index(v)       (((v) >> SEGSHIFT) & (NPDEPG - 1))
123 #define pmap_pde_index(v)       (((v) >> PDRSHIFT) & (NPDEPG - 1))
124 #define pmap_pte_index(v)       (((v) >> PAGE_SHIFT) & (NPTEPG - 1))
125 #define pmap_pde_pindex(v)      ((v) >> PDRSHIFT)
126
127 #ifdef __mips_n64
128 #define NUPDE                   (NPDEPG * NPDEPG)
129 #define NUSERPGTBLS             (NUPDE + NPDEPG)
130 #else
131 #define NUPDE                   (NPDEPG)
132 #define NUSERPGTBLS             (NUPDE)
133 #endif
134
135 #define is_kernel_pmap(x)       ((x) == kernel_pmap)
136
137 struct pmap kernel_pmap_store;
138 pd_entry_t *kernel_segmap;
139
140 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
141 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
142
143 static int need_local_mappings;
144
145 static int nkpt;
146 unsigned pmap_max_asid;         /* max ASID supported by the system */
147
148 #define PMAP_ASID_RESERVED      0
149
150 vm_offset_t kernel_vm_end = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
151
152 static void pmap_asid_alloc(pmap_t pmap);
153
154 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
155
156 /*
157  * Data for the pv entry allocation mechanism
158  */
159 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
160 static int pv_entry_count;
161
162 static void free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
163 static void free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
164 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
165 static vm_page_t pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap);
166 static void pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
167 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
168     vm_offset_t va);
169 static vm_page_t pmap_alloc_direct_page(unsigned int index, int req);
170 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
171     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
172 static void pmap_grow_direct_page(int req);
173 static int pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
174     pd_entry_t pde);
175 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va);
176 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va);
177 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_page_t mpte,
178     vm_offset_t va, vm_page_t m);
179 static void pmap_update_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pt_entry_t pte);
180 static void pmap_invalidate_all(pmap_t pmap);
181 static void pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
182 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
183
184 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
185 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex, u_int flags);
186 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, pd_entry_t);
187 static pt_entry_t init_pte_prot(vm_page_t m, vm_prot_t access, vm_prot_t prot);
188
189 static void pmap_invalidate_page_action(void *arg);
190 static void pmap_invalidate_range_action(void *arg);
191 static void pmap_update_page_action(void *arg);
192
193 #ifndef __mips_n64
194
195 static vm_offset_t crashdumpva;
196
197 /*
198  * These functions are for high memory (memory above 512Meg in 32 bit) support.
199  * The highmem area does not have a KSEG0 mapping, and we need a mechanism to
200  * do temporary per-CPU mappings for pmap_zero_page, pmap_copy_page etc.
201  *
202  * At bootup, we reserve 2 virtual pages per CPU for mapping highmem pages. To
203  * access a highmem physical address on a CPU, we map the physical address to
204  * the reserved virtual address for the CPU in the kernel pagetable.
205  */
206
207 static void
208 pmap_init_reserved_pages(void)
209 {
210         struct pcpu *pc;
211         vm_offset_t pages;
212         int i;
213
214         if (need_local_mappings == 0)
215                 return;
216
217         CPU_FOREACH(i) {
218                 pc = pcpu_find(i);
219                 /*
220                  * Skip if the mapping has already been initialized,
221                  * i.e. this is the BSP.
222                  */
223                 if (pc->pc_cmap1_addr != 0)
224                         continue;
225                 pages =  kva_alloc(PAGE_SIZE * 3);
226                 if (pages == 0)
227                         panic("%s: unable to allocate KVA", __func__);
228                 pc->pc_cmap1_ptep = pmap_pte(kernel_pmap, pages);
229                 pc->pc_cmap2_ptep = pmap_pte(kernel_pmap, pages + PAGE_SIZE);
230                 pc->pc_qmap_ptep =
231                     pmap_pte(kernel_pmap, pages + (PAGE_SIZE * 2));
232                 pc->pc_cmap1_addr = pages;
233                 pc->pc_cmap2_addr = pages + PAGE_SIZE;
234                 pc->pc_qmap_addr = pages + (PAGE_SIZE * 2);
235         }
236 }
237 SYSINIT(rpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_reserved_pages, NULL);
238
239 static __inline void
240 pmap_alloc_lmem_map(void)
241 {
242         PCPU_SET(cmap1_addr, virtual_avail);
243         PCPU_SET(cmap2_addr, virtual_avail + PAGE_SIZE);
244         PCPU_SET(cmap1_ptep, pmap_pte(kernel_pmap, virtual_avail));
245         PCPU_SET(cmap2_ptep, pmap_pte(kernel_pmap, virtual_avail + PAGE_SIZE));
246         PCPU_SET(qmap_addr, virtual_avail + (2 * PAGE_SIZE));
247         PCPU_SET(qmap_ptep, pmap_pte(kernel_pmap, virtual_avail + (2 * PAGE_SIZE)));
248         crashdumpva = virtual_avail + (3 * PAGE_SIZE);
249         virtual_avail += PAGE_SIZE * 4;
250 }
251
252 static __inline vm_offset_t
253 pmap_lmem_map1(vm_paddr_t phys)
254 {
255         critical_enter();
256         *PCPU_GET(cmap1_ptep) =
257             TLBLO_PA_TO_PFN(phys) | PTE_C_CACHE | PTE_D | PTE_V | PTE_G;
258         return (PCPU_GET(cmap1_addr));
259 }
260
261 static __inline vm_offset_t
262 pmap_lmem_map2(vm_paddr_t phys1, vm_paddr_t phys2)
263 {
264         critical_enter();
265         *PCPU_GET(cmap1_ptep) =
266             TLBLO_PA_TO_PFN(phys1) | PTE_C_CACHE | PTE_D | PTE_V | PTE_G;
267         *PCPU_GET(cmap2_ptep) =
268             TLBLO_PA_TO_PFN(phys2) | PTE_C_CACHE | PTE_D | PTE_V | PTE_G;
269         return (PCPU_GET(cmap1_addr));
270 }
271
272 static __inline void
273 pmap_lmem_unmap(void)
274 {
275          *PCPU_GET(cmap1_ptep) = PTE_G;
276         tlb_invalidate_address(kernel_pmap, PCPU_GET(cmap1_addr));
277         if (*PCPU_GET(cmap2_ptep) != PTE_G) {
278                 *PCPU_GET(cmap2_ptep) = PTE_G;
279                 tlb_invalidate_address(kernel_pmap, PCPU_GET(cmap2_addr));
280         }
281         critical_exit();
282 }
283
284 #else  /* __mips_n64 */
285
286 static __inline void
287 pmap_alloc_lmem_map(void)
288 {
289 }
290
291 static __inline vm_offset_t
292 pmap_lmem_map1(vm_paddr_t phys)
293 {
294
295         return (0);
296 }
297
298 static __inline vm_offset_t
299 pmap_lmem_map2(vm_paddr_t phys1, vm_paddr_t phys2)
300 {
301
302         return (0);
303 }
304
305 static __inline vm_offset_t
306 pmap_lmem_unmap(void)
307 {
308
309         return (0);
310 }
311 #endif /* !__mips_n64 */
312
313 static __inline int
314 pmap_pte_cache_bits(vm_paddr_t pa, vm_page_t m)
315 {
316         vm_memattr_t ma;
317
318         ma = pmap_page_get_memattr(m);
319         if (ma == VM_MEMATTR_WRITE_BACK && !is_cacheable_mem(pa))
320                 ma = VM_MEMATTR_UNCACHEABLE;
321         return PTE_C(ma);
322 }
323 #define PMAP_PTE_SET_CACHE_BITS(pte, pa, m) {   \
324         pte &= ~PTE_C_MASK;                     \
325         pte |= pmap_pte_cache_bits(pa, m);      \
326 }
327
328 /*
329  * Page table entry lookup routines.
330  */
331 static __inline pd_entry_t *
332 pmap_segmap(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
333 {
334
335         return (&pmap->pm_segtab[pmap_seg_index(va)]);
336 }
337
338 #ifdef __mips_n64
339 static __inline pd_entry_t *
340 pmap_pdpe_to_pde(pd_entry_t *pdpe, vm_offset_t va)
341 {
342         pd_entry_t *pde;
343
344         pde = (pd_entry_t *)*pdpe;
345         return (&pde[pmap_pde_index(va)]);
346 }
347
348 static __inline pd_entry_t *
349 pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
350 {
351         pd_entry_t *pdpe;
352
353         pdpe = pmap_segmap(pmap, va);
354         if (*pdpe == NULL)
355                 return (NULL);
356
357         return (pmap_pdpe_to_pde(pdpe, va));
358 }
359 #else
360 static __inline pd_entry_t *
361 pmap_pdpe_to_pde(pd_entry_t *pdpe, vm_offset_t va)
362 {
363
364         return (pdpe);
365 }
366
367 static __inline
368 pd_entry_t *pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
369 {
370
371         return (pmap_segmap(pmap, va));
372 }
373 #endif
374
375 static __inline pt_entry_t *
376 pmap_pde_to_pte(pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
377 {
378         pt_entry_t *pte;
379
380         pte = (pt_entry_t *)*pde;
381         return (&pte[pmap_pte_index(va)]);
382 }
383
384 pt_entry_t *
385 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
386 {
387         pd_entry_t *pde;
388
389         pde = pmap_pde(pmap, va);
390         if (pde == NULL || *pde == NULL)
391                 return (NULL);
392
393         return (pmap_pde_to_pte(pde, va));
394 }
395
396 vm_offset_t
397 pmap_steal_memory(vm_size_t size)
398 {
399         vm_paddr_t bank_size, pa;
400         vm_offset_t va;
401
402         size = round_page(size);
403         bank_size = phys_avail[1] - phys_avail[0];
404         while (size > bank_size) {
405                 int i;
406
407                 for (i = 0; phys_avail[i + 2]; i += 2) {
408                         phys_avail[i] = phys_avail[i + 2];
409                         phys_avail[i + 1] = phys_avail[i + 3];
410                 }
411                 phys_avail[i] = 0;
412                 phys_avail[i + 1] = 0;
413                 if (!phys_avail[0])
414                         panic("pmap_steal_memory: out of memory");
415                 bank_size = phys_avail[1] - phys_avail[0];
416         }
417
418         pa = phys_avail[0];
419         phys_avail[0] += size;
420         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(pa) == 0)
421                 panic("Out of memory below 512Meg?");
422         va = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(pa);
423         bzero((caddr_t)va, size);
424         return (va);
425 }
426
427 /*
428  * Bootstrap the system enough to run with virtual memory.  This
429  * assumes that the phys_avail array has been initialized.
430  */
431 static void
432 pmap_create_kernel_pagetable(void)
433 {
434         int i, j;
435         vm_offset_t ptaddr;
436         pt_entry_t *pte;
437 #ifdef __mips_n64
438         pd_entry_t *pde;
439         vm_offset_t pdaddr;
440         int npt, npde;
441 #endif
442
443         /*
444          * Allocate segment table for the kernel
445          */
446         kernel_segmap = (pd_entry_t *)pmap_steal_memory(PAGE_SIZE);
447
448         /*
449          * Allocate second level page tables for the kernel
450          */
451 #ifdef __mips_n64
452         npde = howmany(NKPT, NPDEPG);
453         pdaddr = pmap_steal_memory(PAGE_SIZE * npde);
454 #endif
455         nkpt = NKPT;
456         ptaddr = pmap_steal_memory(PAGE_SIZE * nkpt);
457
458         /*
459          * The R[4-7]?00 stores only one copy of the Global bit in the
460          * translation lookaside buffer for each 2 page entry. Thus invalid
461          * entrys must have the Global bit set so when Entry LO and Entry HI
462          * G bits are anded together they will produce a global bit to store
463          * in the tlb.
464          */
465         for (i = 0, pte = (pt_entry_t *)ptaddr; i < (nkpt * NPTEPG); i++, pte++)
466                 *pte = PTE_G;
467
468 #ifdef __mips_n64
469         for (i = 0,  npt = nkpt; npt > 0; i++) {
470                 kernel_segmap[i] = (pd_entry_t)(pdaddr + i * PAGE_SIZE);
471                 pde = (pd_entry_t *)kernel_segmap[i];
472
473                 for (j = 0; j < NPDEPG && npt > 0; j++, npt--)
474                         pde[j] = (pd_entry_t)(ptaddr + (i * NPDEPG + j) * PAGE_SIZE);
475         }
476 #else
477         for (i = 0, j = pmap_seg_index(VM_MIN_KERNEL_ADDRESS); i < nkpt; i++, j++)
478                 kernel_segmap[j] = (pd_entry_t)(ptaddr + (i * PAGE_SIZE));
479 #endif
480
481         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
482         kernel_pmap->pm_segtab = kernel_segmap;
483         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);
484         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
485         kernel_pmap->pm_asid[0].asid = PMAP_ASID_RESERVED;
486         kernel_pmap->pm_asid[0].gen = 0;
487         kernel_vm_end += nkpt * NPTEPG * PAGE_SIZE;
488 }
489
490 void
491 pmap_bootstrap(void)
492 {
493         int i;
494
495         /* Sort. */
496 again:
497         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
498                 /*
499                  * Keep the memory aligned on page boundary.
500                  */
501                 phys_avail[i] = round_page(phys_avail[i]);
502                 phys_avail[i + 1] = trunc_page(phys_avail[i + 1]);
503
504                 if (i < 2)
505                         continue;
506                 if (phys_avail[i - 2] > phys_avail[i]) {
507                         vm_paddr_t ptemp[2];
508
509                         ptemp[0] = phys_avail[i + 0];
510                         ptemp[1] = phys_avail[i + 1];
511
512                         phys_avail[i + 0] = phys_avail[i - 2];
513                         phys_avail[i + 1] = phys_avail[i - 1];
514
515                         phys_avail[i - 2] = ptemp[0];
516                         phys_avail[i - 1] = ptemp[1];
517                         goto again;
518                 }
519         }
520
521         /*
522          * In 32 bit, we may have memory which cannot be mapped directly.
523          * This memory will need temporary mapping before it can be
524          * accessed.
525          */
526         if (!MIPS_DIRECT_MAPPABLE(phys_avail[i - 1] - 1))
527                 need_local_mappings = 1;
528
529         /*
530          * Copy the phys_avail[] array before we start stealing memory from it.
531          */
532         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
533                 physmem_desc[i] = phys_avail[i];
534                 physmem_desc[i + 1] = phys_avail[i + 1];
535         }
536
537         Maxmem = atop(phys_avail[i - 1]);
538
539         if (bootverbose) {
540                 printf("Physical memory chunk(s):\n");
541                 for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
542                         vm_paddr_t size;
543
544                         size = phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
545                         printf("%#08jx - %#08jx, %ju bytes (%ju pages)\n",
546                             (uintmax_t) phys_avail[i],
547                             (uintmax_t) phys_avail[i + 1] - 1,
548                             (uintmax_t) size, (uintmax_t) size / PAGE_SIZE);
549                 }
550                 printf("Maxmem is 0x%0jx\n", ptoa((uintmax_t)Maxmem));
551         }
552         /*
553          * Steal the message buffer from the beginning of memory.
554          */
555         msgbufp = (struct msgbuf *)pmap_steal_memory(msgbufsize);
556         msgbufinit(msgbufp, msgbufsize);
557
558         /*
559          * Steal thread0 kstack.
560          */
561         kstack0 = pmap_steal_memory(KSTACK_PAGES << PAGE_SHIFT);
562
563         virtual_avail = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
564         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
565
566 #ifdef SMP
567         /*
568          * Steal some virtual address space to map the pcpu area.
569          */
570         virtual_avail = roundup2(virtual_avail, PAGE_SIZE * 2);
571         pcpup = (struct pcpu *)virtual_avail;
572         virtual_avail += PAGE_SIZE * 2;
573
574         /*
575          * Initialize the wired TLB entry mapping the pcpu region for
576          * the BSP at 'pcpup'. Up until this point we were operating
577          * with the 'pcpup' for the BSP pointing to a virtual address
578          * in KSEG0 so there was no need for a TLB mapping.
579          */
580         mips_pcpu_tlb_init(PCPU_ADDR(0));
581
582         if (bootverbose)
583                 printf("pcpu is available at virtual address %p.\n", pcpup);
584 #endif
585
586         pmap_create_kernel_pagetable();
587         if (need_local_mappings)
588                 pmap_alloc_lmem_map();
589         pmap_max_asid = VMNUM_PIDS;
590         mips_wr_entryhi(0);
591         mips_wr_pagemask(0);
592
593         /*
594          * Initialize the global pv list lock.
595          */
596         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
597 }
598
599 /*
600  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
601  */
602 void
603 pmap_page_init(vm_page_t m)
604 {
605
606         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
607         m->md.pv_flags = VM_MEMATTR_DEFAULT << PV_MEMATTR_SHIFT;
608 }
609
610 /*
611  *      Initialize the pmap module.
612  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
613  *      system needs to map virtual memory.
614  */
615 void
616 pmap_init(void)
617 {
618 }
619
620 /***************************************************
621  * Low level helper routines.....
622  ***************************************************/
623
624 #ifdef  SMP
625 static __inline void
626 pmap_call_on_active_cpus(pmap_t pmap, void (*fn)(void *), void *arg)
627 {
628         int     cpuid, cpu, self;
629         cpuset_t active_cpus;
630
631         sched_pin();
632         if (is_kernel_pmap(pmap)) {
633                 smp_rendezvous(NULL, fn, NULL, arg);
634                 goto out;
635         }
636         /* Force ASID update on inactive CPUs */
637         CPU_FOREACH(cpu) {
638                 if (!CPU_ISSET(cpu, &pmap->pm_active))
639                         pmap->pm_asid[cpu].gen = 0;
640         }
641         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
642         /*
643          * XXX: barrier/locking for active?
644          *
645          * Take a snapshot of active here, any further changes are ignored.
646          * tlb update/invalidate should be harmless on inactive CPUs
647          */
648         active_cpus = pmap->pm_active;
649         self = CPU_ISSET(cpuid, &active_cpus);
650         CPU_CLR(cpuid, &active_cpus);
651         /* Optimize for the case where this cpu is the only active one */
652         if (CPU_EMPTY(&active_cpus)) {
653                 if (self)
654                         fn(arg);
655         } else {
656                 if (self)
657                         CPU_SET(cpuid, &active_cpus);
658                 smp_rendezvous_cpus(active_cpus, NULL, fn, NULL, arg);
659         }
660 out:
661         sched_unpin();
662 }
663 #else /* !SMP */
664 static __inline void
665 pmap_call_on_active_cpus(pmap_t pmap, void (*fn)(void *), void *arg)
666 {
667         int     cpuid;
668
669         if (is_kernel_pmap(pmap)) {
670                 fn(arg);
671                 return;
672         }
673         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
674         if (!CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
675                 pmap->pm_asid[cpuid].gen = 0;
676         else
677                 fn(arg);
678 }
679 #endif /* SMP */
680
681 static void
682 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
683 {
684
685         pmap_call_on_active_cpus(pmap,
686             (void (*)(void *))tlb_invalidate_all_user, pmap);
687 }
688
689 struct pmap_invalidate_page_arg {
690         pmap_t pmap;
691         vm_offset_t va;
692 };
693
694 static void
695 pmap_invalidate_page_action(void *arg)
696 {
697         struct pmap_invalidate_page_arg *p = arg;
698
699         tlb_invalidate_address(p->pmap, p->va);
700 }
701
702 static void
703 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
704 {
705         struct pmap_invalidate_page_arg arg;
706
707         arg.pmap = pmap;
708         arg.va = va;
709         pmap_call_on_active_cpus(pmap, pmap_invalidate_page_action, &arg);
710 }
711
712 struct pmap_invalidate_range_arg {
713         pmap_t pmap;
714         vm_offset_t sva;
715         vm_offset_t eva;
716 };
717
718 static void
719 pmap_invalidate_range_action(void *arg)
720 {
721         struct pmap_invalidate_range_arg *p = arg;
722
723         tlb_invalidate_range(p->pmap, p->sva, p->eva);
724 }
725
726 static void
727 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
728 {
729         struct pmap_invalidate_range_arg arg;
730
731         arg.pmap = pmap;
732         arg.sva = sva;
733         arg.eva = eva;
734         pmap_call_on_active_cpus(pmap, pmap_invalidate_range_action, &arg);
735 }
736
737 struct pmap_update_page_arg {
738         pmap_t pmap;
739         vm_offset_t va;
740         pt_entry_t pte;
741 };
742
743 static void
744 pmap_update_page_action(void *arg)
745 {
746         struct pmap_update_page_arg *p = arg;
747
748         tlb_update(p->pmap, p->va, p->pte);
749 }
750
751 static void
752 pmap_update_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pt_entry_t pte)
753 {
754         struct pmap_update_page_arg arg;
755
756         arg.pmap = pmap;
757         arg.va = va;
758         arg.pte = pte;
759         pmap_call_on_active_cpus(pmap, pmap_update_page_action, &arg);
760 }
761
762 /*
763  *      Routine:        pmap_extract
764  *      Function:
765  *              Extract the physical page address associated
766  *              with the given map/virtual_address pair.
767  */
768 vm_paddr_t
769 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
770 {
771         pt_entry_t *pte;
772         vm_offset_t retval = 0;
773
774         PMAP_LOCK(pmap);
775         pte = pmap_pte(pmap, va);
776         if (pte) {
777                 retval = TLBLO_PTE_TO_PA(*pte) | (va & PAGE_MASK);
778         }
779         PMAP_UNLOCK(pmap);
780         return (retval);
781 }
782
783 /*
784  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
785  *      Function:
786  *              Atomically extract and hold the physical page
787  *              with the given pmap and virtual address pair
788  *              if that mapping permits the given protection.
789  */
790 vm_page_t
791 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
792 {
793         pt_entry_t pte, *ptep;
794         vm_paddr_t pa;
795         vm_page_t m;
796
797         m = NULL;
798         PMAP_LOCK(pmap);
799         ptep = pmap_pte(pmap, va);
800         if (ptep != NULL) {
801                 pte = *ptep;
802                 if (pte_test(&pte, PTE_V) && (!pte_test(&pte, PTE_RO) ||
803                     (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
804                         pa = TLBLO_PTE_TO_PA(pte);
805                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
806                         if (!vm_page_wire_mapped(m))
807                                 m = NULL;
808                 }
809         }
810         PMAP_UNLOCK(pmap);
811         return (m);
812 }
813
814 /***************************************************
815  * Low level mapping routines.....
816  ***************************************************/
817
818 /*
819  * add a wired page to the kva
820  */
821 void
822 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, vm_memattr_t ma)
823 {
824         pt_entry_t *pte;
825         pt_entry_t opte, npte;
826
827 #ifdef PMAP_DEBUG
828         printf("pmap_kenter:  va: %p -> pa: %p\n", (void *)va, (void *)pa);
829 #endif
830
831         pte = pmap_pte(kernel_pmap, va);
832         opte = *pte;
833         npte = TLBLO_PA_TO_PFN(pa) | PTE_C(ma) | PTE_D | PTE_V | PTE_G;
834         *pte = npte;
835         if (pte_test(&opte, PTE_V) && opte != npte)
836                 pmap_update_page(kernel_pmap, va, npte);
837 }
838
839 void
840 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
841 {
842
843         KASSERT(is_cacheable_mem(pa),
844                 ("pmap_kenter: memory at 0x%lx is not cacheable", (u_long)pa));
845
846         pmap_kenter_attr(va, pa, VM_MEMATTR_DEFAULT);
847 }
848
849 void
850 pmap_kenter_device(vm_offset_t va, vm_size_t size, vm_paddr_t pa)
851 {
852
853         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
854             ("%s: device mapping not page-sized", __func__));
855
856         for (; size > 0; size -= PAGE_SIZE) {
857                 /*
858                  * XXXCEM: this is somewhat inefficient on SMP systems in that
859                  * every single page is individually TLB-invalidated via
860                  * rendezvous (pmap_update_page()), instead of invalidating the
861                  * entire range via a single rendezvous.
862                  */
863                 pmap_kenter_attr(va, pa, VM_MEMATTR_UNCACHEABLE);
864                 va += PAGE_SIZE;
865                 pa += PAGE_SIZE;
866         }
867 }
868
869 void
870 pmap_kremove_device(vm_offset_t va, vm_size_t size)
871 {
872
873         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
874             ("%s: device mapping not page-sized", __func__));
875
876         /*
877          * XXXCEM: Similar to pmap_kenter_device, this is inefficient on SMP,
878          * in that pages are invalidated individually instead of a single range
879          * rendezvous.
880          */
881         for (; size > 0; size -= PAGE_SIZE) {
882                 pmap_kremove(va);
883                 va += PAGE_SIZE;
884         }
885 }
886
887 /*
888  * remove a page from the kernel pagetables
889  */
890  /* PMAP_INLINE */ void
891 pmap_kremove(vm_offset_t va)
892 {
893         pt_entry_t *pte;
894
895         /*
896          * Write back all caches from the page being destroyed
897          */
898         mips_dcache_wbinv_range_index(va, PAGE_SIZE);
899
900         pte = pmap_pte(kernel_pmap, va);
901         *pte = PTE_G;
902         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
903 }
904
905 /*
906  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
907  *      virtual address space.
908  *
909  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
910  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
911  *      physical to virtual region can return the appropriate address
912  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
913  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
914  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
915  *      region.
916  *
917  *      Use XKPHYS for 64 bit, and KSEG0 where possible for 32 bit.
918  */
919 vm_offset_t
920 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
921 {
922         vm_offset_t va, sva;
923
924         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(end - 1))
925                 return (MIPS_PHYS_TO_DIRECT(start));
926
927         va = sva = *virt;
928         while (start < end) {
929                 pmap_kenter(va, start);
930                 va += PAGE_SIZE;
931                 start += PAGE_SIZE;
932         }
933         *virt = va;
934         return (sva);
935 }
936
937 /*
938  * Add a list of wired pages to the kva
939  * this routine is only used for temporary
940  * kernel mappings that do not need to have
941  * page modification or references recorded.
942  * Note that old mappings are simply written
943  * over.  The page *must* be wired.
944  */
945 void
946 pmap_qenter(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
947 {
948         int i;
949         vm_offset_t origva = va;
950
951         for (i = 0; i < count; i++) {
952                 pmap_flush_pvcache(m[i]);
953                 pmap_kenter(va, VM_PAGE_TO_PHYS(m[i]));
954                 va += PAGE_SIZE;
955         }
956
957         mips_dcache_wbinv_range_index(origva, PAGE_SIZE*count);
958 }
959
960 /*
961  * this routine jerks page mappings from the
962  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
963  */
964 void
965 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
966 {
967         pt_entry_t *pte;
968         vm_offset_t origva;
969
970         if (count < 1)
971                 return;
972         mips_dcache_wbinv_range_index(va, PAGE_SIZE * count);
973         origva = va;
974         do {
975                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, va);
976                 *pte = PTE_G;
977                 va += PAGE_SIZE;
978         } while (--count > 0);
979         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, origva, va);
980 }
981
982 /***************************************************
983  * Page table page management routines.....
984  ***************************************************/
985
986 /*
987  * Decrements a page table page's reference count, which is used to record the
988  * number of valid page table entries within the page.  If the reference count
989  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
990  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
991  */
992 static PMAP_INLINE boolean_t
993 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
994 {
995
996         --m->ref_count;
997         if (m->ref_count == 0) {
998                 _pmap_unwire_ptp(pmap, va, m);
999                 return (TRUE);
1000         } else
1001                 return (FALSE);
1002 }
1003
1004 static void
1005 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1006 {
1007         pd_entry_t *pde;
1008         vm_offset_t sva, eva;
1009
1010         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1011         /*
1012          * unmap the page table page
1013          */
1014 #ifdef __mips_n64
1015         if (m->pindex < NUPDE) {
1016                 pde = pmap_pde(pmap, va);
1017                 sva = va & ~PDRMASK;
1018                 eva = sva + NBPDR;
1019         } else {
1020                 pde = pmap_segmap(pmap, va);
1021                 sva = va & ~SEGMASK;
1022                 eva = sva + NBSEG;
1023         }
1024 #else
1025         pde = pmap_pde(pmap, va);
1026         sva = va & ~SEGMASK;
1027         eva = sva + NBSEG;
1028 #endif
1029         *pde = 0;
1030         pmap->pm_stats.resident_count--;
1031
1032 #ifdef __mips_n64
1033         if (m->pindex < NUPDE) {
1034                 pd_entry_t *pdp;
1035                 vm_page_t pdpg;
1036
1037                 /*
1038                  * Recursively decrement next level pagetable refcount.
1039                  * Either that shoots down a larger range from TLBs (below)
1040                  * or we're to shoot down just the page in question.
1041                  */
1042                 pdp = (pd_entry_t *)*pmap_segmap(pmap, va);
1043                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(MIPS_DIRECT_TO_PHYS(pdp));
1044                 if (!pmap_unwire_ptp(pmap, va, pdpg)) {
1045                         pmap_invalidate_range(pmap, sva, eva);
1046                 }
1047         } else {
1048                 /* Segmap entry shootdown */
1049                 pmap_invalidate_range(pmap, sva, eva);
1050         }
1051 #else
1052         /* Segmap entry shootdown */
1053         pmap_invalidate_range(pmap, sva, eva);
1054 #endif
1055
1056         /*
1057          * If the page is finally unwired, simply free it.
1058          */
1059         vm_page_free_zero(m);
1060         vm_wire_sub(1);
1061 }
1062
1063 /*
1064  * After removing a page table entry, this routine is used to
1065  * conditionally free the page, and manage the reference count.
1066  */
1067 static int
1068 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1069 {
1070         vm_page_t mpte;
1071
1072         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1073                 return (0);
1074         KASSERT(pde != 0, ("pmap_unuse_pt: pde != 0"));
1075         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(MIPS_DIRECT_TO_PHYS(pde));
1076         return (pmap_unwire_ptp(pmap, va, mpte));
1077 }
1078
1079 void
1080 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1081 {
1082         int i;
1083
1084         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1085         pmap->pm_segtab = kernel_segmap;
1086         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1087         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
1088                 pmap->pm_asid[i].asid = PMAP_ASID_RESERVED;
1089                 pmap->pm_asid[i].gen = 0;
1090         }
1091         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1092         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1093         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1094 }
1095
1096 static void
1097 pmap_grow_direct_page(int req)
1098 {
1099
1100 #ifdef __mips_n64
1101         vm_wait(NULL);
1102 #else
1103         if (!vm_page_reclaim_contig(req, 1, 0, MIPS_KSEG0_LARGEST_PHYS,
1104             PAGE_SIZE, 0))
1105                 vm_wait(NULL);
1106 #endif
1107 }
1108
1109 static vm_page_t
1110 pmap_alloc_direct_page(unsigned int index, int req)
1111 {
1112         vm_page_t m;
1113
1114         m = vm_page_alloc_freelist(VM_FREELIST_DIRECT, req | VM_ALLOC_WIRED |
1115             VM_ALLOC_ZERO);
1116         if (m == NULL)
1117                 return (NULL);
1118
1119         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1120                 pmap_zero_page(m);
1121
1122         m->pindex = index;
1123         return (m);
1124 }
1125
1126 /*
1127  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1128  * such as one in a vmspace structure.
1129  */
1130 int
1131 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1132 {
1133         vm_offset_t ptdva;
1134         vm_page_t ptdpg;
1135         int i, req_class;
1136
1137         /*
1138          * allocate the page directory page
1139          */
1140         req_class = VM_ALLOC_NORMAL;
1141         while ((ptdpg = pmap_alloc_direct_page(NUSERPGTBLS, req_class)) ==
1142             NULL)
1143                 pmap_grow_direct_page(req_class);
1144
1145         ptdva = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
1146         pmap->pm_segtab = (pd_entry_t *)ptdva;
1147         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1148         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
1149                 pmap->pm_asid[i].asid = PMAP_ASID_RESERVED;
1150                 pmap->pm_asid[i].gen = 0;
1151         }
1152         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1153         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1154
1155         return (1);
1156 }
1157
1158 /*
1159  * this routine is called if the page table page is not
1160  * mapped correctly.
1161  */
1162 static vm_page_t
1163 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex, u_int flags)
1164 {
1165         vm_offset_t pageva;
1166         vm_page_t m;
1167         int req_class;
1168
1169         /*
1170          * Find or fabricate a new pagetable page
1171          */
1172         req_class = VM_ALLOC_NORMAL;
1173         if ((m = pmap_alloc_direct_page(ptepindex, req_class)) == NULL) {
1174                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
1175                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1176                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1177                         pmap_grow_direct_page(req_class);
1178                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1179                         PMAP_LOCK(pmap);
1180                 }
1181
1182                 /*
1183                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page
1184                  * table page may have been allocated.
1185                  */
1186                 return (NULL);
1187         }
1188
1189         /*
1190          * Map the pagetable page into the process address space, if it
1191          * isn't already there.
1192          */
1193         pageva = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1194
1195 #ifdef __mips_n64
1196         if (ptepindex >= NUPDE) {
1197                 pmap->pm_segtab[ptepindex - NUPDE] = (pd_entry_t)pageva;
1198         } else {
1199                 pd_entry_t *pdep, *pde;
1200                 int segindex = ptepindex >> (SEGSHIFT - PDRSHIFT);
1201                 int pdeindex = ptepindex & (NPDEPG - 1);
1202                 vm_page_t pg;
1203
1204                 pdep = &pmap->pm_segtab[segindex];
1205                 if (*pdep == NULL) {
1206                         /* recurse for allocating page dir */
1207                         if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + segindex,
1208                             flags) == NULL) {
1209                                 /* alloc failed, release current */
1210                                 vm_page_unwire_noq(m);
1211                                 vm_page_free_zero(m);
1212                                 return (NULL);
1213                         }
1214                 } else {
1215                         pg = PHYS_TO_VM_PAGE(MIPS_DIRECT_TO_PHYS(*pdep));
1216                         pg->ref_count++;
1217                 }
1218                 /* Next level entry */
1219                 pde = (pd_entry_t *)*pdep;
1220                 pde[pdeindex] = (pd_entry_t)pageva;
1221         }
1222 #else
1223         pmap->pm_segtab[ptepindex] = (pd_entry_t)pageva;
1224 #endif
1225         pmap->pm_stats.resident_count++;
1226         return (m);
1227 }
1228
1229 static vm_page_t
1230 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
1231 {
1232         unsigned ptepindex;
1233         pd_entry_t *pde;
1234         vm_page_t m;
1235
1236         /*
1237          * Calculate pagetable page index
1238          */
1239         ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
1240 retry:
1241         /*
1242          * Get the page directory entry
1243          */
1244         pde = pmap_pde(pmap, va);
1245
1246         /*
1247          * If the page table page is mapped, we just increment the hold
1248          * count, and activate it.
1249          */
1250         if (pde != NULL && *pde != NULL) {
1251                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(MIPS_DIRECT_TO_PHYS(*pde));
1252                 m->ref_count++;
1253         } else {
1254                 /*
1255                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been
1256                  * deallocated.
1257                  */
1258                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1259                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
1260                         goto retry;
1261         }
1262         return (m);
1263 }
1264
1265 /***************************************************
1266  * Pmap allocation/deallocation routines.
1267  ***************************************************/
1268
1269 /*
1270  * Release any resources held by the given physical map.
1271  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1272  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1273  */
1274 void
1275 pmap_release(pmap_t pmap)
1276 {
1277         vm_offset_t ptdva;
1278         vm_page_t ptdpg;
1279
1280         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
1281             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
1282             pmap->pm_stats.resident_count));
1283
1284         ptdva = (vm_offset_t)pmap->pm_segtab;
1285         ptdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(MIPS_DIRECT_TO_PHYS(ptdva));
1286
1287         vm_page_unwire_noq(ptdpg);
1288         vm_page_free_zero(ptdpg);
1289 }
1290
1291 /*
1292  * grow the number of kernel page table entries, if needed
1293  */
1294 void
1295 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1296 {
1297         vm_page_t nkpg;
1298         pd_entry_t *pde, *pdpe;
1299         pt_entry_t *pte;
1300         int i, req_class;
1301
1302         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
1303         req_class = VM_ALLOC_INTERRUPT;
1304         addr = roundup2(addr, NBSEG);
1305         if (addr - 1 >= vm_map_max(kernel_map))
1306                 addr = vm_map_max(kernel_map);
1307         while (kernel_vm_end < addr) {
1308                 pdpe = pmap_segmap(kernel_pmap, kernel_vm_end);
1309 #ifdef __mips_n64
1310                 if (*pdpe == 0) {
1311                         /* new intermediate page table entry */
1312                         nkpg = pmap_alloc_direct_page(nkpt, req_class);
1313                         if (nkpg == NULL)
1314                                 panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1315                         *pdpe = (pd_entry_t)MIPS_PHYS_TO_DIRECT(VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg));
1316                         continue; /* try again */
1317                 }
1318 #endif
1319                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, kernel_vm_end);
1320                 if (*pde != 0) {
1321                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
1322                         if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
1323                                 kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
1324                                 break;
1325                         }
1326                         continue;
1327                 }
1328
1329                 /*
1330                  * This index is bogus, but out of the way
1331                  */
1332                 nkpg = pmap_alloc_direct_page(nkpt, req_class);
1333 #ifndef __mips_n64
1334                 if (nkpg == NULL && vm_page_reclaim_contig(req_class, 1,
1335                     0, MIPS_KSEG0_LARGEST_PHYS, PAGE_SIZE, 0))
1336                         nkpg = pmap_alloc_direct_page(nkpt, req_class);
1337 #endif
1338                 if (nkpg == NULL)
1339                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1340                 nkpt++;
1341                 *pde = (pd_entry_t)MIPS_PHYS_TO_DIRECT(VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg));
1342
1343                 /*
1344                  * The R[4-7]?00 stores only one copy of the Global bit in
1345                  * the translation lookaside buffer for each 2 page entry.
1346                  * Thus invalid entrys must have the Global bit set so when
1347                  * Entry LO and Entry HI G bits are anded together they will
1348                  * produce a global bit to store in the tlb.
1349                  */
1350                 pte = (pt_entry_t *)*pde;
1351                 for (i = 0; i < NPTEPG; i++)
1352                         pte[i] = PTE_G;
1353
1354                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
1355                 if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
1356                         kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
1357                         break;
1358                 }
1359         }
1360 }
1361
1362 /***************************************************
1363  * page management routines.
1364  ***************************************************/
1365
1366 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
1367 #ifdef __mips_n64
1368 CTASSERT(_NPCM == 3);
1369 CTASSERT(_NPCPV == 168);
1370 #else
1371 CTASSERT(_NPCM == 11);
1372 CTASSERT(_NPCPV == 336);
1373 #endif
1374
1375 static __inline struct pv_chunk *
1376 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
1377 {
1378
1379         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
1380 }
1381
1382 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
1383
1384 #ifdef __mips_n64
1385 #define PC_FREE0_1      0xfffffffffffffffful
1386 #define PC_FREE2        0x000000fffffffffful
1387 #else
1388 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
1389 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
1390 #endif
1391
1392 static const u_long pc_freemask[_NPCM] = {
1393 #ifdef __mips_n64
1394         PC_FREE0_1, PC_FREE0_1, PC_FREE2
1395 #else
1396         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1397         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1398         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1399         PC_FREE0_9, PC_FREE10
1400 #endif
1401 };
1402
1403 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
1404     "VM/pmap parameters");
1405
1406 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
1407     "Current number of pv entries");
1408
1409 #ifdef PV_STATS
1410 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
1411
1412 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
1413     "Current number of pv entry chunks");
1414 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
1415     "Current number of pv entry chunks allocated");
1416 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
1417     "Current number of pv entry chunks frees");
1418 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
1419     "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
1420
1421 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
1422 static int pv_entry_spare;
1423
1424 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
1425     "Current number of pv entry frees");
1426 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
1427     "Current number of pv entry allocs");
1428 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
1429     "Current number of spare pv entries");
1430 #endif
1431
1432 /*
1433  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
1434  * drastic measures to free some pages so we can allocate
1435  * another pv entry chunk.
1436  */
1437 static vm_page_t
1438 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
1439 {
1440         struct pch newtail;
1441         struct pv_chunk *pc;
1442         pd_entry_t *pde;
1443         pmap_t pmap;
1444         pt_entry_t *pte, oldpte;
1445         pv_entry_t pv;
1446         vm_offset_t va;
1447         vm_page_t m, m_pc;
1448         u_long inuse;
1449         int bit, field, freed, idx;
1450
1451         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
1452         pmap = NULL;
1453         m_pc = NULL;
1454         TAILQ_INIT(&newtail);
1455         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL) {
1456                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1457                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
1458                         if (pmap != NULL) {
1459                                 pmap_invalidate_all(pmap);
1460                                 if (pmap != locked_pmap)
1461                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1462                         }
1463                         pmap = pc->pc_pmap;
1464                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
1465                         if (pmap > locked_pmap)
1466                                 PMAP_LOCK(pmap);
1467                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
1468                                 pmap = NULL;
1469                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
1470                                 continue;
1471                         }
1472                 }
1473
1474                 /*
1475                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
1476                  */
1477                 freed = 0;
1478                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
1479                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
1480                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
1481                                 bit = ffsl(inuse) - 1;
1482                                 idx = field * sizeof(inuse) * NBBY + bit;
1483                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
1484                                 va = pv->pv_va;
1485                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
1486                                 KASSERT(pde != NULL && *pde != 0,
1487                                     ("pmap_pv_reclaim: pde"));
1488                                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
1489                                 oldpte = *pte;
1490                                 if (pte_test(&oldpte, PTE_W))
1491                                         continue;
1492                                 if (is_kernel_pmap(pmap))
1493                                         *pte = PTE_G;
1494                                 else
1495                                         *pte = 0;
1496                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(TLBLO_PTE_TO_PA(oldpte));
1497                                 if (pte_test(&oldpte, PTE_D))
1498                                         vm_page_dirty(m);
1499                                 if (m->md.pv_flags & PV_TABLE_REF)
1500                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
1501                                 m->md.pv_flags &= ~PV_TABLE_REF;
1502                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1503                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1504                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
1505                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
1506
1507                                 /*
1508                                  * For simplicity, we will unconditionally shoot
1509                                  * down TLBs either at the end of this function
1510                                  * or at the top of the loop above if we switch
1511                                  * to a different pmap.
1512                                  */
1513                                 (void)pmap_unuse_pt(pmap, va, *pde);
1514
1515                                 freed++;
1516                         }
1517                 }
1518                 if (freed == 0) {
1519                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
1520                         continue;
1521                 }
1522                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
1523                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
1524                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
1525                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
1526                 pv_entry_count -= freed;
1527                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1528                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
1529                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
1530                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
1531                                     pc_list);
1532                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
1533
1534                                 /*
1535                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
1536                                  * sufficient.
1537                                  */
1538                                 if (pmap == locked_pmap)
1539                                         goto out;
1540                                 break;
1541                         }
1542                 if (field == _NPCM) {
1543                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
1544                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
1545                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
1546                         /* Entire chunk is free; return it. */
1547                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(MIPS_DIRECT_TO_PHYS(
1548                             (vm_offset_t)pc));
1549                         dump_drop_page(m_pc->phys_addr);
1550                         break;
1551                 }
1552         }
1553 out:
1554         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
1555         if (pmap != NULL) {
1556                 pmap_invalidate_all(pmap);
1557                 if (pmap != locked_pmap)
1558                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1559         }
1560         return (m_pc);
1561 }
1562
1563 /*
1564  * free the pv_entry back to the free list
1565  */
1566 static void
1567 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
1568 {
1569         struct pv_chunk *pc;
1570         int bit, field, idx;
1571
1572         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1573         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1574         PV_STAT(pv_entry_frees++);
1575         PV_STAT(pv_entry_spare++);
1576         pv_entry_count--;
1577         pc = pv_to_chunk(pv);
1578         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
1579         field = idx / (sizeof(u_long) * NBBY);
1580         bit = idx % (sizeof(u_long) * NBBY);
1581         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
1582         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
1583                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
1584                         /*
1585                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
1586                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
1587                          */
1588                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
1589                             pc)) {
1590                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1591                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
1592                                     pc_list);
1593                         }
1594                         return;
1595                 }
1596         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1597         free_pv_chunk(pc);
1598 }
1599
1600 static void
1601 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
1602 {
1603         vm_page_t m;
1604
1605         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1606         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
1607         PV_STAT(pc_chunk_count--);
1608         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
1609         /* entire chunk is free, return it */
1610         m = PHYS_TO_VM_PAGE(MIPS_DIRECT_TO_PHYS((vm_offset_t)pc));
1611         dump_drop_page(m->phys_addr);
1612         vm_page_unwire_noq(m);
1613         vm_page_free(m);
1614 }
1615
1616 /*
1617  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1618  * when needed.
1619  */
1620 static pv_entry_t
1621 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
1622 {
1623         struct pv_chunk *pc;
1624         pv_entry_t pv;
1625         vm_page_t m;
1626         int bit, field, idx;
1627
1628         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1629         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1630         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
1631         pv_entry_count++;
1632 retry:
1633         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
1634         if (pc != NULL) {
1635                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
1636                         if (pc->pc_map[field]) {
1637                                 bit = ffsl(pc->pc_map[field]) - 1;
1638                                 break;
1639                         }
1640                 }
1641                 if (field < _NPCM) {
1642                         idx = field * sizeof(pc->pc_map[field]) * NBBY + bit;
1643                         pv = &pc->pc_pventry[idx];
1644                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
1645                         /* If this was the last item, move it to tail */
1646                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
1647                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
1648                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
1649                                         return (pv);    /* not full, return */
1650                                 }
1651                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1652                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1653                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
1654                         return (pv);
1655                 }
1656         }
1657         /* No free items, allocate another chunk */
1658         m = vm_page_alloc_freelist(VM_FREELIST_DIRECT, VM_ALLOC_NORMAL |
1659             VM_ALLOC_WIRED);
1660         if (m == NULL) {
1661                 if (try) {
1662                         pv_entry_count--;
1663                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
1664                         return (NULL);
1665                 }
1666                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
1667                 if (m == NULL)
1668                         goto retry;
1669         }
1670         PV_STAT(pc_chunk_count++);
1671         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
1672         dump_add_page(m->phys_addr);
1673         pc = (struct pv_chunk *)MIPS_PHYS_TO_DIRECT(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1674         pc->pc_pmap = pmap;
1675         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
1676         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
1677                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
1678         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1679         pv = &pc->pc_pventry[0];
1680         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1681         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
1682         return (pv);
1683 }
1684
1685 static pv_entry_t
1686 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1687 {
1688         pv_entry_t pv;
1689
1690         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1691         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
1692                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
1693                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
1694                         break;
1695                 }
1696         }
1697         return (pv);
1698 }
1699
1700 static void
1701 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1702 {
1703         pv_entry_t pv;
1704
1705         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
1706         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found, pa %lx va %lx",
1707              (u_long)VM_PAGE_TO_PHYS(__containerof(pvh, struct vm_page, md)),
1708              (u_long)va));
1709         free_pv_entry(pmap, pv);
1710 }
1711
1712 static void
1713 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
1714 {
1715
1716         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1717         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
1718         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1719                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
1720 }
1721
1722 /*
1723  * Conditionally create a pv entry.
1724  */
1725 static boolean_t
1726 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_page_t mpte, vm_offset_t va,
1727     vm_page_t m)
1728 {
1729         pv_entry_t pv;
1730
1731         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1732         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1733         if ((pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
1734                 pv->pv_va = va;
1735                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1736                 return (TRUE);
1737         } else
1738                 return (FALSE);
1739 }
1740
1741 /*
1742  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1743  *
1744  * Returns true if this was the last PTE in the PT (and possibly the last PT in
1745  * the PD, and possibly the last PD in the segmap), in which case...
1746  *
1747  *   1) the TLB has been invalidated for the whole PT's span (at least),
1748  *   already, to ensure that MipsDoTLBMiss does not attempt to follow a
1749  *   dangling pointer into a freed page.  No additional TLB shootdown is
1750  *   required.
1751  *
1752  *   2) if this removal was part of a sweep to remove PTEs, it is safe to jump
1753  *   to the PT span boundary and continue.
1754  *
1755  *   3) The given pde may now point onto a freed page and must not be
1756  *   dereferenced
1757  *
1758  * If the return value is false, the TLB has not been shot down (and the segmap
1759  * entry, PD, and PT all remain in place).
1760  */
1761 static int
1762 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
1763     pd_entry_t pde)
1764 {
1765         pt_entry_t oldpte;
1766         vm_page_t m;
1767         vm_paddr_t pa;
1768
1769         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1770         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1771
1772         /*
1773          * Write back all cache lines from the page being unmapped.
1774          */
1775         mips_dcache_wbinv_range_index(va, PAGE_SIZE);
1776
1777         oldpte = *ptq;
1778         if (is_kernel_pmap(pmap))
1779                 *ptq = PTE_G;
1780         else
1781                 *ptq = 0;
1782
1783         if (pte_test(&oldpte, PTE_W))
1784                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
1785
1786         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
1787
1788         if (pte_test(&oldpte, PTE_MANAGED)) {
1789                 pa = TLBLO_PTE_TO_PA(oldpte);
1790                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1791                 if (pte_test(&oldpte, PTE_D)) {
1792                         KASSERT(!pte_test(&oldpte, PTE_RO),
1793                             ("%s: modified page not writable: va: %p, pte: %#jx",
1794                             __func__, (void *)va, (uintmax_t)oldpte));
1795                         vm_page_dirty(m);
1796                 }
1797                 if (m->md.pv_flags & PV_TABLE_REF)
1798                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
1799                 m->md.pv_flags &= ~PV_TABLE_REF;
1800
1801                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
1802         }
1803         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, pde));
1804 }
1805
1806 /*
1807  * Remove a single page from a process address space
1808  */
1809 static void
1810 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
1811 {
1812         pd_entry_t *pde;
1813         pt_entry_t *ptq;
1814
1815         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1816         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1817         pde = pmap_pde(pmap, va);
1818         if (pde == NULL || *pde == 0)
1819                 return;
1820         ptq = pmap_pde_to_pte(pde, va);
1821
1822         /*
1823          * If there is no pte for this address, just skip it!
1824          */
1825         if (!pte_test(ptq, PTE_V))
1826                 return;
1827
1828         /*
1829          * Remove this PTE from the PT.  If this is the last one, then
1830          * the TLB has already been shot down, so don't bother again
1831          */
1832         if (!pmap_remove_pte(pmap, ptq, va, *pde))
1833                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
1834 }
1835
1836 /*
1837  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
1838  *
1839  *      It is assumed that the start and end are properly
1840  *      rounded to the page size.
1841  */
1842 void
1843 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1844 {
1845         pd_entry_t *pde, *pdpe;
1846         pt_entry_t *pte;
1847         vm_offset_t va_next;
1848         vm_offset_t va_init, va_fini;
1849         bool need_tlb_shootdown;
1850
1851         /*
1852          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
1853          */
1854         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1855                 return;
1856
1857         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1858         PMAP_LOCK(pmap);
1859
1860         /*
1861          * special handling of removing one page.  a very common operation
1862          * and easy to short circuit some code.
1863          */
1864         if ((sva + PAGE_SIZE) == eva) {
1865                 pmap_remove_page(pmap, sva);
1866                 goto out;
1867         }
1868         for (; sva < eva; sva = va_next) {
1869                 pdpe = pmap_segmap(pmap, sva);
1870 #ifdef __mips_n64
1871                 if (*pdpe == 0) {
1872                         va_next = (sva + NBSEG) & ~SEGMASK;
1873                         if (va_next < sva)
1874                                 va_next = eva;
1875                         continue;
1876                 }
1877 #endif
1878
1879                 /* Scan up to the end of the page table pointed to by pde */
1880                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
1881                 if (va_next < sva)
1882                         va_next = eva;
1883
1884                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
1885                 if (*pde == NULL)
1886                         continue;
1887
1888                 /*
1889                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1890                  * by the current page table page, or to the end of the
1891                  * range being removed.
1892                  */
1893                 if (va_next > eva)
1894                         va_next = eva;
1895
1896                 need_tlb_shootdown = false;
1897                 va_init = sva;
1898                 va_fini = va_next;
1899                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
1900                     sva += PAGE_SIZE) {
1901                         /* Skip over invalid entries; no need to shootdown */
1902                         if (!pte_test(pte, PTE_V)) {
1903                                 /*
1904                                  * If we have not yet found a valid entry, then
1905                                  * we can move the lower edge of the region to
1906                                  * invalidate to the next PTE.
1907                                  */
1908                                 if (!need_tlb_shootdown)
1909                                         va_init = sva + PAGE_SIZE;
1910                                 continue;
1911                         }
1912
1913                         /*
1914                          * A valid entry; the range we are shooting down must
1915                          * include this page.  va_fini is used instead of sva
1916                          * so that if the range ends with a run of !PTE_V PTEs,
1917                          * but doesn't clear out so much that pmap_remove_pte
1918                          * removes the entire PT, we won't include these !PTE_V
1919                          * entries in the region to be shot down.
1920                          */
1921                         va_fini = sva + PAGE_SIZE;
1922
1923                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, *pde)) {
1924                                 /* Entire PT removed and TLBs shot down. */
1925                                 need_tlb_shootdown = false;
1926                                 break;
1927                         } else {
1928                                 need_tlb_shootdown = true;
1929                         }
1930                 }
1931                 if (need_tlb_shootdown)
1932                         pmap_invalidate_range(pmap, va_init, va_fini);
1933         }
1934 out:
1935         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1936         PMAP_UNLOCK(pmap);
1937 }
1938
1939 /*
1940  *      Routine:        pmap_remove_all
1941  *      Function:
1942  *              Removes this physical page from
1943  *              all physical maps in which it resides.
1944  *              Reflects back modify bits to the pager.
1945  *
1946  *      Notes:
1947  *              Original versions of this routine were very
1948  *              inefficient because they iteratively called
1949  *              pmap_remove (slow...)
1950  */
1951
1952 void
1953 pmap_remove_all(vm_page_t m)
1954 {
1955         pv_entry_t pv;
1956         pmap_t pmap;
1957         pd_entry_t *pde;
1958         pt_entry_t *pte, tpte;
1959
1960         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
1961             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
1962         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1963
1964         if (m->md.pv_flags & PV_TABLE_REF)
1965                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
1966
1967         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
1968                 pmap = PV_PMAP(pv);
1969                 PMAP_LOCK(pmap);
1970
1971                 /*
1972                  * If it's last mapping writeback all caches from
1973                  * the page being destroyed
1974                  */
1975                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_list) == NULL)
1976                         mips_dcache_wbinv_range_index(pv->pv_va, PAGE_SIZE);
1977
1978                 pmap->pm_stats.resident_count--;
1979
1980                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
1981                 KASSERT(pde != NULL && *pde != 0, ("pmap_remove_all: pde"));
1982                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, pv->pv_va);
1983
1984                 tpte = *pte;
1985                 if (is_kernel_pmap(pmap))
1986                         *pte = PTE_G;
1987                 else
1988                         *pte = 0;
1989
1990                 if (pte_test(&tpte, PTE_W))
1991                         pmap->pm_stats.wired_count--;
1992
1993                 /*
1994                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
1995                  */
1996                 if (pte_test(&tpte, PTE_D)) {
1997                         KASSERT(!pte_test(&tpte, PTE_RO),
1998                             ("%s: modified page not writable: va: %p, pte: %#jx",
1999                             __func__, (void *)pv->pv_va, (uintmax_t)tpte));
2000                         vm_page_dirty(m);
2001                 }
2002
2003                 if (!pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, *pde))
2004                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
2005
2006                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2007                 free_pv_entry(pmap, pv);
2008                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2009         }
2010
2011         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2012         m->md.pv_flags &= ~PV_TABLE_REF;
2013         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2014 }
2015
2016 /*
2017  *      Set the physical protection on the
2018  *      specified range of this map as requested.
2019  */
2020 void
2021 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2022 {
2023         pt_entry_t pbits, *pte;
2024         pd_entry_t *pde, *pdpe;
2025         vm_offset_t va, va_next;
2026         vm_paddr_t pa;
2027         vm_page_t m;
2028
2029         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2030                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2031                 return;
2032         }
2033         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2034                 return;
2035
2036         PMAP_LOCK(pmap);
2037         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2038                 pdpe = pmap_segmap(pmap, sva);
2039 #ifdef __mips_n64
2040                 if (*pdpe == 0) {
2041                         va_next = (sva + NBSEG) & ~SEGMASK;
2042                         if (va_next < sva)
2043                                 va_next = eva;
2044                         continue;
2045                 }
2046 #endif
2047                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2048                 if (va_next < sva)
2049                         va_next = eva;
2050
2051                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
2052                 if (*pde == NULL)
2053                         continue;
2054
2055                 /*
2056                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2057                  * by the current page table page, or to the end of the
2058                  * range being write protected.
2059                  */
2060                 if (va_next > eva)
2061                         va_next = eva;
2062
2063                 va = va_next;
2064                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
2065                     sva += PAGE_SIZE) {
2066                         pbits = *pte;
2067                         if (!pte_test(&pbits, PTE_V) || pte_test(&pbits,
2068                             PTE_RO)) {
2069                                 if (va != va_next) {
2070                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
2071                                         va = va_next;
2072                                 }
2073                                 continue;
2074                         }
2075                         pte_set(&pbits, PTE_RO);
2076                         if (pte_test(&pbits, PTE_D)) {
2077                                 pte_clear(&pbits, PTE_D);
2078                                 if (pte_test(&pbits, PTE_MANAGED)) {
2079                                         pa = TLBLO_PTE_TO_PA(pbits);
2080                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2081                                         vm_page_dirty(m);
2082                                 }
2083                                 if (va == va_next)
2084                                         va = sva;
2085                         } else {
2086                                 /*
2087                                  * Unless PTE_D is set, any TLB entries
2088                                  * mapping "sva" don't allow write access, so
2089                                  * they needn't be invalidated.
2090                                  */
2091                                 if (va != va_next) {
2092                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
2093                                         va = va_next;
2094                                 }
2095                         }
2096                         *pte = pbits;
2097                 }
2098                 if (va != va_next)
2099                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
2100         }
2101         PMAP_UNLOCK(pmap);
2102 }
2103
2104 /*
2105  *      Insert the given physical page (p) at
2106  *      the specified virtual address (v) in the
2107  *      target physical map with the protection requested.
2108  *
2109  *      If specified, the page will be wired down, meaning
2110  *      that the related pte can not be reclaimed.
2111  *
2112  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
2113  *      or lose information.  That is, this routine must actually
2114  *      insert this page into the given map NOW.
2115  */
2116 int
2117 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2118     u_int flags, int8_t psind __unused)
2119 {
2120         vm_paddr_t pa, opa;
2121         pt_entry_t *pte;
2122         pt_entry_t origpte, newpte;
2123         pv_entry_t pv;
2124         vm_page_t mpte, om;
2125
2126         va &= ~PAGE_MASK;
2127         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
2128         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 || va < kmi.clean_sva ||
2129             va >= kmi.clean_eva,
2130             ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
2131         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
2132                 VM_PAGE_OBJECT_BUSY_ASSERT(m);
2133         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2134         newpte = TLBLO_PA_TO_PFN(pa) | init_pte_prot(m, flags, prot);
2135         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
2136                 newpte |= PTE_W;
2137         if (is_kernel_pmap(pmap))
2138                 newpte |= PTE_G;
2139         PMAP_PTE_SET_CACHE_BITS(newpte, pa, m);
2140         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
2141                 newpte |= PTE_MANAGED;
2142
2143         mpte = NULL;
2144
2145         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2146         PMAP_LOCK(pmap);
2147
2148         /*
2149          * In the case that a page table page is not resident, we are
2150          * creating it here.
2151          */
2152         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2153                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
2154                 if (mpte == NULL) {
2155                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
2156                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
2157                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2158                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2159                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
2160                 }
2161         }
2162         pte = pmap_pte(pmap, va);
2163
2164         /*
2165          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
2166          */
2167         if (pte == NULL) {
2168                 panic("pmap_enter: invalid page directory, pdir=%p, va=%p",
2169                     (void *)pmap->pm_segtab, (void *)va);
2170         }
2171
2172         origpte = *pte;
2173         KASSERT(!pte_test(&origpte, PTE_D | PTE_RO | PTE_V),
2174             ("pmap_enter: modified page not writable: va: %p, pte: %#jx",
2175             (void *)va, (uintmax_t)origpte));
2176         opa = TLBLO_PTE_TO_PA(origpte);
2177
2178         /*
2179          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
2180          */
2181         if (pte_test(&origpte, PTE_V) && opa == pa) {
2182                 /*
2183                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2184                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2185                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is
2186                  * wired, the PT page will be also.
2187                  */
2188                 if (pte_test(&newpte, PTE_W) && !pte_test(&origpte, PTE_W))
2189                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2190                 else if (!pte_test(&newpte, PTE_W) && pte_test(&origpte,
2191                     PTE_W))
2192                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2193
2194                 /*
2195                  * Remove extra pte reference
2196                  */
2197                 if (mpte)
2198                         mpte->ref_count--;
2199
2200                 if (pte_test(&origpte, PTE_MANAGED)) {
2201                         m->md.pv_flags |= PV_TABLE_REF;
2202                         if (!pte_test(&newpte, PTE_RO))
2203                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2204                 }
2205                 goto validate;
2206         }
2207
2208         pv = NULL;
2209
2210         /*
2211          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
2212          * handle validating new mapping.
2213          */
2214         if (opa) {
2215                 if (is_kernel_pmap(pmap))
2216                         *pte = PTE_G;
2217                 else
2218                         *pte = 0;
2219                 if (pte_test(&origpte, PTE_W))
2220                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2221                 if (pte_test(&origpte, PTE_MANAGED)) {
2222                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2223                         if (pte_test(&origpte, PTE_D))
2224                                 vm_page_dirty(om);
2225                         if ((om->md.pv_flags & PV_TABLE_REF) != 0) {
2226                                 om->md.pv_flags &= ~PV_TABLE_REF;
2227                                 vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
2228                         }
2229                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
2230                         if (!pte_test(&newpte, PTE_MANAGED))
2231                                 free_pv_entry(pmap, pv);
2232                         if ((om->a.flags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
2233                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list))
2234                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
2235                 }
2236                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2237                 origpte = 0;
2238                 if (mpte != NULL) {
2239                         mpte->ref_count--;
2240                         KASSERT(mpte->ref_count > 0,
2241                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
2242                             " va: %p", (void *)va));
2243                 }
2244         } else
2245                 pmap->pm_stats.resident_count++;
2246
2247         /*
2248          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
2249          */
2250         if (pte_test(&newpte, PTE_MANAGED)) {
2251                 m->md.pv_flags |= PV_TABLE_REF;
2252                 if (pv == NULL) {
2253                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2254                         pv->pv_va = va;
2255                 }
2256                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2257                 if (!pte_test(&newpte, PTE_RO))
2258                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2259         }
2260
2261         /*
2262          * Increment counters
2263          */
2264         if (pte_test(&newpte, PTE_W))
2265                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2266
2267 validate:
2268
2269 #ifdef PMAP_DEBUG
2270         printf("pmap_enter:  va: %p -> pa: %p\n", (void *)va, (void *)pa);
2271 #endif
2272
2273         /*
2274          * if the mapping or permission bits are different, we need to
2275          * update the pte.
2276          */
2277         if (origpte != newpte) {
2278                 *pte = newpte;
2279                 if (pte_test(&origpte, PTE_V)) {
2280                         KASSERT(opa == pa, ("pmap_enter: invalid update"));
2281                         if (pte_test(&origpte, PTE_D)) {
2282                                 if (pte_test(&origpte, PTE_MANAGED))
2283                                         vm_page_dirty(m);
2284                         }
2285                         pmap_update_page(pmap, va, newpte);
2286                 }
2287         }
2288
2289         /*
2290          * Sync I & D caches for executable pages.  Do this only if the
2291          * target pmap belongs to the current process.  Otherwise, an
2292          * unresolvable TLB miss may occur.
2293          */
2294         if (!is_kernel_pmap(pmap) && (pmap == &curproc->p_vmspace->vm_pmap) &&
2295             (prot & VM_PROT_EXECUTE)) {
2296                 mips_icache_sync_range(va, PAGE_SIZE);
2297                 mips_dcache_wbinv_range(va, PAGE_SIZE);
2298         }
2299         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2300         PMAP_UNLOCK(pmap);
2301         return (KERN_SUCCESS);
2302 }
2303
2304 /*
2305  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
2306  * 1. Current pmap & pmap exists.
2307  * 2. Not wired.
2308  * 3. Read access.
2309  * 4. No page table pages.
2310  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
2311  */
2312
2313 void
2314 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
2315 {
2316
2317         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2318         PMAP_LOCK(pmap);
2319         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
2320         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2321         PMAP_UNLOCK(pmap);
2322 }
2323
2324 static vm_page_t
2325 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
2326     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
2327 {
2328         pt_entry_t *pte, npte;
2329         vm_paddr_t pa;
2330
2331         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
2332             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
2333             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
2334         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2335         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2336
2337         /*
2338          * In the case that a page table page is not resident, we are
2339          * creating it here.
2340          */
2341         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2342                 pd_entry_t *pde;
2343                 unsigned ptepindex;
2344
2345                 /*
2346                  * Calculate pagetable page index
2347                  */
2348                 ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
2349                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
2350                         mpte->ref_count++;
2351                 } else {
2352                         /*
2353                          * Get the page directory entry
2354                          */
2355                         pde = pmap_pde(pmap, va);
2356
2357                         /*
2358                          * If the page table page is mapped, we just
2359                          * increment the hold count, and activate it.
2360                          */
2361                         if (pde && *pde != 0) {
2362                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(
2363                                     MIPS_DIRECT_TO_PHYS(*pde));
2364                                 mpte->ref_count++;
2365                         } else {
2366                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
2367                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
2368                                 if (mpte == NULL)
2369                                         return (mpte);
2370                         }
2371                 }
2372         } else {
2373                 mpte = NULL;
2374         }
2375
2376         pte = pmap_pte(pmap, va);
2377         if (pte_test(pte, PTE_V)) {
2378                 if (mpte != NULL) {
2379                         mpte->ref_count--;
2380                         mpte = NULL;
2381                 }
2382                 return (mpte);
2383         }
2384
2385         /*
2386          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
2387          */
2388         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
2389             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, mpte, va, m)) {
2390                 if (mpte != NULL) {
2391                         pmap_unwire_ptp(pmap, va, mpte);
2392                         mpte = NULL;
2393                 }
2394                 return (mpte);
2395         }
2396
2397         /*
2398          * Increment counters
2399          */
2400         pmap->pm_stats.resident_count++;
2401
2402         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2403
2404         /*
2405          * Now validate mapping with RO protection
2406          */
2407         npte = PTE_RO | TLBLO_PA_TO_PFN(pa) | PTE_V;
2408         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
2409                 npte |= PTE_MANAGED;
2410
2411         PMAP_PTE_SET_CACHE_BITS(npte, pa, m);
2412
2413         if (is_kernel_pmap(pmap))
2414                 *pte = npte | PTE_G;
2415         else {
2416                 *pte = npte;
2417                 /*
2418                  * Sync I & D caches.  Do this only if the target pmap
2419                  * belongs to the current process.  Otherwise, an
2420                  * unresolvable TLB miss may occur. */
2421                 if (pmap == &curproc->p_vmspace->vm_pmap) {
2422                         va &= ~PAGE_MASK;
2423                         mips_icache_sync_range(va, PAGE_SIZE);
2424                         mips_dcache_wbinv_range(va, PAGE_SIZE);
2425                 }
2426         }
2427         return (mpte);
2428 }
2429
2430 /*
2431  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
2432  * to be used for panic dumps.
2433  *
2434  * Use XKPHYS for 64 bit, and KSEG0 where possible for 32 bit.
2435  */
2436 void *
2437 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
2438 {
2439         vm_offset_t va;
2440
2441         if (i != 0)
2442                 printf("%s: ERROR!!! More than one page of virtual address mapping not supported\n",
2443                     __func__);
2444
2445         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(pa)) {
2446                 va = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(pa);
2447         } else {
2448 #ifndef __mips_n64    /* XXX : to be converted to new style */
2449                 pt_entry_t *pte, npte;
2450
2451                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, crashdumpva); 
2452
2453                 /* Since this is for the debugger, no locks or any other fun */
2454                 npte = TLBLO_PA_TO_PFN(pa) | PTE_C_CACHE | PTE_D | PTE_V |
2455                     PTE_G;
2456                 *pte = npte;
2457                 pmap_update_page(kernel_pmap, crashdumpva, npte);
2458                 va = crashdumpva;
2459 #endif
2460         }
2461         return ((void *)va);
2462 }
2463
2464 void
2465 pmap_kenter_temporary_free(vm_paddr_t pa)
2466 {
2467  #ifndef __mips_n64    /* XXX : to be converted to new style */
2468         pt_entry_t *pte;
2469  #endif
2470         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(pa)) {
2471                 /* nothing to do for this case */
2472                 return;
2473         }
2474 #ifndef __mips_n64    /* XXX : to be converted to new style */
2475         pte = pmap_pte(kernel_pmap, crashdumpva);
2476         *pte = PTE_G;
2477         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, crashdumpva);
2478 #endif
2479 }
2480
2481 /*
2482  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
2483  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
2484  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
2485  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
2486  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
2487  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
2488  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
2489  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
2490  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
2491  * corresponding offset from m_start are mapped.
2492  */
2493 void
2494 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
2495     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
2496 {
2497         vm_page_t m, mpte;
2498         vm_pindex_t diff, psize;
2499
2500         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
2501
2502         psize = atop(end - start);
2503         mpte = NULL;
2504         m = m_start;
2505         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2506         PMAP_LOCK(pmap);
2507         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
2508                 mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, start + ptoa(diff), m,
2509                     prot, mpte);
2510                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
2511         }
2512         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2513         PMAP_UNLOCK(pmap);
2514 }
2515
2516 /*
2517  * pmap_object_init_pt preloads the ptes for a given object
2518  * into the specified pmap.  This eliminates the blast of soft
2519  * faults on process startup and immediately after an mmap.
2520  */
2521 void
2522 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr,
2523     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
2524 {
2525         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
2526         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
2527             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
2528 }
2529
2530 /*
2531  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
2532  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
2533  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
2534  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
2535  *
2536  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
2537  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
2538  */
2539 void
2540 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2541 {
2542         pd_entry_t *pde, *pdpe;
2543         pt_entry_t *pte;
2544         vm_offset_t va_next;
2545
2546         PMAP_LOCK(pmap);
2547         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2548                 pdpe = pmap_segmap(pmap, sva);
2549 #ifdef __mips_n64
2550                 if (*pdpe == NULL) {
2551                         va_next = (sva + NBSEG) & ~SEGMASK;
2552                         if (va_next < sva)
2553                                 va_next = eva;
2554                         continue;
2555                 }
2556 #endif
2557                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2558                 if (va_next < sva)
2559                         va_next = eva;
2560                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
2561                 if (*pde == NULL)
2562                         continue;
2563                 if (va_next > eva)
2564                         va_next = eva;
2565                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
2566                     sva += PAGE_SIZE) {
2567                         if (!pte_test(pte, PTE_V))
2568                                 continue;
2569                         if (!pte_test(pte, PTE_W))
2570                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
2571                                     (uintmax_t)*pte);
2572                         pte_clear(pte, PTE_W);
2573                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2574                 }
2575         }
2576         PMAP_UNLOCK(pmap);
2577 }
2578
2579 /*
2580  *      Copy the range specified by src_addr/len
2581  *      from the source map to the range dst_addr/len
2582  *      in the destination map.
2583  *
2584  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2585  */
2586
2587 void
2588 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr,
2589     vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2590 {
2591 }
2592
2593 /*
2594  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping
2595  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
2596  *
2597  *      Use XKPHYS for 64 bit, and KSEG0 where possible for 32 bit.
2598  */
2599 void
2600 pmap_zero_page(vm_page_t m)
2601 {
2602         vm_offset_t va;
2603         vm_paddr_t phys = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2604
2605         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(phys)) {
2606                 va = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(phys);
2607                 bzero((caddr_t)va, PAGE_SIZE);
2608                 mips_dcache_wbinv_range(va, PAGE_SIZE);
2609         } else {
2610                 va = pmap_lmem_map1(phys);
2611                 bzero((caddr_t)va, PAGE_SIZE);
2612                 mips_dcache_wbinv_range(va, PAGE_SIZE);
2613                 pmap_lmem_unmap();
2614         }
2615 }
2616
2617 /*
2618  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping
2619  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
2620  *
2621  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2622  */
2623 void
2624 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
2625 {
2626         vm_offset_t va;
2627         vm_paddr_t phys = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2628
2629         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(phys)) {
2630                 va = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(phys);
2631                 bzero((char *)(caddr_t)va + off, size);
2632                 mips_dcache_wbinv_range(va + off, size);
2633         } else {
2634                 va = pmap_lmem_map1(phys);
2635                 bzero((char *)va + off, size);
2636                 mips_dcache_wbinv_range(va + off, size);
2637                 pmap_lmem_unmap();
2638         }
2639 }
2640
2641 /*
2642  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
2643  *      page by mapping the page into virtual memory and using
2644  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
2645  *      time.
2646  *
2647  *      Use XKPHYS for 64 bit, and KSEG0 where possible for 32 bit.
2648  */
2649 void
2650 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
2651 {
2652         vm_offset_t va_src, va_dst;
2653         vm_paddr_t phys_src = VM_PAGE_TO_PHYS(src);
2654         vm_paddr_t phys_dst = VM_PAGE_TO_PHYS(dst);
2655
2656         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(phys_src) && MIPS_DIRECT_MAPPABLE(phys_dst)) {
2657                 /* easy case, all can be accessed via KSEG0 */
2658                 /*
2659                  * Flush all caches for VA that are mapped to this page
2660                  * to make sure that data in SDRAM is up to date
2661                  */
2662                 pmap_flush_pvcache(src);
2663                 mips_dcache_wbinv_range_index(
2664                     MIPS_PHYS_TO_DIRECT(phys_dst), PAGE_SIZE);
2665                 va_src = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(phys_src);
2666                 va_dst = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(phys_dst);
2667                 bcopy((caddr_t)va_src, (caddr_t)va_dst, PAGE_SIZE);
2668                 mips_dcache_wbinv_range(va_dst, PAGE_SIZE);
2669         } else {
2670                 va_src = pmap_lmem_map2(phys_src, phys_dst);
2671                 va_dst = va_src + PAGE_SIZE;
2672                 bcopy((void *)va_src, (void *)va_dst, PAGE_SIZE);
2673                 mips_dcache_wbinv_range(va_dst, PAGE_SIZE);
2674                 pmap_lmem_unmap();
2675         }
2676 }
2677
2678 int unmapped_buf_allowed;
2679
2680 void
2681 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
2682     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
2683 {
2684         char *a_cp, *b_cp;
2685         vm_page_t a_m, b_m;
2686         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
2687         vm_paddr_t a_phys, b_phys;
2688         int cnt;
2689
2690         while (xfersize > 0) {
2691                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
2692                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
2693                 a_m = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
2694                 a_phys = VM_PAGE_TO_PHYS(a_m);
2695                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
2696                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
2697                 b_m = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
2698                 b_phys = VM_PAGE_TO_PHYS(b_m);
2699                 if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(a_phys) &&
2700                     MIPS_DIRECT_MAPPABLE(b_phys)) {
2701                         pmap_flush_pvcache(a_m);
2702                         mips_dcache_wbinv_range_index(
2703                             MIPS_PHYS_TO_DIRECT(b_phys), PAGE_SIZE);
2704                         a_cp = (char *)MIPS_PHYS_TO_DIRECT(a_phys) +
2705                             a_pg_offset;
2706                         b_cp = (char *)MIPS_PHYS_TO_DIRECT(b_phys) +
2707                             b_pg_offset;
2708                         bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
2709                         mips_dcache_wbinv_range((vm_offset_t)b_cp, cnt);
2710                 } else {
2711                         a_cp = (char *)pmap_lmem_map2(a_phys, b_phys);
2712                         b_cp = (char *)a_cp + PAGE_SIZE;
2713                         a_cp += a_pg_offset;
2714                         b_cp += b_pg_offset;
2715                         bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
2716                         mips_dcache_wbinv_range((vm_offset_t)b_cp, cnt);
2717                         pmap_lmem_unmap();
2718                 }
2719                 a_offset += cnt;
2720                 b_offset += cnt;
2721                 xfersize -= cnt;
2722         }
2723 }
2724
2725 vm_offset_t
2726 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
2727 {
2728 #if defined(__mips_n64)
2729         return MIPS_PHYS_TO_DIRECT(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2730 #else
2731         vm_offset_t qaddr;
2732         vm_paddr_t pa;
2733         pt_entry_t *pte, npte;
2734
2735         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2736
2737         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(pa)) {
2738                 if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_WRITE_BACK)
2739                         return (MIPS_PHYS_TO_DIRECT_UNCACHED(pa));
2740                 else
2741                         return (MIPS_PHYS_TO_DIRECT(pa));
2742         }
2743         critical_enter();
2744         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
2745         pte = PCPU_GET(qmap_ptep);
2746
2747         KASSERT(*pte == PTE_G, ("pmap_quick_enter_page: PTE busy"));
2748
2749         npte = TLBLO_PA_TO_PFN(pa) | PTE_D | PTE_V | PTE_G;
2750         PMAP_PTE_SET_CACHE_BITS(npte, pa, m);
2751         *pte = npte;
2752
2753         return (qaddr);
2754 #endif
2755 }
2756
2757 void
2758 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
2759 {
2760         mips_dcache_wbinv_range(addr, PAGE_SIZE);
2761
2762 #if !defined(__mips_n64)
2763         pt_entry_t *pte;
2764
2765         if (addr >= MIPS_KSEG0_START && addr < MIPS_KSEG0_END)
2766                 return;
2767
2768         pte = PCPU_GET(qmap_ptep);
2769
2770         KASSERT(*pte != PTE_G,
2771             ("pmap_quick_remove_page: PTE not in use"));
2772         KASSERT(PCPU_GET(qmap_addr) == addr,
2773             ("pmap_quick_remove_page: invalid address"));
2774
2775         *pte = PTE_G;
2776         tlb_invalidate_address(kernel_pmap, addr);
2777         critical_exit();
2778 #endif
2779 }
2780
2781 /*
2782  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
2783  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
2784  * be changed upwards or downwards in the future; it
2785  * is only necessary that true be returned for a small
2786  * subset of pmaps for proper page aging.
2787  */
2788 boolean_t
2789 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2790 {
2791         pv_entry_t pv;
2792         int loops = 0;
2793         boolean_t rv;
2794
2795         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2796             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
2797         rv = FALSE;
2798         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2799         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2800                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
2801                         rv = TRUE;
2802                         break;
2803                 }
2804                 loops++;
2805                 if (loops >= 16)
2806                         break;
2807         }
2808         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2809         return (rv);
2810 }
2811
2812 /*
2813  * Remove all pages from specified address space
2814  * this aids process exit speeds.  Also, this code
2815  * is special cased for current process only, but
2816  * can have the more generic (and slightly slower)
2817  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
2818  * in the case of running down an entire address space.
2819  */
2820 void
2821 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
2822 {
2823         pd_entry_t *pde;
2824         pt_entry_t *pte, tpte;
2825         pv_entry_t pv;
2826         vm_page_t m;
2827         struct pv_chunk *pc, *npc;
2828         u_long inuse, bitmask;
2829         int allfree, bit, field, idx;
2830
2831         if (pmap != vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace)) {
2832                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
2833                 return;
2834         }
2835         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2836         PMAP_LOCK(pmap);
2837         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
2838                 allfree = 1;
2839                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2840                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2841                         while (inuse != 0) {
2842                                 bit = ffsl(inuse) - 1;
2843                                 bitmask = 1UL << bit;
2844                                 idx = field * sizeof(inuse) * NBBY + bit;
2845                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
2846                                 inuse &= ~bitmask;
2847
2848                                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
2849                                 KASSERT(pde != NULL && *pde != 0,
2850                                     ("pmap_remove_pages: pde"));
2851                                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, pv->pv_va);
2852                                 if (!pte_test(pte, PTE_V))
2853                                         panic("pmap_remove_pages: bad pte");
2854                                 tpte = *pte;
2855
2856 /*
2857  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
2858  */
2859                                 if (pte_test(&tpte, PTE_W)) {
2860                                         allfree = 0;
2861                                         continue;
2862                                 }
2863                                 *pte = is_kernel_pmap(pmap) ? PTE_G : 0;
2864
2865                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(TLBLO_PTE_TO_PA(tpte));
2866                                 KASSERT(m != NULL,
2867                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
2868                                     (uintmax_t)tpte));
2869
2870                                 /*
2871                                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2872                                  */
2873                                 if (pte_test(&tpte, PTE_D))
2874                                         vm_page_dirty(m);
2875
2876                                 /* Mark free */
2877                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
2878                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
2879                                 pv_entry_count--;
2880                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
2881                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
2882                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2883                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2884                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2885
2886                                 /*
2887                                  * For simplicity, unconditionally call
2888                                  * pmap_invalidate_all(), below.
2889                                  */
2890                                 (void)pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, *pde);
2891                         }
2892                 }
2893                 if (allfree) {
2894                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2895                         free_pv_chunk(pc);
2896                 }
2897         }
2898         pmap_invalidate_all(pmap);
2899         PMAP_UNLOCK(pmap);
2900         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2901 }
2902
2903 /*
2904  * pmap_testbit tests bits in pte's
2905  */
2906 static boolean_t
2907 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
2908 {
2909         pv_entry_t pv;
2910         pmap_t pmap;
2911         pt_entry_t *pte;
2912         boolean_t rv = FALSE;
2913
2914         if (m->oflags & VPO_UNMANAGED)
2915                 return (rv);
2916
2917         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2918         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2919                 pmap = PV_PMAP(pv);
2920                 PMAP_LOCK(pmap);
2921                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2922                 rv = pte_test(pte, bit);
2923                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2924                 if (rv)
2925                         break;
2926         }
2927         return (rv);
2928 }
2929
2930 /*
2931  *      pmap_page_wired_mappings:
2932  *
2933  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
2934  *      that are wired.
2935  */
2936 int
2937 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
2938 {
2939         pv_entry_t pv;
2940         pmap_t pmap;
2941         pt_entry_t *pte;
2942         int count;
2943
2944         count = 0;
2945         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
2946                 return (count);
2947         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2948         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2949                 pmap = PV_PMAP(pv);
2950                 PMAP_LOCK(pmap);
2951                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2952                 if (pte_test(pte, PTE_W))
2953                         count++;
2954                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2955         }
2956         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2957         return (count);
2958 }
2959
2960 /*
2961  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
2962  */
2963 void
2964 pmap_remove_write(vm_page_t m)
2965 {
2966         pmap_t pmap;
2967         pt_entry_t pbits, *pte;
2968         pv_entry_t pv;
2969
2970         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2971             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
2972         vm_page_assert_busied(m);
2973
2974         if (!pmap_page_is_write_mapped(m))
2975                 return;
2976         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2977         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2978                 pmap = PV_PMAP(pv);
2979                 PMAP_LOCK(pmap);
2980                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2981                 KASSERT(pte != NULL && pte_test(pte, PTE_V),
2982                     ("page on pv_list has no pte"));
2983                 pbits = *pte;
2984                 if (pte_test(&pbits, PTE_D)) {
2985                         pte_clear(&pbits, PTE_D);
2986                         vm_page_dirty(m);
2987                 }
2988                 pte_set(&pbits, PTE_RO);
2989                 if (pbits != *pte) {
2990                         *pte = pbits;
2991                         pmap_update_page(pmap, pv->pv_va, pbits);
2992                 }
2993                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2994         }
2995         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2996         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2997 }
2998
2999 /*
3000  *      pmap_ts_referenced:
3001  *
3002  *      Return the count of reference bits for a page, clearing all of them.
3003  */
3004 int
3005 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3006 {
3007
3008         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3009             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
3010         if (m->md.pv_flags & PV_TABLE_REF) {
3011                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3012                 m->md.pv_flags &= ~PV_TABLE_REF;
3013                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3014                 return (1);
3015         }
3016         return (0);
3017 }
3018
3019 /*
3020  *      pmap_is_modified:
3021  *
3022  *      Return whether or not the specified physical page was modified
3023  *      in any physical maps.
3024  */
3025 boolean_t
3026 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3027 {
3028         boolean_t rv;
3029
3030         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3031             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
3032
3033         /*
3034          * If the page is not busied then this check is racy.
3035          */
3036         if (!pmap_page_is_write_mapped(m))
3037                 return (FALSE);
3038
3039         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3040         rv = pmap_testbit(m, PTE_D);
3041         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3042         return (rv);
3043 }
3044
3045 /* N/C */
3046
3047 /*
3048  *      pmap_is_prefaultable:
3049  *
3050  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
3051  *      for prefault.
3052  */
3053 boolean_t
3054 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3055 {
3056         pd_entry_t *pde;
3057         pt_entry_t *pte;
3058         boolean_t rv;
3059
3060         rv = FALSE;
3061         PMAP_LOCK(pmap);
3062         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3063         if (pde != NULL && *pde != 0) {
3064                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, addr);
3065                 rv = (*pte == 0);
3066         }
3067         PMAP_UNLOCK(pmap);
3068         return (rv);
3069 }
3070
3071 /*
3072  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
3073  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
3074  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
3075  */
3076 void
3077 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
3078 {
3079         pd_entry_t *pde, *pdpe;
3080         pt_entry_t *pte;
3081         vm_offset_t va, va_next;
3082         vm_paddr_t pa;
3083         vm_page_t m;
3084
3085         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
3086                 return;
3087         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3088         PMAP_LOCK(pmap);
3089         for (; sva < eva; sva = va_next) {
3090                 pdpe = pmap_segmap(pmap, sva);
3091 #ifdef __mips_n64
3092                 if (*pdpe == 0) {
3093                         va_next = (sva + NBSEG) & ~SEGMASK;
3094                         if (va_next < sva)
3095                                 va_next = eva;
3096                         continue;
3097                 }
3098 #endif
3099                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3100                 if (va_next < sva)
3101                         va_next = eva;
3102
3103                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
3104                 if (*pde == NULL)
3105                         continue;
3106
3107                 /*
3108                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3109                  * by the current page table page, or to the end of the
3110                  * range being write protected.
3111                  */
3112                 if (va_next > eva)
3113                         va_next = eva;
3114
3115                 va = va_next;
3116                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
3117                     sva += PAGE_SIZE) {
3118                         if (!pte_test(pte, PTE_MANAGED | PTE_V)) {
3119                                 if (va != va_next) {
3120                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
3121                                         va = va_next;
3122                                 }
3123                                 continue;
3124                         }
3125                         pa = TLBLO_PTE_TO_PA(*pte);
3126                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3127                         m->md.pv_flags &= ~PV_TABLE_REF;
3128                         if (pte_test(pte, PTE_D)) {
3129                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
3130                                         /*
3131                                          * Future calls to pmap_is_modified()
3132                                          * can be avoided by making the page
3133                                          * dirty now.
3134                                          */
3135                                         vm_page_dirty(m);
3136                                 } else {
3137                                         pte_clear(pte, PTE_D);
3138                                         if (va == va_next)
3139                                                 va = sva;
3140                                 }
3141                         } else {
3142                                 /*
3143                                  * Unless PTE_D is set, any TLB entries
3144                                  * mapping "sva" don't allow write access, so
3145                                  * they needn't be invalidated.
3146                                  */
3147                                 if (va != va_next) {
3148                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
3149                                         va = va_next;
3150                                 }
3151                         }
3152                 }
3153                 if (va != va_next)
3154                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
3155         }
3156         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3157         PMAP_UNLOCK(pmap);
3158 }
3159
3160 /*
3161  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
3162  */
3163 void
3164 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3165 {
3166         pmap_t pmap;
3167         pt_entry_t *pte;
3168         pv_entry_t pv;
3169
3170         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3171             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
3172         vm_page_assert_busied(m);
3173
3174         if (!pmap_page_is_write_mapped(m))
3175                 return;
3176         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3177         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3178                 pmap = PV_PMAP(pv);
3179                 PMAP_LOCK(pmap);
3180                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
3181                 if (pte_test(pte, PTE_D)) {
3182                         pte_clear(pte, PTE_D);
3183                         pmap_update_page(pmap, pv->pv_va, *pte);
3184                 }
3185                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3186         }
3187         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3188 }
3189
3190 /*
3191  *      pmap_is_referenced:
3192  *
3193  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
3194  *      in any physical maps.
3195  */
3196 boolean_t
3197 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
3198 {
3199
3200         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3201             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
3202         return ((m->md.pv_flags & PV_TABLE_REF) != 0);
3203 }
3204
3205 /*
3206  * Miscellaneous support routines follow
3207  */
3208
3209 /*
3210  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
3211  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
3212  * routine is intended to be used for mapping device memory,
3213  * NOT real memory.
3214  *
3215  * Use XKPHYS uncached for 64 bit, and KSEG1 where possible for 32 bit.
3216  */
3217 void *
3218 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, vm_memattr_t ma)
3219 {
3220         vm_offset_t va, tmpva, offset;
3221
3222         /*
3223          * KSEG1 maps only first 512M of phys address space. For
3224          * pa > 0x20000000 we should make proper mapping * using pmap_kenter.
3225          */
3226         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(pa + size - 1) && ma == VM_MEMATTR_UNCACHEABLE)
3227                 return ((void *)MIPS_PHYS_TO_DIRECT_UNCACHED(pa));
3228         else {
3229                 offset = pa & PAGE_MASK;
3230                 size = roundup(size + offset, PAGE_SIZE);
3231
3232                 va = kva_alloc(size);
3233                 if (!va)
3234                         panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
3235                 pa = trunc_page(pa);
3236                 for (tmpva = va; size > 0;) {
3237                         pmap_kenter_attr(tmpva, pa, ma);
3238                         size -= PAGE_SIZE;
3239                         tmpva += PAGE_SIZE;
3240                         pa += PAGE_SIZE;
3241                 }
3242         }
3243
3244         return ((void *)(va + offset));
3245 }
3246
3247 void *
3248 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3249 {
3250         return pmap_mapdev_attr(pa, size, VM_MEMATTR_UNCACHEABLE);
3251 }
3252
3253 void
3254 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
3255 {
3256 #ifndef __mips_n64
3257         vm_offset_t base, offset;
3258
3259         /* If the address is within KSEG1 then there is nothing to do */
3260         if (va >= MIPS_KSEG1_START && va <= MIPS_KSEG1_END)
3261                 return;
3262
3263         base = trunc_page(va);
3264         offset = va & PAGE_MASK;
3265         size = roundup(size + offset, PAGE_SIZE);
3266         pmap_qremove(base, atop(size));
3267         kva_free(base, size);
3268 #endif
3269 }
3270
3271 /*
3272  * Perform the pmap work for mincore(2).  If the page is not both referenced and
3273  * modified by this pmap, returns its physical address so that the caller can
3274  * find other mappings.
3275  */
3276 int
3277 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *pap)
3278 {
3279         pt_entry_t *ptep, pte;
3280         vm_paddr_t pa;
3281         vm_page_t m;
3282         int val;
3283
3284         PMAP_LOCK(pmap);
3285         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3286         pte = (ptep != NULL) ? *ptep : 0;
3287         if (!pte_test(&pte, PTE_V)) {
3288                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3289                 return (0);
3290         }
3291         val = MINCORE_INCORE;
3292         if (pte_test(&pte, PTE_D))
3293                 val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3294         pa = TLBLO_PTE_TO_PA(pte);
3295         if (pte_test(&pte, PTE_MANAGED)) {
3296                 /*
3297                  * This may falsely report the given address as
3298                  * MINCORE_REFERENCED.  Unfortunately, due to the lack of
3299                  * per-PTE reference information, it is impossible to
3300                  * determine if the address is MINCORE_REFERENCED.
3301                  */
3302                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3303                 if ((m->a.flags & PGA_REFERENCED) != 0)
3304                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3305         }
3306         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
3307             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
3308             pte_test(&pte, PTE_MANAGED)) {
3309                 *pap = pa;
3310         }
3311         PMAP_UNLOCK(pmap);
3312         return (val);
3313 }
3314
3315 void
3316 pmap_activate(struct thread *td)
3317 {
3318         pmap_t pmap, oldpmap;
3319         struct proc *p = td->td_proc;
3320         u_int cpuid;
3321
3322         critical_enter();
3323
3324         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
3325         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
3326         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
3327
3328         if (oldpmap)
3329                 CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
3330         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
3331         pmap_asid_alloc(pmap);
3332         if (td == curthread) {
3333                 PCPU_SET(segbase, pmap->pm_segtab);
3334                 mips_wr_entryhi(pmap->pm_asid[cpuid].asid);
3335         }
3336
3337         PCPU_SET(curpmap, pmap);
3338         critical_exit();
3339 }
3340
3341 static void
3342 pmap_sync_icache_one(void *arg __unused)
3343 {
3344
3345         mips_icache_sync_all();
3346         mips_dcache_wbinv_all();
3347 }
3348
3349 void
3350 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
3351 {
3352
3353         smp_rendezvous(NULL, pmap_sync_icache_one, NULL, NULL);
3354 }
3355
3356 /*
3357  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
3358  *      different alignment might result in more superpage mappings.
3359  */
3360 void
3361 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
3362     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
3363 {
3364         vm_offset_t superpage_offset;
3365
3366         if (size < PDRSIZE)
3367                 return;
3368         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
3369                 offset += ptoa(object->pg_color);
3370         superpage_offset = offset & PDRMASK;
3371         if (size - ((PDRSIZE - superpage_offset) & PDRMASK) < PDRSIZE ||
3372             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
3373                 return;
3374         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
3375                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
3376         else
3377                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
3378 }
3379
3380 #ifdef DDB
3381 DB_SHOW_COMMAND(ptable, ddb_pid_dump)
3382 {
3383         pmap_t pmap;
3384         struct thread *td = NULL;
3385         struct proc *p;
3386         int i, j, k;
3387         vm_paddr_t pa;
3388         vm_offset_t va;
3389
3390         if (have_addr) {
3391                 td = db_lookup_thread(addr, true);
3392                 if (td == NULL) {
3393                         db_printf("Invalid pid or tid");
3394                         return;
3395                 }
3396                 p = td->td_proc;
3397                 if (p->p_vmspace == NULL) {
3398                         db_printf("No vmspace for process");
3399                         return;
3400                 }
3401                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
3402         } else
3403                 pmap = kernel_pmap;
3404
3405         db_printf("pmap:%p segtab:%p asid:%x generation:%x\n",
3406             pmap, pmap->pm_segtab, pmap->pm_asid[0].asid,
3407             pmap->pm_asid[0].gen);
3408         for (i = 0; i < NPDEPG; i++) {
3409                 pd_entry_t *pdpe;
3410                 pt_entry_t *pde;
3411                 pt_entry_t pte;
3412
3413                 pdpe = (pd_entry_t *)pmap->pm_segtab[i];
3414                 if (pdpe == NULL)
3415                         continue;
3416                 db_printf("[%4d] %p\n", i, pdpe);
3417 #ifdef __mips_n64
3418                 for (j = 0; j < NPDEPG; j++) {
3419                         pde = (pt_entry_t *)pdpe[j];
3420                         if (pde == NULL)
3421                                 continue;
3422                         db_printf("\t[%4d] %p\n", j, pde);
3423 #else
3424                 {
3425                         j = 0;
3426                         pde =  (pt_entry_t *)pdpe;
3427 #endif
3428                         for (k = 0; k < NPTEPG; k++) {
3429                                 pte = pde[k];
3430                                 if (pte == 0 || !pte_test(&pte, PTE_V))
3431                                         continue;
3432                                 pa = TLBLO_PTE_TO_PA(pte);
3433                                 va = ((u_long)i << SEGSHIFT) | (j << PDRSHIFT) | (k << PAGE_SHIFT);
3434                                 db_printf("\t\t[%04d] va: %p pte: %8jx pa:%jx\n",
3435                                        k, (void *)va, (uintmax_t)pte, (uintmax_t)pa);
3436                         }
3437                 }
3438         }
3439 }
3440 #endif
3441
3442 /*
3443  * Allocate TLB address space tag (called ASID or TLBPID) and return it.
3444  * It takes almost as much or more time to search the TLB for a
3445  * specific ASID and flush those entries as it does to flush the entire TLB.
3446  * Therefore, when we allocate a new ASID, we just take the next number. When
3447  * we run out of numbers, we flush the TLB, increment the generation count
3448  * and start over. ASID zero is reserved for kernel use.
3449  */
3450 static void
3451 pmap_asid_alloc(pmap)
3452         pmap_t pmap;
3453 {
3454         if (pmap->pm_asid[PCPU_GET(cpuid)].asid != PMAP_ASID_RESERVED &&
3455             pmap->pm_asid[PCPU_GET(cpuid)].gen == PCPU_GET(asid_generation));
3456         else {
3457                 if (PCPU_GET(next_asid) == pmap_max_asid) {
3458                         tlb_invalidate_all_user(NULL);
3459                         PCPU_SET(asid_generation,
3460                             (PCPU_GET(asid_generation) + 1) & ASIDGEN_MASK);
3461                         if (PCPU_GET(asid_generation) == 0) {
3462                                 PCPU_SET(asid_generation, 1);
3463                         }
3464                         PCPU_SET(next_asid, 1); /* 0 means invalid */
3465                 }
3466                 pmap->pm_asid[PCPU_GET(cpuid)].asid = PCPU_GET(next_asid);
3467                 pmap->pm_asid[PCPU_GET(cpuid)].gen = PCPU_GET(asid_generation);
3468                 PCPU_SET(next_asid, PCPU_GET(next_asid) + 1);
3469         }
3470 }
3471
3472 static pt_entry_t
3473 init_pte_prot(vm_page_t m, vm_prot_t access, vm_prot_t prot)
3474 {
3475         pt_entry_t rw;
3476
3477         if (!(prot & VM_PROT_WRITE))
3478                 rw = PTE_V | PTE_RO;
3479         else if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3480                 if ((access & VM_PROT_WRITE) != 0)
3481                         rw = PTE_V | PTE_D;
3482                 else
3483                         rw = PTE_V;
3484         } else
3485                 /* Needn't emulate a modified bit for unmanaged pages. */
3486                 rw = PTE_V | PTE_D;
3487         return (rw);
3488 }
3489
3490 /*
3491  * pmap_emulate_modified : do dirty bit emulation
3492  *
3493  * On SMP, update just the local TLB, other CPUs will update their
3494  * TLBs from PTE lazily, if they get the exception.
3495  * Returns 0 in case of sucess, 1 if the page is read only and we
3496  * need to fault.
3497  */
3498 int
3499 pmap_emulate_modified(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
3500 {
3501         pt_entry_t *pte;
3502
3503         PMAP_LOCK(pmap);
3504         pte = pmap_pte(pmap, va);
3505
3506         /*
3507          * It is possible that some other CPU or thread changed the pmap while
3508          * we weren't looking; in the SMP case, this is readily apparent, but
3509          * it can even happen in the UP case, because we may have been blocked
3510          * on PMAP_LOCK(pmap) above while someone changed this out from
3511          * underneath us.
3512          */
3513
3514         if (pte == NULL) {
3515                 /*
3516                  * This PTE's PTP (or one of its ancestors) has been reclaimed;
3517                  * trigger a full fault to reconstruct it via pmap_enter.
3518                  */
3519                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3520                 return (1);
3521         }
3522
3523         if (!pte_test(pte, PTE_V)) {
3524                 /*
3525                  * This PTE is no longer valid; the other thread or other
3526                  * processor must have arranged for our TLB to no longer
3527                  * have this entry, possibly by IPI, so no tlb_update is
3528                  * required.  Fall out of the fast path and go take a
3529                  * general fault before retrying the instruction (or taking
3530                  * a signal).
3531                  */
3532                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3533                 return (1);
3534         }
3535
3536         if (pte_test(pte, PTE_D)) {
3537                 /*
3538                  * This PTE is valid and has the PTE_D bit asserted; since
3539                  * this is an increase in permission, we may have been expected
3540                  * to update the TLB lazily.  Do so here and return, on the
3541                  * fast path, to retry the instruction.
3542                  */
3543                 tlb_update(pmap, va, *pte);
3544                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3545                 return (0);
3546         }
3547
3548         if (pte_test(pte, PTE_RO)) {
3549                 /*
3550                  * This PTE is valid, not dirty, and read-only.  Go take a
3551                  * full fault (most likely to upgrade this part of the address
3552                  * space to writeable).
3553                  */
3554                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3555                 return (1);
3556         }
3557
3558         if (!pte_test(pte, PTE_MANAGED))
3559                 panic("pmap_emulate_modified: unmanaged page");
3560
3561         /*
3562          * PTE is valid, managed, not dirty, and not read-only.  Set PTE_D
3563          * and eagerly update the local TLB, returning on the fast path.
3564          */
3565
3566         pte_set(pte, PTE_D);
3567         tlb_update(pmap, va, *pte);
3568         PMAP_UNLOCK(pmap);
3569
3570         return (0);
3571 }
3572
3573 /*
3574  *      Routine:        pmap_kextract
3575  *      Function:
3576  *              Extract the physical page address associated
3577  *              virtual address.
3578  */
3579 vm_paddr_t
3580 pmap_kextract(vm_offset_t va)
3581 {
3582         int mapped;
3583
3584         /*
3585          * First, the direct-mapped regions.
3586          */
3587 #if defined(__mips_n64)
3588         if (va >= MIPS_XKPHYS_START && va < MIPS_XKPHYS_END)
3589                 return (MIPS_XKPHYS_TO_PHYS(va));
3590 #endif
3591         if (va >= MIPS_KSEG0_START && va < MIPS_KSEG0_END)
3592                 return (MIPS_KSEG0_TO_PHYS(va));
3593
3594         if (va >= MIPS_KSEG1_START && va < MIPS_KSEG1_END)
3595                 return (MIPS_KSEG1_TO_PHYS(va));
3596
3597         /*
3598          * User virtual addresses.
3599          */
3600         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3601                 pt_entry_t *ptep;
3602
3603                 if (curproc && curproc->p_vmspace) {
3604                         ptep = pmap_pte(&curproc->p_vmspace->vm_pmap, va);
3605                         if (ptep) {
3606                                 return (TLBLO_PTE_TO_PA(*ptep) |
3607                                     (va & PAGE_MASK));
3608                         }
3609                         return (0);
3610                 }
3611         }
3612
3613         /*
3614          * Should be kernel virtual here, otherwise fail
3615          */
3616         mapped = (va >= MIPS_KSEG2_START || va < MIPS_KSEG2_END);
3617 #if defined(__mips_n64)
3618         mapped = mapped || (va >= MIPS_XKSEG_START || va < MIPS_XKSEG_END);
3619 #endif
3620         /*
3621          * Kernel virtual.
3622          */
3623
3624         if (mapped) {
3625                 pt_entry_t *ptep;
3626
3627                 /* Is the kernel pmap initialized? */
3628                 if (!CPU_EMPTY(&kernel_pmap->pm_active)) {
3629                         /* It's inside the virtual address range */
3630                         ptep = pmap_pte(kernel_pmap, va);
3631                         if (ptep) {
3632                                 return (TLBLO_PTE_TO_PA(*ptep) |
3633                                     (va & PAGE_MASK));
3634                         }
3635                 }
3636                 return (0);
3637         }
3638
3639         panic("%s for unknown address space %p.", __func__, (void *)va);
3640 }
3641
3642 void
3643 pmap_flush_pvcache(vm_page_t m)
3644 {
3645         pv_entry_t pv;
3646
3647         if (m != NULL) {
3648                 for (pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list); pv;
3649                     pv = TAILQ_NEXT(pv, pv_list)) {
3650                         mips_dcache_wbinv_range_index(pv->pv_va, PAGE_SIZE);
3651                 }
3652         }
3653 }
3654
3655 void
3656 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
3657 {
3658
3659         /*
3660          * It appears that this function can only be called before any mappings
3661          * for the page are established.  If this ever changes, this code will
3662          * need to walk the pv_list and make each of the existing mappings
3663          * uncacheable, being careful to sync caches and PTEs (and maybe
3664          * invalidate TLB?) for any current mapping it modifies.
3665          */
3666         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) != NULL)
3667                 panic("Can't change memattr on page with existing mappings");
3668
3669         /* Clean memattr portion of pv_flags */
3670         m->md.pv_flags &= ~PV_MEMATTR_MASK;
3671         m->md.pv_flags |= (ma << PV_MEMATTR_SHIFT) & PV_MEMATTR_MASK;
3672 }
3673
3674 static __inline void
3675 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, vm_memattr_t ma)
3676 {
3677         u_int npte;
3678
3679         npte = *(u_int *)pte;
3680         npte &= ~PTE_C_MASK;
3681         npte |= PTE_C(ma);
3682         *pte = npte;
3683 }
3684
3685 int
3686 pmap_change_attr(vm_offset_t sva, vm_size_t size, vm_memattr_t ma)
3687 {
3688         pd_entry_t *pde, *pdpe;
3689         pt_entry_t *pte;
3690         vm_offset_t ova, eva, va, va_next;
3691         pmap_t pmap;
3692
3693         ova = sva;
3694         eva = sva + size;
3695         if (eva < sva)
3696                 return (EINVAL);
3697
3698         pmap = kernel_pmap;
3699         PMAP_LOCK(pmap);
3700
3701         for (; sva < eva; sva = va_next) {
3702                 pdpe = pmap_segmap(pmap, sva);
3703 #ifdef __mips_n64
3704                 if (*pdpe == 0) {
3705                         va_next = (sva + NBSEG) & ~SEGMASK;
3706                         if (va_next < sva)
3707                                 va_next = eva;
3708                         continue;
3709                 }
3710 #endif
3711                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3712                 if (va_next < sva)
3713                         va_next = eva;
3714
3715                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
3716                 if (*pde == NULL)
3717                         continue;
3718
3719                 /*
3720                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3721                  * by the current page table page, or to the end of the
3722                  * range being removed.
3723                  */
3724                 if (va_next > eva)
3725                         va_next = eva;
3726
3727                 va = va_next;
3728                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
3729                     sva += PAGE_SIZE) {
3730                         if (!pte_test(pte, PTE_V) || pte_cache_bits(pte) == ma) {
3731                                 if (va != va_next) {
3732                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
3733                                         va = va_next;
3734                                 }
3735                                 continue;
3736                         }
3737                         if (va == va_next)
3738                                 va = sva;
3739
3740                         pmap_pte_attr(pte, ma);
3741                 }
3742                 if (va != va_next)
3743                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
3744         }
3745         PMAP_UNLOCK(pmap);
3746
3747         /* Flush caches to be in the safe side */
3748         mips_dcache_wbinv_range(ova, size);
3749         return 0;
3750 }
3751
3752 boolean_t
3753 pmap_is_valid_memattr(pmap_t pmap __unused, vm_memattr_t mode)
3754 {
3755
3756         switch (mode) {
3757         case VM_MEMATTR_UNCACHEABLE:
3758         case VM_MEMATTR_WRITE_BACK:
3759 #ifdef MIPS_CCA_WC
3760         case VM_MEMATTR_WRITE_COMBINING:
3761 #endif
3762                 return (TRUE);
3763         default:
3764                 return (FALSE);
3765         }
3766 }