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/lock.h>
  72 #include <sys/mman.h>
  73 #include <sys/msgbuf.h>
  74 #include <sys/mutex.h>
  75 #include <sys/pcpu.h>
  76 #include <sys/proc.h>
  77 #include <sys/rwlock.h>
  78 #include <sys/sched.h>
  79 #include <sys/smp.h>
  80 #include <sys/sysctl.h>
  81 #include <sys/vmmeter.h>
  82
  83 #ifdef DDB
  84 #include <ddb/ddb.h>
  85 #endif
  86
  87 #include <vm/vm.h>
  88 #include <vm/vm_param.h>
  89 #include <vm/vm_kern.h>
  90 #include <vm/vm_page.h>
  91 #include <vm/vm_map.h>
  92 #include <vm/vm_object.h>
  93 #include <vm/vm_extern.h>
  94 #include <vm/vm_pageout.h>
  95 #include <vm/vm_pager.h>
  96 #include <vm/uma.h>
  97
  98 #include <machine/cache.h>
  99 #include <machine/md_var.h>
 100 #include <machine/tlb.h>
 101
 102 #undef PMAP_DEBUG
 103
 104 #if !defined(DIAGNOSTIC)
 105 #define PMAP_INLINE __inline
 106 #else
 107 #define PMAP_INLINE
 108 #endif
 109
 110 #ifdef PV_STATS
 111 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
 112 #else
 113 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
 114 #endif
 115
 116 /*
 117  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
 118  */
 119 #define pmap_seg_index(v)       (((v) >> SEGSHIFT) & (NPDEPG - 1))
 120 #define pmap_pde_index(v)       (((v) >> PDRSHIFT) & (NPDEPG - 1))
 121 #define pmap_pte_index(v)       (((v) >> PAGE_SHIFT) & (NPTEPG - 1))
 122 #define pmap_pde_pindex(v)      ((v) >> PDRSHIFT)
 123
 124 #ifdef __mips_n64
 125 #define NUPDE                   (NPDEPG * NPDEPG)
 126 #define NUSERPGTBLS             (NUPDE + NPDEPG)
 127 #else
 128 #define NUPDE                   (NPDEPG)
 129 #define NUSERPGTBLS             (NUPDE)
 130 #endif
 131
 132 #define is_kernel_pmap(x)       ((x) == kernel_pmap)
 133
 134 struct pmap kernel_pmap_store;
 135 pd_entry_t *kernel_segmap;
 136
 137 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
 138 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
 139
 140 static int nkpt;
 141 unsigned pmap_max_asid;         /* max ASID supported by the system */
 142
 143 #define PMAP_ASID_RESERVED      0
 144
 145 vm_offset_t kernel_vm_end = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
 146
 147 static void pmap_asid_alloc(pmap_t pmap);
 148
 149 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
 150
 151 /*
 152  * Data for the pv entry allocation mechanism
 153  */
 154 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
 155 static int pv_entry_count;
 156
 157 static void free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
 158 static void free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
 159 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
 160 static vm_page_t pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap);
 161 static void pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
 162 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
 163     vm_offset_t va);
 164 static vm_page_t pmap_alloc_direct_page(unsigned int index, int req);
 165 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
 166     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
 167 static void pmap_grow_direct_page(int req);
 168 static int pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
 169     pd_entry_t pde);
 170 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va);
 171 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va);
 172 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_page_t mpte,
 173     vm_offset_t va, vm_page_t m);
 174 static void pmap_update_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pt_entry_t pte);
 175 static void pmap_invalidate_all(pmap_t pmap);
 176 static void pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
 177 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
 178
 179 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
 180 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex, u_int flags);
 181 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, pd_entry_t);
 182 static pt_entry_t init_pte_prot(vm_page_t m, vm_prot_t access, vm_prot_t prot);
 183
 184 static void pmap_invalidate_page_action(void *arg);
 185 static void pmap_invalidate_range_action(void *arg);
 186 static void pmap_update_page_action(void *arg);
 187
 188 #ifndef __mips_n64
 189 /*
 190  * This structure is for high memory (memory above 512Meg in 32 bit) support.
 191  * The highmem area does not have a KSEG0 mapping, and we need a mechanism to
 192  * do temporary per-CPU mappings for pmap_zero_page, pmap_copy_page etc.
 193  *
 194  * At bootup, we reserve 2 virtual pages per CPU for mapping highmem pages. To
 195  * access a highmem physical address on a CPU, we map the physical address to
 196  * the reserved virtual address for the CPU in the kernel pagetable.  This is
 197  * done with interrupts disabled(although a spinlock and sched_pin would be
 198  * sufficient).
 199  */
 200 struct local_sysmaps {
 201         vm_offset_t     base;
 202         uint32_t        saved_intr;
 203         uint16_t        valid1, valid2;
 204 };
 205 static struct local_sysmaps sysmap_lmem[MAXCPU];
 206
 207 static __inline void
 208 pmap_alloc_lmem_map(void)
 209 {
 210         int i;
 211
 212         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
 213                 sysmap_lmem[i].base = virtual_avail;
 214                 virtual_avail += PAGE_SIZE * 2;
 215                 sysmap_lmem[i].valid1 = sysmap_lmem[i].valid2 = 0;
 216         }
 217 }
 218
 219 static __inline vm_offset_t
 220 pmap_lmem_map1(vm_paddr_t phys)
 221 {
 222         struct local_sysmaps *sysm;
 223         pt_entry_t *pte, npte;
 224         vm_offset_t va;
 225         uint32_t intr;
 226         int cpu;
 227
 228         intr = intr_disable();
 229         cpu = PCPU_GET(cpuid);
 230         sysm = &sysmap_lmem[cpu];
 231         sysm->saved_intr = intr;
 232         va = sysm->base;
 233         npte = TLBLO_PA_TO_PFN(phys) | PTE_C_CACHE | PTE_D | PTE_V | PTE_G;
 234         pte = pmap_pte(kernel_pmap, va);
 235         *pte = npte;
 236         sysm->valid1 = 1;
 237         return (va);
 238 }
 239
 240 static __inline vm_offset_t
 241 pmap_lmem_map2(vm_paddr_t phys1, vm_paddr_t phys2)
 242 {
 243         struct local_sysmaps *sysm;
 244         pt_entry_t *pte, npte;
 245         vm_offset_t va1, va2;
 246         uint32_t intr;
 247         int cpu;
 248
 249         intr = intr_disable();
 250         cpu = PCPU_GET(cpuid);
 251         sysm = &sysmap_lmem[cpu];
 252         sysm->saved_intr = intr;
 253         va1 = sysm->base;
 254         va2 = sysm->base + PAGE_SIZE;
 255         npte = TLBLO_PA_TO_PFN(phys1) | PTE_C_CACHE | PTE_D | PTE_V | PTE_G;
 256         pte = pmap_pte(kernel_pmap, va1);
 257         *pte = npte;
 258         npte = TLBLO_PA_TO_PFN(phys2) | PTE_C_CACHE | PTE_D | PTE_V | PTE_G;
 259         pte = pmap_pte(kernel_pmap, va2);
 260         *pte = npte;
 261         sysm->valid1 = 1;
 262         sysm->valid2 = 1;
 263         return (va1);
 264 }
 265
 266 static __inline void
 267 pmap_lmem_unmap(void)
 268 {
 269         struct local_sysmaps *sysm;
 270         pt_entry_t *pte;
 271         int cpu;
 272
 273         cpu = PCPU_GET(cpuid);
 274         sysm = &sysmap_lmem[cpu];
 275         pte = pmap_pte(kernel_pmap, sysm->base);
 276         *pte = PTE_G;
 277         tlb_invalidate_address(kernel_pmap, sysm->base);
 278         sysm->valid1 = 0;
 279         if (sysm->valid2) {
 280                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, sysm->base + PAGE_SIZE);
 281                 *pte = PTE_G;
 282                 tlb_invalidate_address(kernel_pmap, sysm->base + PAGE_SIZE);
 283                 sysm->valid2 = 0;
 284         }
 285         intr_restore(sysm->saved_intr);
 286 }
 287 #else  /* __mips_n64 */
 288
 289 static __inline void
 290 pmap_alloc_lmem_map(void)
 291 {
 292 }
 293
 294 static __inline vm_offset_t
 295 pmap_lmem_map1(vm_paddr_t phys)
 296 {
 297
 298         return (0);
 299 }
 300
 301 static __inline vm_offset_t
 302 pmap_lmem_map2(vm_paddr_t phys1, vm_paddr_t phys2)
 303 {
 304
 305         return (0);
 306 }
 307
 308 static __inline vm_offset_t
 309 pmap_lmem_unmap(void)
 310 {
 311
 312         return (0);
 313 }
 314 #endif /* !__mips_n64 */
 315
 316 static __inline int
 317 pmap_pte_cache_bits(vm_paddr_t pa, vm_page_t m)
 318 {
 319         vm_memattr_t ma;
 320
 321         ma = pmap_page_get_memattr(m);
 322         if (ma == VM_MEMATTR_WRITE_BACK && !is_cacheable_mem(pa))
 323                 ma = VM_MEMATTR_UNCACHEABLE;
 324         return PTE_C(ma);
 325 }
 326 #define PMAP_PTE_SET_CACHE_BITS(pte, ps, m) {   \
 327         pte &= ~PTE_C_MASK;                     \
 328         pte |= pmap_pte_cache_bits(pa, m);      \
 329 }
 330
 331 /*
 332  * Page table entry lookup routines.
 333  */
 334 static __inline pd_entry_t *
 335 pmap_segmap(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 336 {
 337
 338         return (&pmap->pm_segtab[pmap_seg_index(va)]);
 339 }
 340
 341 #ifdef __mips_n64
 342 static __inline pd_entry_t *
 343 pmap_pdpe_to_pde(pd_entry_t *pdpe, vm_offset_t va)
 344 {
 345         pd_entry_t *pde;
 346
 347         pde = (pd_entry_t *)*pdpe;
 348         return (&pde[pmap_pde_index(va)]);
 349 }
 350
 351 static __inline pd_entry_t *
 352 pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 353 {
 354         pd_entry_t *pdpe;
 355
 356         pdpe = pmap_segmap(pmap, va);
 357         if (*pdpe == NULL)
 358                 return (NULL);
 359
 360         return (pmap_pdpe_to_pde(pdpe, va));
 361 }
 362 #else
 363 static __inline pd_entry_t *
 364 pmap_pdpe_to_pde(pd_entry_t *pdpe, vm_offset_t va)
 365 {
 366
 367         return (pdpe);
 368 }
 369
 370 static __inline
 371 pd_entry_t *pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 372 {
 373
 374         return (pmap_segmap(pmap, va));
 375 }
 376 #endif
 377
 378 static __inline pt_entry_t *
 379 pmap_pde_to_pte(pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
 380 {
 381         pt_entry_t *pte;
 382
 383         pte = (pt_entry_t *)*pde;
 384         return (&pte[pmap_pte_index(va)]);
 385 }
 386
 387 pt_entry_t *
 388 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 389 {
 390         pd_entry_t *pde;
 391
 392         pde = pmap_pde(pmap, va);
 393         if (pde == NULL || *pde == NULL)
 394                 return (NULL);
 395
 396         return (pmap_pde_to_pte(pde, va));
 397 }
 398
 399 vm_offset_t
 400 pmap_steal_memory(vm_size_t size)
 401 {
 402         vm_paddr_t bank_size, pa;
 403         vm_offset_t va;
 404
 405         size = round_page(size);
 406         bank_size = phys_avail[1] - phys_avail[0];
 407         while (size > bank_size) {
 408                 int i;
 409
 410                 for (i = 0; phys_avail[i + 2]; i += 2) {
 411                         phys_avail[i] = phys_avail[i + 2];
 412                         phys_avail[i + 1] = phys_avail[i + 3];
 413                 }
 414                 phys_avail[i] = 0;
 415                 phys_avail[i + 1] = 0;
 416                 if (!phys_avail[0])
 417                         panic("pmap_steal_memory: out of memory");
 418                 bank_size = phys_avail[1] - phys_avail[0];
 419         }
 420
 421         pa = phys_avail[0];
 422         phys_avail[0] += size;
 423         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(pa) == 0)
 424                 panic("Out of memory below 512Meg?");
 425         va = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(pa);
 426         bzero((caddr_t)va, size);
 427         return (va);
 428 }
 429
 430 /*
 431  * Bootstrap the system enough to run with virtual memory.  This
 432  * assumes that the phys_avail array has been initialized.
 433  */
 434 static void
 435 pmap_create_kernel_pagetable(void)
 436 {
 437         int i, j;
 438         vm_offset_t ptaddr;
 439         pt_entry_t *pte;
 440 #ifdef __mips_n64
 441         pd_entry_t *pde;
 442         vm_offset_t pdaddr;
 443         int npt, npde;
 444 #endif
 445
 446         /*
 447          * Allocate segment table for the kernel
 448          */
 449         kernel_segmap = (pd_entry_t *)pmap_steal_memory(PAGE_SIZE);
 450
 451         /*
 452          * Allocate second level page tables for the kernel
 453          */
 454 #ifdef __mips_n64
 455         npde = howmany(NKPT, NPDEPG);
 456         pdaddr = pmap_steal_memory(PAGE_SIZE * npde);
 457 #endif
 458         nkpt = NKPT;
 459         ptaddr = pmap_steal_memory(PAGE_SIZE * nkpt);
 460
 461         /*
 462          * The R[4-7]?00 stores only one copy of the Global bit in the
 463          * translation lookaside buffer for each 2 page entry. Thus invalid
 464          * entrys must have the Global bit set so when Entry LO and Entry HI
 465          * G bits are anded together they will produce a global bit to store
 466          * in the tlb.
 467          */
 468         for (i = 0, pte = (pt_entry_t *)ptaddr; i < (nkpt * NPTEPG); i++, pte++)
 469                 *pte = PTE_G;
 470
 471 #ifdef __mips_n64
 472         for (i = 0,  npt = nkpt; npt > 0; i++) {
 473                 kernel_segmap[i] = (pd_entry_t)(pdaddr + i * PAGE_SIZE);
 474                 pde = (pd_entry_t *)kernel_segmap[i];
 475
 476                 for (j = 0; j < NPDEPG && npt > 0; j++, npt--)
 477                         pde[j] = (pd_entry_t)(ptaddr + (i * NPDEPG + j) * PAGE_SIZE);
 478         }
 479 #else
 480         for (i = 0, j = pmap_seg_index(VM_MIN_KERNEL_ADDRESS); i < nkpt; i++, j++)
 481                 kernel_segmap[j] = (pd_entry_t)(ptaddr + (i * PAGE_SIZE));
 482 #endif
 483
 484         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
 485         kernel_pmap->pm_segtab = kernel_segmap;
 486         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);
 487         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
 488         kernel_pmap->pm_asid[0].asid = PMAP_ASID_RESERVED;
 489         kernel_pmap->pm_asid[0].gen = 0;
 490         kernel_vm_end += nkpt * NPTEPG * PAGE_SIZE;
 491 }
 492
 493 void
 494 pmap_bootstrap(void)
 495 {
 496         int i;
 497         int need_local_mappings = 0;
 498
 499         /* Sort. */
 500 again:
 501         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
 502                 /*
 503                  * Keep the memory aligned on page boundary.
 504                  */
 505                 phys_avail[i] = round_page(phys_avail[i]);
 506                 phys_avail[i + 1] = trunc_page(phys_avail[i + 1]);
 507
 508                 if (i < 2)
 509                         continue;
 510                 if (phys_avail[i - 2] > phys_avail[i]) {
 511                         vm_paddr_t ptemp[2];
 512
 513                         ptemp[0] = phys_avail[i + 0];
 514                         ptemp[1] = phys_avail[i + 1];
 515
 516                         phys_avail[i + 0] = phys_avail[i - 2];
 517                         phys_avail[i + 1] = phys_avail[i - 1];
 518
 519                         phys_avail[i - 2] = ptemp[0];
 520                         phys_avail[i - 1] = ptemp[1];
 521                         goto again;
 522                 }
 523         }
 524
 525         /*
 526          * In 32 bit, we may have memory which cannot be mapped directly.
 527          * This memory will need temporary mapping before it can be
 528          * accessed.
 529          */
 530         if (!MIPS_DIRECT_MAPPABLE(phys_avail[i - 1] - 1))
 531                 need_local_mappings = 1;
 532
 533         /*
 534          * Copy the phys_avail[] array before we start stealing memory from it.
 535          */
 536         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
 537                 physmem_desc[i] = phys_avail[i];
 538                 physmem_desc[i + 1] = phys_avail[i + 1];
 539         }
 540
 541         Maxmem = atop(phys_avail[i - 1]);
 542
 543         if (bootverbose) {
 544                 printf("Physical memory chunk(s):\n");
 545                 for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
 546                         vm_paddr_t size;
 547
 548                         size = phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
 549                         printf("%#08jx - %#08jx, %ju bytes (%ju pages)\n",
 550                             (uintmax_t) phys_avail[i],
 551                             (uintmax_t) phys_avail[i + 1] - 1,
 552                             (uintmax_t) size, (uintmax_t) size / PAGE_SIZE);
 553                 }
 554                 printf("Maxmem is 0x%0jx\n", ptoa((uintmax_t)Maxmem));
 555         }
 556         /*
 557          * Steal the message buffer from the beginning of memory.
 558          */
 559         msgbufp = (struct msgbuf *)pmap_steal_memory(msgbufsize);
 560         msgbufinit(msgbufp, msgbufsize);
 561
 562         /*
 563          * Steal thread0 kstack.
 564          */
 565         kstack0 = pmap_steal_memory(KSTACK_PAGES << PAGE_SHIFT);
 566
 567         virtual_avail = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
 568         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
 569
 570 #ifdef SMP
 571         /*
 572          * Steal some virtual address space to map the pcpu area.
 573          */
 574         virtual_avail = roundup2(virtual_avail, PAGE_SIZE * 2);
 575         pcpup = (struct pcpu *)virtual_avail;
 576         virtual_avail += PAGE_SIZE * 2;
 577
 578         /*
 579          * Initialize the wired TLB entry mapping the pcpu region for
 580          * the BSP at 'pcpup'. Up until this point we were operating
 581          * with the 'pcpup' for the BSP pointing to a virtual address
 582          * in KSEG0 so there was no need for a TLB mapping.
 583          */
 584         mips_pcpu_tlb_init(PCPU_ADDR(0));
 585
 586         if (bootverbose)
 587                 printf("pcpu is available at virtual address %p.\n", pcpup);
 588 #endif
 589
 590         if (need_local_mappings)
 591                 pmap_alloc_lmem_map();
 592         pmap_create_kernel_pagetable();
 593         pmap_max_asid = VMNUM_PIDS;
 594         mips_wr_entryhi(0);
 595         mips_wr_pagemask(0);
 596
 597         /*
 598          * Initialize the global pv list lock.
 599          */
 600         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
 601 }
 602
 603 /*
 604  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
 605  */
 606 void
 607 pmap_page_init(vm_page_t m)
 608 {
 609
 610         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
 611         m->md.pv_flags = VM_MEMATTR_DEFAULT << PV_MEMATTR_SHIFT;
 612 }
 613
 614 /*
 615  *      Initialize the pmap module.
 616  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
 617  *      system needs to map virtual memory.
 618  */
 619 void
 620 pmap_init(void)
 621 {
 622 }
 623
 624 /***************************************************
 625  * Low level helper routines.....
 626  ***************************************************/
 627
 628 #ifdef  SMP
 629 static __inline void
 630 pmap_call_on_active_cpus(pmap_t pmap, void (*fn)(void *), void *arg)
 631 {
 632         int     cpuid, cpu, self;
 633         cpuset_t active_cpus;
 634
 635         sched_pin();
 636         if (is_kernel_pmap(pmap)) {
 637                 smp_rendezvous(NULL, fn, NULL, arg);
 638                 goto out;
 639         }
 640         /* Force ASID update on inactive CPUs */
 641         CPU_FOREACH(cpu) {
 642                 if (!CPU_ISSET(cpu, &pmap->pm_active))
 643                         pmap->pm_asid[cpu].gen = 0;
 644         }
 645         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
 646         /*
 647          * XXX: barrier/locking for active?
 648          *
 649          * Take a snapshot of active here, any further changes are ignored.
 650          * tlb update/invalidate should be harmless on inactive CPUs
 651          */
 652         active_cpus = pmap->pm_active;
 653         self = CPU_ISSET(cpuid, &active_cpus);
 654         CPU_CLR(cpuid, &active_cpus);
 655         /* Optimize for the case where this cpu is the only active one */
 656         if (CPU_EMPTY(&active_cpus)) {
 657                 if (self)
 658                         fn(arg);
 659         } else {
 660                 if (self)
 661                         CPU_SET(cpuid, &active_cpus);
 662                 smp_rendezvous_cpus(active_cpus, NULL, fn, NULL, arg);
 663         }
 664 out:
 665         sched_unpin();
 666 }
 667 #else /* !SMP */
 668 static __inline void
 669 pmap_call_on_active_cpus(pmap_t pmap, void (*fn)(void *), void *arg)
 670 {
 671         int     cpuid;
 672
 673         if (is_kernel_pmap(pmap)) {
 674                 fn(arg);
 675                 return;
 676         }
 677         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
 678         if (!CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
 679                 pmap->pm_asid[cpuid].gen = 0;
 680         else
 681                 fn(arg);
 682 }
 683 #endif /* SMP */
 684
 685 static void
 686 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
 687 {
 688
 689         pmap_call_on_active_cpus(pmap,
 690             (void (*)(void *))tlb_invalidate_all_user, pmap);
 691 }
 692
 693 struct pmap_invalidate_page_arg {
 694         pmap_t pmap;
 695         vm_offset_t va;
 696 };
 697
 698 static void
 699 pmap_invalidate_page_action(void *arg)
 700 {
 701         struct pmap_invalidate_page_arg *p = arg;
 702
 703         tlb_invalidate_address(p->pmap, p->va);
 704 }
 705
 706 static void
 707 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 708 {
 709         struct pmap_invalidate_page_arg arg;
 710
 711         arg.pmap = pmap;
 712         arg.va = va;
 713         pmap_call_on_active_cpus(pmap, pmap_invalidate_page_action, &arg);
 714 }
 715
 716 struct pmap_invalidate_range_arg {
 717         pmap_t pmap;
 718         vm_offset_t sva;
 719         vm_offset_t eva;
 720 };
 721
 722 static void
 723 pmap_invalidate_range_action(void *arg)
 724 {
 725         struct pmap_invalidate_range_arg *p = arg;
 726
 727         tlb_invalidate_range(p->pmap, p->sva, p->eva);
 728 }
 729
 730 static void
 731 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
 732 {
 733         struct pmap_invalidate_range_arg arg;
 734
 735         arg.pmap = pmap;
 736         arg.sva = sva;
 737         arg.eva = eva;
 738         pmap_call_on_active_cpus(pmap, pmap_invalidate_range_action, &arg);
 739 }
 740
 741 struct pmap_update_page_arg {
 742         pmap_t pmap;
 743         vm_offset_t va;
 744         pt_entry_t pte;
 745 };
 746
 747 static void
 748 pmap_update_page_action(void *arg)
 749 {
 750         struct pmap_update_page_arg *p = arg;
 751
 752         tlb_update(p->pmap, p->va, p->pte);
 753 }
 754
 755 static void
 756 pmap_update_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pt_entry_t pte)
 757 {
 758         struct pmap_update_page_arg arg;
 759
 760         arg.pmap = pmap;
 761         arg.va = va;
 762         arg.pte = pte;
 763         pmap_call_on_active_cpus(pmap, pmap_update_page_action, &arg);
 764 }
 765
 766 /*
 767  *      Routine:        pmap_extract
 768  *      Function:
 769  *              Extract the physical page address associated
 770  *              with the given map/virtual_address pair.
 771  */
 772 vm_paddr_t
 773 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 774 {
 775         pt_entry_t *pte;
 776         vm_offset_t retval = 0;
 777
 778         PMAP_LOCK(pmap);
 779         pte = pmap_pte(pmap, va);
 780         if (pte) {
 781                 retval = TLBLO_PTE_TO_PA(*pte) | (va & PAGE_MASK);
 782         }
 783         PMAP_UNLOCK(pmap);
 784         return (retval);
 785 }
 786
 787 /*
 788  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
 789  *      Function:
 790  *              Atomically extract and hold the physical page
 791  *              with the given pmap and virtual address pair
 792  *              if that mapping permits the given protection.
 793  */
 794 vm_page_t
 795 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
 796 {
 797         pt_entry_t pte, *ptep;
 798         vm_paddr_t pa, pte_pa;
 799         vm_page_t m;
 800
 801         m = NULL;
 802         pa = 0;
 803         PMAP_LOCK(pmap);
 804 retry:
 805         ptep = pmap_pte(pmap, va);
 806         if (ptep != NULL) {
 807                 pte = *ptep;
 808                 if (pte_test(&pte, PTE_V) && (!pte_test(&pte, PTE_RO) ||
 809                     (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
 810                         pte_pa = TLBLO_PTE_TO_PA(pte);
 811                         if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte_pa, &pa))
 812                                 goto retry;
 813                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte_pa);
 814                         vm_page_hold(m);
 815                 }
 816         }
 817         PA_UNLOCK_COND(pa);
 818         PMAP_UNLOCK(pmap);
 819         return (m);
 820 }
 821
 822 /***************************************************
 823  * Low level mapping routines.....
 824  ***************************************************/
 825
 826 /*
 827  * add a wired page to the kva
 828  */
 829 void
 830 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, vm_memattr_t ma)
 831 {
 832         pt_entry_t *pte;
 833         pt_entry_t opte, npte;
 834
 835 #ifdef PMAP_DEBUG
 836         printf("pmap_kenter:  va: %p -> pa: %p\n", (void *)va, (void *)pa);
 837 #endif
 838
 839         pte = pmap_pte(kernel_pmap, va);
 840         opte = *pte;
 841         npte = TLBLO_PA_TO_PFN(pa) | PTE_C(ma) | PTE_D | PTE_V | PTE_G;
 842         *pte = npte;
 843         if (pte_test(&opte, PTE_V) && opte != npte)
 844                 pmap_update_page(kernel_pmap, va, npte);
 845 }
 846
 847 void
 848 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
 849 {
 850
 851         KASSERT(is_cacheable_mem(pa),
 852                 ("pmap_kenter: memory at 0x%lx is not cacheable", (u_long)pa));
 853
 854         pmap_kenter_attr(va, pa, VM_MEMATTR_DEFAULT);
 855 }
 856
 857 /*
 858  * remove a page from the kernel pagetables
 859  */
 860  /* PMAP_INLINE */ void
 861 pmap_kremove(vm_offset_t va)
 862 {
 863         pt_entry_t *pte;
 864
 865         /*
 866          * Write back all caches from the page being destroyed
 867          */
 868         mips_dcache_wbinv_range_index(va, PAGE_SIZE);
 869
 870         pte = pmap_pte(kernel_pmap, va);
 871         *pte = PTE_G;
 872         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
 873 }
 874
 875 /*
 876  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
 877  *      virtual address space.
 878  *
 879  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
 880  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
 881  *      physical to virtual region can return the appropriate address
 882  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
 883  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
 884  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
 885  *      region.
 886  *
 887  *      Use XKPHYS for 64 bit, and KSEG0 where possible for 32 bit.
 888  */
 889 vm_offset_t
 890 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
 891 {
 892         vm_offset_t va, sva;
 893
 894         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(end - 1))
 895                 return (MIPS_PHYS_TO_DIRECT(start));
 896
 897         va = sva = *virt;
 898         while (start < end) {
 899                 pmap_kenter(va, start);
 900                 va += PAGE_SIZE;
 901                 start += PAGE_SIZE;
 902         }
 903         *virt = va;
 904         return (sva);
 905 }
 906
 907 /*
 908  * Add a list of wired pages to the kva
 909  * this routine is only used for temporary
 910  * kernel mappings that do not need to have
 911  * page modification or references recorded.
 912  * Note that old mappings are simply written
 913  * over.  The page *must* be wired.
 914  */
 915 void
 916 pmap_qenter(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
 917 {
 918         int i;
 919         vm_offset_t origva = va;
 920
 921         for (i = 0; i < count; i++) {
 922                 pmap_flush_pvcache(m[i]);
 923                 pmap_kenter(va, VM_PAGE_TO_PHYS(m[i]));
 924                 va += PAGE_SIZE;
 925         }
 926
 927         mips_dcache_wbinv_range_index(origva, PAGE_SIZE*count);
 928 }
 929
 930 /*
 931  * this routine jerks page mappings from the
 932  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
 933  */
 934 void
 935 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
 936 {
 937         pt_entry_t *pte;
 938         vm_offset_t origva;
 939
 940         if (count < 1)
 941                 return;
 942         mips_dcache_wbinv_range_index(va, PAGE_SIZE * count);
 943         origva = va;
 944         do {
 945                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, va);
 946                 *pte = PTE_G;
 947                 va += PAGE_SIZE;
 948         } while (--count > 0);
 949         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, origva, va);
 950 }
 951
 952 /***************************************************
 953  * Page table page management routines.....
 954  ***************************************************/
 955
 956 /*
 957  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
 958  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
 959  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
 960  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
 961  */
 962 static PMAP_INLINE boolean_t
 963 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
 964 {
 965
 966         --m->wire_count;
 967         if (m->wire_count == 0) {
 968                 _pmap_unwire_ptp(pmap, va, m);
 969                 return (TRUE);
 970         } else
 971                 return (FALSE);
 972 }
 973
 974 static void
 975 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
 976 {
 977         pd_entry_t *pde;
 978
 979         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
 980         /*
 981          * unmap the page table page
 982          */
 983 #ifdef __mips_n64
 984         if (m->pindex < NUPDE)
 985                 pde = pmap_pde(pmap, va);
 986         else
 987                 pde = pmap_segmap(pmap, va);
 988 #else
 989         pde = pmap_pde(pmap, va);
 990 #endif
 991         *pde = 0;
 992         pmap->pm_stats.resident_count--;
 993
 994 #ifdef __mips_n64
 995         if (m->pindex < NUPDE) {
 996                 pd_entry_t *pdp;
 997                 vm_page_t pdpg;
 998
 999                 /*
1000                  * Recursively decrement next level pagetable refcount
1001                  */
1002                 pdp = (pd_entry_t *)*pmap_segmap(pmap, va);
1003                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(MIPS_DIRECT_TO_PHYS(pdp));
1004                 pmap_unwire_ptp(pmap, va, pdpg);
1005         }
1006 #endif
1007
1008         /*
1009          * If the page is finally unwired, simply free it.
1010          */
1011         vm_page_free_zero(m);
1012         vm_wire_sub(1);
1013 }
1014
1015 /*
1016  * After removing a page table entry, this routine is used to
1017  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1018  */
1019 static int
1020 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1021 {
1022         vm_page_t mpte;
1023
1024         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1025                 return (0);
1026         KASSERT(pde != 0, ("pmap_unuse_pt: pde != 0"));
1027         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(MIPS_DIRECT_TO_PHYS(pde));
1028         return (pmap_unwire_ptp(pmap, va, mpte));
1029 }
1030
1031 void
1032 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1033 {
1034         int i;
1035
1036         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1037         pmap->pm_segtab = kernel_segmap;
1038         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1039         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
1040                 pmap->pm_asid[i].asid = PMAP_ASID_RESERVED;
1041                 pmap->pm_asid[i].gen = 0;
1042         }
1043         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1044         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1045         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1046 }
1047
1048 static void
1049 pmap_grow_direct_page(int req)
1050 {
1051
1052 #ifdef __mips_n64
1053         vm_wait(NULL);
1054 #else
1055         if (!vm_page_reclaim_contig(req, 1, 0, MIPS_KSEG0_LARGEST_PHYS,
1056             PAGE_SIZE, 0))
1057                 vm_wait(NULL);
1058 #endif
1059 }
1060
1061 static vm_page_t
1062 pmap_alloc_direct_page(unsigned int index, int req)
1063 {
1064         vm_page_t m;
1065
1066         m = vm_page_alloc_freelist(VM_FREELIST_DIRECT, req | VM_ALLOC_WIRED |
1067             VM_ALLOC_ZERO);
1068         if (m == NULL)
1069                 return (NULL);
1070
1071         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1072                 pmap_zero_page(m);
1073
1074         m->pindex = index;
1075         return (m);
1076 }
1077
1078 /*
1079  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1080  * such as one in a vmspace structure.
1081  */
1082 int
1083 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1084 {
1085         vm_offset_t ptdva;
1086         vm_page_t ptdpg;
1087         int i, req_class;
1088
1089         /*
1090          * allocate the page directory page
1091          */
1092         req_class = VM_ALLOC_NORMAL;
1093         while ((ptdpg = pmap_alloc_direct_page(NUSERPGTBLS, req_class)) ==
1094             NULL)
1095                 pmap_grow_direct_page(req_class);
1096
1097         ptdva = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
1098         pmap->pm_segtab = (pd_entry_t *)ptdva;
1099         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1100         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
1101                 pmap->pm_asid[i].asid = PMAP_ASID_RESERVED;
1102                 pmap->pm_asid[i].gen = 0;
1103         }
1104         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1105         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1106
1107         return (1);
1108 }
1109
1110 /*
1111  * this routine is called if the page table page is not
1112  * mapped correctly.
1113  */
1114 static vm_page_t
1115 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex, u_int flags)
1116 {
1117         vm_offset_t pageva;
1118         vm_page_t m;
1119         int req_class;
1120
1121         /*
1122          * Find or fabricate a new pagetable page
1123          */
1124         req_class = VM_ALLOC_NORMAL;
1125         if ((m = pmap_alloc_direct_page(ptepindex, req_class)) == NULL) {
1126                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
1127                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1128                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1129                         pmap_grow_direct_page(req_class);
1130                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1131                         PMAP_LOCK(pmap);
1132                 }
1133
1134                 /*
1135                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page
1136                  * table page may have been allocated.
1137                  */
1138                 return (NULL);
1139         }
1140
1141         /*
1142          * Map the pagetable page into the process address space, if it
1143          * isn't already there.
1144          */
1145         pageva = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1146
1147 #ifdef __mips_n64
1148         if (ptepindex >= NUPDE) {
1149                 pmap->pm_segtab[ptepindex - NUPDE] = (pd_entry_t)pageva;
1150         } else {
1151                 pd_entry_t *pdep, *pde;
1152                 int segindex = ptepindex >> (SEGSHIFT - PDRSHIFT);
1153                 int pdeindex = ptepindex & (NPDEPG - 1);
1154                 vm_page_t pg;
1155
1156                 pdep = &pmap->pm_segtab[segindex];
1157                 if (*pdep == NULL) {
1158                         /* recurse for allocating page dir */
1159                         if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + segindex,
1160                             flags) == NULL) {
1161                                 /* alloc failed, release current */
1162                                 vm_page_unwire_noq(m);
1163                                 vm_page_free_zero(m);
1164                                 return (NULL);
1165                         }
1166                 } else {
1167                         pg = PHYS_TO_VM_PAGE(MIPS_DIRECT_TO_PHYS(*pdep));
1168                         pg->wire_count++;
1169                 }
1170                 /* Next level entry */
1171                 pde = (pd_entry_t *)*pdep;
1172                 pde[pdeindex] = (pd_entry_t)pageva;
1173         }
1174 #else
1175         pmap->pm_segtab[ptepindex] = (pd_entry_t)pageva;
1176 #endif
1177         pmap->pm_stats.resident_count++;
1178         return (m);
1179 }
1180
1181 static vm_page_t
1182 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
1183 {
1184         unsigned ptepindex;
1185         pd_entry_t *pde;
1186         vm_page_t m;
1187
1188         /*
1189          * Calculate pagetable page index
1190          */
1191         ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
1192 retry:
1193         /*
1194          * Get the page directory entry
1195          */
1196         pde = pmap_pde(pmap, va);
1197
1198         /*
1199          * If the page table page is mapped, we just increment the hold
1200          * count, and activate it.
1201          */
1202         if (pde != NULL && *pde != NULL) {
1203                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(MIPS_DIRECT_TO_PHYS(*pde));
1204                 m->wire_count++;
1205         } else {
1206                 /*
1207                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been
1208                  * deallocated.
1209                  */
1210                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1211                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
1212                         goto retry;
1213         }
1214         return (m);
1215 }
1216
1217
1218 /***************************************************
1219  * Pmap allocation/deallocation routines.
1220  ***************************************************/
1221
1222 /*
1223  * Release any resources held by the given physical map.
1224  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1225  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1226  */
1227 void
1228 pmap_release(pmap_t pmap)
1229 {
1230         vm_offset_t ptdva;
1231         vm_page_t ptdpg;
1232
1233         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
1234             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
1235             pmap->pm_stats.resident_count));
1236
1237         ptdva = (vm_offset_t)pmap->pm_segtab;
1238         ptdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(MIPS_DIRECT_TO_PHYS(ptdva));
1239
1240         vm_page_unwire_noq(ptdpg);
1241         vm_page_free_zero(ptdpg);
1242 }
1243
1244 /*
1245  * grow the number of kernel page table entries, if needed
1246  */
1247 void
1248 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1249 {
1250         vm_page_t nkpg;
1251         pd_entry_t *pde, *pdpe;
1252         pt_entry_t *pte;
1253         int i, req_class;
1254
1255         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
1256         req_class = VM_ALLOC_INTERRUPT;
1257         addr = roundup2(addr, NBSEG);
1258         if (addr - 1 >= vm_map_max(kernel_map))
1259                 addr = vm_map_max(kernel_map);
1260         while (kernel_vm_end < addr) {
1261                 pdpe = pmap_segmap(kernel_pmap, kernel_vm_end);
1262 #ifdef __mips_n64
1263                 if (*pdpe == 0) {
1264                         /* new intermediate page table entry */
1265                         nkpg = pmap_alloc_direct_page(nkpt, req_class);
1266                         if (nkpg == NULL)
1267                                 panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1268                         *pdpe = (pd_entry_t)MIPS_PHYS_TO_DIRECT(VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg));
1269                         continue; /* try again */
1270                 }
1271 #endif
1272                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, kernel_vm_end);
1273                 if (*pde != 0) {
1274                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
1275                         if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
1276                                 kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
1277                                 break;
1278                         }
1279                         continue;
1280                 }
1281
1282                 /*
1283                  * This index is bogus, but out of the way
1284                  */
1285                 nkpg = pmap_alloc_direct_page(nkpt, req_class);
1286 #ifndef __mips_n64
1287                 if (nkpg == NULL && vm_page_reclaim_contig(req_class, 1,
1288                     0, MIPS_KSEG0_LARGEST_PHYS, PAGE_SIZE, 0))
1289                         nkpg = pmap_alloc_direct_page(nkpt, req_class);
1290 #endif
1291                 if (nkpg == NULL)
1292                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1293                 nkpt++;
1294                 *pde = (pd_entry_t)MIPS_PHYS_TO_DIRECT(VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg));
1295
1296                 /*
1297                  * The R[4-7]?00 stores only one copy of the Global bit in
1298                  * the translation lookaside buffer for each 2 page entry.
1299                  * Thus invalid entrys must have the Global bit set so when
1300                  * Entry LO and Entry HI G bits are anded together they will
1301                  * produce a global bit to store in the tlb.
1302                  */
1303                 pte = (pt_entry_t *)*pde;
1304                 for (i = 0; i < NPTEPG; i++)
1305                         pte[i] = PTE_G;
1306
1307                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
1308                 if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
1309                         kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
1310                         break;
1311                 }
1312         }
1313 }
1314
1315 /***************************************************
1316  * page management routines.
1317  ***************************************************/
1318
1319 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
1320 #ifdef __mips_n64
1321 CTASSERT(_NPCM == 3);
1322 CTASSERT(_NPCPV == 168);
1323 #else
1324 CTASSERT(_NPCM == 11);
1325 CTASSERT(_NPCPV == 336);
1326 #endif
1327
1328 static __inline struct pv_chunk *
1329 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
1330 {
1331
1332         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
1333 }
1334
1335 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
1336
1337 #ifdef __mips_n64
1338 #define PC_FREE0_1      0xfffffffffffffffful
1339 #define PC_FREE2        0x000000fffffffffful
1340 #else
1341 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
1342 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
1343 #endif
1344
1345 static const u_long pc_freemask[_NPCM] = {
1346 #ifdef __mips_n64
1347         PC_FREE0_1, PC_FREE0_1, PC_FREE2
1348 #else
1349         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1350         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1351         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1352         PC_FREE0_9, PC_FREE10
1353 #endif
1354 };
1355
1356 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
1357
1358 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
1359     "Current number of pv entries");
1360
1361 #ifdef PV_STATS
1362 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
1363
1364 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
1365     "Current number of pv entry chunks");
1366 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
1367     "Current number of pv entry chunks allocated");
1368 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
1369     "Current number of pv entry chunks frees");
1370 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
1371     "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
1372
1373 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
1374 static int pv_entry_spare;
1375
1376 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
1377     "Current number of pv entry frees");
1378 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
1379     "Current number of pv entry allocs");
1380 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
1381     "Current number of spare pv entries");
1382 #endif
1383
1384 /*
1385  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
1386  * drastic measures to free some pages so we can allocate
1387  * another pv entry chunk.
1388  */
1389 static vm_page_t
1390 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
1391 {
1392         struct pch newtail;
1393         struct pv_chunk *pc;
1394         pd_entry_t *pde;
1395         pmap_t pmap;
1396         pt_entry_t *pte, oldpte;
1397         pv_entry_t pv;
1398         vm_offset_t va;
1399         vm_page_t m, m_pc;
1400         u_long inuse;
1401         int bit, field, freed, idx;
1402
1403         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
1404         pmap = NULL;
1405         m_pc = NULL;
1406         TAILQ_INIT(&newtail);
1407         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL) {
1408                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1409                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
1410                         if (pmap != NULL) {
1411                                 pmap_invalidate_all(pmap);
1412                                 if (pmap != locked_pmap)
1413                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1414                         }
1415                         pmap = pc->pc_pmap;
1416                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
1417                         if (pmap > locked_pmap)
1418                                 PMAP_LOCK(pmap);
1419                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
1420                                 pmap = NULL;
1421                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
1422                                 continue;
1423                         }
1424                 }
1425
1426                 /*
1427                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
1428                  */
1429                 freed = 0;
1430                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
1431                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
1432                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
1433                                 bit = ffsl(inuse) - 1;
1434                                 idx = field * sizeof(inuse) * NBBY + bit;
1435                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
1436                                 va = pv->pv_va;
1437                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
1438                                 KASSERT(pde != NULL && *pde != 0,
1439                                     ("pmap_pv_reclaim: pde"));
1440                                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
1441                                 oldpte = *pte;
1442                                 if (pte_test(&oldpte, PTE_W))
1443                                         continue;
1444                                 if (is_kernel_pmap(pmap))
1445                                         *pte = PTE_G;
1446                                 else
1447                                         *pte = 0;
1448                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(TLBLO_PTE_TO_PA(oldpte));
1449                                 if (pte_test(&oldpte, PTE_D))
1450                                         vm_page_dirty(m);
1451                                 if (m->md.pv_flags & PV_TABLE_REF)
1452                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
1453                                 m->md.pv_flags &= ~PV_TABLE_REF;
1454                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1455                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1456                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
1457                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
1458                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, *pde);
1459                                 freed++;
1460                         }
1461                 }
1462                 if (freed == 0) {
1463                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
1464                         continue;
1465                 }
1466                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
1467                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
1468                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
1469                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
1470                 pv_entry_count -= freed;
1471                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1472                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
1473                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
1474                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
1475                                     pc_list);
1476                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
1477
1478                                 /*
1479                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
1480                                  * sufficient.
1481                                  */
1482                                 if (pmap == locked_pmap)
1483                                         goto out;
1484                                 break;
1485                         }
1486                 if (field == _NPCM) {
1487                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
1488                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
1489                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
1490                         /* Entire chunk is free; return it. */
1491                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(MIPS_DIRECT_TO_PHYS(
1492                             (vm_offset_t)pc));
1493                         dump_drop_page(m_pc->phys_addr);
1494                         break;
1495                 }
1496         }
1497 out:
1498         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
1499         if (pmap != NULL) {
1500                 pmap_invalidate_all(pmap);
1501                 if (pmap != locked_pmap)
1502                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1503         }
1504         return (m_pc);
1505 }
1506
1507 /*
1508  * free the pv_entry back to the free list
1509  */
1510 static void
1511 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
1512 {
1513         struct pv_chunk *pc;
1514         int bit, field, idx;
1515
1516         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1517         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1518         PV_STAT(pv_entry_frees++);
1519         PV_STAT(pv_entry_spare++);
1520         pv_entry_count--;
1521         pc = pv_to_chunk(pv);
1522         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
1523         field = idx / (sizeof(u_long) * NBBY);
1524         bit = idx % (sizeof(u_long) * NBBY);
1525         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
1526         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
1527                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
1528                         /*
1529                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
1530                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
1531                          */
1532                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
1533                             pc)) {
1534                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1535                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
1536                                     pc_list);
1537                         }
1538                         return;
1539                 }
1540         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1541         free_pv_chunk(pc);
1542 }
1543
1544 static void
1545 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
1546 {
1547         vm_page_t m;
1548
1549         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1550         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
1551         PV_STAT(pc_chunk_count--);
1552         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
1553         /* entire chunk is free, return it */
1554         m = PHYS_TO_VM_PAGE(MIPS_DIRECT_TO_PHYS((vm_offset_t)pc));
1555         dump_drop_page(m->phys_addr);
1556         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
1557         vm_page_free(m);
1558 }
1559
1560 /*
1561  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1562  * when needed.
1563  */
1564 static pv_entry_t
1565 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
1566 {
1567         struct pv_chunk *pc;
1568         pv_entry_t pv;
1569         vm_page_t m;
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_allocs++);
1575         pv_entry_count++;
1576 retry:
1577         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
1578         if (pc != NULL) {
1579                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
1580                         if (pc->pc_map[field]) {
1581                                 bit = ffsl(pc->pc_map[field]) - 1;
1582                                 break;
1583                         }
1584                 }
1585                 if (field < _NPCM) {
1586                         idx = field * sizeof(pc->pc_map[field]) * NBBY + bit;
1587                         pv = &pc->pc_pventry[idx];
1588                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
1589                         /* If this was the last item, move it to tail */
1590                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
1591                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
1592                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
1593                                         return (pv);    /* not full, return */
1594                                 }
1595                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1596                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1597                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
1598                         return (pv);
1599                 }
1600         }
1601         /* No free items, allocate another chunk */
1602         m = vm_page_alloc_freelist(VM_FREELIST_DIRECT, VM_ALLOC_NORMAL |
1603             VM_ALLOC_WIRED);
1604         if (m == NULL) {
1605                 if (try) {
1606                         pv_entry_count--;
1607                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
1608                         return (NULL);
1609                 }
1610                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
1611                 if (m == NULL)
1612                         goto retry;
1613         }
1614         PV_STAT(pc_chunk_count++);
1615         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
1616         dump_add_page(m->phys_addr);
1617         pc = (struct pv_chunk *)MIPS_PHYS_TO_DIRECT(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1618         pc->pc_pmap = pmap;
1619         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
1620         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
1621                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
1622         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1623         pv = &pc->pc_pventry[0];
1624         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1625         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
1626         return (pv);
1627 }
1628
1629 static pv_entry_t
1630 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1631 {
1632         pv_entry_t pv;
1633
1634         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1635         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
1636                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
1637                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
1638                         break;
1639                 }
1640         }
1641         return (pv);
1642 }
1643
1644 static void
1645 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1646 {
1647         pv_entry_t pv;
1648
1649         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
1650         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found, pa %lx va %lx",
1651              (u_long)VM_PAGE_TO_PHYS(__containerof(pvh, struct vm_page, md)),
1652              (u_long)va));
1653         free_pv_entry(pmap, pv);
1654 }
1655
1656 static void
1657 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
1658 {
1659
1660         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1661         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
1662         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1663                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
1664 }
1665
1666 /*
1667  * Conditionally create a pv entry.
1668  */
1669 static boolean_t
1670 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_page_t mpte, vm_offset_t va,
1671     vm_page_t m)
1672 {
1673         pv_entry_t pv;
1674
1675         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1676         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1677         if ((pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
1678                 pv->pv_va = va;
1679                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1680                 return (TRUE);
1681         } else
1682                 return (FALSE);
1683 }
1684
1685 /*
1686  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1687  */
1688 static int
1689 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
1690     pd_entry_t pde)
1691 {
1692         pt_entry_t oldpte;
1693         vm_page_t m;
1694         vm_paddr_t pa;
1695
1696         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1697         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1698
1699         /*
1700          * Write back all cache lines from the page being unmapped.
1701          */
1702         mips_dcache_wbinv_range_index(va, PAGE_SIZE);
1703
1704         oldpte = *ptq;
1705         if (is_kernel_pmap(pmap))
1706                 *ptq = PTE_G;
1707         else
1708                 *ptq = 0;
1709
1710         if (pte_test(&oldpte, PTE_W))
1711                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
1712
1713         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
1714
1715         if (pte_test(&oldpte, PTE_MANAGED)) {
1716                 pa = TLBLO_PTE_TO_PA(oldpte);
1717                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1718                 if (pte_test(&oldpte, PTE_D)) {
1719                         KASSERT(!pte_test(&oldpte, PTE_RO),
1720                             ("%s: modified page not writable: va: %p, pte: %#jx",
1721                             __func__, (void *)va, (uintmax_t)oldpte));
1722                         vm_page_dirty(m);
1723                 }
1724                 if (m->md.pv_flags & PV_TABLE_REF)
1725                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
1726                 m->md.pv_flags &= ~PV_TABLE_REF;
1727
1728                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
1729         }
1730         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, pde));
1731 }
1732
1733 /*
1734  * Remove a single page from a process address space
1735  */
1736 static void
1737 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
1738 {
1739         pd_entry_t *pde;
1740         pt_entry_t *ptq;
1741
1742         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1743         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1744         pde = pmap_pde(pmap, va);
1745         if (pde == NULL || *pde == 0)
1746                 return;
1747         ptq = pmap_pde_to_pte(pde, va);
1748
1749         /*
1750          * If there is no pte for this address, just skip it!
1751          */
1752         if (!pte_test(ptq, PTE_V))
1753                 return;
1754
1755         (void)pmap_remove_pte(pmap, ptq, va, *pde);
1756         pmap_invalidate_page(pmap, va);
1757 }
1758
1759 /*
1760  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
1761  *
1762  *      It is assumed that the start and end are properly
1763  *      rounded to the page size.
1764  */
1765 void
1766 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1767 {
1768         pd_entry_t *pde, *pdpe;
1769         pt_entry_t *pte;
1770         vm_offset_t va, va_next;
1771
1772         /*
1773          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
1774          */
1775         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1776                 return;
1777
1778         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1779         PMAP_LOCK(pmap);
1780
1781         /*
1782          * special handling of removing one page.  a very common operation
1783          * and easy to short circuit some code.
1784          */
1785         if ((sva + PAGE_SIZE) == eva) {
1786                 pmap_remove_page(pmap, sva);
1787                 goto out;
1788         }
1789         for (; sva < eva; sva = va_next) {
1790                 pdpe = pmap_segmap(pmap, sva);
1791 #ifdef __mips_n64
1792                 if (*pdpe == 0) {
1793                         va_next = (sva + NBSEG) & ~SEGMASK;
1794                         if (va_next < sva)
1795                                 va_next = eva;
1796                         continue;
1797                 }
1798 #endif
1799                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
1800                 if (va_next < sva)
1801                         va_next = eva;
1802
1803                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
1804                 if (*pde == NULL)
1805                         continue;
1806
1807                 /*
1808                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1809                  * by the current page table page, or to the end of the
1810                  * range being removed.
1811                  */
1812                 if (va_next > eva)
1813                         va_next = eva;
1814
1815                 va = va_next;
1816                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
1817                     sva += PAGE_SIZE) {
1818                         if (!pte_test(pte, PTE_V)) {
1819                                 if (va != va_next) {
1820                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
1821                                         va = va_next;
1822                                 }
1823                                 continue;
1824                         }
1825                         if (va == va_next)
1826                                 va = sva;
1827                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, *pde)) {
1828                                 sva += PAGE_SIZE;
1829                                 break;
1830                         }
1831                 }
1832                 if (va != va_next)
1833                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
1834         }
1835 out:
1836         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1837         PMAP_UNLOCK(pmap);
1838 }
1839
1840 /*
1841  *      Routine:        pmap_remove_all
1842  *      Function:
1843  *              Removes this physical page from
1844  *              all physical maps in which it resides.
1845  *              Reflects back modify bits to the pager.
1846  *
1847  *      Notes:
1848  *              Original versions of this routine were very
1849  *              inefficient because they iteratively called
1850  *              pmap_remove (slow...)
1851  */
1852
1853 void
1854 pmap_remove_all(vm_page_t m)
1855 {
1856         pv_entry_t pv;
1857         pmap_t pmap;
1858         pd_entry_t *pde;
1859         pt_entry_t *pte, tpte;
1860
1861         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
1862             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
1863         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1864
1865         if (m->md.pv_flags & PV_TABLE_REF)
1866                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
1867
1868         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
1869                 pmap = PV_PMAP(pv);
1870                 PMAP_LOCK(pmap);
1871
1872                 /*
1873                  * If it's last mapping writeback all caches from
1874                  * the page being destroyed
1875                  */
1876                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_list) == NULL)
1877                         mips_dcache_wbinv_range_index(pv->pv_va, PAGE_SIZE);
1878
1879                 pmap->pm_stats.resident_count--;
1880
1881                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
1882                 KASSERT(pde != NULL && *pde != 0, ("pmap_remove_all: pde"));
1883                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, pv->pv_va);
1884
1885                 tpte = *pte;
1886                 if (is_kernel_pmap(pmap))
1887                         *pte = PTE_G;
1888                 else
1889                         *pte = 0;
1890
1891                 if (pte_test(&tpte, PTE_W))
1892                         pmap->pm_stats.wired_count--;
1893
1894                 /*
1895                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
1896                  */
1897                 if (pte_test(&tpte, PTE_D)) {
1898                         KASSERT(!pte_test(&tpte, PTE_RO),
1899                             ("%s: modified page not writable: va: %p, pte: %#jx",
1900                             __func__, (void *)pv->pv_va, (uintmax_t)tpte));
1901                         vm_page_dirty(m);
1902                 }
1903                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
1904
1905                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1906                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, *pde);
1907                 free_pv_entry(pmap, pv);
1908                 PMAP_UNLOCK(pmap);
1909         }
1910
1911         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
1912         m->md.pv_flags &= ~PV_TABLE_REF;
1913         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1914 }
1915
1916 /*
1917  *      Set the physical protection on the
1918  *      specified range of this map as requested.
1919  */
1920 void
1921 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
1922 {
1923         pt_entry_t pbits, *pte;
1924         pd_entry_t *pde, *pdpe;
1925         vm_offset_t va, va_next;
1926         vm_paddr_t pa;
1927         vm_page_t m;
1928
1929         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
1930                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
1931                 return;
1932         }
1933         if (prot & VM_PROT_WRITE)
1934                 return;
1935
1936         PMAP_LOCK(pmap);
1937         for (; sva < eva; sva = va_next) {
1938                 pdpe = pmap_segmap(pmap, sva);
1939 #ifdef __mips_n64
1940                 if (*pdpe == 0) {
1941                         va_next = (sva + NBSEG) & ~SEGMASK;
1942                         if (va_next < sva)
1943                                 va_next = eva;
1944                         continue;
1945                 }
1946 #endif
1947                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
1948                 if (va_next < sva)
1949                         va_next = eva;
1950
1951                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
1952                 if (*pde == NULL)
1953                         continue;
1954
1955                 /*
1956                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1957                  * by the current page table page, or to the end of the
1958                  * range being write protected.
1959                  */
1960                 if (va_next > eva)
1961                         va_next = eva;
1962
1963                 va = va_next;
1964                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
1965                     sva += PAGE_SIZE) {
1966                         pbits = *pte;
1967                         if (!pte_test(&pbits, PTE_V) || pte_test(&pbits,
1968                             PTE_RO)) {
1969                                 if (va != va_next) {
1970                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
1971                                         va = va_next;
1972                                 }
1973                                 continue;
1974                         }
1975                         pte_set(&pbits, PTE_RO);
1976                         if (pte_test(&pbits, PTE_D)) {
1977                                 pte_clear(&pbits, PTE_D);
1978                                 if (pte_test(&pbits, PTE_MANAGED)) {
1979                                         pa = TLBLO_PTE_TO_PA(pbits);
1980                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1981                                         vm_page_dirty(m);
1982                                 }
1983                                 if (va == va_next)
1984                                         va = sva;
1985                         } else {
1986                                 /*
1987                                  * Unless PTE_D is set, any TLB entries
1988                                  * mapping "sva" don't allow write access, so
1989                                  * they needn't be invalidated.
1990                                  */
1991                                 if (va != va_next) {
1992                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
1993                                         va = va_next;
1994                                 }
1995                         }
1996                         *pte = pbits;
1997                 }
1998                 if (va != va_next)
1999                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
2000         }
2001         PMAP_UNLOCK(pmap);
2002 }
2003
2004 /*
2005  *      Insert the given physical page (p) at
2006  *      the specified virtual address (v) in the
2007  *      target physical map with the protection requested.
2008  *
2009  *      If specified, the page will be wired down, meaning
2010  *      that the related pte can not be reclaimed.
2011  *
2012  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
2013  *      or lose information.  That is, this routine must actually
2014  *      insert this page into the given map NOW.
2015  */
2016 int
2017 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2018     u_int flags, int8_t psind __unused)
2019 {
2020         vm_paddr_t pa, opa;
2021         pt_entry_t *pte;
2022         pt_entry_t origpte, newpte;
2023         pv_entry_t pv;
2024         vm_page_t mpte, om;
2025
2026         va &= ~PAGE_MASK;
2027         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
2028         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 || va < kmi.clean_sva ||
2029             va >= kmi.clean_eva,
2030             ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
2031         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
2032                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
2033         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2034         newpte = TLBLO_PA_TO_PFN(pa) | init_pte_prot(m, flags, prot);
2035         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
2036                 newpte |= PTE_W;
2037         if (is_kernel_pmap(pmap))
2038                 newpte |= PTE_G;
2039         PMAP_PTE_SET_CACHE_BITS(newpte, pa, m);
2040         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
2041                 newpte |= PTE_MANAGED;
2042
2043         mpte = NULL;
2044
2045         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2046         PMAP_LOCK(pmap);
2047
2048         /*
2049          * In the case that a page table page is not resident, we are
2050          * creating it here.
2051          */
2052         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2053                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
2054                 if (mpte == NULL) {
2055                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
2056                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
2057                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2058                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2059                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
2060                 }
2061         }
2062         pte = pmap_pte(pmap, va);
2063
2064         /*
2065          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
2066          */
2067         if (pte == NULL) {
2068                 panic("pmap_enter: invalid page directory, pdir=%p, va=%p",
2069                     (void *)pmap->pm_segtab, (void *)va);
2070         }
2071
2072         origpte = *pte;
2073         KASSERT(!pte_test(&origpte, PTE_D | PTE_RO | PTE_V),
2074             ("pmap_enter: modified page not writable: va: %p, pte: %#jx",
2075             (void *)va, (uintmax_t)origpte));
2076         opa = TLBLO_PTE_TO_PA(origpte);
2077
2078         /*
2079          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
2080          */
2081         if (pte_test(&origpte, PTE_V) && opa == pa) {
2082                 /*
2083                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2084                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2085                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is
2086                  * wired, the PT page will be also.
2087                  */
2088                 if (pte_test(&newpte, PTE_W) && !pte_test(&origpte, PTE_W))
2089                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2090                 else if (!pte_test(&newpte, PTE_W) && pte_test(&origpte,
2091                     PTE_W))
2092                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2093
2094                 /*
2095                  * Remove extra pte reference
2096                  */
2097                 if (mpte)
2098                         mpte->wire_count--;
2099
2100                 if (pte_test(&origpte, PTE_MANAGED)) {
2101                         m->md.pv_flags |= PV_TABLE_REF;
2102                         if (!pte_test(&newpte, PTE_RO))
2103                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2104                 }
2105                 goto validate;
2106         }
2107
2108         pv = NULL;
2109
2110         /*
2111          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
2112          * handle validating new mapping.
2113          */
2114         if (opa) {
2115                 if (is_kernel_pmap(pmap))
2116                         *pte = PTE_G;
2117                 else
2118                         *pte = 0;
2119                 if (pte_test(&origpte, PTE_W))
2120                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2121                 if (pte_test(&origpte, PTE_MANAGED)) {
2122                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2123                         if (pte_test(&origpte, PTE_D))
2124                                 vm_page_dirty(om);
2125                         if ((om->md.pv_flags & PV_TABLE_REF) != 0) {
2126                                 om->md.pv_flags &= ~PV_TABLE_REF;
2127                                 vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
2128                         }
2129                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
2130                         if (!pte_test(&newpte, PTE_MANAGED))
2131                                 free_pv_entry(pmap, pv);
2132                         if ((om->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
2133                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list))
2134                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
2135                 }
2136                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2137                 origpte = 0;
2138                 if (mpte != NULL) {
2139                         mpte->wire_count--;
2140                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
2141                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
2142                             " va: %p", (void *)va));
2143                 }
2144         } else
2145                 pmap->pm_stats.resident_count++;
2146
2147         /*
2148          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
2149          */
2150         if (pte_test(&newpte, PTE_MANAGED)) {
2151                 m->md.pv_flags |= PV_TABLE_REF;
2152                 if (pv == NULL) {
2153                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2154                         pv->pv_va = va;
2155                 }
2156                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2157                 if (!pte_test(&newpte, PTE_RO))
2158                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2159         }
2160
2161         /*
2162          * Increment counters
2163          */
2164         if (pte_test(&newpte, PTE_W))
2165                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2166
2167 validate:
2168
2169 #ifdef PMAP_DEBUG
2170         printf("pmap_enter:  va: %p -> pa: %p\n", (void *)va, (void *)pa);
2171 #endif
2172
2173         /*
2174          * if the mapping or permission bits are different, we need to
2175          * update the pte.
2176          */
2177         if (origpte != newpte) {
2178                 *pte = newpte;
2179                 if (pte_test(&origpte, PTE_V)) {
2180                         KASSERT(opa == pa, ("pmap_enter: invalid update"));
2181                         if (pte_test(&origpte, PTE_D)) {
2182                                 if (pte_test(&origpte, PTE_MANAGED))
2183                                         vm_page_dirty(m);
2184                         }
2185                         pmap_update_page(pmap, va, newpte);
2186                 }
2187         }
2188
2189         /*
2190          * Sync I & D caches for executable pages.  Do this only if the
2191          * target pmap belongs to the current process.  Otherwise, an
2192          * unresolvable TLB miss may occur.
2193          */
2194         if (!is_kernel_pmap(pmap) && (pmap == &curproc->p_vmspace->vm_pmap) &&
2195             (prot & VM_PROT_EXECUTE)) {
2196                 mips_icache_sync_range(va, PAGE_SIZE);
2197                 mips_dcache_wbinv_range(va, PAGE_SIZE);
2198         }
2199         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2200         PMAP_UNLOCK(pmap);
2201         return (KERN_SUCCESS);
2202 }
2203
2204 /*
2205  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
2206  * 1. Current pmap & pmap exists.
2207  * 2. Not wired.
2208  * 3. Read access.
2209  * 4. No page table pages.
2210  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
2211  */
2212
2213 void
2214 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
2215 {
2216
2217         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2218         PMAP_LOCK(pmap);
2219         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
2220         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2221         PMAP_UNLOCK(pmap);
2222 }
2223
2224 static vm_page_t
2225 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
2226     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
2227 {
2228         pt_entry_t *pte, npte;
2229         vm_paddr_t pa;
2230
2231         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
2232             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
2233             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
2234         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2235         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2236
2237         /*
2238          * In the case that a page table page is not resident, we are
2239          * creating it here.
2240          */
2241         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2242                 pd_entry_t *pde;
2243                 unsigned ptepindex;
2244
2245                 /*
2246                  * Calculate pagetable page index
2247                  */
2248                 ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
2249                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
2250                         mpte->wire_count++;
2251                 } else {
2252                         /*
2253                          * Get the page directory entry
2254                          */
2255                         pde = pmap_pde(pmap, va);
2256
2257                         /*
2258                          * If the page table page is mapped, we just
2259                          * increment the hold count, and activate it.
2260                          */
2261                         if (pde && *pde != 0) {
2262                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(
2263                                     MIPS_DIRECT_TO_PHYS(*pde));
2264                                 mpte->wire_count++;
2265                         } else {
2266                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
2267                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
2268                                 if (mpte == NULL)
2269                                         return (mpte);
2270                         }
2271                 }
2272         } else {
2273                 mpte = NULL;
2274         }
2275
2276         pte = pmap_pte(pmap, va);
2277         if (pte_test(pte, PTE_V)) {
2278                 if (mpte != NULL) {
2279                         mpte->wire_count--;
2280                         mpte = NULL;
2281                 }
2282                 return (mpte);
2283         }
2284
2285         /*
2286          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
2287          */
2288         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
2289             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, mpte, va, m)) {
2290                 if (mpte != NULL) {
2291                         pmap_unwire_ptp(pmap, va, mpte);
2292                         mpte = NULL;
2293                 }
2294                 return (mpte);
2295         }
2296
2297         /*
2298          * Increment counters
2299          */
2300         pmap->pm_stats.resident_count++;
2301
2302         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2303
2304         /*
2305          * Now validate mapping with RO protection
2306          */
2307         npte = PTE_RO | TLBLO_PA_TO_PFN(pa) | PTE_V;
2308         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
2309                 npte |= PTE_MANAGED;
2310
2311         PMAP_PTE_SET_CACHE_BITS(npte, pa, m);
2312
2313         if (is_kernel_pmap(pmap))
2314                 *pte = npte | PTE_G;
2315         else {
2316                 *pte = npte;
2317                 /*
2318                  * Sync I & D caches.  Do this only if the target pmap
2319                  * belongs to the current process.  Otherwise, an
2320                  * unresolvable TLB miss may occur. */
2321                 if (pmap == &curproc->p_vmspace->vm_pmap) {
2322                         va &= ~PAGE_MASK;
2323                         mips_icache_sync_range(va, PAGE_SIZE);
2324                         mips_dcache_wbinv_range(va, PAGE_SIZE);
2325                 }
2326         }
2327         return (mpte);
2328 }
2329
2330 /*
2331  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
2332  * to be used for panic dumps.
2333  *
2334  * Use XKPHYS for 64 bit, and KSEG0 where possible for 32 bit.
2335  */
2336 void *
2337 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
2338 {
2339         vm_offset_t va;
2340
2341         if (i != 0)
2342                 printf("%s: ERROR!!! More than one page of virtual address mapping not supported\n",
2343                     __func__);
2344
2345         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(pa)) {
2346                 va = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(pa);
2347         } else {
2348 #ifndef __mips_n64    /* XXX : to be converted to new style */
2349                 int cpu;
2350                 register_t intr;
2351                 struct local_sysmaps *sysm;
2352                 pt_entry_t *pte, npte;
2353
2354                 /* If this is used other than for dumps, we may need to leave
2355                  * interrupts disasbled on return. If crash dumps don't work when
2356                  * we get to this point, we might want to consider this (leaving things
2357                  * disabled as a starting point ;-)
2358                  */
2359                 intr = intr_disable();
2360                 cpu = PCPU_GET(cpuid);
2361                 sysm = &sysmap_lmem[cpu];
2362                 /* Since this is for the debugger, no locks or any other fun */
2363                 npte = TLBLO_PA_TO_PFN(pa) | PTE_C_CACHE | PTE_D | PTE_V |
2364                     PTE_G;
2365                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, sysm->base);
2366                 *pte = npte;
2367                 sysm->valid1 = 1;
2368                 pmap_update_page(kernel_pmap, sysm->base, npte);
2369                 va = sysm->base;
2370                 intr_restore(intr);
2371 #endif
2372         }
2373         return ((void *)va);
2374 }
2375
2376 void
2377 pmap_kenter_temporary_free(vm_paddr_t pa)
2378 {
2379 #ifndef __mips_n64    /* XXX : to be converted to new style */
2380         int cpu;
2381         register_t intr;
2382         struct local_sysmaps *sysm;
2383 #endif
2384
2385         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(pa)) {
2386                 /* nothing to do for this case */
2387                 return;
2388         }
2389 #ifndef __mips_n64    /* XXX : to be converted to new style */
2390         cpu = PCPU_GET(cpuid);
2391         sysm = &sysmap_lmem[cpu];
2392         if (sysm->valid1) {
2393                 pt_entry_t *pte;
2394
2395                 intr = intr_disable();
2396                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, sysm->base);
2397                 *pte = PTE_G;
2398                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sysm->base);
2399                 intr_restore(intr);
2400                 sysm->valid1 = 0;
2401         }
2402 #endif
2403 }
2404
2405 /*
2406  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
2407  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
2408  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
2409  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
2410  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
2411  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
2412  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
2413  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
2414  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
2415  * corresponding offset from m_start are mapped.
2416  */
2417 void
2418 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
2419     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
2420 {
2421         vm_page_t m, mpte;
2422         vm_pindex_t diff, psize;
2423
2424         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
2425
2426         psize = atop(end - start);
2427         mpte = NULL;
2428         m = m_start;
2429         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2430         PMAP_LOCK(pmap);
2431         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
2432                 mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, start + ptoa(diff), m,
2433                     prot, mpte);
2434                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
2435         }
2436         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2437         PMAP_UNLOCK(pmap);
2438 }
2439
2440 /*
2441  * pmap_object_init_pt preloads the ptes for a given object
2442  * into the specified pmap.  This eliminates the blast of soft
2443  * faults on process startup and immediately after an mmap.
2444  */
2445 void
2446 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr,
2447     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
2448 {
2449         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
2450         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
2451             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
2452 }
2453
2454 /*
2455  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
2456  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
2457  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
2458  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
2459  *
2460  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
2461  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
2462  */
2463 void
2464 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2465 {
2466         pd_entry_t *pde, *pdpe;
2467         pt_entry_t *pte;
2468         vm_offset_t va_next;
2469
2470         PMAP_LOCK(pmap);
2471         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2472                 pdpe = pmap_segmap(pmap, sva);
2473 #ifdef __mips_n64
2474                 if (*pdpe == NULL) {
2475                         va_next = (sva + NBSEG) & ~SEGMASK;
2476                         if (va_next < sva)
2477                                 va_next = eva;
2478                         continue;
2479                 }
2480 #endif
2481                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2482                 if (va_next < sva)
2483                         va_next = eva;
2484                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
2485                 if (*pde == NULL)
2486                         continue;
2487                 if (va_next > eva)
2488                         va_next = eva;
2489                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
2490                     sva += PAGE_SIZE) {
2491                         if (!pte_test(pte, PTE_V))
2492                                 continue;
2493                         if (!pte_test(pte, PTE_W))
2494                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
2495                                     (uintmax_t)*pte);
2496                         pte_clear(pte, PTE_W);
2497                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2498                 }
2499         }
2500         PMAP_UNLOCK(pmap);
2501 }
2502
2503 /*
2504  *      Copy the range specified by src_addr/len
2505  *      from the source map to the range dst_addr/len
2506  *      in the destination map.
2507  *
2508  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2509  */
2510
2511 void
2512 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr,
2513     vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2514 {
2515 }
2516
2517 /*
2518  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping
2519  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
2520  *
2521  *      Use XKPHYS for 64 bit, and KSEG0 where possible for 32 bit.
2522  */
2523 void
2524 pmap_zero_page(vm_page_t m)
2525 {
2526         vm_offset_t va;
2527         vm_paddr_t phys = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2528
2529         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(phys)) {
2530                 va = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(phys);
2531                 bzero((caddr_t)va, PAGE_SIZE);
2532                 mips_dcache_wbinv_range(va, PAGE_SIZE);
2533         } else {
2534                 va = pmap_lmem_map1(phys);
2535                 bzero((caddr_t)va, PAGE_SIZE);
2536                 mips_dcache_wbinv_range(va, PAGE_SIZE);
2537                 pmap_lmem_unmap();
2538         }
2539 }
2540
2541 /*
2542  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping
2543  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
2544  *
2545  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2546  */
2547 void
2548 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
2549 {
2550         vm_offset_t va;
2551         vm_paddr_t phys = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2552
2553         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(phys)) {
2554                 va = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(phys);
2555                 bzero((char *)(caddr_t)va + off, size);
2556                 mips_dcache_wbinv_range(va + off, size);
2557         } else {
2558                 va = pmap_lmem_map1(phys);
2559                 bzero((char *)va + off, size);
2560                 mips_dcache_wbinv_range(va + off, size);
2561                 pmap_lmem_unmap();
2562         }
2563 }
2564
2565 /*
2566  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
2567  *      page by mapping the page into virtual memory and using
2568  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
2569  *      time.
2570  *
2571  *      Use XKPHYS for 64 bit, and KSEG0 where possible for 32 bit.
2572  */
2573 void
2574 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
2575 {
2576         vm_offset_t va_src, va_dst;
2577         vm_paddr_t phys_src = VM_PAGE_TO_PHYS(src);
2578         vm_paddr_t phys_dst = VM_PAGE_TO_PHYS(dst);
2579
2580         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(phys_src) && MIPS_DIRECT_MAPPABLE(phys_dst)) {
2581                 /* easy case, all can be accessed via KSEG0 */
2582                 /*
2583                  * Flush all caches for VA that are mapped to this page
2584                  * to make sure that data in SDRAM is up to date
2585                  */
2586                 pmap_flush_pvcache(src);
2587                 mips_dcache_wbinv_range_index(
2588                     MIPS_PHYS_TO_DIRECT(phys_dst), PAGE_SIZE);
2589                 va_src = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(phys_src);
2590                 va_dst = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(phys_dst);
2591                 bcopy((caddr_t)va_src, (caddr_t)va_dst, PAGE_SIZE);
2592                 mips_dcache_wbinv_range(va_dst, PAGE_SIZE);
2593         } else {
2594                 va_src = pmap_lmem_map2(phys_src, phys_dst);
2595                 va_dst = va_src + PAGE_SIZE;
2596                 bcopy((void *)va_src, (void *)va_dst, PAGE_SIZE);
2597                 mips_dcache_wbinv_range(va_dst, PAGE_SIZE);
2598                 pmap_lmem_unmap();
2599         }
2600 }
2601
2602 int unmapped_buf_allowed;
2603
2604 void
2605 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
2606     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
2607 {
2608         char *a_cp, *b_cp;
2609         vm_page_t a_m, b_m;
2610         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
2611         vm_paddr_t a_phys, b_phys;
2612         int cnt;
2613
2614         while (xfersize > 0) {
2615                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
2616                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
2617                 a_m = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
2618                 a_phys = VM_PAGE_TO_PHYS(a_m);
2619                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
2620                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
2621                 b_m = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
2622                 b_phys = VM_PAGE_TO_PHYS(b_m);
2623                 if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(a_phys) &&
2624                     MIPS_DIRECT_MAPPABLE(b_phys)) {
2625                         pmap_flush_pvcache(a_m);
2626                         mips_dcache_wbinv_range_index(
2627                             MIPS_PHYS_TO_DIRECT(b_phys), PAGE_SIZE);
2628                         a_cp = (char *)MIPS_PHYS_TO_DIRECT(a_phys) +
2629                             a_pg_offset;
2630                         b_cp = (char *)MIPS_PHYS_TO_DIRECT(b_phys) +
2631                             b_pg_offset;
2632                         bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
2633                         mips_dcache_wbinv_range((vm_offset_t)b_cp, cnt);
2634                 } else {
2635                         a_cp = (char *)pmap_lmem_map2(a_phys, b_phys);
2636                         b_cp = (char *)a_cp + PAGE_SIZE;
2637                         a_cp += a_pg_offset;
2638                         b_cp += b_pg_offset;
2639                         bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
2640                         mips_dcache_wbinv_range((vm_offset_t)b_cp, cnt);
2641                         pmap_lmem_unmap();
2642                 }
2643                 a_offset += cnt;
2644                 b_offset += cnt;
2645                 xfersize -= cnt;
2646         }
2647 }
2648
2649 vm_offset_t
2650 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
2651 {
2652 #if defined(__mips_n64)
2653         return MIPS_PHYS_TO_DIRECT(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2654 #else
2655         vm_paddr_t pa;
2656         struct local_sysmaps *sysm;
2657         pt_entry_t *pte, npte;
2658
2659         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2660
2661         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(pa)) {
2662                 if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_WRITE_BACK)
2663                         return (MIPS_PHYS_TO_DIRECT_UNCACHED(pa));
2664                 else
2665                         return (MIPS_PHYS_TO_DIRECT(pa));
2666         }
2667         critical_enter();
2668         sysm = &sysmap_lmem[PCPU_GET(cpuid)];
2669
2670         KASSERT(sysm->valid1 == 0, ("pmap_quick_enter_page: PTE busy"));
2671
2672         pte = pmap_pte(kernel_pmap, sysm->base);
2673         npte = TLBLO_PA_TO_PFN(pa) | PTE_D | PTE_V | PTE_G;
2674         PMAP_PTE_SET_CACHE_BITS(npte, pa, m);
2675         *pte = npte;
2676         sysm->valid1 = 1;
2677
2678         return (sysm->base);
2679 #endif
2680 }
2681
2682 void
2683 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
2684 {
2685         mips_dcache_wbinv_range(addr, PAGE_SIZE);
2686
2687 #if !defined(__mips_n64)
2688         struct local_sysmaps *sysm;
2689         pt_entry_t *pte;
2690
2691         if (addr >= MIPS_KSEG0_START && addr < MIPS_KSEG0_END)
2692                 return;
2693
2694         sysm = &sysmap_lmem[PCPU_GET(cpuid)];
2695
2696         KASSERT(sysm->valid1 != 0,
2697             ("pmap_quick_remove_page: PTE not in use"));
2698         KASSERT(sysm->base == addr,
2699             ("pmap_quick_remove_page: invalid address"));
2700
2701         pte = pmap_pte(kernel_pmap, addr);
2702         *pte = PTE_G;
2703         tlb_invalidate_address(kernel_pmap, addr);
2704         sysm->valid1 = 0;
2705         critical_exit();
2706 #endif
2707 }
2708
2709 /*
2710  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
2711  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
2712  * be changed upwards or downwards in the future; it
2713  * is only necessary that true be returned for a small
2714  * subset of pmaps for proper page aging.
2715  */
2716 boolean_t
2717 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2718 {
2719         pv_entry_t pv;
2720         int loops = 0;
2721         boolean_t rv;
2722
2723         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2724             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
2725         rv = FALSE;
2726         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2727         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2728                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
2729                         rv = TRUE;
2730                         break;
2731                 }
2732                 loops++;
2733                 if (loops >= 16)
2734                         break;
2735         }
2736         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2737         return (rv);
2738 }
2739
2740 /*
2741  * Remove all pages from specified address space
2742  * this aids process exit speeds.  Also, this code
2743  * is special cased for current process only, but
2744  * can have the more generic (and slightly slower)
2745  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
2746  * in the case of running down an entire address space.
2747  */
2748 void
2749 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
2750 {
2751         pd_entry_t *pde;
2752         pt_entry_t *pte, tpte;
2753         pv_entry_t pv;
2754         vm_page_t m;
2755         struct pv_chunk *pc, *npc;
2756         u_long inuse, bitmask;
2757         int allfree, bit, field, idx;
2758
2759         if (pmap != vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace)) {
2760                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
2761                 return;
2762         }
2763         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2764         PMAP_LOCK(pmap);
2765         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
2766                 allfree = 1;
2767                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2768                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2769                         while (inuse != 0) {
2770                                 bit = ffsl(inuse) - 1;
2771                                 bitmask = 1UL << bit;
2772                                 idx = field * sizeof(inuse) * NBBY + bit;
2773                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
2774                                 inuse &= ~bitmask;
2775
2776                                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
2777                                 KASSERT(pde != NULL && *pde != 0,
2778                                     ("pmap_remove_pages: pde"));
2779                                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, pv->pv_va);
2780                                 if (!pte_test(pte, PTE_V))
2781                                         panic("pmap_remove_pages: bad pte");
2782                                 tpte = *pte;
2783
2784 /*
2785  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
2786  */
2787                                 if (pte_test(&tpte, PTE_W)) {
2788                                         allfree = 0;
2789                                         continue;
2790                                 }
2791                                 *pte = is_kernel_pmap(pmap) ? PTE_G : 0;
2792
2793                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(TLBLO_PTE_TO_PA(tpte));
2794                                 KASSERT(m != NULL,
2795                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
2796                                     (uintmax_t)tpte));
2797
2798                                 /*
2799                                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2800                                  */
2801                                 if (pte_test(&tpte, PTE_D))
2802                                         vm_page_dirty(m);
2803
2804                                 /* Mark free */
2805                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
2806                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
2807                                 pv_entry_count--;
2808                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
2809                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
2810                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2811                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2812                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2813                                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, *pde);
2814                         }
2815                 }
2816                 if (allfree) {
2817                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2818                         free_pv_chunk(pc);
2819                 }
2820         }
2821         pmap_invalidate_all(pmap);
2822         PMAP_UNLOCK(pmap);
2823         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2824 }
2825
2826 /*
2827  * pmap_testbit tests bits in pte's
2828  */
2829 static boolean_t
2830 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
2831 {
2832         pv_entry_t pv;
2833         pmap_t pmap;
2834         pt_entry_t *pte;
2835         boolean_t rv = FALSE;
2836
2837         if (m->oflags & VPO_UNMANAGED)
2838                 return (rv);
2839
2840         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2841         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2842                 pmap = PV_PMAP(pv);
2843                 PMAP_LOCK(pmap);
2844                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2845                 rv = pte_test(pte, bit);
2846                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2847                 if (rv)
2848                         break;
2849         }
2850         return (rv);
2851 }
2852
2853 /*
2854  *      pmap_page_wired_mappings:
2855  *
2856  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
2857  *      that are wired.
2858  */
2859 int
2860 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
2861 {
2862         pv_entry_t pv;
2863         pmap_t pmap;
2864         pt_entry_t *pte;
2865         int count;
2866
2867         count = 0;
2868         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
2869                 return (count);
2870         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2871         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2872                 pmap = PV_PMAP(pv);
2873                 PMAP_LOCK(pmap);
2874                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2875                 if (pte_test(pte, PTE_W))
2876                         count++;
2877                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2878         }
2879         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2880         return (count);
2881 }
2882
2883 /*
2884  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
2885  */
2886 void
2887 pmap_remove_write(vm_page_t m)
2888 {
2889         pmap_t pmap;
2890         pt_entry_t pbits, *pte;
2891         pv_entry_t pv;
2892
2893         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2894             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
2895
2896         /*
2897          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
2898          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
2899          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
2900          */
2901         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
2902         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
2903                 return;
2904         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2905         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2906                 pmap = PV_PMAP(pv);
2907                 PMAP_LOCK(pmap);
2908                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2909                 KASSERT(pte != NULL && pte_test(pte, PTE_V),
2910                     ("page on pv_list has no pte"));
2911                 pbits = *pte;
2912                 if (pte_test(&pbits, PTE_D)) {
2913                         pte_clear(&pbits, PTE_D);
2914                         vm_page_dirty(m);
2915                 }
2916                 pte_set(&pbits, PTE_RO);
2917                 if (pbits != *pte) {
2918                         *pte = pbits;
2919                         pmap_update_page(pmap, pv->pv_va, pbits);
2920                 }
2921                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2922         }
2923         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2924         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2925 }
2926
2927 /*
2928  *      pmap_ts_referenced:
2929  *
2930  *      Return the count of reference bits for a page, clearing all of them.
2931  */
2932 int
2933 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
2934 {
2935
2936         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2937             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
2938         if (m->md.pv_flags & PV_TABLE_REF) {
2939                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
2940                 m->md.pv_flags &= ~PV_TABLE_REF;
2941                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2942                 return (1);
2943         }
2944         return (0);
2945 }
2946
2947 /*
2948  *      pmap_is_modified:
2949  *
2950  *      Return whether or not the specified physical page was modified
2951  *      in any physical maps.
2952  */
2953 boolean_t
2954 pmap_is_modified(vm_page_t m)
2955 {
2956         boolean_t rv;
2957
2958         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2959             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
2960
2961         /*
2962          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
2963          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
2964          * is clear, no PTEs can have PTE_D set.
2965          */
2966         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
2967         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
2968                 return (FALSE);
2969         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2970         rv = pmap_testbit(m, PTE_D);
2971         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2972         return (rv);
2973 }
2974
2975 /* N/C */
2976
2977 /*
2978  *      pmap_is_prefaultable:
2979  *
2980  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
2981  *      for prefault.
2982  */
2983 boolean_t
2984 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2985 {
2986         pd_entry_t *pde;
2987         pt_entry_t *pte;
2988         boolean_t rv;
2989
2990         rv = FALSE;
2991         PMAP_LOCK(pmap);
2992         pde = pmap_pde(pmap, addr);
2993         if (pde != NULL && *pde != 0) {
2994                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, addr);
2995                 rv = (*pte == 0);
2996         }
2997         PMAP_UNLOCK(pmap);
2998         return (rv);
2999 }
3000
3001 /*
3002  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
3003  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
3004  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
3005  */
3006 void
3007 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
3008 {
3009         pd_entry_t *pde, *pdpe;
3010         pt_entry_t *pte;
3011         vm_offset_t va, va_next;
3012         vm_paddr_t pa;
3013         vm_page_t m;
3014
3015         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
3016                 return;
3017         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3018         PMAP_LOCK(pmap);
3019         for (; sva < eva; sva = va_next) {
3020                 pdpe = pmap_segmap(pmap, sva);
3021 #ifdef __mips_n64
3022                 if (*pdpe == 0) {
3023                         va_next = (sva + NBSEG) & ~SEGMASK;
3024                         if (va_next < sva)
3025                                 va_next = eva;
3026                         continue;
3027                 }
3028 #endif
3029                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3030                 if (va_next < sva)
3031                         va_next = eva;
3032
3033                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
3034                 if (*pde == NULL)
3035                         continue;
3036
3037                 /*
3038                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3039                  * by the current page table page, or to the end of the
3040                  * range being write protected.
3041                  */
3042                 if (va_next > eva)
3043                         va_next = eva;
3044
3045                 va = va_next;
3046                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
3047                     sva += PAGE_SIZE) {
3048                         if (!pte_test(pte, PTE_MANAGED | PTE_V)) {
3049                                 if (va != va_next) {
3050                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
3051                                         va = va_next;
3052                                 }
3053                                 continue;
3054                         }
3055                         pa = TLBLO_PTE_TO_PA(*pte);
3056                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3057                         m->md.pv_flags &= ~PV_TABLE_REF;
3058                         if (pte_test(pte, PTE_D)) {
3059                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
3060                                         /*
3061                                          * Future calls to pmap_is_modified()
3062                                          * can be avoided by making the page
3063                                          * dirty now.
3064                                          */
3065                                         vm_page_dirty(m);
3066                                 } else {
3067                                         pte_clear(pte, PTE_D);
3068                                         if (va == va_next)
3069                                                 va = sva;
3070                                 }
3071                         } else {
3072                                 /*
3073                                  * Unless PTE_D is set, any TLB entries
3074                                  * mapping "sva" don't allow write access, so
3075                                  * they needn't be invalidated.
3076                                  */
3077                                 if (va != va_next) {
3078                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
3079                                         va = va_next;
3080                                 }
3081                         }
3082                 }
3083                 if (va != va_next)
3084                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
3085         }
3086         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3087         PMAP_UNLOCK(pmap);
3088 }
3089
3090 /*
3091  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
3092  */
3093 void
3094 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3095 {
3096         pmap_t pmap;
3097         pt_entry_t *pte;
3098         pv_entry_t pv;
3099
3100         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3101             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
3102         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3103         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
3104             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
3105
3106         /*
3107          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PTE_D set.
3108          * If the object containing the page is locked and the page is not
3109          * write busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
3110          */
3111         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
3112                 return;
3113         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3114         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3115                 pmap = PV_PMAP(pv);
3116                 PMAP_LOCK(pmap);
3117                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
3118                 if (pte_test(pte, PTE_D)) {
3119                         pte_clear(pte, PTE_D);
3120                         pmap_update_page(pmap, pv->pv_va, *pte);
3121                 }
3122                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3123         }
3124         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3125 }
3126
3127 /*
3128  *      pmap_is_referenced:
3129  *
3130  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
3131  *      in any physical maps.
3132  */
3133 boolean_t
3134 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
3135 {
3136
3137         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3138             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
3139         return ((m->md.pv_flags & PV_TABLE_REF) != 0);
3140 }
3141
3142 /*
3143  * Miscellaneous support routines follow
3144  */
3145
3146 /*
3147  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
3148  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
3149  * routine is intended to be used for mapping device memory,
3150  * NOT real memory.
3151  *
3152  * Use XKPHYS uncached for 64 bit, and KSEG1 where possible for 32 bit.
3153  */
3154 void *
3155 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, vm_memattr_t ma)
3156 {
3157         vm_offset_t va, tmpva, offset;
3158
3159         /*
3160          * KSEG1 maps only first 512M of phys address space. For
3161          * pa > 0x20000000 we should make proper mapping * using pmap_kenter.
3162          */
3163         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(pa + size - 1) && ma == VM_MEMATTR_UNCACHEABLE)
3164                 return ((void *)MIPS_PHYS_TO_DIRECT_UNCACHED(pa));
3165         else {
3166                 offset = pa & PAGE_MASK;
3167                 size = roundup(size + offset, PAGE_SIZE);
3168
3169                 va = kva_alloc(size);
3170                 if (!va)
3171                         panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
3172                 pa = trunc_page(pa);
3173                 for (tmpva = va; size > 0;) {
3174                         pmap_kenter_attr(tmpva, pa, ma);
3175                         size -= PAGE_SIZE;
3176                         tmpva += PAGE_SIZE;
3177                         pa += PAGE_SIZE;
3178                 }
3179         }
3180
3181         return ((void *)(va + offset));
3182 }
3183
3184 void *
3185 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3186 {
3187         return pmap_mapdev_attr(pa, size, VM_MEMATTR_UNCACHEABLE);
3188 }
3189
3190 void
3191 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
3192 {
3193 #ifndef __mips_n64
3194         vm_offset_t base, offset;
3195
3196         /* If the address is within KSEG1 then there is nothing to do */
3197         if (va >= MIPS_KSEG1_START && va <= MIPS_KSEG1_END)
3198                 return;
3199
3200         base = trunc_page(va);
3201         offset = va & PAGE_MASK;
3202         size = roundup(size + offset, PAGE_SIZE);
3203         kva_free(base, size);
3204 #endif
3205 }
3206
3207 /*
3208  * perform the pmap work for mincore
3209  */
3210 int
3211 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
3212 {
3213         pt_entry_t *ptep, pte;
3214         vm_paddr_t pa;
3215         vm_page_t m;
3216         int val;
3217
3218         PMAP_LOCK(pmap);
3219 retry:
3220         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3221         pte = (ptep != NULL) ? *ptep : 0;
3222         if (!pte_test(&pte, PTE_V)) {
3223                 val = 0;
3224                 goto out;
3225         }
3226         val = MINCORE_INCORE;
3227         if (pte_test(&pte, PTE_D))
3228                 val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3229         pa = TLBLO_PTE_TO_PA(pte);
3230         if (pte_test(&pte, PTE_MANAGED)) {
3231                 /*
3232                  * This may falsely report the given address as
3233                  * MINCORE_REFERENCED.  Unfortunately, due to the lack of
3234                  * per-PTE reference information, it is impossible to
3235                  * determine if the address is MINCORE_REFERENCED.
3236                  */
3237                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3238                 if ((m->aflags & PGA_REFERENCED) != 0)
3239                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3240         }
3241         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
3242             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
3243             pte_test(&pte, PTE_MANAGED)) {
3244                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
3245                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
3246                         goto retry;
3247         } else
3248 out:
3249                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
3250         PMAP_UNLOCK(pmap);
3251         return (val);
3252 }
3253
3254 void
3255 pmap_activate(struct thread *td)
3256 {
3257         pmap_t pmap, oldpmap;
3258         struct proc *p = td->td_proc;
3259         u_int cpuid;
3260
3261         critical_enter();
3262
3263         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
3264         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
3265         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
3266
3267         if (oldpmap)
3268                 CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
3269         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
3270         pmap_asid_alloc(pmap);
3271         if (td == curthread) {
3272                 PCPU_SET(segbase, pmap->pm_segtab);
3273                 mips_wr_entryhi(pmap->pm_asid[cpuid].asid);
3274         }
3275
3276         PCPU_SET(curpmap, pmap);
3277         critical_exit();
3278 }
3279
3280 static void
3281 pmap_sync_icache_one(void *arg __unused)
3282 {
3283
3284         mips_icache_sync_all();
3285         mips_dcache_wbinv_all();
3286 }
3287
3288 void
3289 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
3290 {
3291
3292         smp_rendezvous(NULL, pmap_sync_icache_one, NULL, NULL);
3293 }
3294
3295 /*
3296  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
3297  *      different alignment might result in more superpage mappings.
3298  */
3299 void
3300 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
3301     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
3302 {
3303         vm_offset_t superpage_offset;
3304
3305         if (size < PDRSIZE)
3306                 return;
3307         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
3308                 offset += ptoa(object->pg_color);
3309         superpage_offset = offset & PDRMASK;
3310         if (size - ((PDRSIZE - superpage_offset) & PDRMASK) < PDRSIZE ||
3311             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
3312                 return;
3313         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
3314                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
3315         else
3316                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
3317 }
3318
3319 #ifdef DDB
3320 DB_SHOW_COMMAND(ptable, ddb_pid_dump)
3321 {
3322         pmap_t pmap;
3323         struct thread *td = NULL;
3324         struct proc *p;
3325         int i, j, k;
3326         vm_paddr_t pa;
3327         vm_offset_t va;
3328
3329         if (have_addr) {
3330                 td = db_lookup_thread(addr, true);
3331                 if (td == NULL) {
3332                         db_printf("Invalid pid or tid");
3333                         return;
3334                 }
3335                 p = td->td_proc;
3336                 if (p->p_vmspace == NULL) {
3337                         db_printf("No vmspace for process");
3338                         return;
3339                 }
3340                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
3341         } else
3342                 pmap = kernel_pmap;
3343
3344         db_printf("pmap:%p segtab:%p asid:%x generation:%x\n",
3345             pmap, pmap->pm_segtab, pmap->pm_asid[0].asid,
3346             pmap->pm_asid[0].gen);
3347         for (i = 0; i < NPDEPG; i++) {
3348                 pd_entry_t *pdpe;
3349                 pt_entry_t *pde;
3350                 pt_entry_t pte;
3351
3352                 pdpe = (pd_entry_t *)pmap->pm_segtab[i];
3353                 if (pdpe == NULL)
3354                         continue;
3355                 db_printf("[%4d] %p\n", i, pdpe);
3356 #ifdef __mips_n64
3357                 for (j = 0; j < NPDEPG; j++) {
3358                         pde = (pt_entry_t *)pdpe[j];
3359                         if (pde == NULL)
3360                                 continue;
3361                         db_printf("\t[%4d] %p\n", j, pde);
3362 #else
3363                 {
3364                         j = 0;
3365                         pde =  (pt_entry_t *)pdpe;
3366 #endif
3367                         for (k = 0; k < NPTEPG; k++) {
3368                                 pte = pde[k];
3369                                 if (pte == 0 || !pte_test(&pte, PTE_V))
3370                                         continue;
3371                                 pa = TLBLO_PTE_TO_PA(pte);
3372                                 va = ((u_long)i << SEGSHIFT) | (j << PDRSHIFT) | (k << PAGE_SHIFT);
3373                                 db_printf("\t\t[%04d] va: %p pte: %8jx pa:%jx\n",
3374                                        k, (void *)va, (uintmax_t)pte, (uintmax_t)pa);
3375                         }
3376                 }
3377         }
3378 }
3379 #endif
3380
3381 /*
3382  * Allocate TLB address space tag (called ASID or TLBPID) and return it.
3383  * It takes almost as much or more time to search the TLB for a
3384  * specific ASID and flush those entries as it does to flush the entire TLB.
3385  * Therefore, when we allocate a new ASID, we just take the next number. When
3386  * we run out of numbers, we flush the TLB, increment the generation count
3387  * and start over. ASID zero is reserved for kernel use.
3388  */
3389 static void
3390 pmap_asid_alloc(pmap)
3391         pmap_t pmap;
3392 {
3393         if (pmap->pm_asid[PCPU_GET(cpuid)].asid != PMAP_ASID_RESERVED &&
3394             pmap->pm_asid[PCPU_GET(cpuid)].gen == PCPU_GET(asid_generation));
3395         else {
3396                 if (PCPU_GET(next_asid) == pmap_max_asid) {
3397                         tlb_invalidate_all_user(NULL);
3398                         PCPU_SET(asid_generation,
3399                             (PCPU_GET(asid_generation) + 1) & ASIDGEN_MASK);
3400                         if (PCPU_GET(asid_generation) == 0) {
3401                                 PCPU_SET(asid_generation, 1);
3402                         }
3403                         PCPU_SET(next_asid, 1); /* 0 means invalid */
3404                 }
3405                 pmap->pm_asid[PCPU_GET(cpuid)].asid = PCPU_GET(next_asid);
3406                 pmap->pm_asid[PCPU_GET(cpuid)].gen = PCPU_GET(asid_generation);
3407                 PCPU_SET(next_asid, PCPU_GET(next_asid) + 1);
3408         }
3409 }
3410
3411 static pt_entry_t
3412 init_pte_prot(vm_page_t m, vm_prot_t access, vm_prot_t prot)
3413 {
3414         pt_entry_t rw;
3415
3416         if (!(prot & VM_PROT_WRITE))
3417                 rw = PTE_V | PTE_RO;
3418         else if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3419                 if ((access & VM_PROT_WRITE) != 0)
3420                         rw = PTE_V | PTE_D;
3421                 else
3422                         rw = PTE_V;
3423         } else
3424                 /* Needn't emulate a modified bit for unmanaged pages. */
3425                 rw = PTE_V | PTE_D;
3426         return (rw);
3427 }
3428
3429 /*
3430  * pmap_emulate_modified : do dirty bit emulation
3431  *
3432  * On SMP, update just the local TLB, other CPUs will update their
3433  * TLBs from PTE lazily, if they get the exception.
3434  * Returns 0 in case of sucess, 1 if the page is read only and we
3435  * need to fault.
3436  */
3437 int
3438 pmap_emulate_modified(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
3439 {
3440         pt_entry_t *pte;
3441
3442         PMAP_LOCK(pmap);
3443         pte = pmap_pte(pmap, va);
3444         if (pte == NULL)
3445                 panic("pmap_emulate_modified: can't find PTE");
3446 #ifdef SMP
3447         /* It is possible that some other CPU changed m-bit */
3448         if (!pte_test(pte, PTE_V) || pte_test(pte, PTE_D)) {
3449                 tlb_update(pmap, va, *pte);
3450                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3451                 return (0);
3452         }
3453 #else
3454         if (!pte_test(pte, PTE_V) || pte_test(pte, PTE_D))
3455                 panic("pmap_emulate_modified: invalid pte");
3456 #endif
3457         if (pte_test(pte, PTE_RO)) {
3458                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3459                 return (1);
3460         }
3461         pte_set(pte, PTE_D);
3462         tlb_update(pmap, va, *pte);
3463         if (!pte_test(pte, PTE_MANAGED))
3464                 panic("pmap_emulate_modified: unmanaged page");
3465         PMAP_UNLOCK(pmap);
3466         return (0);
3467 }
3468
3469 /*
3470  *      Routine:        pmap_kextract
3471  *      Function:
3472  *              Extract the physical page address associated
3473  *              virtual address.
3474  */
3475 vm_paddr_t
3476 pmap_kextract(vm_offset_t va)
3477 {
3478         int mapped;
3479
3480         /*
3481          * First, the direct-mapped regions.
3482          */
3483 #if defined(__mips_n64)
3484         if (va >= MIPS_XKPHYS_START && va < MIPS_XKPHYS_END)
3485                 return (MIPS_XKPHYS_TO_PHYS(va));
3486 #endif
3487         if (va >= MIPS_KSEG0_START && va < MIPS_KSEG0_END)
3488                 return (MIPS_KSEG0_TO_PHYS(va));
3489
3490         if (va >= MIPS_KSEG1_START && va < MIPS_KSEG1_END)
3491                 return (MIPS_KSEG1_TO_PHYS(va));
3492
3493         /*
3494          * User virtual addresses.
3495          */
3496         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3497                 pt_entry_t *ptep;
3498
3499                 if (curproc && curproc->p_vmspace) {
3500                         ptep = pmap_pte(&curproc->p_vmspace->vm_pmap, va);
3501                         if (ptep) {
3502                                 return (TLBLO_PTE_TO_PA(*ptep) |
3503                                     (va & PAGE_MASK));
3504                         }
3505                         return (0);
3506                 }
3507         }
3508
3509         /*
3510          * Should be kernel virtual here, otherwise fail
3511          */
3512         mapped = (va >= MIPS_KSEG2_START || va < MIPS_KSEG2_END);
3513 #if defined(__mips_n64)
3514         mapped = mapped || (va >= MIPS_XKSEG_START || va < MIPS_XKSEG_END);
3515 #endif
3516         /*
3517          * Kernel virtual.
3518          */
3519
3520         if (mapped) {
3521                 pt_entry_t *ptep;
3522
3523                 /* Is the kernel pmap initialized? */
3524                 if (!CPU_EMPTY(&kernel_pmap->pm_active)) {
3525                         /* It's inside the virtual address range */
3526                         ptep = pmap_pte(kernel_pmap, va);
3527                         if (ptep) {
3528                                 return (TLBLO_PTE_TO_PA(*ptep) |
3529                                     (va & PAGE_MASK));
3530                         }
3531                 }
3532                 return (0);
3533         }
3534
3535         panic("%s for unknown address space %p.", __func__, (void *)va);
3536 }
3537
3538
3539 void
3540 pmap_flush_pvcache(vm_page_t m)
3541 {
3542         pv_entry_t pv;
3543
3544         if (m != NULL) {
3545                 for (pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list); pv;
3546                     pv = TAILQ_NEXT(pv, pv_list)) {
3547                         mips_dcache_wbinv_range_index(pv->pv_va, PAGE_SIZE);
3548                 }
3549         }
3550 }
3551
3552 void
3553 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
3554 {
3555
3556         /*
3557          * It appears that this function can only be called before any mappings
3558          * for the page are established.  If this ever changes, this code will
3559          * need to walk the pv_list and make each of the existing mappings
3560          * uncacheable, being careful to sync caches and PTEs (and maybe
3561          * invalidate TLB?) for any current mapping it modifies.
3562          */
3563         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) != NULL)
3564                 panic("Can't change memattr on page with existing mappings");
3565
3566         /* Clean memattr portion of pv_flags */
3567         m->md.pv_flags &= ~PV_MEMATTR_MASK;
3568         m->md.pv_flags |= (ma << PV_MEMATTR_SHIFT) & PV_MEMATTR_MASK;
3569 }
3570
3571 static __inline void
3572 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, vm_memattr_t ma)
3573 {
3574         u_int npte;
3575
3576         npte = *(u_int *)pte;
3577         npte &= ~PTE_C_MASK;
3578         npte |= PTE_C(ma);
3579         *pte = npte;
3580 }
3581
3582 int
3583 pmap_change_attr(vm_offset_t sva, vm_size_t size, vm_memattr_t ma)
3584 {
3585         pd_entry_t *pde, *pdpe;
3586         pt_entry_t *pte;
3587         vm_offset_t ova, eva, va, va_next;
3588         pmap_t pmap;
3589
3590         ova = sva;
3591         eva = sva + size;
3592         if (eva < sva)
3593                 return (EINVAL);
3594
3595         pmap = kernel_pmap;
3596         PMAP_LOCK(pmap);
3597
3598         for (; sva < eva; sva = va_next) {
3599                 pdpe = pmap_segmap(pmap, sva);
3600 #ifdef __mips_n64
3601                 if (*pdpe == 0) {
3602                         va_next = (sva + NBSEG) & ~SEGMASK;
3603                         if (va_next < sva)
3604                                 va_next = eva;
3605                         continue;
3606                 }
3607 #endif
3608                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3609                 if (va_next < sva)
3610                         va_next = eva;
3611
3612                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
3613                 if (*pde == NULL)
3614                         continue;
3615
3616                 /*
3617                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3618                  * by the current page table page, or to the end of the
3619                  * range being removed.
3620                  */
3621                 if (va_next > eva)
3622                         va_next = eva;
3623
3624                 va = va_next;
3625                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
3626                     sva += PAGE_SIZE) {
3627                         if (!pte_test(pte, PTE_V) || pte_cache_bits(pte) == ma) {
3628                                 if (va != va_next) {
3629                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
3630                                         va = va_next;
3631                                 }
3632                                 continue;
3633                         }
3634                         if (va == va_next)
3635                                 va = sva;
3636
3637                         pmap_pte_attr(pte, ma);
3638                 }
3639                 if (va != va_next)
3640                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
3641         }
3642         PMAP_UNLOCK(pmap);
3643
3644         /* Flush caches to be in the safe side */
3645         mips_dcache_wbinv_range(ova, size);
3646         return 0;
3647 }
3648
3649 boolean_t
3650 pmap_is_valid_memattr(pmap_t pmap __unused, vm_memattr_t mode)
3651 {
3652
3653         switch (mode) {
3654         case VM_MEMATTR_UNCACHEABLE:
3655         case VM_MEMATTR_WRITE_BACK:
3656 #ifdef MIPS_CCA_WC
3657         case VM_MEMATTR_WRITE_COMBINING:
3658 #endif
3659                 return (TRUE);
3660         default:
3661                 return (FALSE);
3662         }
3663 }