]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/mips/mips/pmap.c
MFV r347989:
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / mips / mips / pmap.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
3  *
4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 1994 David Greenman
9  * All rights reserved.
10  *
11  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
12  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
13  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
14  *
15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
16  * modification, are permitted provided that the following conditions
17  * are met:
18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
22  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
23  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
24  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
25  *    without specific prior written permission.
26  *
27  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
28  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
29  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
30  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
31  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
32  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
33  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
34  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
35  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
36  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
37  * SUCH DAMAGE.
38  *
39  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
40  *      from: src/sys/i386/i386/pmap.c,v 1.250.2.8 2000/11/21 00:09:14 ps
41  *      JNPR: pmap.c,v 1.11.2.1 2007/08/16 11:51:06 girish
42  */
43
44 /*
45  *      Manages physical address maps.
46  *
47  *      Since the information managed by this module is
48  *      also stored by the logical address mapping module,
49  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
50  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
51  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
52  *      requested.
53  *
54  *      In order to cope with hardware architectures which
55  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
56  *      this module may delay invalidate or reduced protection
57  *      operations until such time as they are actually
58  *      necessary.  This module is given full information as
59  *      to which processors are currently using which maps,
60  *      and to when physical maps must be made correct.
61  */
62
63 #include <sys/cdefs.h>
64 __FBSDID("$FreeBSD$");
65
66 #include "opt_ddb.h"
67 #include "opt_pmap.h"
68
69 #include <sys/param.h>
70 #include <sys/systm.h>
71 #include <sys/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 void
858 pmap_kenter_device(vm_offset_t va, vm_size_t size, vm_paddr_t pa)
859 {
860
861         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
862             ("%s: device mapping not page-sized", __func__));
863
864         for (; size > 0; size -= PAGE_SIZE) {
865                 /*
866                  * XXXCEM: this is somewhat inefficient on SMP systems in that
867                  * every single page is individually TLB-invalidated via
868                  * rendezvous (pmap_update_page()), instead of invalidating the
869                  * entire range via a single rendezvous.
870                  */
871                 pmap_kenter_attr(va, pa, VM_MEMATTR_UNCACHEABLE);
872                 va += PAGE_SIZE;
873                 pa += PAGE_SIZE;
874         }
875 }
876
877 void
878 pmap_kremove_device(vm_offset_t va, vm_size_t size)
879 {
880
881         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
882             ("%s: device mapping not page-sized", __func__));
883
884         /*
885          * XXXCEM: Similar to pmap_kenter_device, this is inefficient on SMP,
886          * in that pages are invalidated individually instead of a single range
887          * rendezvous.
888          */
889         for (; size > 0; size -= PAGE_SIZE) {
890                 pmap_kremove(va);
891                 va += PAGE_SIZE;
892         }
893 }
894
895 /*
896  * remove a page from the kernel pagetables
897  */
898  /* PMAP_INLINE */ void
899 pmap_kremove(vm_offset_t va)
900 {
901         pt_entry_t *pte;
902
903         /*
904          * Write back all caches from the page being destroyed
905          */
906         mips_dcache_wbinv_range_index(va, PAGE_SIZE);
907
908         pte = pmap_pte(kernel_pmap, va);
909         *pte = PTE_G;
910         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
911 }
912
913 /*
914  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
915  *      virtual address space.
916  *
917  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
918  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
919  *      physical to virtual region can return the appropriate address
920  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
921  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
922  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
923  *      region.
924  *
925  *      Use XKPHYS for 64 bit, and KSEG0 where possible for 32 bit.
926  */
927 vm_offset_t
928 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
929 {
930         vm_offset_t va, sva;
931
932         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(end - 1))
933                 return (MIPS_PHYS_TO_DIRECT(start));
934
935         va = sva = *virt;
936         while (start < end) {
937                 pmap_kenter(va, start);
938                 va += PAGE_SIZE;
939                 start += PAGE_SIZE;
940         }
941         *virt = va;
942         return (sva);
943 }
944
945 /*
946  * Add a list of wired pages to the kva
947  * this routine is only used for temporary
948  * kernel mappings that do not need to have
949  * page modification or references recorded.
950  * Note that old mappings are simply written
951  * over.  The page *must* be wired.
952  */
953 void
954 pmap_qenter(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
955 {
956         int i;
957         vm_offset_t origva = va;
958
959         for (i = 0; i < count; i++) {
960                 pmap_flush_pvcache(m[i]);
961                 pmap_kenter(va, VM_PAGE_TO_PHYS(m[i]));
962                 va += PAGE_SIZE;
963         }
964
965         mips_dcache_wbinv_range_index(origva, PAGE_SIZE*count);
966 }
967
968 /*
969  * this routine jerks page mappings from the
970  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
971  */
972 void
973 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
974 {
975         pt_entry_t *pte;
976         vm_offset_t origva;
977
978         if (count < 1)
979                 return;
980         mips_dcache_wbinv_range_index(va, PAGE_SIZE * count);
981         origva = va;
982         do {
983                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, va);
984                 *pte = PTE_G;
985                 va += PAGE_SIZE;
986         } while (--count > 0);
987         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, origva, va);
988 }
989
990 /***************************************************
991  * Page table page management routines.....
992  ***************************************************/
993
994 /*
995  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
996  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
997  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
998  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
999  */
1000 static PMAP_INLINE boolean_t
1001 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1002 {
1003
1004         --m->wire_count;
1005         if (m->wire_count == 0) {
1006                 _pmap_unwire_ptp(pmap, va, m);
1007                 return (TRUE);
1008         } else
1009                 return (FALSE);
1010 }
1011
1012 static void
1013 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1014 {
1015         pd_entry_t *pde;
1016
1017         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1018         /*
1019          * unmap the page table page
1020          */
1021 #ifdef __mips_n64
1022         if (m->pindex < NUPDE)
1023                 pde = pmap_pde(pmap, va);
1024         else
1025                 pde = pmap_segmap(pmap, va);
1026 #else
1027         pde = pmap_pde(pmap, va);
1028 #endif
1029         *pde = 0;
1030         pmap->pm_stats.resident_count--;
1031
1032 #ifdef __mips_n64
1033         if (m->pindex < NUPDE) {
1034                 pd_entry_t *pdp;
1035                 vm_page_t pdpg;
1036
1037                 /*
1038                  * Recursively decrement next level pagetable refcount
1039                  */
1040                 pdp = (pd_entry_t *)*pmap_segmap(pmap, va);
1041                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(MIPS_DIRECT_TO_PHYS(pdp));
1042                 pmap_unwire_ptp(pmap, va, pdpg);
1043         }
1044 #endif
1045
1046         /*
1047          * If the page is finally unwired, simply free it.
1048          */
1049         vm_page_free_zero(m);
1050         vm_wire_sub(1);
1051 }
1052
1053 /*
1054  * After removing a page table entry, this routine is used to
1055  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1056  */
1057 static int
1058 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1059 {
1060         vm_page_t mpte;
1061
1062         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1063                 return (0);
1064         KASSERT(pde != 0, ("pmap_unuse_pt: pde != 0"));
1065         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(MIPS_DIRECT_TO_PHYS(pde));
1066         return (pmap_unwire_ptp(pmap, va, mpte));
1067 }
1068
1069 void
1070 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1071 {
1072         int i;
1073
1074         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1075         pmap->pm_segtab = kernel_segmap;
1076         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1077         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
1078                 pmap->pm_asid[i].asid = PMAP_ASID_RESERVED;
1079                 pmap->pm_asid[i].gen = 0;
1080         }
1081         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1082         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1083         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1084 }
1085
1086 static void
1087 pmap_grow_direct_page(int req)
1088 {
1089
1090 #ifdef __mips_n64
1091         vm_wait(NULL);
1092 #else
1093         if (!vm_page_reclaim_contig(req, 1, 0, MIPS_KSEG0_LARGEST_PHYS,
1094             PAGE_SIZE, 0))
1095                 vm_wait(NULL);
1096 #endif
1097 }
1098
1099 static vm_page_t
1100 pmap_alloc_direct_page(unsigned int index, int req)
1101 {
1102         vm_page_t m;
1103
1104         m = vm_page_alloc_freelist(VM_FREELIST_DIRECT, req | VM_ALLOC_WIRED |
1105             VM_ALLOC_ZERO);
1106         if (m == NULL)
1107                 return (NULL);
1108
1109         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1110                 pmap_zero_page(m);
1111
1112         m->pindex = index;
1113         return (m);
1114 }
1115
1116 /*
1117  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1118  * such as one in a vmspace structure.
1119  */
1120 int
1121 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1122 {
1123         vm_offset_t ptdva;
1124         vm_page_t ptdpg;
1125         int i, req_class;
1126
1127         /*
1128          * allocate the page directory page
1129          */
1130         req_class = VM_ALLOC_NORMAL;
1131         while ((ptdpg = pmap_alloc_direct_page(NUSERPGTBLS, req_class)) ==
1132             NULL)
1133                 pmap_grow_direct_page(req_class);
1134
1135         ptdva = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
1136         pmap->pm_segtab = (pd_entry_t *)ptdva;
1137         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1138         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
1139                 pmap->pm_asid[i].asid = PMAP_ASID_RESERVED;
1140                 pmap->pm_asid[i].gen = 0;
1141         }
1142         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1143         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1144
1145         return (1);
1146 }
1147
1148 /*
1149  * this routine is called if the page table page is not
1150  * mapped correctly.
1151  */
1152 static vm_page_t
1153 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex, u_int flags)
1154 {
1155         vm_offset_t pageva;
1156         vm_page_t m;
1157         int req_class;
1158
1159         /*
1160          * Find or fabricate a new pagetable page
1161          */
1162         req_class = VM_ALLOC_NORMAL;
1163         if ((m = pmap_alloc_direct_page(ptepindex, req_class)) == NULL) {
1164                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
1165                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1166                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1167                         pmap_grow_direct_page(req_class);
1168                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1169                         PMAP_LOCK(pmap);
1170                 }
1171
1172                 /*
1173                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page
1174                  * table page may have been allocated.
1175                  */
1176                 return (NULL);
1177         }
1178
1179         /*
1180          * Map the pagetable page into the process address space, if it
1181          * isn't already there.
1182          */
1183         pageva = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1184
1185 #ifdef __mips_n64
1186         if (ptepindex >= NUPDE) {
1187                 pmap->pm_segtab[ptepindex - NUPDE] = (pd_entry_t)pageva;
1188         } else {
1189                 pd_entry_t *pdep, *pde;
1190                 int segindex = ptepindex >> (SEGSHIFT - PDRSHIFT);
1191                 int pdeindex = ptepindex & (NPDEPG - 1);
1192                 vm_page_t pg;
1193
1194                 pdep = &pmap->pm_segtab[segindex];
1195                 if (*pdep == NULL) {
1196                         /* recurse for allocating page dir */
1197                         if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + segindex,
1198                             flags) == NULL) {
1199                                 /* alloc failed, release current */
1200                                 vm_page_unwire_noq(m);
1201                                 vm_page_free_zero(m);
1202                                 return (NULL);
1203                         }
1204                 } else {
1205                         pg = PHYS_TO_VM_PAGE(MIPS_DIRECT_TO_PHYS(*pdep));
1206                         pg->wire_count++;
1207                 }
1208                 /* Next level entry */
1209                 pde = (pd_entry_t *)*pdep;
1210                 pde[pdeindex] = (pd_entry_t)pageva;
1211         }
1212 #else
1213         pmap->pm_segtab[ptepindex] = (pd_entry_t)pageva;
1214 #endif
1215         pmap->pm_stats.resident_count++;
1216         return (m);
1217 }
1218
1219 static vm_page_t
1220 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
1221 {
1222         unsigned ptepindex;
1223         pd_entry_t *pde;
1224         vm_page_t m;
1225
1226         /*
1227          * Calculate pagetable page index
1228          */
1229         ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
1230 retry:
1231         /*
1232          * Get the page directory entry
1233          */
1234         pde = pmap_pde(pmap, va);
1235
1236         /*
1237          * If the page table page is mapped, we just increment the hold
1238          * count, and activate it.
1239          */
1240         if (pde != NULL && *pde != NULL) {
1241                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(MIPS_DIRECT_TO_PHYS(*pde));
1242                 m->wire_count++;
1243         } else {
1244                 /*
1245                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been
1246                  * deallocated.
1247                  */
1248                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1249                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
1250                         goto retry;
1251         }
1252         return (m);
1253 }
1254
1255
1256 /***************************************************
1257  * Pmap allocation/deallocation routines.
1258  ***************************************************/
1259
1260 /*
1261  * Release any resources held by the given physical map.
1262  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1263  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1264  */
1265 void
1266 pmap_release(pmap_t pmap)
1267 {
1268         vm_offset_t ptdva;
1269         vm_page_t ptdpg;
1270
1271         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
1272             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
1273             pmap->pm_stats.resident_count));
1274
1275         ptdva = (vm_offset_t)pmap->pm_segtab;
1276         ptdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(MIPS_DIRECT_TO_PHYS(ptdva));
1277
1278         vm_page_unwire_noq(ptdpg);
1279         vm_page_free_zero(ptdpg);
1280 }
1281
1282 /*
1283  * grow the number of kernel page table entries, if needed
1284  */
1285 void
1286 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1287 {
1288         vm_page_t nkpg;
1289         pd_entry_t *pde, *pdpe;
1290         pt_entry_t *pte;
1291         int i, req_class;
1292
1293         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
1294         req_class = VM_ALLOC_INTERRUPT;
1295         addr = roundup2(addr, NBSEG);
1296         if (addr - 1 >= vm_map_max(kernel_map))
1297                 addr = vm_map_max(kernel_map);
1298         while (kernel_vm_end < addr) {
1299                 pdpe = pmap_segmap(kernel_pmap, kernel_vm_end);
1300 #ifdef __mips_n64
1301                 if (*pdpe == 0) {
1302                         /* new intermediate page table entry */
1303                         nkpg = pmap_alloc_direct_page(nkpt, req_class);
1304                         if (nkpg == NULL)
1305                                 panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1306                         *pdpe = (pd_entry_t)MIPS_PHYS_TO_DIRECT(VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg));
1307                         continue; /* try again */
1308                 }
1309 #endif
1310                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, kernel_vm_end);
1311                 if (*pde != 0) {
1312                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
1313                         if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
1314                                 kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
1315                                 break;
1316                         }
1317                         continue;
1318                 }
1319
1320                 /*
1321                  * This index is bogus, but out of the way
1322                  */
1323                 nkpg = pmap_alloc_direct_page(nkpt, req_class);
1324 #ifndef __mips_n64
1325                 if (nkpg == NULL && vm_page_reclaim_contig(req_class, 1,
1326                     0, MIPS_KSEG0_LARGEST_PHYS, PAGE_SIZE, 0))
1327                         nkpg = pmap_alloc_direct_page(nkpt, req_class);
1328 #endif
1329                 if (nkpg == NULL)
1330                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1331                 nkpt++;
1332                 *pde = (pd_entry_t)MIPS_PHYS_TO_DIRECT(VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg));
1333
1334                 /*
1335                  * The R[4-7]?00 stores only one copy of the Global bit in
1336                  * the translation lookaside buffer for each 2 page entry.
1337                  * Thus invalid entrys must have the Global bit set so when
1338                  * Entry LO and Entry HI G bits are anded together they will
1339                  * produce a global bit to store in the tlb.
1340                  */
1341                 pte = (pt_entry_t *)*pde;
1342                 for (i = 0; i < NPTEPG; i++)
1343                         pte[i] = PTE_G;
1344
1345                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
1346                 if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
1347                         kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
1348                         break;
1349                 }
1350         }
1351 }
1352
1353 /***************************************************
1354  * page management routines.
1355  ***************************************************/
1356
1357 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
1358 #ifdef __mips_n64
1359 CTASSERT(_NPCM == 3);
1360 CTASSERT(_NPCPV == 168);
1361 #else
1362 CTASSERT(_NPCM == 11);
1363 CTASSERT(_NPCPV == 336);
1364 #endif
1365
1366 static __inline struct pv_chunk *
1367 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
1368 {
1369
1370         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
1371 }
1372
1373 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
1374
1375 #ifdef __mips_n64
1376 #define PC_FREE0_1      0xfffffffffffffffful
1377 #define PC_FREE2        0x000000fffffffffful
1378 #else
1379 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
1380 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
1381 #endif
1382
1383 static const u_long pc_freemask[_NPCM] = {
1384 #ifdef __mips_n64
1385         PC_FREE0_1, PC_FREE0_1, PC_FREE2
1386 #else
1387         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1388         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1389         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1390         PC_FREE0_9, PC_FREE10
1391 #endif
1392 };
1393
1394 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
1395
1396 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
1397     "Current number of pv entries");
1398
1399 #ifdef PV_STATS
1400 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
1401
1402 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
1403     "Current number of pv entry chunks");
1404 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
1405     "Current number of pv entry chunks allocated");
1406 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
1407     "Current number of pv entry chunks frees");
1408 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
1409     "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
1410
1411 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
1412 static int pv_entry_spare;
1413
1414 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
1415     "Current number of pv entry frees");
1416 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
1417     "Current number of pv entry allocs");
1418 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
1419     "Current number of spare pv entries");
1420 #endif
1421
1422 /*
1423  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
1424  * drastic measures to free some pages so we can allocate
1425  * another pv entry chunk.
1426  */
1427 static vm_page_t
1428 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
1429 {
1430         struct pch newtail;
1431         struct pv_chunk *pc;
1432         pd_entry_t *pde;
1433         pmap_t pmap;
1434         pt_entry_t *pte, oldpte;
1435         pv_entry_t pv;
1436         vm_offset_t va;
1437         vm_page_t m, m_pc;
1438         u_long inuse;
1439         int bit, field, freed, idx;
1440
1441         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
1442         pmap = NULL;
1443         m_pc = NULL;
1444         TAILQ_INIT(&newtail);
1445         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL) {
1446                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1447                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
1448                         if (pmap != NULL) {
1449                                 pmap_invalidate_all(pmap);
1450                                 if (pmap != locked_pmap)
1451                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1452                         }
1453                         pmap = pc->pc_pmap;
1454                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
1455                         if (pmap > locked_pmap)
1456                                 PMAP_LOCK(pmap);
1457                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
1458                                 pmap = NULL;
1459                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
1460                                 continue;
1461                         }
1462                 }
1463
1464                 /*
1465                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
1466                  */
1467                 freed = 0;
1468                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
1469                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
1470                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
1471                                 bit = ffsl(inuse) - 1;
1472                                 idx = field * sizeof(inuse) * NBBY + bit;
1473                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
1474                                 va = pv->pv_va;
1475                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
1476                                 KASSERT(pde != NULL && *pde != 0,
1477                                     ("pmap_pv_reclaim: pde"));
1478                                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
1479                                 oldpte = *pte;
1480                                 if (pte_test(&oldpte, PTE_W))
1481                                         continue;
1482                                 if (is_kernel_pmap(pmap))
1483                                         *pte = PTE_G;
1484                                 else
1485                                         *pte = 0;
1486                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(TLBLO_PTE_TO_PA(oldpte));
1487                                 if (pte_test(&oldpte, PTE_D))
1488                                         vm_page_dirty(m);
1489                                 if (m->md.pv_flags & PV_TABLE_REF)
1490                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
1491                                 m->md.pv_flags &= ~PV_TABLE_REF;
1492                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1493                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1494                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
1495                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
1496                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, *pde);
1497                                 freed++;
1498                         }
1499                 }
1500                 if (freed == 0) {
1501                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
1502                         continue;
1503                 }
1504                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
1505                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
1506                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
1507                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
1508                 pv_entry_count -= freed;
1509                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1510                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
1511                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
1512                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
1513                                     pc_list);
1514                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
1515
1516                                 /*
1517                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
1518                                  * sufficient.
1519                                  */
1520                                 if (pmap == locked_pmap)
1521                                         goto out;
1522                                 break;
1523                         }
1524                 if (field == _NPCM) {
1525                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
1526                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
1527                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
1528                         /* Entire chunk is free; return it. */
1529                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(MIPS_DIRECT_TO_PHYS(
1530                             (vm_offset_t)pc));
1531                         dump_drop_page(m_pc->phys_addr);
1532                         break;
1533                 }
1534         }
1535 out:
1536         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
1537         if (pmap != NULL) {
1538                 pmap_invalidate_all(pmap);
1539                 if (pmap != locked_pmap)
1540                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1541         }
1542         return (m_pc);
1543 }
1544
1545 /*
1546  * free the pv_entry back to the free list
1547  */
1548 static void
1549 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
1550 {
1551         struct pv_chunk *pc;
1552         int bit, field, idx;
1553
1554         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1555         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1556         PV_STAT(pv_entry_frees++);
1557         PV_STAT(pv_entry_spare++);
1558         pv_entry_count--;
1559         pc = pv_to_chunk(pv);
1560         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
1561         field = idx / (sizeof(u_long) * NBBY);
1562         bit = idx % (sizeof(u_long) * NBBY);
1563         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
1564         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
1565                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
1566                         /*
1567                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
1568                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
1569                          */
1570                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
1571                             pc)) {
1572                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1573                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
1574                                     pc_list);
1575                         }
1576                         return;
1577                 }
1578         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1579         free_pv_chunk(pc);
1580 }
1581
1582 static void
1583 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
1584 {
1585         vm_page_t m;
1586
1587         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1588         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
1589         PV_STAT(pc_chunk_count--);
1590         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
1591         /* entire chunk is free, return it */
1592         m = PHYS_TO_VM_PAGE(MIPS_DIRECT_TO_PHYS((vm_offset_t)pc));
1593         dump_drop_page(m->phys_addr);
1594         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
1595         vm_page_free(m);
1596 }
1597
1598 /*
1599  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1600  * when needed.
1601  */
1602 static pv_entry_t
1603 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
1604 {
1605         struct pv_chunk *pc;
1606         pv_entry_t pv;
1607         vm_page_t m;
1608         int bit, field, idx;
1609
1610         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1611         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1612         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
1613         pv_entry_count++;
1614 retry:
1615         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
1616         if (pc != NULL) {
1617                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
1618                         if (pc->pc_map[field]) {
1619                                 bit = ffsl(pc->pc_map[field]) - 1;
1620                                 break;
1621                         }
1622                 }
1623                 if (field < _NPCM) {
1624                         idx = field * sizeof(pc->pc_map[field]) * NBBY + bit;
1625                         pv = &pc->pc_pventry[idx];
1626                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
1627                         /* If this was the last item, move it to tail */
1628                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
1629                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
1630                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
1631                                         return (pv);    /* not full, return */
1632                                 }
1633                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1634                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1635                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
1636                         return (pv);
1637                 }
1638         }
1639         /* No free items, allocate another chunk */
1640         m = vm_page_alloc_freelist(VM_FREELIST_DIRECT, VM_ALLOC_NORMAL |
1641             VM_ALLOC_WIRED);
1642         if (m == NULL) {
1643                 if (try) {
1644                         pv_entry_count--;
1645                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
1646                         return (NULL);
1647                 }
1648                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
1649                 if (m == NULL)
1650                         goto retry;
1651         }
1652         PV_STAT(pc_chunk_count++);
1653         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
1654         dump_add_page(m->phys_addr);
1655         pc = (struct pv_chunk *)MIPS_PHYS_TO_DIRECT(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1656         pc->pc_pmap = pmap;
1657         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
1658         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
1659                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
1660         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1661         pv = &pc->pc_pventry[0];
1662         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1663         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
1664         return (pv);
1665 }
1666
1667 static pv_entry_t
1668 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1669 {
1670         pv_entry_t pv;
1671
1672         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1673         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
1674                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
1675                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
1676                         break;
1677                 }
1678         }
1679         return (pv);
1680 }
1681
1682 static void
1683 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1684 {
1685         pv_entry_t pv;
1686
1687         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
1688         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found, pa %lx va %lx",
1689              (u_long)VM_PAGE_TO_PHYS(__containerof(pvh, struct vm_page, md)),
1690              (u_long)va));
1691         free_pv_entry(pmap, pv);
1692 }
1693
1694 static void
1695 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
1696 {
1697
1698         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1699         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
1700         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1701                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
1702 }
1703
1704 /*
1705  * Conditionally create a pv entry.
1706  */
1707 static boolean_t
1708 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_page_t mpte, vm_offset_t va,
1709     vm_page_t m)
1710 {
1711         pv_entry_t pv;
1712
1713         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1714         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1715         if ((pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
1716                 pv->pv_va = va;
1717                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1718                 return (TRUE);
1719         } else
1720                 return (FALSE);
1721 }
1722
1723 /*
1724  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1725  */
1726 static int
1727 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
1728     pd_entry_t pde)
1729 {
1730         pt_entry_t oldpte;
1731         vm_page_t m;
1732         vm_paddr_t pa;
1733
1734         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1735         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1736
1737         /*
1738          * Write back all cache lines from the page being unmapped.
1739          */
1740         mips_dcache_wbinv_range_index(va, PAGE_SIZE);
1741
1742         oldpte = *ptq;
1743         if (is_kernel_pmap(pmap))
1744                 *ptq = PTE_G;
1745         else
1746                 *ptq = 0;
1747
1748         if (pte_test(&oldpte, PTE_W))
1749                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
1750
1751         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
1752
1753         if (pte_test(&oldpte, PTE_MANAGED)) {
1754                 pa = TLBLO_PTE_TO_PA(oldpte);
1755                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1756                 if (pte_test(&oldpte, PTE_D)) {
1757                         KASSERT(!pte_test(&oldpte, PTE_RO),
1758                             ("%s: modified page not writable: va: %p, pte: %#jx",
1759                             __func__, (void *)va, (uintmax_t)oldpte));
1760                         vm_page_dirty(m);
1761                 }
1762                 if (m->md.pv_flags & PV_TABLE_REF)
1763                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
1764                 m->md.pv_flags &= ~PV_TABLE_REF;
1765
1766                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
1767         }
1768         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, pde));
1769 }
1770
1771 /*
1772  * Remove a single page from a process address space
1773  */
1774 static void
1775 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
1776 {
1777         pd_entry_t *pde;
1778         pt_entry_t *ptq;
1779
1780         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1781         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1782         pde = pmap_pde(pmap, va);
1783         if (pde == NULL || *pde == 0)
1784                 return;
1785         ptq = pmap_pde_to_pte(pde, va);
1786
1787         /*
1788          * If there is no pte for this address, just skip it!
1789          */
1790         if (!pte_test(ptq, PTE_V))
1791                 return;
1792
1793         (void)pmap_remove_pte(pmap, ptq, va, *pde);
1794         pmap_invalidate_page(pmap, va);
1795 }
1796
1797 /*
1798  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
1799  *
1800  *      It is assumed that the start and end are properly
1801  *      rounded to the page size.
1802  */
1803 void
1804 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1805 {
1806         pd_entry_t *pde, *pdpe;
1807         pt_entry_t *pte;
1808         vm_offset_t va, va_next;
1809
1810         /*
1811          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
1812          */
1813         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1814                 return;
1815
1816         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1817         PMAP_LOCK(pmap);
1818
1819         /*
1820          * special handling of removing one page.  a very common operation
1821          * and easy to short circuit some code.
1822          */
1823         if ((sva + PAGE_SIZE) == eva) {
1824                 pmap_remove_page(pmap, sva);
1825                 goto out;
1826         }
1827         for (; sva < eva; sva = va_next) {
1828                 pdpe = pmap_segmap(pmap, sva);
1829 #ifdef __mips_n64
1830                 if (*pdpe == 0) {
1831                         va_next = (sva + NBSEG) & ~SEGMASK;
1832                         if (va_next < sva)
1833                                 va_next = eva;
1834                         continue;
1835                 }
1836 #endif
1837                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
1838                 if (va_next < sva)
1839                         va_next = eva;
1840
1841                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
1842                 if (*pde == NULL)
1843                         continue;
1844
1845                 /*
1846                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1847                  * by the current page table page, or to the end of the
1848                  * range being removed.
1849                  */
1850                 if (va_next > eva)
1851                         va_next = eva;
1852
1853                 va = va_next;
1854                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
1855                     sva += PAGE_SIZE) {
1856                         if (!pte_test(pte, PTE_V)) {
1857                                 if (va != va_next) {
1858                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
1859                                         va = va_next;
1860                                 }
1861                                 continue;
1862                         }
1863                         if (va == va_next)
1864                                 va = sva;
1865                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, *pde)) {
1866                                 sva += PAGE_SIZE;
1867                                 break;
1868                         }
1869                 }
1870                 if (va != va_next)
1871                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
1872         }
1873 out:
1874         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1875         PMAP_UNLOCK(pmap);
1876 }
1877
1878 /*
1879  *      Routine:        pmap_remove_all
1880  *      Function:
1881  *              Removes this physical page from
1882  *              all physical maps in which it resides.
1883  *              Reflects back modify bits to the pager.
1884  *
1885  *      Notes:
1886  *              Original versions of this routine were very
1887  *              inefficient because they iteratively called
1888  *              pmap_remove (slow...)
1889  */
1890
1891 void
1892 pmap_remove_all(vm_page_t m)
1893 {
1894         pv_entry_t pv;
1895         pmap_t pmap;
1896         pd_entry_t *pde;
1897         pt_entry_t *pte, tpte;
1898
1899         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
1900             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
1901         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1902
1903         if (m->md.pv_flags & PV_TABLE_REF)
1904                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
1905
1906         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
1907                 pmap = PV_PMAP(pv);
1908                 PMAP_LOCK(pmap);
1909
1910                 /*
1911                  * If it's last mapping writeback all caches from
1912                  * the page being destroyed
1913                  */
1914                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_list) == NULL)
1915                         mips_dcache_wbinv_range_index(pv->pv_va, PAGE_SIZE);
1916
1917                 pmap->pm_stats.resident_count--;
1918
1919                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
1920                 KASSERT(pde != NULL && *pde != 0, ("pmap_remove_all: pde"));
1921                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, pv->pv_va);
1922
1923                 tpte = *pte;
1924                 if (is_kernel_pmap(pmap))
1925                         *pte = PTE_G;
1926                 else
1927                         *pte = 0;
1928
1929                 if (pte_test(&tpte, PTE_W))
1930                         pmap->pm_stats.wired_count--;
1931
1932                 /*
1933                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
1934                  */
1935                 if (pte_test(&tpte, PTE_D)) {
1936                         KASSERT(!pte_test(&tpte, PTE_RO),
1937                             ("%s: modified page not writable: va: %p, pte: %#jx",
1938                             __func__, (void *)pv->pv_va, (uintmax_t)tpte));
1939                         vm_page_dirty(m);
1940                 }
1941                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
1942
1943                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1944                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, *pde);
1945                 free_pv_entry(pmap, pv);
1946                 PMAP_UNLOCK(pmap);
1947         }
1948
1949         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
1950         m->md.pv_flags &= ~PV_TABLE_REF;
1951         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1952 }
1953
1954 /*
1955  *      Set the physical protection on the
1956  *      specified range of this map as requested.
1957  */
1958 void
1959 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
1960 {
1961         pt_entry_t pbits, *pte;
1962         pd_entry_t *pde, *pdpe;
1963         vm_offset_t va, va_next;
1964         vm_paddr_t pa;
1965         vm_page_t m;
1966
1967         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
1968                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
1969                 return;
1970         }
1971         if (prot & VM_PROT_WRITE)
1972                 return;
1973
1974         PMAP_LOCK(pmap);
1975         for (; sva < eva; sva = va_next) {
1976                 pdpe = pmap_segmap(pmap, sva);
1977 #ifdef __mips_n64
1978                 if (*pdpe == 0) {
1979                         va_next = (sva + NBSEG) & ~SEGMASK;
1980                         if (va_next < sva)
1981                                 va_next = eva;
1982                         continue;
1983                 }
1984 #endif
1985                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
1986                 if (va_next < sva)
1987                         va_next = eva;
1988
1989                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
1990                 if (*pde == NULL)
1991                         continue;
1992
1993                 /*
1994                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1995                  * by the current page table page, or to the end of the
1996                  * range being write protected.
1997                  */
1998                 if (va_next > eva)
1999                         va_next = eva;
2000
2001                 va = va_next;
2002                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
2003                     sva += PAGE_SIZE) {
2004                         pbits = *pte;
2005                         if (!pte_test(&pbits, PTE_V) || pte_test(&pbits,
2006                             PTE_RO)) {
2007                                 if (va != va_next) {
2008                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
2009                                         va = va_next;
2010                                 }
2011                                 continue;
2012                         }
2013                         pte_set(&pbits, PTE_RO);
2014                         if (pte_test(&pbits, PTE_D)) {
2015                                 pte_clear(&pbits, PTE_D);
2016                                 if (pte_test(&pbits, PTE_MANAGED)) {
2017                                         pa = TLBLO_PTE_TO_PA(pbits);
2018                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2019                                         vm_page_dirty(m);
2020                                 }
2021                                 if (va == va_next)
2022                                         va = sva;
2023                         } else {
2024                                 /*
2025                                  * Unless PTE_D is set, any TLB entries
2026                                  * mapping "sva" don't allow write access, so
2027                                  * they needn't be invalidated.
2028                                  */
2029                                 if (va != va_next) {
2030                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
2031                                         va = va_next;
2032                                 }
2033                         }
2034                         *pte = pbits;
2035                 }
2036                 if (va != va_next)
2037                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
2038         }
2039         PMAP_UNLOCK(pmap);
2040 }
2041
2042 /*
2043  *      Insert the given physical page (p) at
2044  *      the specified virtual address (v) in the
2045  *      target physical map with the protection requested.
2046  *
2047  *      If specified, the page will be wired down, meaning
2048  *      that the related pte can not be reclaimed.
2049  *
2050  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
2051  *      or lose information.  That is, this routine must actually
2052  *      insert this page into the given map NOW.
2053  */
2054 int
2055 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2056     u_int flags, int8_t psind __unused)
2057 {
2058         vm_paddr_t pa, opa;
2059         pt_entry_t *pte;
2060         pt_entry_t origpte, newpte;
2061         pv_entry_t pv;
2062         vm_page_t mpte, om;
2063
2064         va &= ~PAGE_MASK;
2065         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
2066         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 || va < kmi.clean_sva ||
2067             va >= kmi.clean_eva,
2068             ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
2069         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
2070                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
2071         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2072         newpte = TLBLO_PA_TO_PFN(pa) | init_pte_prot(m, flags, prot);
2073         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
2074                 newpte |= PTE_W;
2075         if (is_kernel_pmap(pmap))
2076                 newpte |= PTE_G;
2077         PMAP_PTE_SET_CACHE_BITS(newpte, pa, m);
2078         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
2079                 newpte |= PTE_MANAGED;
2080
2081         mpte = NULL;
2082
2083         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2084         PMAP_LOCK(pmap);
2085
2086         /*
2087          * In the case that a page table page is not resident, we are
2088          * creating it here.
2089          */
2090         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2091                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
2092                 if (mpte == NULL) {
2093                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
2094                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
2095                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2096                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2097                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
2098                 }
2099         }
2100         pte = pmap_pte(pmap, va);
2101
2102         /*
2103          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
2104          */
2105         if (pte == NULL) {
2106                 panic("pmap_enter: invalid page directory, pdir=%p, va=%p",
2107                     (void *)pmap->pm_segtab, (void *)va);
2108         }
2109
2110         origpte = *pte;
2111         KASSERT(!pte_test(&origpte, PTE_D | PTE_RO | PTE_V),
2112             ("pmap_enter: modified page not writable: va: %p, pte: %#jx",
2113             (void *)va, (uintmax_t)origpte));
2114         opa = TLBLO_PTE_TO_PA(origpte);
2115
2116         /*
2117          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
2118          */
2119         if (pte_test(&origpte, PTE_V) && opa == pa) {
2120                 /*
2121                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2122                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2123                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is
2124                  * wired, the PT page will be also.
2125                  */
2126                 if (pte_test(&newpte, PTE_W) && !pte_test(&origpte, PTE_W))
2127                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2128                 else if (!pte_test(&newpte, PTE_W) && pte_test(&origpte,
2129                     PTE_W))
2130                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2131
2132                 /*
2133                  * Remove extra pte reference
2134                  */
2135                 if (mpte)
2136                         mpte->wire_count--;
2137
2138                 if (pte_test(&origpte, PTE_MANAGED)) {
2139                         m->md.pv_flags |= PV_TABLE_REF;
2140                         if (!pte_test(&newpte, PTE_RO))
2141                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2142                 }
2143                 goto validate;
2144         }
2145
2146         pv = NULL;
2147
2148         /*
2149          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
2150          * handle validating new mapping.
2151          */
2152         if (opa) {
2153                 if (is_kernel_pmap(pmap))
2154                         *pte = PTE_G;
2155                 else
2156                         *pte = 0;
2157                 if (pte_test(&origpte, PTE_W))
2158                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2159                 if (pte_test(&origpte, PTE_MANAGED)) {
2160                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2161                         if (pte_test(&origpte, PTE_D))
2162                                 vm_page_dirty(om);
2163                         if ((om->md.pv_flags & PV_TABLE_REF) != 0) {
2164                                 om->md.pv_flags &= ~PV_TABLE_REF;
2165                                 vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
2166                         }
2167                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
2168                         if (!pte_test(&newpte, PTE_MANAGED))
2169                                 free_pv_entry(pmap, pv);
2170                         if ((om->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
2171                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list))
2172                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
2173                 }
2174                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2175                 origpte = 0;
2176                 if (mpte != NULL) {
2177                         mpte->wire_count--;
2178                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
2179                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
2180                             " va: %p", (void *)va));
2181                 }
2182         } else
2183                 pmap->pm_stats.resident_count++;
2184
2185         /*
2186          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
2187          */
2188         if (pte_test(&newpte, PTE_MANAGED)) {
2189                 m->md.pv_flags |= PV_TABLE_REF;
2190                 if (pv == NULL) {
2191                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2192                         pv->pv_va = va;
2193                 }
2194                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2195                 if (!pte_test(&newpte, PTE_RO))
2196                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2197         }
2198
2199         /*
2200          * Increment counters
2201          */
2202         if (pte_test(&newpte, PTE_W))
2203                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2204
2205 validate:
2206
2207 #ifdef PMAP_DEBUG
2208         printf("pmap_enter:  va: %p -> pa: %p\n", (void *)va, (void *)pa);
2209 #endif
2210
2211         /*
2212          * if the mapping or permission bits are different, we need to
2213          * update the pte.
2214          */
2215         if (origpte != newpte) {
2216                 *pte = newpte;
2217                 if (pte_test(&origpte, PTE_V)) {
2218                         KASSERT(opa == pa, ("pmap_enter: invalid update"));
2219                         if (pte_test(&origpte, PTE_D)) {
2220                                 if (pte_test(&origpte, PTE_MANAGED))
2221                                         vm_page_dirty(m);
2222                         }
2223                         pmap_update_page(pmap, va, newpte);
2224                 }
2225         }
2226
2227         /*
2228          * Sync I & D caches for executable pages.  Do this only if the
2229          * target pmap belongs to the current process.  Otherwise, an
2230          * unresolvable TLB miss may occur.
2231          */
2232         if (!is_kernel_pmap(pmap) && (pmap == &curproc->p_vmspace->vm_pmap) &&
2233             (prot & VM_PROT_EXECUTE)) {
2234                 mips_icache_sync_range(va, PAGE_SIZE);
2235                 mips_dcache_wbinv_range(va, PAGE_SIZE);
2236         }
2237         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2238         PMAP_UNLOCK(pmap);
2239         return (KERN_SUCCESS);
2240 }
2241
2242 /*
2243  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
2244  * 1. Current pmap & pmap exists.
2245  * 2. Not wired.
2246  * 3. Read access.
2247  * 4. No page table pages.
2248  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
2249  */
2250
2251 void
2252 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
2253 {
2254
2255         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2256         PMAP_LOCK(pmap);
2257         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
2258         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2259         PMAP_UNLOCK(pmap);
2260 }
2261
2262 static vm_page_t
2263 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
2264     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
2265 {
2266         pt_entry_t *pte, npte;
2267         vm_paddr_t pa;
2268
2269         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
2270             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
2271             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
2272         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2273         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2274
2275         /*
2276          * In the case that a page table page is not resident, we are
2277          * creating it here.
2278          */
2279         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2280                 pd_entry_t *pde;
2281                 unsigned ptepindex;
2282
2283                 /*
2284                  * Calculate pagetable page index
2285                  */
2286                 ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
2287                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
2288                         mpte->wire_count++;
2289                 } else {
2290                         /*
2291                          * Get the page directory entry
2292                          */
2293                         pde = pmap_pde(pmap, va);
2294
2295                         /*
2296                          * If the page table page is mapped, we just
2297                          * increment the hold count, and activate it.
2298                          */
2299                         if (pde && *pde != 0) {
2300                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(
2301                                     MIPS_DIRECT_TO_PHYS(*pde));
2302                                 mpte->wire_count++;
2303                         } else {
2304                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
2305                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
2306                                 if (mpte == NULL)
2307                                         return (mpte);
2308                         }
2309                 }
2310         } else {
2311                 mpte = NULL;
2312         }
2313
2314         pte = pmap_pte(pmap, va);
2315         if (pte_test(pte, PTE_V)) {
2316                 if (mpte != NULL) {
2317                         mpte->wire_count--;
2318                         mpte = NULL;
2319                 }
2320                 return (mpte);
2321         }
2322
2323         /*
2324          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
2325          */
2326         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
2327             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, mpte, va, m)) {
2328                 if (mpte != NULL) {
2329                         pmap_unwire_ptp(pmap, va, mpte);
2330                         mpte = NULL;
2331                 }
2332                 return (mpte);
2333         }
2334
2335         /*
2336          * Increment counters
2337          */
2338         pmap->pm_stats.resident_count++;
2339
2340         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2341
2342         /*
2343          * Now validate mapping with RO protection
2344          */
2345         npte = PTE_RO | TLBLO_PA_TO_PFN(pa) | PTE_V;
2346         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
2347                 npte |= PTE_MANAGED;
2348
2349         PMAP_PTE_SET_CACHE_BITS(npte, pa, m);
2350
2351         if (is_kernel_pmap(pmap))
2352                 *pte = npte | PTE_G;
2353         else {
2354                 *pte = npte;
2355                 /*
2356                  * Sync I & D caches.  Do this only if the target pmap
2357                  * belongs to the current process.  Otherwise, an
2358                  * unresolvable TLB miss may occur. */
2359                 if (pmap == &curproc->p_vmspace->vm_pmap) {
2360                         va &= ~PAGE_MASK;
2361                         mips_icache_sync_range(va, PAGE_SIZE);
2362                         mips_dcache_wbinv_range(va, PAGE_SIZE);
2363                 }
2364         }
2365         return (mpte);
2366 }
2367
2368 /*
2369  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
2370  * to be used for panic dumps.
2371  *
2372  * Use XKPHYS for 64 bit, and KSEG0 where possible for 32 bit.
2373  */
2374 void *
2375 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
2376 {
2377         vm_offset_t va;
2378
2379         if (i != 0)
2380                 printf("%s: ERROR!!! More than one page of virtual address mapping not supported\n",
2381                     __func__);
2382
2383         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(pa)) {
2384                 va = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(pa);
2385         } else {
2386 #ifndef __mips_n64    /* XXX : to be converted to new style */
2387                 int cpu;
2388                 register_t intr;
2389                 struct local_sysmaps *sysm;
2390                 pt_entry_t *pte, npte;
2391
2392                 /* If this is used other than for dumps, we may need to leave
2393                  * interrupts disasbled on return. If crash dumps don't work when
2394                  * we get to this point, we might want to consider this (leaving things
2395                  * disabled as a starting point ;-)
2396                  */
2397                 intr = intr_disable();
2398                 cpu = PCPU_GET(cpuid);
2399                 sysm = &sysmap_lmem[cpu];
2400                 /* Since this is for the debugger, no locks or any other fun */
2401                 npte = TLBLO_PA_TO_PFN(pa) | PTE_C_CACHE | PTE_D | PTE_V |
2402                     PTE_G;
2403                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, sysm->base);
2404                 *pte = npte;
2405                 sysm->valid1 = 1;
2406                 pmap_update_page(kernel_pmap, sysm->base, npte);
2407                 va = sysm->base;
2408                 intr_restore(intr);
2409 #endif
2410         }
2411         return ((void *)va);
2412 }
2413
2414 void
2415 pmap_kenter_temporary_free(vm_paddr_t pa)
2416 {
2417 #ifndef __mips_n64    /* XXX : to be converted to new style */
2418         int cpu;
2419         register_t intr;
2420         struct local_sysmaps *sysm;
2421 #endif
2422
2423         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(pa)) {
2424                 /* nothing to do for this case */
2425                 return;
2426         }
2427 #ifndef __mips_n64    /* XXX : to be converted to new style */
2428         cpu = PCPU_GET(cpuid);
2429         sysm = &sysmap_lmem[cpu];
2430         if (sysm->valid1) {
2431                 pt_entry_t *pte;
2432
2433                 intr = intr_disable();
2434                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, sysm->base);
2435                 *pte = PTE_G;
2436                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sysm->base);
2437                 intr_restore(intr);
2438                 sysm->valid1 = 0;
2439         }
2440 #endif
2441 }
2442
2443 /*
2444  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
2445  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
2446  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
2447  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
2448  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
2449  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
2450  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
2451  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
2452  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
2453  * corresponding offset from m_start are mapped.
2454  */
2455 void
2456 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
2457     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
2458 {
2459         vm_page_t m, mpte;
2460         vm_pindex_t diff, psize;
2461
2462         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
2463
2464         psize = atop(end - start);
2465         mpte = NULL;
2466         m = m_start;
2467         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2468         PMAP_LOCK(pmap);
2469         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
2470                 mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, start + ptoa(diff), m,
2471                     prot, mpte);
2472                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
2473         }
2474         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2475         PMAP_UNLOCK(pmap);
2476 }
2477
2478 /*
2479  * pmap_object_init_pt preloads the ptes for a given object
2480  * into the specified pmap.  This eliminates the blast of soft
2481  * faults on process startup and immediately after an mmap.
2482  */
2483 void
2484 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr,
2485     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
2486 {
2487         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
2488         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
2489             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
2490 }
2491
2492 /*
2493  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
2494  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
2495  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
2496  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
2497  *
2498  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
2499  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
2500  */
2501 void
2502 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2503 {
2504         pd_entry_t *pde, *pdpe;
2505         pt_entry_t *pte;
2506         vm_offset_t va_next;
2507
2508         PMAP_LOCK(pmap);
2509         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2510                 pdpe = pmap_segmap(pmap, sva);
2511 #ifdef __mips_n64
2512                 if (*pdpe == NULL) {
2513                         va_next = (sva + NBSEG) & ~SEGMASK;
2514                         if (va_next < sva)
2515                                 va_next = eva;
2516                         continue;
2517                 }
2518 #endif
2519                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2520                 if (va_next < sva)
2521                         va_next = eva;
2522                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
2523                 if (*pde == NULL)
2524                         continue;
2525                 if (va_next > eva)
2526                         va_next = eva;
2527                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
2528                     sva += PAGE_SIZE) {
2529                         if (!pte_test(pte, PTE_V))
2530                                 continue;
2531                         if (!pte_test(pte, PTE_W))
2532                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
2533                                     (uintmax_t)*pte);
2534                         pte_clear(pte, PTE_W);
2535                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2536                 }
2537         }
2538         PMAP_UNLOCK(pmap);
2539 }
2540
2541 /*
2542  *      Copy the range specified by src_addr/len
2543  *      from the source map to the range dst_addr/len
2544  *      in the destination map.
2545  *
2546  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2547  */
2548
2549 void
2550 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr,
2551     vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2552 {
2553 }
2554
2555 /*
2556  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping
2557  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
2558  *
2559  *      Use XKPHYS for 64 bit, and KSEG0 where possible for 32 bit.
2560  */
2561 void
2562 pmap_zero_page(vm_page_t m)
2563 {
2564         vm_offset_t va;
2565         vm_paddr_t phys = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2566
2567         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(phys)) {
2568                 va = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(phys);
2569                 bzero((caddr_t)va, PAGE_SIZE);
2570                 mips_dcache_wbinv_range(va, PAGE_SIZE);
2571         } else {
2572                 va = pmap_lmem_map1(phys);
2573                 bzero((caddr_t)va, PAGE_SIZE);
2574                 mips_dcache_wbinv_range(va, PAGE_SIZE);
2575                 pmap_lmem_unmap();
2576         }
2577 }
2578
2579 /*
2580  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping
2581  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
2582  *
2583  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2584  */
2585 void
2586 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
2587 {
2588         vm_offset_t va;
2589         vm_paddr_t phys = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2590
2591         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(phys)) {
2592                 va = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(phys);
2593                 bzero((char *)(caddr_t)va + off, size);
2594                 mips_dcache_wbinv_range(va + off, size);
2595         } else {
2596                 va = pmap_lmem_map1(phys);
2597                 bzero((char *)va + off, size);
2598                 mips_dcache_wbinv_range(va + off, size);
2599                 pmap_lmem_unmap();
2600         }
2601 }
2602
2603 /*
2604  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
2605  *      page by mapping the page into virtual memory and using
2606  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
2607  *      time.
2608  *
2609  *      Use XKPHYS for 64 bit, and KSEG0 where possible for 32 bit.
2610  */
2611 void
2612 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
2613 {
2614         vm_offset_t va_src, va_dst;
2615         vm_paddr_t phys_src = VM_PAGE_TO_PHYS(src);
2616         vm_paddr_t phys_dst = VM_PAGE_TO_PHYS(dst);
2617
2618         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(phys_src) && MIPS_DIRECT_MAPPABLE(phys_dst)) {
2619                 /* easy case, all can be accessed via KSEG0 */
2620                 /*
2621                  * Flush all caches for VA that are mapped to this page
2622                  * to make sure that data in SDRAM is up to date
2623                  */
2624                 pmap_flush_pvcache(src);
2625                 mips_dcache_wbinv_range_index(
2626                     MIPS_PHYS_TO_DIRECT(phys_dst), PAGE_SIZE);
2627                 va_src = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(phys_src);
2628                 va_dst = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(phys_dst);
2629                 bcopy((caddr_t)va_src, (caddr_t)va_dst, PAGE_SIZE);
2630                 mips_dcache_wbinv_range(va_dst, PAGE_SIZE);
2631         } else {
2632                 va_src = pmap_lmem_map2(phys_src, phys_dst);
2633                 va_dst = va_src + PAGE_SIZE;
2634                 bcopy((void *)va_src, (void *)va_dst, PAGE_SIZE);
2635                 mips_dcache_wbinv_range(va_dst, PAGE_SIZE);
2636                 pmap_lmem_unmap();
2637         }
2638 }
2639
2640 int unmapped_buf_allowed;
2641
2642 void
2643 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
2644     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
2645 {
2646         char *a_cp, *b_cp;
2647         vm_page_t a_m, b_m;
2648         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
2649         vm_paddr_t a_phys, b_phys;
2650         int cnt;
2651
2652         while (xfersize > 0) {
2653                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
2654                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
2655                 a_m = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
2656                 a_phys = VM_PAGE_TO_PHYS(a_m);
2657                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
2658                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
2659                 b_m = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
2660                 b_phys = VM_PAGE_TO_PHYS(b_m);
2661                 if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(a_phys) &&
2662                     MIPS_DIRECT_MAPPABLE(b_phys)) {
2663                         pmap_flush_pvcache(a_m);
2664                         mips_dcache_wbinv_range_index(
2665                             MIPS_PHYS_TO_DIRECT(b_phys), PAGE_SIZE);
2666                         a_cp = (char *)MIPS_PHYS_TO_DIRECT(a_phys) +
2667                             a_pg_offset;
2668                         b_cp = (char *)MIPS_PHYS_TO_DIRECT(b_phys) +
2669                             b_pg_offset;
2670                         bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
2671                         mips_dcache_wbinv_range((vm_offset_t)b_cp, cnt);
2672                 } else {
2673                         a_cp = (char *)pmap_lmem_map2(a_phys, b_phys);
2674                         b_cp = (char *)a_cp + PAGE_SIZE;
2675                         a_cp += a_pg_offset;
2676                         b_cp += b_pg_offset;
2677                         bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
2678                         mips_dcache_wbinv_range((vm_offset_t)b_cp, cnt);
2679                         pmap_lmem_unmap();
2680                 }
2681                 a_offset += cnt;
2682                 b_offset += cnt;
2683                 xfersize -= cnt;
2684         }
2685 }
2686
2687 vm_offset_t
2688 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
2689 {
2690 #if defined(__mips_n64)
2691         return MIPS_PHYS_TO_DIRECT(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2692 #else
2693         vm_paddr_t pa;
2694         struct local_sysmaps *sysm;
2695         pt_entry_t *pte, npte;
2696
2697         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2698
2699         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(pa)) {
2700                 if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_WRITE_BACK)
2701                         return (MIPS_PHYS_TO_DIRECT_UNCACHED(pa));
2702                 else
2703                         return (MIPS_PHYS_TO_DIRECT(pa));
2704         }
2705         critical_enter();
2706         sysm = &sysmap_lmem[PCPU_GET(cpuid)];
2707
2708         KASSERT(sysm->valid1 == 0, ("pmap_quick_enter_page: PTE busy"));
2709
2710         pte = pmap_pte(kernel_pmap, sysm->base);
2711         npte = TLBLO_PA_TO_PFN(pa) | PTE_D | PTE_V | PTE_G;
2712         PMAP_PTE_SET_CACHE_BITS(npte, pa, m);
2713         *pte = npte;
2714         sysm->valid1 = 1;
2715
2716         return (sysm->base);
2717 #endif
2718 }
2719
2720 void
2721 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
2722 {
2723         mips_dcache_wbinv_range(addr, PAGE_SIZE);
2724
2725 #if !defined(__mips_n64)
2726         struct local_sysmaps *sysm;
2727         pt_entry_t *pte;
2728
2729         if (addr >= MIPS_KSEG0_START && addr < MIPS_KSEG0_END)
2730                 return;
2731
2732         sysm = &sysmap_lmem[PCPU_GET(cpuid)];
2733
2734         KASSERT(sysm->valid1 != 0,
2735             ("pmap_quick_remove_page: PTE not in use"));
2736         KASSERT(sysm->base == addr,
2737             ("pmap_quick_remove_page: invalid address"));
2738
2739         pte = pmap_pte(kernel_pmap, addr);
2740         *pte = PTE_G;
2741         tlb_invalidate_address(kernel_pmap, addr);
2742         sysm->valid1 = 0;
2743         critical_exit();
2744 #endif
2745 }
2746
2747 /*
2748  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
2749  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
2750  * be changed upwards or downwards in the future; it
2751  * is only necessary that true be returned for a small
2752  * subset of pmaps for proper page aging.
2753  */
2754 boolean_t
2755 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2756 {
2757         pv_entry_t pv;
2758         int loops = 0;
2759         boolean_t rv;
2760
2761         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2762             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
2763         rv = FALSE;
2764         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2765         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2766                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
2767                         rv = TRUE;
2768                         break;
2769                 }
2770                 loops++;
2771                 if (loops >= 16)
2772                         break;
2773         }
2774         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2775         return (rv);
2776 }
2777
2778 /*
2779  * Remove all pages from specified address space
2780  * this aids process exit speeds.  Also, this code
2781  * is special cased for current process only, but
2782  * can have the more generic (and slightly slower)
2783  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
2784  * in the case of running down an entire address space.
2785  */
2786 void
2787 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
2788 {
2789         pd_entry_t *pde;
2790         pt_entry_t *pte, tpte;
2791         pv_entry_t pv;
2792         vm_page_t m;
2793         struct pv_chunk *pc, *npc;
2794         u_long inuse, bitmask;
2795         int allfree, bit, field, idx;
2796
2797         if (pmap != vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace)) {
2798                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
2799                 return;
2800         }
2801         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2802         PMAP_LOCK(pmap);
2803         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
2804                 allfree = 1;
2805                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2806                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2807                         while (inuse != 0) {
2808                                 bit = ffsl(inuse) - 1;
2809                                 bitmask = 1UL << bit;
2810                                 idx = field * sizeof(inuse) * NBBY + bit;
2811                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
2812                                 inuse &= ~bitmask;
2813
2814                                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
2815                                 KASSERT(pde != NULL && *pde != 0,
2816                                     ("pmap_remove_pages: pde"));
2817                                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, pv->pv_va);
2818                                 if (!pte_test(pte, PTE_V))
2819                                         panic("pmap_remove_pages: bad pte");
2820                                 tpte = *pte;
2821
2822 /*
2823  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
2824  */
2825                                 if (pte_test(&tpte, PTE_W)) {
2826                                         allfree = 0;
2827                                         continue;
2828                                 }
2829                                 *pte = is_kernel_pmap(pmap) ? PTE_G : 0;
2830
2831                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(TLBLO_PTE_TO_PA(tpte));
2832                                 KASSERT(m != NULL,
2833                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
2834                                     (uintmax_t)tpte));
2835
2836                                 /*
2837                                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2838                                  */
2839                                 if (pte_test(&tpte, PTE_D))
2840                                         vm_page_dirty(m);
2841
2842                                 /* Mark free */
2843                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
2844                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
2845                                 pv_entry_count--;
2846                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
2847                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
2848                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2849                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2850                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2851                                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, *pde);
2852                         }
2853                 }
2854                 if (allfree) {
2855                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2856                         free_pv_chunk(pc);
2857                 }
2858         }
2859         pmap_invalidate_all(pmap);
2860         PMAP_UNLOCK(pmap);
2861         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2862 }
2863
2864 /*
2865  * pmap_testbit tests bits in pte's
2866  */
2867 static boolean_t
2868 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
2869 {
2870         pv_entry_t pv;
2871         pmap_t pmap;
2872         pt_entry_t *pte;
2873         boolean_t rv = FALSE;
2874
2875         if (m->oflags & VPO_UNMANAGED)
2876                 return (rv);
2877
2878         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2879         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2880                 pmap = PV_PMAP(pv);
2881                 PMAP_LOCK(pmap);
2882                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2883                 rv = pte_test(pte, bit);
2884                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2885                 if (rv)
2886                         break;
2887         }
2888         return (rv);
2889 }
2890
2891 /*
2892  *      pmap_page_wired_mappings:
2893  *
2894  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
2895  *      that are wired.
2896  */
2897 int
2898 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
2899 {
2900         pv_entry_t pv;
2901         pmap_t pmap;
2902         pt_entry_t *pte;
2903         int count;
2904
2905         count = 0;
2906         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
2907                 return (count);
2908         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2909         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2910                 pmap = PV_PMAP(pv);
2911                 PMAP_LOCK(pmap);
2912                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2913                 if (pte_test(pte, PTE_W))
2914                         count++;
2915                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2916         }
2917         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2918         return (count);
2919 }
2920
2921 /*
2922  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
2923  */
2924 void
2925 pmap_remove_write(vm_page_t m)
2926 {
2927         pmap_t pmap;
2928         pt_entry_t pbits, *pte;
2929         pv_entry_t pv;
2930
2931         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2932             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
2933
2934         /*
2935          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
2936          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
2937          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
2938          */
2939         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
2940         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
2941                 return;
2942         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2943         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2944                 pmap = PV_PMAP(pv);
2945                 PMAP_LOCK(pmap);
2946                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2947                 KASSERT(pte != NULL && pte_test(pte, PTE_V),
2948                     ("page on pv_list has no pte"));
2949                 pbits = *pte;
2950                 if (pte_test(&pbits, PTE_D)) {
2951                         pte_clear(&pbits, PTE_D);
2952                         vm_page_dirty(m);
2953                 }
2954                 pte_set(&pbits, PTE_RO);
2955                 if (pbits != *pte) {
2956                         *pte = pbits;
2957                         pmap_update_page(pmap, pv->pv_va, pbits);
2958                 }
2959                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2960         }
2961         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2962         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2963 }
2964
2965 /*
2966  *      pmap_ts_referenced:
2967  *
2968  *      Return the count of reference bits for a page, clearing all of them.
2969  */
2970 int
2971 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
2972 {
2973
2974         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2975             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
2976         if (m->md.pv_flags & PV_TABLE_REF) {
2977                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
2978                 m->md.pv_flags &= ~PV_TABLE_REF;
2979                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2980                 return (1);
2981         }
2982         return (0);
2983 }
2984
2985 /*
2986  *      pmap_is_modified:
2987  *
2988  *      Return whether or not the specified physical page was modified
2989  *      in any physical maps.
2990  */
2991 boolean_t
2992 pmap_is_modified(vm_page_t m)
2993 {
2994         boolean_t rv;
2995
2996         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2997             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
2998
2999         /*
3000          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
3001          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
3002          * is clear, no PTEs can have PTE_D set.
3003          */
3004         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3005         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
3006                 return (FALSE);
3007         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3008         rv = pmap_testbit(m, PTE_D);
3009         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3010         return (rv);
3011 }
3012
3013 /* N/C */
3014
3015 /*
3016  *      pmap_is_prefaultable:
3017  *
3018  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
3019  *      for prefault.
3020  */
3021 boolean_t
3022 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3023 {
3024         pd_entry_t *pde;
3025         pt_entry_t *pte;
3026         boolean_t rv;
3027
3028         rv = FALSE;
3029         PMAP_LOCK(pmap);
3030         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3031         if (pde != NULL && *pde != 0) {
3032                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, addr);
3033                 rv = (*pte == 0);
3034         }
3035         PMAP_UNLOCK(pmap);
3036         return (rv);
3037 }
3038
3039 /*
3040  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
3041  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
3042  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
3043  */
3044 void
3045 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
3046 {
3047         pd_entry_t *pde, *pdpe;
3048         pt_entry_t *pte;
3049         vm_offset_t va, va_next;
3050         vm_paddr_t pa;
3051         vm_page_t m;
3052
3053         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
3054                 return;
3055         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3056         PMAP_LOCK(pmap);
3057         for (; sva < eva; sva = va_next) {
3058                 pdpe = pmap_segmap(pmap, sva);
3059 #ifdef __mips_n64
3060                 if (*pdpe == 0) {
3061                         va_next = (sva + NBSEG) & ~SEGMASK;
3062                         if (va_next < sva)
3063                                 va_next = eva;
3064                         continue;
3065                 }
3066 #endif
3067                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3068                 if (va_next < sva)
3069                         va_next = eva;
3070
3071                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
3072                 if (*pde == NULL)
3073                         continue;
3074
3075                 /*
3076                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3077                  * by the current page table page, or to the end of the
3078                  * range being write protected.
3079                  */
3080                 if (va_next > eva)
3081                         va_next = eva;
3082
3083                 va = va_next;
3084                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
3085                     sva += PAGE_SIZE) {
3086                         if (!pte_test(pte, PTE_MANAGED | PTE_V)) {
3087                                 if (va != va_next) {
3088                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
3089                                         va = va_next;
3090                                 }
3091                                 continue;
3092                         }
3093                         pa = TLBLO_PTE_TO_PA(*pte);
3094                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3095                         m->md.pv_flags &= ~PV_TABLE_REF;
3096                         if (pte_test(pte, PTE_D)) {
3097                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
3098                                         /*
3099                                          * Future calls to pmap_is_modified()
3100                                          * can be avoided by making the page
3101                                          * dirty now.
3102                                          */
3103                                         vm_page_dirty(m);
3104                                 } else {
3105                                         pte_clear(pte, PTE_D);
3106                                         if (va == va_next)
3107                                                 va = sva;
3108                                 }
3109                         } else {
3110                                 /*
3111                                  * Unless PTE_D is set, any TLB entries
3112                                  * mapping "sva" don't allow write access, so
3113                                  * they needn't be invalidated.
3114                                  */
3115                                 if (va != va_next) {
3116                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
3117                                         va = va_next;
3118                                 }
3119                         }
3120                 }
3121                 if (va != va_next)
3122                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
3123         }
3124         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3125         PMAP_UNLOCK(pmap);
3126 }
3127
3128 /*
3129  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
3130  */
3131 void
3132 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3133 {
3134         pmap_t pmap;
3135         pt_entry_t *pte;
3136         pv_entry_t pv;
3137
3138         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3139             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
3140         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3141         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
3142             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
3143
3144         /*
3145          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PTE_D set.
3146          * If the object containing the page is locked and the page is not
3147          * write busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
3148          */
3149         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
3150                 return;
3151         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3152         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3153                 pmap = PV_PMAP(pv);
3154                 PMAP_LOCK(pmap);
3155                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
3156                 if (pte_test(pte, PTE_D)) {
3157                         pte_clear(pte, PTE_D);
3158                         pmap_update_page(pmap, pv->pv_va, *pte);
3159                 }
3160                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3161         }
3162         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3163 }
3164
3165 /*
3166  *      pmap_is_referenced:
3167  *
3168  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
3169  *      in any physical maps.
3170  */
3171 boolean_t
3172 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
3173 {
3174
3175         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3176             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
3177         return ((m->md.pv_flags & PV_TABLE_REF) != 0);
3178 }
3179
3180 /*
3181  * Miscellaneous support routines follow
3182  */
3183
3184 /*
3185  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
3186  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
3187  * routine is intended to be used for mapping device memory,
3188  * NOT real memory.
3189  *
3190  * Use XKPHYS uncached for 64 bit, and KSEG1 where possible for 32 bit.
3191  */
3192 void *
3193 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, vm_memattr_t ma)
3194 {
3195         vm_offset_t va, tmpva, offset;
3196
3197         /*
3198          * KSEG1 maps only first 512M of phys address space. For
3199          * pa > 0x20000000 we should make proper mapping * using pmap_kenter.
3200          */
3201         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(pa + size - 1) && ma == VM_MEMATTR_UNCACHEABLE)
3202                 return ((void *)MIPS_PHYS_TO_DIRECT_UNCACHED(pa));
3203         else {
3204                 offset = pa & PAGE_MASK;
3205                 size = roundup(size + offset, PAGE_SIZE);
3206
3207                 va = kva_alloc(size);
3208                 if (!va)
3209                         panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
3210                 pa = trunc_page(pa);
3211                 for (tmpva = va; size > 0;) {
3212                         pmap_kenter_attr(tmpva, pa, ma);
3213                         size -= PAGE_SIZE;
3214                         tmpva += PAGE_SIZE;
3215                         pa += PAGE_SIZE;
3216                 }
3217         }
3218
3219         return ((void *)(va + offset));
3220 }
3221
3222 void *
3223 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3224 {
3225         return pmap_mapdev_attr(pa, size, VM_MEMATTR_UNCACHEABLE);
3226 }
3227
3228 void
3229 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
3230 {
3231 #ifndef __mips_n64
3232         vm_offset_t base, offset;
3233
3234         /* If the address is within KSEG1 then there is nothing to do */
3235         if (va >= MIPS_KSEG1_START && va <= MIPS_KSEG1_END)
3236                 return;
3237
3238         base = trunc_page(va);
3239         offset = va & PAGE_MASK;
3240         size = roundup(size + offset, PAGE_SIZE);
3241         kva_free(base, size);
3242 #endif
3243 }
3244
3245 /*
3246  * perform the pmap work for mincore
3247  */
3248 int
3249 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
3250 {
3251         pt_entry_t *ptep, pte;
3252         vm_paddr_t pa;
3253         vm_page_t m;
3254         int val;
3255
3256         PMAP_LOCK(pmap);
3257 retry:
3258         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3259         pte = (ptep != NULL) ? *ptep : 0;
3260         if (!pte_test(&pte, PTE_V)) {
3261                 val = 0;
3262                 goto out;
3263         }
3264         val = MINCORE_INCORE;
3265         if (pte_test(&pte, PTE_D))
3266                 val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3267         pa = TLBLO_PTE_TO_PA(pte);
3268         if (pte_test(&pte, PTE_MANAGED)) {
3269                 /*
3270                  * This may falsely report the given address as
3271                  * MINCORE_REFERENCED.  Unfortunately, due to the lack of
3272                  * per-PTE reference information, it is impossible to
3273                  * determine if the address is MINCORE_REFERENCED.
3274                  */
3275                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3276                 if ((m->aflags & PGA_REFERENCED) != 0)
3277                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3278         }
3279         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
3280             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
3281             pte_test(&pte, PTE_MANAGED)) {
3282                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
3283                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
3284                         goto retry;
3285         } else
3286 out:
3287                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
3288         PMAP_UNLOCK(pmap);
3289         return (val);
3290 }
3291
3292 void
3293 pmap_activate(struct thread *td)
3294 {
3295         pmap_t pmap, oldpmap;
3296         struct proc *p = td->td_proc;
3297         u_int cpuid;
3298
3299         critical_enter();
3300
3301         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
3302         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
3303         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
3304
3305         if (oldpmap)
3306                 CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
3307         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
3308         pmap_asid_alloc(pmap);
3309         if (td == curthread) {
3310                 PCPU_SET(segbase, pmap->pm_segtab);
3311                 mips_wr_entryhi(pmap->pm_asid[cpuid].asid);
3312         }
3313
3314         PCPU_SET(curpmap, pmap);
3315         critical_exit();
3316 }
3317
3318 static void
3319 pmap_sync_icache_one(void *arg __unused)
3320 {
3321
3322         mips_icache_sync_all();
3323         mips_dcache_wbinv_all();
3324 }
3325
3326 void
3327 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
3328 {
3329
3330         smp_rendezvous(NULL, pmap_sync_icache_one, NULL, NULL);
3331 }
3332
3333 /*
3334  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
3335  *      different alignment might result in more superpage mappings.
3336  */
3337 void
3338 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
3339     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
3340 {
3341         vm_offset_t superpage_offset;
3342
3343         if (size < PDRSIZE)
3344                 return;
3345         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
3346                 offset += ptoa(object->pg_color);
3347         superpage_offset = offset & PDRMASK;
3348         if (size - ((PDRSIZE - superpage_offset) & PDRMASK) < PDRSIZE ||
3349             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
3350                 return;
3351         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
3352                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
3353         else
3354                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
3355 }
3356
3357 #ifdef DDB
3358 DB_SHOW_COMMAND(ptable, ddb_pid_dump)
3359 {
3360         pmap_t pmap;
3361         struct thread *td = NULL;
3362         struct proc *p;
3363         int i, j, k;
3364         vm_paddr_t pa;
3365         vm_offset_t va;
3366
3367         if (have_addr) {
3368                 td = db_lookup_thread(addr, true);
3369                 if (td == NULL) {
3370                         db_printf("Invalid pid or tid");
3371                         return;
3372                 }
3373                 p = td->td_proc;
3374                 if (p->p_vmspace == NULL) {
3375                         db_printf("No vmspace for process");
3376                         return;
3377                 }
3378                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
3379         } else
3380                 pmap = kernel_pmap;
3381
3382         db_printf("pmap:%p segtab:%p asid:%x generation:%x\n",
3383             pmap, pmap->pm_segtab, pmap->pm_asid[0].asid,
3384             pmap->pm_asid[0].gen);
3385         for (i = 0; i < NPDEPG; i++) {
3386                 pd_entry_t *pdpe;
3387                 pt_entry_t *pde;
3388                 pt_entry_t pte;
3389
3390                 pdpe = (pd_entry_t *)pmap->pm_segtab[i];
3391                 if (pdpe == NULL)
3392                         continue;
3393                 db_printf("[%4d] %p\n", i, pdpe);
3394 #ifdef __mips_n64
3395                 for (j = 0; j < NPDEPG; j++) {
3396                         pde = (pt_entry_t *)pdpe[j];
3397                         if (pde == NULL)
3398                                 continue;
3399                         db_printf("\t[%4d] %p\n", j, pde);
3400 #else
3401                 {
3402                         j = 0;
3403                         pde =  (pt_entry_t *)pdpe;
3404 #endif
3405                         for (k = 0; k < NPTEPG; k++) {
3406                                 pte = pde[k];
3407                                 if (pte == 0 || !pte_test(&pte, PTE_V))
3408                                         continue;
3409                                 pa = TLBLO_PTE_TO_PA(pte);
3410                                 va = ((u_long)i << SEGSHIFT) | (j << PDRSHIFT) | (k << PAGE_SHIFT);
3411                                 db_printf("\t\t[%04d] va: %p pte: %8jx pa:%jx\n",
3412                                        k, (void *)va, (uintmax_t)pte, (uintmax_t)pa);
3413                         }
3414                 }
3415         }
3416 }
3417 #endif
3418
3419 /*
3420  * Allocate TLB address space tag (called ASID or TLBPID) and return it.
3421  * It takes almost as much or more time to search the TLB for a
3422  * specific ASID and flush those entries as it does to flush the entire TLB.
3423  * Therefore, when we allocate a new ASID, we just take the next number. When
3424  * we run out of numbers, we flush the TLB, increment the generation count
3425  * and start over. ASID zero is reserved for kernel use.
3426  */
3427 static void
3428 pmap_asid_alloc(pmap)
3429         pmap_t pmap;
3430 {
3431         if (pmap->pm_asid[PCPU_GET(cpuid)].asid != PMAP_ASID_RESERVED &&
3432             pmap->pm_asid[PCPU_GET(cpuid)].gen == PCPU_GET(asid_generation));
3433         else {
3434                 if (PCPU_GET(next_asid) == pmap_max_asid) {
3435                         tlb_invalidate_all_user(NULL);
3436                         PCPU_SET(asid_generation,
3437                             (PCPU_GET(asid_generation) + 1) & ASIDGEN_MASK);
3438                         if (PCPU_GET(asid_generation) == 0) {
3439                                 PCPU_SET(asid_generation, 1);
3440                         }
3441                         PCPU_SET(next_asid, 1); /* 0 means invalid */
3442                 }
3443                 pmap->pm_asid[PCPU_GET(cpuid)].asid = PCPU_GET(next_asid);
3444                 pmap->pm_asid[PCPU_GET(cpuid)].gen = PCPU_GET(asid_generation);
3445                 PCPU_SET(next_asid, PCPU_GET(next_asid) + 1);
3446         }
3447 }
3448
3449 static pt_entry_t
3450 init_pte_prot(vm_page_t m, vm_prot_t access, vm_prot_t prot)
3451 {
3452         pt_entry_t rw;
3453
3454         if (!(prot & VM_PROT_WRITE))
3455                 rw = PTE_V | PTE_RO;
3456         else if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3457                 if ((access & VM_PROT_WRITE) != 0)
3458                         rw = PTE_V | PTE_D;
3459                 else
3460                         rw = PTE_V;
3461         } else
3462                 /* Needn't emulate a modified bit for unmanaged pages. */
3463                 rw = PTE_V | PTE_D;
3464         return (rw);
3465 }
3466
3467 /*
3468  * pmap_emulate_modified : do dirty bit emulation
3469  *
3470  * On SMP, update just the local TLB, other CPUs will update their
3471  * TLBs from PTE lazily, if they get the exception.
3472  * Returns 0 in case of sucess, 1 if the page is read only and we
3473  * need to fault.
3474  */
3475 int
3476 pmap_emulate_modified(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
3477 {
3478         pt_entry_t *pte;
3479
3480         PMAP_LOCK(pmap);
3481         pte = pmap_pte(pmap, va);
3482         if (pte == NULL)
3483                 panic("pmap_emulate_modified: can't find PTE");
3484 #ifdef SMP
3485         /* It is possible that some other CPU changed m-bit */
3486         if (!pte_test(pte, PTE_V) || pte_test(pte, PTE_D)) {
3487                 tlb_update(pmap, va, *pte);
3488                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3489                 return (0);
3490         }
3491 #else
3492         if (!pte_test(pte, PTE_V) || pte_test(pte, PTE_D))
3493                 panic("pmap_emulate_modified: invalid pte");
3494 #endif
3495         if (pte_test(pte, PTE_RO)) {
3496                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3497                 return (1);
3498         }
3499         pte_set(pte, PTE_D);
3500         tlb_update(pmap, va, *pte);
3501         if (!pte_test(pte, PTE_MANAGED))
3502                 panic("pmap_emulate_modified: unmanaged page");
3503         PMAP_UNLOCK(pmap);
3504         return (0);
3505 }
3506
3507 /*
3508  *      Routine:        pmap_kextract
3509  *      Function:
3510  *              Extract the physical page address associated
3511  *              virtual address.
3512  */
3513 vm_paddr_t
3514 pmap_kextract(vm_offset_t va)
3515 {
3516         int mapped;
3517
3518         /*
3519          * First, the direct-mapped regions.
3520          */
3521 #if defined(__mips_n64)
3522         if (va >= MIPS_XKPHYS_START && va < MIPS_XKPHYS_END)
3523                 return (MIPS_XKPHYS_TO_PHYS(va));
3524 #endif
3525         if (va >= MIPS_KSEG0_START && va < MIPS_KSEG0_END)
3526                 return (MIPS_KSEG0_TO_PHYS(va));
3527
3528         if (va >= MIPS_KSEG1_START && va < MIPS_KSEG1_END)
3529                 return (MIPS_KSEG1_TO_PHYS(va));
3530
3531         /*
3532          * User virtual addresses.
3533          */
3534         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3535                 pt_entry_t *ptep;
3536
3537                 if (curproc && curproc->p_vmspace) {
3538                         ptep = pmap_pte(&curproc->p_vmspace->vm_pmap, va);
3539                         if (ptep) {
3540                                 return (TLBLO_PTE_TO_PA(*ptep) |
3541                                     (va & PAGE_MASK));
3542                         }
3543                         return (0);
3544                 }
3545         }
3546
3547         /*
3548          * Should be kernel virtual here, otherwise fail
3549          */
3550         mapped = (va >= MIPS_KSEG2_START || va < MIPS_KSEG2_END);
3551 #if defined(__mips_n64)
3552         mapped = mapped || (va >= MIPS_XKSEG_START || va < MIPS_XKSEG_END);
3553 #endif
3554         /*
3555          * Kernel virtual.
3556          */
3557
3558         if (mapped) {
3559                 pt_entry_t *ptep;
3560
3561                 /* Is the kernel pmap initialized? */
3562                 if (!CPU_EMPTY(&kernel_pmap->pm_active)) {
3563                         /* It's inside the virtual address range */
3564                         ptep = pmap_pte(kernel_pmap, va);
3565                         if (ptep) {
3566                                 return (TLBLO_PTE_TO_PA(*ptep) |
3567                                     (va & PAGE_MASK));
3568                         }
3569                 }
3570                 return (0);
3571         }
3572
3573         panic("%s for unknown address space %p.", __func__, (void *)va);
3574 }
3575
3576
3577 void
3578 pmap_flush_pvcache(vm_page_t m)
3579 {
3580         pv_entry_t pv;
3581
3582         if (m != NULL) {
3583                 for (pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list); pv;
3584                     pv = TAILQ_NEXT(pv, pv_list)) {
3585                         mips_dcache_wbinv_range_index(pv->pv_va, PAGE_SIZE);
3586                 }
3587         }
3588 }
3589
3590 void
3591 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
3592 {
3593
3594         /*
3595          * It appears that this function can only be called before any mappings
3596          * for the page are established.  If this ever changes, this code will
3597          * need to walk the pv_list and make each of the existing mappings
3598          * uncacheable, being careful to sync caches and PTEs (and maybe
3599          * invalidate TLB?) for any current mapping it modifies.
3600          */
3601         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) != NULL)
3602                 panic("Can't change memattr on page with existing mappings");
3603
3604         /* Clean memattr portion of pv_flags */
3605         m->md.pv_flags &= ~PV_MEMATTR_MASK;
3606         m->md.pv_flags |= (ma << PV_MEMATTR_SHIFT) & PV_MEMATTR_MASK;
3607 }
3608
3609 static __inline void
3610 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, vm_memattr_t ma)
3611 {
3612         u_int npte;
3613
3614         npte = *(u_int *)pte;
3615         npte &= ~PTE_C_MASK;
3616         npte |= PTE_C(ma);
3617         *pte = npte;
3618 }
3619
3620 int
3621 pmap_change_attr(vm_offset_t sva, vm_size_t size, vm_memattr_t ma)
3622 {
3623         pd_entry_t *pde, *pdpe;
3624         pt_entry_t *pte;
3625         vm_offset_t ova, eva, va, va_next;
3626         pmap_t pmap;
3627
3628         ova = sva;
3629         eva = sva + size;
3630         if (eva < sva)
3631                 return (EINVAL);
3632
3633         pmap = kernel_pmap;
3634         PMAP_LOCK(pmap);
3635
3636         for (; sva < eva; sva = va_next) {
3637                 pdpe = pmap_segmap(pmap, sva);
3638 #ifdef __mips_n64
3639                 if (*pdpe == 0) {
3640                         va_next = (sva + NBSEG) & ~SEGMASK;
3641                         if (va_next < sva)
3642                                 va_next = eva;
3643                         continue;
3644                 }
3645 #endif
3646                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3647                 if (va_next < sva)
3648                         va_next = eva;
3649
3650                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
3651                 if (*pde == NULL)
3652                         continue;
3653
3654                 /*
3655                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3656                  * by the current page table page, or to the end of the
3657                  * range being removed.
3658                  */
3659                 if (va_next > eva)
3660                         va_next = eva;
3661
3662                 va = va_next;
3663                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
3664                     sva += PAGE_SIZE) {
3665                         if (!pte_test(pte, PTE_V) || pte_cache_bits(pte) == ma) {
3666                                 if (va != va_next) {
3667                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
3668                                         va = va_next;
3669                                 }
3670                                 continue;
3671                         }
3672                         if (va == va_next)
3673                                 va = sva;
3674
3675                         pmap_pte_attr(pte, ma);
3676                 }
3677                 if (va != va_next)
3678                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
3679         }
3680         PMAP_UNLOCK(pmap);
3681
3682         /* Flush caches to be in the safe side */
3683         mips_dcache_wbinv_range(ova, size);
3684         return 0;
3685 }
3686
3687 boolean_t
3688 pmap_is_valid_memattr(pmap_t pmap __unused, vm_memattr_t mode)
3689 {
3690
3691         switch (mode) {
3692         case VM_MEMATTR_UNCACHEABLE:
3693         case VM_MEMATTR_WRITE_BACK:
3694 #ifdef MIPS_CCA_WC
3695         case VM_MEMATTR_WRITE_COMBINING:
3696 #endif
3697                 return (TRUE);
3698         default:
3699                 return (FALSE);
3700         }
3701 }