sys/mips/mips/pmap.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
   5  * All rights reserved.
   6  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
   7  * All rights reserved.
   8  * Copyright (c) 1994 David Greenman
   9  * All rights reserved.
  10  *
  11  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
  12  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
  13  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
  14  *
  15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  16  * modification, are permitted provided that the following conditions
  17  * are met:
  18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  22  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  23  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  24  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  25  *    without specific prior written permission.
  26  *
  27  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  28  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  29  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  30  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  31  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  32  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  33  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  34  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  35  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  36  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  37  * SUCH DAMAGE.
  38  *
  39  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
  40  *      from: src/sys/i386/i386/pmap.c,v 1.250.2.8 2000/11/21 00:09:14 ps
  41  *      JNPR: pmap.c,v 1.11.2.1 2007/08/16 11:51:06 girish
  42  */
  43
  44 /*
  45  *      Manages physical address maps.
  46  *
  47  *      Since the information managed by this module is
  48  *      also stored by the logical address mapping module,
  49  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
  50  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
  51  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
  52  *      requested.
  53  *
  54  *      In order to cope with hardware architectures which
  55  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
  56  *      this module may delay invalidate or reduced protection
  57  *      operations until such time as they are actually
  58  *      necessary.  This module is given full information as
  59  *      to which processors are currently using which maps,
  60  *      and to when physical maps must be made correct.
  61  */
  62
  63 #include <sys/cdefs.h>
  64 __FBSDID("$FreeBSD$");
  65
  66 #include "opt_ddb.h"
  67 #include "opt_pmap.h"
  68
  69 #include <sys/param.h>
  70 #include <sys/systm.h>
  71 #include <sys/lock.h>
  72 #include <sys/mman.h>
  73 #include <sys/msgbuf.h>
  74 #include <sys/mutex.h>
  75 #include <sys/pcpu.h>
  76 #include <sys/proc.h>
  77 #include <sys/rwlock.h>
  78 #include <sys/sched.h>
  79 #include <sys/smp.h>
  80 #include <sys/sysctl.h>
  81 #include <sys/vmmeter.h>
  82
  83 #ifdef DDB
  84 #include <ddb/ddb.h>
  85 #endif
  86
  87 #include <vm/vm.h>
  88 #include <vm/vm_param.h>
  89 #include <vm/vm_kern.h>
  90 #include <vm/vm_page.h>
  91 #include <vm/vm_map.h>
  92 #include <vm/vm_object.h>
  93 #include <vm/vm_extern.h>
  94 #include <vm/vm_pageout.h>
  95 #include <vm/vm_pager.h>
  96 #include <vm/uma.h>
  97
  98 #include <machine/cache.h>
  99 #include <machine/md_var.h>
 100 #include <machine/tlb.h>
 101
 102 #undef PMAP_DEBUG
 103
 104 #if !defined(DIAGNOSTIC)
 105 #define PMAP_INLINE __inline
 106 #else
 107 #define PMAP_INLINE
 108 #endif
 109
 110 #ifdef PV_STATS
 111 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
 112 #else
 113 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
 114 #endif
 115
 116 /*
 117  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
 118  */
 119 #define pmap_seg_index(v)       (((v) >> SEGSHIFT) & (NPDEPG - 1))
 120 #define pmap_pde_index(v)       (((v) >> PDRSHIFT) & (NPDEPG - 1))
 121 #define pmap_pte_index(v)       (((v) >> PAGE_SHIFT) & (NPTEPG - 1))
 122 #define pmap_pde_pindex(v)      ((v) >> PDRSHIFT)
 123
 124 #ifdef __mips_n64
 125 #define NUPDE                   (NPDEPG * NPDEPG)
 126 #define NUSERPGTBLS             (NUPDE + NPDEPG)
 127 #else
 128 #define NUPDE                   (NPDEPG)
 129 #define NUSERPGTBLS             (NUPDE)
 130 #endif
 131
 132 #define is_kernel_pmap(x)       ((x) == kernel_pmap)
 133
 134 struct pmap kernel_pmap_store;
 135 pd_entry_t *kernel_segmap;
 136
 137 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
 138 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
 139
 140 static int nkpt;
 141 unsigned pmap_max_asid;         /* max ASID supported by the system */
 142
 143 #define PMAP_ASID_RESERVED      0
 144
 145 vm_offset_t kernel_vm_end = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
 146
 147 static void pmap_asid_alloc(pmap_t pmap);
 148
 149 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
 150
 151 /*
 152  * Data for the pv entry allocation mechanism
 153  */
 154 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
 155 static int pv_entry_count;
 156
 157 static void free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
 158 static void free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
 159 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
 160 static vm_page_t pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap);
 161 static void pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
 162 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
 163     vm_offset_t va);
 164 static vm_page_t pmap_alloc_direct_page(unsigned int index, int req);
 165 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
 166     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
 167 static void pmap_grow_direct_page(int req);
 168 static int pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
 169     pd_entry_t pde);
 170 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va);
 171 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va);
 172 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_page_t mpte,
 173     vm_offset_t va, vm_page_t m);
 174 static void pmap_update_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pt_entry_t pte);
 175 static void pmap_invalidate_all(pmap_t pmap);
 176 static void pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
 177 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
 178
 179 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
 180 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex, u_int flags);
 181 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, pd_entry_t);
 182 static pt_entry_t init_pte_prot(vm_page_t m, vm_prot_t access, vm_prot_t prot);
 183
 184 static void pmap_invalidate_page_action(void *arg);
 185 static void pmap_invalidate_range_action(void *arg);
 186 static void pmap_update_page_action(void *arg);
 187
 188 #ifndef __mips_n64
 189 /*
 190  * This structure is for high memory (memory above 512Meg in 32 bit) support.
 191  * The highmem area does not have a KSEG0 mapping, and we need a mechanism to
 192  * do temporary per-CPU mappings for pmap_zero_page, pmap_copy_page etc.
 193  *
 194  * At bootup, we reserve 2 virtual pages per CPU for mapping highmem pages. To
 195  * access a highmem physical address on a CPU, we map the physical address to
 196  * the reserved virtual address for the CPU in the kernel pagetable.  This is
 197  * done with interrupts disabled(although a spinlock and sched_pin would be
 198  * sufficient).
 199  */
 200 struct local_sysmaps {
 201         vm_offset_t     base;
 202         uint32_t        saved_intr;
 203         uint16_t        valid1, valid2;
 204 };
 205 static struct local_sysmaps sysmap_lmem[MAXCPU];
 206
 207 static __inline void
 208 pmap_alloc_lmem_map(void)
 209 {
 210         int i;
 211
 212         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
 213                 sysmap_lmem[i].base = virtual_avail;
 214                 virtual_avail += PAGE_SIZE * 2;
 215                 sysmap_lmem[i].valid1 = sysmap_lmem[i].valid2 = 0;
 216         }
 217 }
 218
 219 static __inline vm_offset_t
 220 pmap_lmem_map1(vm_paddr_t phys)
 221 {
 222         struct local_sysmaps *sysm;
 223         pt_entry_t *pte, npte;
 224         vm_offset_t va;
 225         uint32_t intr;
 226         int cpu;
 227
 228         intr = intr_disable();
 229         cpu = PCPU_GET(cpuid);
 230         sysm = &sysmap_lmem[cpu];
 231         sysm->saved_intr = intr;
 232         va = sysm->base;
 233         npte = TLBLO_PA_TO_PFN(phys) | PTE_C_CACHE | PTE_D | PTE_V | PTE_G;
 234         pte = pmap_pte(kernel_pmap, va);
 235         *pte = npte;
 236         sysm->valid1 = 1;
 237         return (va);
 238 }
 239
 240 static __inline vm_offset_t
 241 pmap_lmem_map2(vm_paddr_t phys1, vm_paddr_t phys2)
 242 {
 243         struct local_sysmaps *sysm;
 244         pt_entry_t *pte, npte;
 245         vm_offset_t va1, va2;
 246         uint32_t intr;
 247         int cpu;
 248
 249         intr = intr_disable();
 250         cpu = PCPU_GET(cpuid);
 251         sysm = &sysmap_lmem[cpu];
 252         sysm->saved_intr = intr;
 253         va1 = sysm->base;
 254         va2 = sysm->base + PAGE_SIZE;
 255         npte = TLBLO_PA_TO_PFN(phys1) | PTE_C_CACHE | PTE_D | PTE_V | PTE_G;
 256         pte = pmap_pte(kernel_pmap, va1);
 257         *pte = npte;
 258         npte = TLBLO_PA_TO_PFN(phys2) | PTE_C_CACHE | PTE_D | PTE_V | PTE_G;
 259         pte = pmap_pte(kernel_pmap, va2);
 260         *pte = npte;
 261         sysm->valid1 = 1;
 262         sysm->valid2 = 1;
 263         return (va1);
 264 }
 265
 266 static __inline void
 267 pmap_lmem_unmap(void)
 268 {
 269         struct local_sysmaps *sysm;
 270         pt_entry_t *pte;
 271         int cpu;
 272
 273         cpu = PCPU_GET(cpuid);
 274         sysm = &sysmap_lmem[cpu];
 275         pte = pmap_pte(kernel_pmap, sysm->base);
 276         *pte = PTE_G;
 277         tlb_invalidate_address(kernel_pmap, sysm->base);
 278         sysm->valid1 = 0;
 279         if (sysm->valid2) {
 280                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, sysm->base + PAGE_SIZE);
 281                 *pte = PTE_G;
 282                 tlb_invalidate_address(kernel_pmap, sysm->base + PAGE_SIZE);
 283                 sysm->valid2 = 0;
 284         }
 285         intr_restore(sysm->saved_intr);
 286 }
 287 #else  /* __mips_n64 */
 288
 289 static __inline void
 290 pmap_alloc_lmem_map(void)
 291 {
 292 }
 293
 294 static __inline vm_offset_t
 295 pmap_lmem_map1(vm_paddr_t phys)
 296 {
 297
 298         return (0);
 299 }
 300
 301 static __inline vm_offset_t
 302 pmap_lmem_map2(vm_paddr_t phys1, vm_paddr_t phys2)
 303 {
 304
 305         return (0);
 306 }
 307
 308 static __inline vm_offset_t
 309 pmap_lmem_unmap(void)
 310 {
 311
 312         return (0);
 313 }
 314 #endif /* !__mips_n64 */
 315
 316 static __inline int
 317 pmap_pte_cache_bits(vm_paddr_t pa, vm_page_t m)
 318 {
 319         vm_memattr_t ma;
 320
 321         ma = pmap_page_get_memattr(m);
 322         if (ma == VM_MEMATTR_WRITE_BACK && !is_cacheable_mem(pa))
 323                 ma = VM_MEMATTR_UNCACHEABLE;
 324         return PTE_C(ma);
 325 }
 326 #define PMAP_PTE_SET_CACHE_BITS(pte, ps, m) {   \
 327         pte &= ~PTE_C_MASK;                     \
 328         pte |= pmap_pte_cache_bits(pa, m);      \
 329 }
 330
 331 /*
 332  * Page table entry lookup routines.
 333  */
 334 static __inline pd_entry_t *
 335 pmap_segmap(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 336 {
 337
 338         return (&pmap->pm_segtab[pmap_seg_index(va)]);
 339 }
 340
 341 #ifdef __mips_n64
 342 static __inline pd_entry_t *
 343 pmap_pdpe_to_pde(pd_entry_t *pdpe, vm_offset_t va)
 344 {
 345         pd_entry_t *pde;
 346
 347         pde = (pd_entry_t *)*pdpe;
 348         return (&pde[pmap_pde_index(va)]);
 349 }
 350
 351 static __inline pd_entry_t *
 352 pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 353 {
 354         pd_entry_t *pdpe;
 355
 356         pdpe = pmap_segmap(pmap, va);
 357         if (*pdpe == NULL)
 358                 return (NULL);
 359
 360         return (pmap_pdpe_to_pde(pdpe, va));
 361 }
 362 #else
 363 static __inline pd_entry_t *
 364 pmap_pdpe_to_pde(pd_entry_t *pdpe, vm_offset_t va)
 365 {
 366
 367         return (pdpe);
 368 }
 369
 370 static __inline
 371 pd_entry_t *pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 372 {
 373
 374         return (pmap_segmap(pmap, va));
 375 }
 376 #endif
 377
 378 static __inline pt_entry_t *
 379 pmap_pde_to_pte(pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
 380 {
 381         pt_entry_t *pte;
 382
 383         pte = (pt_entry_t *)*pde;
 384         return (&pte[pmap_pte_index(va)]);
 385 }
 386
 387 pt_entry_t *
 388 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 389 {
 390         pd_entry_t *pde;
 391
 392         pde = pmap_pde(pmap, va);
 393         if (pde == NULL || *pde == NULL)
 394                 return (NULL);
 395
 396         return (pmap_pde_to_pte(pde, va));
 397 }
 398
 399 vm_offset_t
 400 pmap_steal_memory(vm_size_t size)
 401 {
 402         vm_paddr_t bank_size, pa;
 403         vm_offset_t va;
 404
 405         size = round_page(size);
 406         bank_size = phys_avail[1] - phys_avail[0];
 407         while (size > bank_size) {
 408                 int i;
 409
 410                 for (i = 0; phys_avail[i + 2]; i += 2) {
 411                         phys_avail[i] = phys_avail[i + 2];
 412                         phys_avail[i + 1] = phys_avail[i + 3];
 413                 }
 414                 phys_avail[i] = 0;
 415                 phys_avail[i + 1] = 0;
 416                 if (!phys_avail[0])
 417                         panic("pmap_steal_memory: out of memory");
 418                 bank_size = phys_avail[1] - phys_avail[0];
 419         }
 420
 421         pa = phys_avail[0];
 422         phys_avail[0] += size;
 423         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(pa) == 0)
 424                 panic("Out of memory below 512Meg?");
 425         va = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(pa);
 426         bzero((caddr_t)va, size);
 427         return (va);
 428 }
 429
 430 /*
 431  * Bootstrap the system enough to run with virtual memory.  This
 432  * assumes that the phys_avail array has been initialized.
 433  */
 434 static void
 435 pmap_create_kernel_pagetable(void)
 436 {
 437         int i, j;
 438         vm_offset_t ptaddr;
 439         pt_entry_t *pte;
 440 #ifdef __mips_n64
 441         pd_entry_t *pde;
 442         vm_offset_t pdaddr;
 443         int npt, npde;
 444 #endif
 445
 446         /*
 447          * Allocate segment table for the kernel
 448          */
 449         kernel_segmap = (pd_entry_t *)pmap_steal_memory(PAGE_SIZE);
 450
 451         /*
 452          * Allocate second level page tables for the kernel
 453          */
 454 #ifdef __mips_n64
 455         npde = howmany(NKPT, NPDEPG);
 456         pdaddr = pmap_steal_memory(PAGE_SIZE * npde);
 457 #endif
 458         nkpt = NKPT;
 459         ptaddr = pmap_steal_memory(PAGE_SIZE * nkpt);
 460
 461         /*
 462          * The R[4-7]?00 stores only one copy of the Global bit in the
 463          * translation lookaside buffer for each 2 page entry. Thus invalid
 464          * entrys must have the Global bit set so when Entry LO and Entry HI
 465          * G bits are anded together they will produce a global bit to store
 466          * in the tlb.
 467          */
 468         for (i = 0, pte = (pt_entry_t *)ptaddr; i < (nkpt * NPTEPG); i++, pte++)
 469                 *pte = PTE_G;
 470
 471 #ifdef __mips_n64
 472         for (i = 0,  npt = nkpt; npt > 0; i++) {
 473                 kernel_segmap[i] = (pd_entry_t)(pdaddr + i * PAGE_SIZE);
 474                 pde = (pd_entry_t *)kernel_segmap[i];
 475
 476                 for (j = 0; j < NPDEPG && npt > 0; j++, npt--)
 477                         pde[j] = (pd_entry_t)(ptaddr + (i * NPDEPG + j) * PAGE_SIZE);
 478         }
 479 #else
 480         for (i = 0, j = pmap_seg_index(VM_MIN_KERNEL_ADDRESS); i < nkpt; i++, j++)
 481                 kernel_segmap[j] = (pd_entry_t)(ptaddr + (i * PAGE_SIZE));
 482 #endif
 483
 484         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
 485         kernel_pmap->pm_segtab = kernel_segmap;
 486         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);
 487         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
 488         kernel_pmap->pm_asid[0].asid = PMAP_ASID_RESERVED;
 489         kernel_pmap->pm_asid[0].gen = 0;
 490         kernel_vm_end += nkpt * NPTEPG * PAGE_SIZE;
 491 }
 492
 493 void
 494 pmap_bootstrap(void)
 495 {
 496         int i;
 497         int need_local_mappings = 0;
 498
 499         /* Sort. */
 500 again:
 501         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
 502                 /*
 503                  * Keep the memory aligned on page boundary.
 504                  */
 505                 phys_avail[i] = round_page(phys_avail[i]);
 506                 phys_avail[i + 1] = trunc_page(phys_avail[i + 1]);
 507
 508                 if (i < 2)
 509                         continue;
 510                 if (phys_avail[i - 2] > phys_avail[i]) {
 511                         vm_paddr_t ptemp[2];
 512
 513                         ptemp[0] = phys_avail[i + 0];
 514                         ptemp[1] = phys_avail[i + 1];
 515
 516                         phys_avail[i + 0] = phys_avail[i - 2];
 517                         phys_avail[i + 1] = phys_avail[i - 1];
 518
 519                         phys_avail[i - 2] = ptemp[0];
 520                         phys_avail[i - 1] = ptemp[1];
 521                         goto again;
 522                 }
 523         }
 524
 525         /*
 526          * In 32 bit, we may have memory which cannot be mapped directly.
 527          * This memory will need temporary mapping before it can be
 528          * accessed.
 529          */
 530         if (!MIPS_DIRECT_MAPPABLE(phys_avail[i - 1] - 1))
 531                 need_local_mappings = 1;
 532
 533         /*
 534          * Copy the phys_avail[] array before we start stealing memory from it.
 535          */
 536         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
 537                 physmem_desc[i] = phys_avail[i];
 538                 physmem_desc[i + 1] = phys_avail[i + 1];
 539         }
 540
 541         Maxmem = atop(phys_avail[i - 1]);
 542
 543         if (bootverbose) {
 544                 printf("Physical memory chunk(s):\n");
 545                 for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
 546                         vm_paddr_t size;
 547
 548                         size = phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
 549                         printf("%#08jx - %#08jx, %ju bytes (%ju pages)\n",
 550                             (uintmax_t) phys_avail[i],
 551                             (uintmax_t) phys_avail[i + 1] - 1,
 552                             (uintmax_t) size, (uintmax_t) size / PAGE_SIZE);
 553                 }
 554                 printf("Maxmem is 0x%0jx\n", ptoa((uintmax_t)Maxmem));
 555         }
 556         /*
 557          * Steal the message buffer from the beginning of memory.
 558          */
 559         msgbufp = (struct msgbuf *)pmap_steal_memory(msgbufsize);
 560         msgbufinit(msgbufp, msgbufsize);
 561
 562         /*
 563          * Steal thread0 kstack.
 564          */
 565         kstack0 = pmap_steal_memory(KSTACK_PAGES << PAGE_SHIFT);
 566
 567         virtual_avail = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
 568         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
 569
 570 #ifdef SMP
 571         /*
 572          * Steal some virtual address space to map the pcpu area.
 573          */
 574         virtual_avail = roundup2(virtual_avail, PAGE_SIZE * 2);
 575         pcpup = (struct pcpu *)virtual_avail;
 576         virtual_avail += PAGE_SIZE * 2;
 577
 578         /*
 579          * Initialize the wired TLB entry mapping the pcpu region for
 580          * the BSP at 'pcpup'. Up until this point we were operating
 581          * with the 'pcpup' for the BSP pointing to a virtual address
 582          * in KSEG0 so there was no need for a TLB mapping.
 583          */
 584         mips_pcpu_tlb_init(PCPU_ADDR(0));
 585
 586         if (bootverbose)
 587                 printf("pcpu is available at virtual address %p.\n", pcpup);
 588 #endif
 589
 590         if (need_local_mappings)
 591                 pmap_alloc_lmem_map();
 592         pmap_create_kernel_pagetable();
 593         pmap_max_asid = VMNUM_PIDS;
 594         mips_wr_entryhi(0);
 595         mips_wr_pagemask(0);
 596
 597         /*
 598          * Initialize the global pv list lock.
 599          */
 600         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
 601 }
 602
 603 /*
 604  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
 605  */
 606 void
 607 pmap_page_init(vm_page_t m)
 608 {
 609
 610         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
 611         m->md.pv_flags = VM_MEMATTR_DEFAULT << PV_MEMATTR_SHIFT;
 612 }
 613
 614 /*
 615  *      Initialize the pmap module.
 616  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
 617  *      system needs to map virtual memory.
 618  */
 619 void
 620 pmap_init(void)
 621 {
 622 }
 623
 624 /***************************************************
 625  * Low level helper routines.....
 626  ***************************************************/
 627
 628 #ifdef  SMP
 629 static __inline void
 630 pmap_call_on_active_cpus(pmap_t pmap, void (*fn)(void *), void *arg)
 631 {
 632         int     cpuid, cpu, self;
 633         cpuset_t active_cpus;
 634
 635         sched_pin();
 636         if (is_kernel_pmap(pmap)) {
 637                 smp_rendezvous(NULL, fn, NULL, arg);
 638                 goto out;
 639         }
 640         /* Force ASID update on inactive CPUs */
 641         CPU_FOREACH(cpu) {
 642                 if (!CPU_ISSET(cpu, &pmap->pm_active))
 643                         pmap->pm_asid[cpu].gen = 0;
 644         }
 645         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
 646         /*
 647          * XXX: barrier/locking for active?
 648          *
 649          * Take a snapshot of active here, any further changes are ignored.
 650          * tlb update/invalidate should be harmless on inactive CPUs
 651          */
 652         active_cpus = pmap->pm_active;
 653         self = CPU_ISSET(cpuid, &active_cpus);
 654         CPU_CLR(cpuid, &active_cpus);
 655         /* Optimize for the case where this cpu is the only active one */
 656         if (CPU_EMPTY(&active_cpus)) {
 657                 if (self)
 658                         fn(arg);
 659         } else {
 660                 if (self)
 661                         CPU_SET(cpuid, &active_cpus);
 662                 smp_rendezvous_cpus(active_cpus, NULL, fn, NULL, arg);
 663         }
 664 out:
 665         sched_unpin();
 666 }
 667 #else /* !SMP */
 668 static __inline void
 669 pmap_call_on_active_cpus(pmap_t pmap, void (*fn)(void *), void *arg)
 670 {
 671         int     cpuid;
 672
 673         if (is_kernel_pmap(pmap)) {
 674                 fn(arg);
 675                 return;
 676         }
 677         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
 678         if (!CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
 679                 pmap->pm_asid[cpuid].gen = 0;
 680         else
 681                 fn(arg);
 682 }
 683 #endif /* SMP */
 684
 685 static void
 686 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
 687 {
 688
 689         pmap_call_on_active_cpus(pmap,
 690             (void (*)(void *))tlb_invalidate_all_user, pmap);
 691 }
 692
 693 struct pmap_invalidate_page_arg {
 694         pmap_t pmap;
 695         vm_offset_t va;
 696 };
 697
 698 static void
 699 pmap_invalidate_page_action(void *arg)
 700 {
 701         struct pmap_invalidate_page_arg *p = arg;
 702
 703         tlb_invalidate_address(p->pmap, p->va);
 704 }
 705
 706 static void
 707 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 708 {
 709         struct pmap_invalidate_page_arg arg;
 710
 711         arg.pmap = pmap;
 712         arg.va = va;
 713         pmap_call_on_active_cpus(pmap, pmap_invalidate_page_action, &arg);
 714 }
 715
 716 struct pmap_invalidate_range_arg {
 717         pmap_t pmap;
 718         vm_offset_t sva;
 719         vm_offset_t eva;
 720 };
 721
 722 static void
 723 pmap_invalidate_range_action(void *arg)
 724 {
 725         struct pmap_invalidate_range_arg *p = arg;
 726
 727         tlb_invalidate_range(p->pmap, p->sva, p->eva);
 728 }
 729
 730 static void
 731 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
 732 {
 733         struct pmap_invalidate_range_arg arg;
 734
 735         arg.pmap = pmap;
 736         arg.sva = sva;
 737         arg.eva = eva;
 738         pmap_call_on_active_cpus(pmap, pmap_invalidate_range_action, &arg);
 739 }
 740
 741 struct pmap_update_page_arg {
 742         pmap_t pmap;
 743         vm_offset_t va;
 744         pt_entry_t pte;
 745 };
 746
 747 static void
 748 pmap_update_page_action(void *arg)
 749 {
 750         struct pmap_update_page_arg *p = arg;
 751
 752         tlb_update(p->pmap, p->va, p->pte);
 753 }
 754
 755 static void
 756 pmap_update_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pt_entry_t pte)
 757 {
 758         struct pmap_update_page_arg arg;
 759
 760         arg.pmap = pmap;
 761         arg.va = va;
 762         arg.pte = pte;
 763         pmap_call_on_active_cpus(pmap, pmap_update_page_action, &arg);
 764 }
 765
 766 /*
 767  *      Routine:        pmap_extract
 768  *      Function:
 769  *              Extract the physical page address associated
 770  *              with the given map/virtual_address pair.
 771  */
 772 vm_paddr_t
 773 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 774 {
 775         pt_entry_t *pte;
 776         vm_offset_t retval = 0;
 777
 778         PMAP_LOCK(pmap);
 779         pte = pmap_pte(pmap, va);
 780         if (pte) {
 781                 retval = TLBLO_PTE_TO_PA(*pte) | (va & PAGE_MASK);
 782         }
 783         PMAP_UNLOCK(pmap);
 784         return (retval);
 785 }
 786
 787 /*
 788  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
 789  *      Function:
 790  *              Atomically extract and hold the physical page
 791  *              with the given pmap and virtual address pair
 792  *              if that mapping permits the given protection.
 793  */
 794 vm_page_t
 795 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
 796 {
 797         pt_entry_t pte, *ptep;
 798         vm_paddr_t pa, pte_pa;
 799         vm_page_t m;
 800
 801         m = NULL;
 802         pa = 0;
 803         PMAP_LOCK(pmap);
 804 retry:
 805         ptep = pmap_pte(pmap, va);
 806         if (ptep != NULL) {
 807                 pte = *ptep;
 808                 if (pte_test(&pte, PTE_V) && (!pte_test(&pte, PTE_RO) ||
 809                     (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
 810                         pte_pa = TLBLO_PTE_TO_PA(pte);
 811                         if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte_pa, &pa))
 812                                 goto retry;
 813                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte_pa);
 814                         vm_page_hold(m);
 815                 }
 816         }
 817         PA_UNLOCK_COND(pa);
 818         PMAP_UNLOCK(pmap);
 819         return (m);
 820 }
 821
 822 /***************************************************
 823  * Low level mapping routines.....
 824  ***************************************************/
 825
 826 /*
 827  * add a wired page to the kva
 828  */
 829 void
 830 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, vm_memattr_t ma)
 831 {
 832         pt_entry_t *pte;
 833         pt_entry_t opte, npte;
 834
 835 #ifdef PMAP_DEBUG
 836         printf("pmap_kenter:  va: %p -> pa: %p\n", (void *)va, (void *)pa);
 837 #endif
 838
 839         pte = pmap_pte(kernel_pmap, va);
 840         opte = *pte;
 841         npte = TLBLO_PA_TO_PFN(pa) | PTE_C(ma) | PTE_D | PTE_V | PTE_G;
 842         *pte = npte;
 843         if (pte_test(&opte, PTE_V) && opte != npte)
 844                 pmap_update_page(kernel_pmap, va, npte);
 845 }
 846
 847 void
 848 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
 849 {
 850
 851         KASSERT(is_cacheable_mem(pa),
 852                 ("pmap_kenter: memory at 0x%lx is not cacheable", (u_long)pa));
 853
 854         pmap_kenter_attr(va, pa, VM_MEMATTR_DEFAULT);
 855 }
 856
 857 /*
 858  * remove a page from the kernel pagetables
 859  */
 860  /* PMAP_INLINE */ void
 861 pmap_kremove(vm_offset_t va)
 862 {
 863         pt_entry_t *pte;
 864
 865         /*
 866          * Write back all caches from the page being destroyed
 867          */
 868         mips_dcache_wbinv_range_index(va, PAGE_SIZE);
 869
 870         pte = pmap_pte(kernel_pmap, va);
 871         *pte = PTE_G;
 872         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
 873 }
 874
 875 /*
 876  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
 877  *      virtual address space.
 878  *
 879  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
 880  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
 881  *      physical to virtual region can return the appropriate address
 882  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
 883  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
 884  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
 885  *      region.
 886  *
 887  *      Use XKPHYS for 64 bit, and KSEG0 where possible for 32 bit.
 888  */
 889 vm_offset_t
 890 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
 891 {
 892         vm_offset_t va, sva;
 893
 894         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(end - 1))
 895                 return (MIPS_PHYS_TO_DIRECT(start));
 896
 897         va = sva = *virt;
 898         while (start < end) {
 899                 pmap_kenter(va, start);
 900                 va += PAGE_SIZE;
 901                 start += PAGE_SIZE;
 902         }
 903         *virt = va;
 904         return (sva);
 905 }
 906
 907 /*
 908  * Add a list of wired pages to the kva
 909  * this routine is only used for temporary
 910  * kernel mappings that do not need to have
 911  * page modification or references recorded.
 912  * Note that old mappings are simply written
 913  * over.  The page *must* be wired.
 914  */
 915 void
 916 pmap_qenter(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
 917 {
 918         int i;
 919         vm_offset_t origva = va;
 920
 921         for (i = 0; i < count; i++) {
 922                 pmap_flush_pvcache(m[i]);
 923                 pmap_kenter(va, VM_PAGE_TO_PHYS(m[i]));
 924                 va += PAGE_SIZE;
 925         }
 926
 927         mips_dcache_wbinv_range_index(origva, PAGE_SIZE*count);
 928 }
 929
 930 /*
 931  * this routine jerks page mappings from the
 932  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
 933  */
 934 void
 935 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
 936 {
 937         pt_entry_t *pte;
 938         vm_offset_t origva;
 939
 940         if (count < 1)
 941                 return;
 942         mips_dcache_wbinv_range_index(va, PAGE_SIZE * count);
 943         origva = va;
 944         do {
 945                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, va);
 946                 *pte = PTE_G;
 947                 va += PAGE_SIZE;
 948         } while (--count > 0);
 949         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, origva, va);
 950 }
 951
 952 /***************************************************
 953  * Page table page management routines.....
 954  ***************************************************/
 955
 956 /*
 957  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
 958  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
 959  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
 960  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
 961  */
 962 static PMAP_INLINE boolean_t
 963 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
 964 {
 965
 966         --m->wire_count;
 967         if (m->wire_count == 0) {
 968                 _pmap_unwire_ptp(pmap, va, m);
 969                 return (TRUE);
 970         } else
 971                 return (FALSE);
 972 }
 973
 974 static void
 975 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
 976 {
 977         pd_entry_t *pde;
 978
 979         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
 980         /*
 981          * unmap the page table page
 982          */
 983 #ifdef __mips_n64
 984         if (m->pindex < NUPDE)
 985                 pde = pmap_pde(pmap, va);
 986         else
 987                 pde = pmap_segmap(pmap, va);
 988 #else
 989         pde = pmap_pde(pmap, va);
 990 #endif
 991         *pde = 0;
 992         pmap->pm_stats.resident_count--;
 993
 994 #ifdef __mips_n64
 995         if (m->pindex < NUPDE) {
 996                 pd_entry_t *pdp;
 997                 vm_page_t pdpg;
 998
 999                 /*
1000                  * Recursively decrement next level pagetable refcount
1001                  */
1002                 pdp = (pd_entry_t *)*pmap_segmap(pmap, va);
1003                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(MIPS_DIRECT_TO_PHYS(pdp));
1004                 pmap_unwire_ptp(pmap, va, pdpg);
1005         }
1006 #endif
1007
1008         /*
1009          * If the page is finally unwired, simply free it.
1010          */
1011         vm_page_free_zero(m);
1012         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1013 }
1014
1015 /*
1016  * After removing a page table entry, this routine is used to
1017  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1018  */
1019 static int
1020 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1021 {
1022         vm_page_t mpte;
1023
1024         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1025                 return (0);
1026         KASSERT(pde != 0, ("pmap_unuse_pt: pde != 0"));
1027         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(MIPS_DIRECT_TO_PHYS(pde));
1028         return (pmap_unwire_ptp(pmap, va, mpte));
1029 }
1030
1031 void
1032 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1033 {
1034         int i;
1035
1036         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1037         pmap->pm_segtab = kernel_segmap;
1038         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1039         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
1040                 pmap->pm_asid[i].asid = PMAP_ASID_RESERVED;
1041                 pmap->pm_asid[i].gen = 0;
1042         }
1043         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1044         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1045         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1046 }
1047
1048 static void
1049 pmap_grow_direct_page(int req)
1050 {
1051
1052 #ifdef __mips_n64
1053         VM_WAIT;
1054 #else
1055         if (!vm_page_reclaim_contig(req, 1, 0, MIPS_KSEG0_LARGEST_PHYS,
1056             PAGE_SIZE, 0))
1057                 VM_WAIT;
1058 #endif
1059 }
1060
1061 static vm_page_t
1062 pmap_alloc_direct_page(unsigned int index, int req)
1063 {
1064         vm_page_t m;
1065
1066         m = vm_page_alloc_freelist(VM_FREELIST_DIRECT, req | VM_ALLOC_WIRED |
1067             VM_ALLOC_ZERO);
1068         if (m == NULL)
1069                 return (NULL);
1070
1071         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1072                 pmap_zero_page(m);
1073
1074         m->pindex = index;
1075         return (m);
1076 }
1077
1078 /*
1079  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1080  * such as one in a vmspace structure.
1081  */
1082 int
1083 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1084 {
1085         vm_offset_t ptdva;
1086         vm_page_t ptdpg;
1087         int i, req_class;
1088
1089         /*
1090          * allocate the page directory page
1091          */
1092         req_class = VM_ALLOC_NORMAL;
1093         while ((ptdpg = pmap_alloc_direct_page(NUSERPGTBLS, req_class)) ==
1094             NULL)
1095                 pmap_grow_direct_page(req_class);
1096
1097         ptdva = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
1098         pmap->pm_segtab = (pd_entry_t *)ptdva;
1099         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1100         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
1101                 pmap->pm_asid[i].asid = PMAP_ASID_RESERVED;
1102                 pmap->pm_asid[i].gen = 0;
1103         }
1104         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1105         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1106
1107         return (1);
1108 }
1109
1110 /*
1111  * this routine is called if the page table page is not
1112  * mapped correctly.
1113  */
1114 static vm_page_t
1115 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex, u_int flags)
1116 {
1117         vm_offset_t pageva;
1118         vm_page_t m;
1119         int req_class;
1120
1121         /*
1122          * Find or fabricate a new pagetable page
1123          */
1124         req_class = VM_ALLOC_NORMAL;
1125         if ((m = pmap_alloc_direct_page(ptepindex, req_class)) == NULL) {
1126                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
1127                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1128                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1129                         pmap_grow_direct_page(req_class);
1130                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1131                         PMAP_LOCK(pmap);
1132                 }
1133
1134                 /*
1135                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page
1136                  * table page may have been allocated.
1137                  */
1138                 return (NULL);
1139         }
1140
1141         /*
1142          * Map the pagetable page into the process address space, if it
1143          * isn't already there.
1144          */
1145         pageva = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1146
1147 #ifdef __mips_n64
1148         if (ptepindex >= NUPDE) {
1149                 pmap->pm_segtab[ptepindex - NUPDE] = (pd_entry_t)pageva;
1150         } else {
1151                 pd_entry_t *pdep, *pde;
1152                 int segindex = ptepindex >> (SEGSHIFT - PDRSHIFT);
1153                 int pdeindex = ptepindex & (NPDEPG - 1);
1154                 vm_page_t pg;
1155
1156                 pdep = &pmap->pm_segtab[segindex];
1157                 if (*pdep == NULL) {
1158                         /* recurse for allocating page dir */
1159                         if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + segindex,
1160                             flags) == NULL) {
1161                                 /* alloc failed, release current */
1162                                 --m->wire_count;
1163                                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1164                                 vm_page_free_zero(m);
1165                                 return (NULL);
1166                         }
1167                 } else {
1168                         pg = PHYS_TO_VM_PAGE(MIPS_DIRECT_TO_PHYS(*pdep));
1169                         pg->wire_count++;
1170                 }
1171                 /* Next level entry */
1172                 pde = (pd_entry_t *)*pdep;
1173                 pde[pdeindex] = (pd_entry_t)pageva;
1174         }
1175 #else
1176         pmap->pm_segtab[ptepindex] = (pd_entry_t)pageva;
1177 #endif
1178         pmap->pm_stats.resident_count++;
1179         return (m);
1180 }
1181
1182 static vm_page_t
1183 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
1184 {
1185         unsigned ptepindex;
1186         pd_entry_t *pde;
1187         vm_page_t m;
1188
1189         /*
1190          * Calculate pagetable page index
1191          */
1192         ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
1193 retry:
1194         /*
1195          * Get the page directory entry
1196          */
1197         pde = pmap_pde(pmap, va);
1198
1199         /*
1200          * If the page table page is mapped, we just increment the hold
1201          * count, and activate it.
1202          */
1203         if (pde != NULL && *pde != NULL) {
1204                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(MIPS_DIRECT_TO_PHYS(*pde));
1205                 m->wire_count++;
1206         } else {
1207                 /*
1208                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been
1209                  * deallocated.
1210                  */
1211                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1212                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
1213                         goto retry;
1214         }
1215         return (m);
1216 }
1217
1218
1219 /***************************************************
1220  * Pmap allocation/deallocation routines.
1221  ***************************************************/
1222
1223 /*
1224  * Release any resources held by the given physical map.
1225  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1226  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1227  */
1228 void
1229 pmap_release(pmap_t pmap)
1230 {
1231         vm_offset_t ptdva;
1232         vm_page_t ptdpg;
1233
1234         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
1235             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
1236             pmap->pm_stats.resident_count));
1237
1238         ptdva = (vm_offset_t)pmap->pm_segtab;
1239         ptdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(MIPS_DIRECT_TO_PHYS(ptdva));
1240
1241         ptdpg->wire_count--;
1242         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1243         vm_page_free_zero(ptdpg);
1244 }
1245
1246 /*
1247  * grow the number of kernel page table entries, if needed
1248  */
1249 void
1250 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1251 {
1252         vm_page_t nkpg;
1253         pd_entry_t *pde, *pdpe;
1254         pt_entry_t *pte;
1255         int i, req_class;
1256
1257         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
1258         req_class = VM_ALLOC_INTERRUPT;
1259         addr = roundup2(addr, NBSEG);
1260         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
1261                 addr = kernel_map->max_offset;
1262         while (kernel_vm_end < addr) {
1263                 pdpe = pmap_segmap(kernel_pmap, kernel_vm_end);
1264 #ifdef __mips_n64
1265                 if (*pdpe == 0) {
1266                         /* new intermediate page table entry */
1267                         nkpg = pmap_alloc_direct_page(nkpt, req_class);
1268                         if (nkpg == NULL)
1269                                 panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1270                         *pdpe = (pd_entry_t)MIPS_PHYS_TO_DIRECT(VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg));
1271                         continue; /* try again */
1272                 }
1273 #endif
1274                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, kernel_vm_end);
1275                 if (*pde != 0) {
1276                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
1277                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1278                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1279                                 break;
1280                         }
1281                         continue;
1282                 }
1283
1284                 /*
1285                  * This index is bogus, but out of the way
1286                  */
1287                 nkpg = pmap_alloc_direct_page(nkpt, req_class);
1288 #ifndef __mips_n64
1289                 if (nkpg == NULL && vm_page_reclaim_contig(req_class, 1,
1290                     0, MIPS_KSEG0_LARGEST_PHYS, PAGE_SIZE, 0))
1291                         nkpg = pmap_alloc_direct_page(nkpt, req_class);
1292 #endif
1293                 if (nkpg == NULL)
1294                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1295                 nkpt++;
1296                 *pde = (pd_entry_t)MIPS_PHYS_TO_DIRECT(VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg));
1297
1298                 /*
1299                  * The R[4-7]?00 stores only one copy of the Global bit in
1300                  * the translation lookaside buffer for each 2 page entry.
1301                  * Thus invalid entrys must have the Global bit set so when
1302                  * Entry LO and Entry HI G bits are anded together they will
1303                  * produce a global bit to store in the tlb.
1304                  */
1305                 pte = (pt_entry_t *)*pde;
1306                 for (i = 0; i < NPTEPG; i++)
1307                         pte[i] = PTE_G;
1308
1309                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
1310                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1311                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1312                         break;
1313                 }
1314         }
1315 }
1316
1317 /***************************************************
1318  * page management routines.
1319  ***************************************************/
1320
1321 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
1322 #ifdef __mips_n64
1323 CTASSERT(_NPCM == 3);
1324 CTASSERT(_NPCPV == 168);
1325 #else
1326 CTASSERT(_NPCM == 11);
1327 CTASSERT(_NPCPV == 336);
1328 #endif
1329
1330 static __inline struct pv_chunk *
1331 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
1332 {
1333
1334         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
1335 }
1336
1337 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
1338
1339 #ifdef __mips_n64
1340 #define PC_FREE0_1      0xfffffffffffffffful
1341 #define PC_FREE2        0x000000fffffffffful
1342 #else
1343 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
1344 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
1345 #endif
1346
1347 static const u_long pc_freemask[_NPCM] = {
1348 #ifdef __mips_n64
1349         PC_FREE0_1, PC_FREE0_1, PC_FREE2
1350 #else
1351         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1352         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1353         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1354         PC_FREE0_9, PC_FREE10
1355 #endif
1356 };
1357
1358 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
1359
1360 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
1361     "Current number of pv entries");
1362
1363 #ifdef PV_STATS
1364 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
1365
1366 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
1367     "Current number of pv entry chunks");
1368 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
1369     "Current number of pv entry chunks allocated");
1370 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
1371     "Current number of pv entry chunks frees");
1372 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
1373     "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
1374
1375 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
1376 static int pv_entry_spare;
1377
1378 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
1379     "Current number of pv entry frees");
1380 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
1381     "Current number of pv entry allocs");
1382 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
1383     "Current number of spare pv entries");
1384 #endif
1385
1386 /*
1387  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
1388  * drastic measures to free some pages so we can allocate
1389  * another pv entry chunk.
1390  */
1391 static vm_page_t
1392 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
1393 {
1394         struct pch newtail;
1395         struct pv_chunk *pc;
1396         pd_entry_t *pde;
1397         pmap_t pmap;
1398         pt_entry_t *pte, oldpte;
1399         pv_entry_t pv;
1400         vm_offset_t va;
1401         vm_page_t m, m_pc;
1402         u_long inuse;
1403         int bit, field, freed, idx;
1404
1405         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
1406         pmap = NULL;
1407         m_pc = NULL;
1408         TAILQ_INIT(&newtail);
1409         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL) {
1410                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1411                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
1412                         if (pmap != NULL) {
1413                                 pmap_invalidate_all(pmap);
1414                                 if (pmap != locked_pmap)
1415                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1416                         }
1417                         pmap = pc->pc_pmap;
1418                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
1419                         if (pmap > locked_pmap)
1420                                 PMAP_LOCK(pmap);
1421                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
1422                                 pmap = NULL;
1423                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
1424                                 continue;
1425                         }
1426                 }
1427
1428                 /*
1429                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
1430                  */
1431                 freed = 0;
1432                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
1433                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
1434                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
1435                                 bit = ffsl(inuse) - 1;
1436                                 idx = field * sizeof(inuse) * NBBY + bit;
1437                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
1438                                 va = pv->pv_va;
1439                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
1440                                 KASSERT(pde != NULL && *pde != 0,
1441                                     ("pmap_pv_reclaim: pde"));
1442                                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
1443                                 oldpte = *pte;
1444                                 if (pte_test(&oldpte, PTE_W))
1445                                         continue;
1446                                 if (is_kernel_pmap(pmap))
1447                                         *pte = PTE_G;
1448                                 else
1449                                         *pte = 0;
1450                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(TLBLO_PTE_TO_PA(oldpte));
1451                                 if (pte_test(&oldpte, PTE_D))
1452                                         vm_page_dirty(m);
1453                                 if (m->md.pv_flags & PV_TABLE_REF)
1454                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
1455                                 m->md.pv_flags &= ~PV_TABLE_REF;
1456                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1457                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1458                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
1459                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
1460                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, *pde);
1461                                 freed++;
1462                         }
1463                 }
1464                 if (freed == 0) {
1465                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
1466                         continue;
1467                 }
1468                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
1469                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
1470                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
1471                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
1472                 pv_entry_count -= freed;
1473                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1474                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
1475                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
1476                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
1477                                     pc_list);
1478                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
1479
1480                                 /*
1481                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
1482                                  * sufficient.
1483                                  */
1484                                 if (pmap == locked_pmap)
1485                                         goto out;
1486                                 break;
1487                         }
1488                 if (field == _NPCM) {
1489                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
1490                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
1491                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
1492                         /* Entire chunk is free; return it. */
1493                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(MIPS_DIRECT_TO_PHYS(
1494                             (vm_offset_t)pc));
1495                         dump_drop_page(m_pc->phys_addr);
1496                         break;
1497                 }
1498         }
1499 out:
1500         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
1501         if (pmap != NULL) {
1502                 pmap_invalidate_all(pmap);
1503                 if (pmap != locked_pmap)
1504                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1505         }
1506         return (m_pc);
1507 }
1508
1509 /*
1510  * free the pv_entry back to the free list
1511  */
1512 static void
1513 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
1514 {
1515         struct pv_chunk *pc;
1516         int bit, field, idx;
1517
1518         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1519         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1520         PV_STAT(pv_entry_frees++);
1521         PV_STAT(pv_entry_spare++);
1522         pv_entry_count--;
1523         pc = pv_to_chunk(pv);
1524         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
1525         field = idx / (sizeof(u_long) * NBBY);
1526         bit = idx % (sizeof(u_long) * NBBY);
1527         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
1528         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
1529                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
1530                         /*
1531                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
1532                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
1533                          */
1534                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
1535                             pc)) {
1536                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1537                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
1538                                     pc_list);
1539                         }
1540                         return;
1541                 }
1542         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1543         free_pv_chunk(pc);
1544 }
1545
1546 static void
1547 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
1548 {
1549         vm_page_t m;
1550
1551         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1552         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
1553         PV_STAT(pc_chunk_count--);
1554         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
1555         /* entire chunk is free, return it */
1556         m = PHYS_TO_VM_PAGE(MIPS_DIRECT_TO_PHYS((vm_offset_t)pc));
1557         dump_drop_page(m->phys_addr);
1558         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
1559         vm_page_free(m);
1560 }
1561
1562 /*
1563  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1564  * when needed.
1565  */
1566 static pv_entry_t
1567 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
1568 {
1569         struct pv_chunk *pc;
1570         pv_entry_t pv;
1571         vm_page_t m;
1572         int bit, field, idx;
1573
1574         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1575         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1576         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
1577         pv_entry_count++;
1578 retry:
1579         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
1580         if (pc != NULL) {
1581                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
1582                         if (pc->pc_map[field]) {
1583                                 bit = ffsl(pc->pc_map[field]) - 1;
1584                                 break;
1585                         }
1586                 }
1587                 if (field < _NPCM) {
1588                         idx = field * sizeof(pc->pc_map[field]) * NBBY + bit;
1589                         pv = &pc->pc_pventry[idx];
1590                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
1591                         /* If this was the last item, move it to tail */
1592                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
1593                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
1594                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
1595                                         return (pv);    /* not full, return */
1596                                 }
1597                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1598                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1599                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
1600                         return (pv);
1601                 }
1602         }
1603         /* No free items, allocate another chunk */
1604         m = vm_page_alloc_freelist(VM_FREELIST_DIRECT, VM_ALLOC_NORMAL |
1605             VM_ALLOC_WIRED);
1606         if (m == NULL) {
1607                 if (try) {
1608                         pv_entry_count--;
1609                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
1610                         return (NULL);
1611                 }
1612                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
1613                 if (m == NULL)
1614                         goto retry;
1615         }
1616         PV_STAT(pc_chunk_count++);
1617         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
1618         dump_add_page(m->phys_addr);
1619         pc = (struct pv_chunk *)MIPS_PHYS_TO_DIRECT(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1620         pc->pc_pmap = pmap;
1621         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
1622         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
1623                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
1624         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1625         pv = &pc->pc_pventry[0];
1626         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1627         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
1628         return (pv);
1629 }
1630
1631 static pv_entry_t
1632 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1633 {
1634         pv_entry_t pv;
1635
1636         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1637         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
1638                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
1639                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
1640                         break;
1641                 }
1642         }
1643         return (pv);
1644 }
1645
1646 static void
1647 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1648 {
1649         pv_entry_t pv;
1650
1651         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
1652         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found, pa %lx va %lx",
1653              (u_long)VM_PAGE_TO_PHYS(__containerof(pvh, struct vm_page, md)),
1654              (u_long)va));
1655         free_pv_entry(pmap, pv);
1656 }
1657
1658 static void
1659 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
1660 {
1661
1662         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1663         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
1664         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1665                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
1666 }
1667
1668 /*
1669  * Conditionally create a pv entry.
1670  */
1671 static boolean_t
1672 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_page_t mpte, vm_offset_t va,
1673     vm_page_t m)
1674 {
1675         pv_entry_t pv;
1676
1677         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1678         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1679         if ((pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
1680                 pv->pv_va = va;
1681                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1682                 return (TRUE);
1683         } else
1684                 return (FALSE);
1685 }
1686
1687 /*
1688  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1689  */
1690 static int
1691 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
1692     pd_entry_t pde)
1693 {
1694         pt_entry_t oldpte;
1695         vm_page_t m;
1696         vm_paddr_t pa;
1697
1698         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1699         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1700
1701         /*
1702          * Write back all cache lines from the page being unmapped.
1703          */
1704         mips_dcache_wbinv_range_index(va, PAGE_SIZE);
1705
1706         oldpte = *ptq;
1707         if (is_kernel_pmap(pmap))
1708                 *ptq = PTE_G;
1709         else
1710                 *ptq = 0;
1711
1712         if (pte_test(&oldpte, PTE_W))
1713                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
1714
1715         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
1716
1717         if (pte_test(&oldpte, PTE_MANAGED)) {
1718                 pa = TLBLO_PTE_TO_PA(oldpte);
1719                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1720                 if (pte_test(&oldpte, PTE_D)) {
1721                         KASSERT(!pte_test(&oldpte, PTE_RO),
1722                             ("%s: modified page not writable: va: %p, pte: %#jx",
1723                             __func__, (void *)va, (uintmax_t)oldpte));
1724                         vm_page_dirty(m);
1725                 }
1726                 if (m->md.pv_flags & PV_TABLE_REF)
1727                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
1728                 m->md.pv_flags &= ~PV_TABLE_REF;
1729
1730                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
1731         }
1732         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, pde));
1733 }
1734
1735 /*
1736  * Remove a single page from a process address space
1737  */
1738 static void
1739 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
1740 {
1741         pd_entry_t *pde;
1742         pt_entry_t *ptq;
1743
1744         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1745         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1746         pde = pmap_pde(pmap, va);
1747         if (pde == NULL || *pde == 0)
1748                 return;
1749         ptq = pmap_pde_to_pte(pde, va);
1750
1751         /*
1752          * If there is no pte for this address, just skip it!
1753          */
1754         if (!pte_test(ptq, PTE_V))
1755                 return;
1756
1757         (void)pmap_remove_pte(pmap, ptq, va, *pde);
1758         pmap_invalidate_page(pmap, va);
1759 }
1760
1761 /*
1762  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
1763  *
1764  *      It is assumed that the start and end are properly
1765  *      rounded to the page size.
1766  */
1767 void
1768 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1769 {
1770         pd_entry_t *pde, *pdpe;
1771         pt_entry_t *pte;
1772         vm_offset_t va, va_next;
1773
1774         /*
1775          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
1776          */
1777         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1778                 return;
1779
1780         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1781         PMAP_LOCK(pmap);
1782
1783         /*
1784          * special handling of removing one page.  a very common operation
1785          * and easy to short circuit some code.
1786          */
1787         if ((sva + PAGE_SIZE) == eva) {
1788                 pmap_remove_page(pmap, sva);
1789                 goto out;
1790         }
1791         for (; sva < eva; sva = va_next) {
1792                 pdpe = pmap_segmap(pmap, sva);
1793 #ifdef __mips_n64
1794                 if (*pdpe == 0) {
1795                         va_next = (sva + NBSEG) & ~SEGMASK;
1796                         if (va_next < sva)
1797                                 va_next = eva;
1798                         continue;
1799                 }
1800 #endif
1801                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
1802                 if (va_next < sva)
1803                         va_next = eva;
1804
1805                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
1806                 if (*pde == NULL)
1807                         continue;
1808
1809                 /*
1810                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1811                  * by the current page table page, or to the end of the
1812                  * range being removed.
1813                  */
1814                 if (va_next > eva)
1815                         va_next = eva;
1816
1817                 va = va_next;
1818                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
1819                     sva += PAGE_SIZE) {
1820                         if (!pte_test(pte, PTE_V)) {
1821                                 if (va != va_next) {
1822                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
1823                                         va = va_next;
1824                                 }
1825                                 continue;
1826                         }
1827                         if (va == va_next)
1828                                 va = sva;
1829                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, *pde)) {
1830                                 sva += PAGE_SIZE;
1831                                 break;
1832                         }
1833                 }
1834                 if (va != va_next)
1835                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
1836         }
1837 out:
1838         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1839         PMAP_UNLOCK(pmap);
1840 }
1841
1842 /*
1843  *      Routine:        pmap_remove_all
1844  *      Function:
1845  *              Removes this physical page from
1846  *              all physical maps in which it resides.
1847  *              Reflects back modify bits to the pager.
1848  *
1849  *      Notes:
1850  *              Original versions of this routine were very
1851  *              inefficient because they iteratively called
1852  *              pmap_remove (slow...)
1853  */
1854
1855 void
1856 pmap_remove_all(vm_page_t m)
1857 {
1858         pv_entry_t pv;
1859         pmap_t pmap;
1860         pd_entry_t *pde;
1861         pt_entry_t *pte, tpte;
1862
1863         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
1864             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
1865         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1866
1867         if (m->md.pv_flags & PV_TABLE_REF)
1868                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
1869
1870         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
1871                 pmap = PV_PMAP(pv);
1872                 PMAP_LOCK(pmap);
1873
1874                 /*
1875                  * If it's last mapping writeback all caches from
1876                  * the page being destroyed
1877                  */
1878                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_list) == NULL)
1879                         mips_dcache_wbinv_range_index(pv->pv_va, PAGE_SIZE);
1880
1881                 pmap->pm_stats.resident_count--;
1882
1883                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
1884                 KASSERT(pde != NULL && *pde != 0, ("pmap_remove_all: pde"));
1885                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, pv->pv_va);
1886
1887                 tpte = *pte;
1888                 if (is_kernel_pmap(pmap))
1889                         *pte = PTE_G;
1890                 else
1891                         *pte = 0;
1892
1893                 if (pte_test(&tpte, PTE_W))
1894                         pmap->pm_stats.wired_count--;
1895
1896                 /*
1897                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
1898                  */
1899                 if (pte_test(&tpte, PTE_D)) {
1900                         KASSERT(!pte_test(&tpte, PTE_RO),
1901                             ("%s: modified page not writable: va: %p, pte: %#jx",
1902                             __func__, (void *)pv->pv_va, (uintmax_t)tpte));
1903                         vm_page_dirty(m);
1904                 }
1905                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
1906
1907                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1908                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, *pde);
1909                 free_pv_entry(pmap, pv);
1910                 PMAP_UNLOCK(pmap);
1911         }
1912
1913         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
1914         m->md.pv_flags &= ~PV_TABLE_REF;
1915         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1916 }
1917
1918 /*
1919  *      Set the physical protection on the
1920  *      specified range of this map as requested.
1921  */
1922 void
1923 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
1924 {
1925         pt_entry_t pbits, *pte;
1926         pd_entry_t *pde, *pdpe;
1927         vm_offset_t va, va_next;
1928         vm_paddr_t pa;
1929         vm_page_t m;
1930
1931         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
1932                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
1933                 return;
1934         }
1935         if (prot & VM_PROT_WRITE)
1936                 return;
1937
1938         PMAP_LOCK(pmap);
1939         for (; sva < eva; sva = va_next) {
1940                 pdpe = pmap_segmap(pmap, sva);
1941 #ifdef __mips_n64
1942                 if (*pdpe == 0) {
1943                         va_next = (sva + NBSEG) & ~SEGMASK;
1944                         if (va_next < sva)
1945                                 va_next = eva;
1946                         continue;
1947                 }
1948 #endif
1949                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
1950                 if (va_next < sva)
1951                         va_next = eva;
1952
1953                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
1954                 if (*pde == NULL)
1955                         continue;
1956
1957                 /*
1958                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1959                  * by the current page table page, or to the end of the
1960                  * range being write protected.
1961                  */
1962                 if (va_next > eva)
1963                         va_next = eva;
1964
1965                 va = va_next;
1966                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
1967                     sva += PAGE_SIZE) {
1968                         pbits = *pte;
1969                         if (!pte_test(&pbits, PTE_V) || pte_test(&pbits,
1970                             PTE_RO)) {
1971                                 if (va != va_next) {
1972                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
1973                                         va = va_next;
1974                                 }
1975                                 continue;
1976                         }
1977                         pte_set(&pbits, PTE_RO);
1978                         if (pte_test(&pbits, PTE_D)) {
1979                                 pte_clear(&pbits, PTE_D);
1980                                 if (pte_test(&pbits, PTE_MANAGED)) {
1981                                         pa = TLBLO_PTE_TO_PA(pbits);
1982                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1983                                         vm_page_dirty(m);
1984                                 }
1985                                 if (va == va_next)
1986                                         va = sva;
1987                         } else {
1988                                 /*
1989                                  * Unless PTE_D is set, any TLB entries
1990                                  * mapping "sva" don't allow write access, so
1991                                  * they needn't be invalidated.
1992                                  */
1993                                 if (va != va_next) {
1994                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
1995                                         va = va_next;
1996                                 }
1997                         }
1998                         *pte = pbits;
1999                 }
2000                 if (va != va_next)
2001                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
2002         }
2003         PMAP_UNLOCK(pmap);
2004 }
2005
2006 /*
2007  *      Insert the given physical page (p) at
2008  *      the specified virtual address (v) in the
2009  *      target physical map with the protection requested.
2010  *
2011  *      If specified, the page will be wired down, meaning
2012  *      that the related pte can not be reclaimed.
2013  *
2014  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
2015  *      or lose information.  That is, this routine must actually
2016  *      insert this page into the given map NOW.
2017  */
2018 int
2019 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2020     u_int flags, int8_t psind __unused)
2021 {
2022         vm_paddr_t pa, opa;
2023         pt_entry_t *pte;
2024         pt_entry_t origpte, newpte;
2025         pv_entry_t pv;
2026         vm_page_t mpte, om;
2027
2028         va &= ~PAGE_MASK;
2029         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
2030         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 || va < kmi.clean_sva ||
2031             va >= kmi.clean_eva,
2032             ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
2033         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
2034                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
2035         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2036         newpte = TLBLO_PA_TO_PFN(pa) | init_pte_prot(m, flags, prot);
2037         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
2038                 newpte |= PTE_W;
2039         if (is_kernel_pmap(pmap))
2040                 newpte |= PTE_G;
2041         PMAP_PTE_SET_CACHE_BITS(newpte, pa, m);
2042
2043         mpte = NULL;
2044
2045         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2046         PMAP_LOCK(pmap);
2047
2048         /*
2049          * In the case that a page table page is not resident, we are
2050          * creating it here.
2051          */
2052         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2053                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
2054                 if (mpte == NULL) {
2055                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
2056                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
2057                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2058                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2059                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
2060                 }
2061         }
2062         pte = pmap_pte(pmap, va);
2063
2064         /*
2065          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
2066          */
2067         if (pte == NULL) {
2068                 panic("pmap_enter: invalid page directory, pdir=%p, va=%p",
2069                     (void *)pmap->pm_segtab, (void *)va);
2070         }
2071         om = NULL;
2072         origpte = *pte;
2073         opa = TLBLO_PTE_TO_PA(origpte);
2074
2075         /*
2076          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
2077          */
2078         if (pte_test(&origpte, PTE_V) && opa == pa) {
2079                 /*
2080                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2081                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2082                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is
2083                  * wired, the PT page will be also.
2084                  */
2085                 if (pte_test(&newpte, PTE_W) && !pte_test(&origpte, PTE_W))
2086                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2087                 else if (!pte_test(&newpte, PTE_W) && pte_test(&origpte,
2088                     PTE_W))
2089                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2090
2091                 KASSERT(!pte_test(&origpte, PTE_D | PTE_RO),
2092                     ("%s: modified page not writable: va: %p, pte: %#jx",
2093                     __func__, (void *)va, (uintmax_t)origpte));
2094
2095                 /*
2096                  * Remove extra pte reference
2097                  */
2098                 if (mpte)
2099                         mpte->wire_count--;
2100
2101                 if (pte_test(&origpte, PTE_MANAGED)) {
2102                         m->md.pv_flags |= PV_TABLE_REF;
2103                         om = m;
2104                         newpte |= PTE_MANAGED;
2105                         if (!pte_test(&newpte, PTE_RO))
2106                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2107                 }
2108                 goto validate;
2109         }
2110
2111         pv = NULL;
2112
2113         /*
2114          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
2115          * handle validating new mapping.
2116          */
2117         if (opa) {
2118                 if (pte_test(&origpte, PTE_W))
2119                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2120
2121                 if (pte_test(&origpte, PTE_MANAGED)) {
2122                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2123                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
2124                 }
2125                 if (mpte != NULL) {
2126                         mpte->wire_count--;
2127                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
2128                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
2129                             " va: %p", (void *)va));
2130                 }
2131         } else
2132                 pmap->pm_stats.resident_count++;
2133
2134         /*
2135          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
2136          */
2137         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2138                 m->md.pv_flags |= PV_TABLE_REF;
2139                 if (pv == NULL)
2140                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2141                 pv->pv_va = va;
2142                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2143                 newpte |= PTE_MANAGED;
2144                 if (!pte_test(&newpte, PTE_RO))
2145                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2146         } else if (pv != NULL)
2147                 free_pv_entry(pmap, pv);
2148
2149         /*
2150          * Increment counters
2151          */
2152         if (pte_test(&newpte, PTE_W))
2153                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2154
2155 validate:
2156
2157 #ifdef PMAP_DEBUG
2158         printf("pmap_enter:  va: %p -> pa: %p\n", (void *)va, (void *)pa);
2159 #endif
2160
2161         /*
2162          * if the mapping or permission bits are different, we need to
2163          * update the pte.
2164          */
2165         if (origpte != newpte) {
2166                 *pte = newpte;
2167                 if (pte_test(&origpte, PTE_V)) {
2168                         if (pte_test(&origpte, PTE_MANAGED) && opa != pa) {
2169                                 if (om->md.pv_flags & PV_TABLE_REF)
2170                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
2171                                 om->md.pv_flags &= ~PV_TABLE_REF;
2172                         }
2173                         if (pte_test(&origpte, PTE_D)) {
2174                                 KASSERT(!pte_test(&origpte, PTE_RO),
2175                                     ("pmap_enter: modified page not writable:"
2176                                     " va: %p, pte: %#jx", (void *)va, (uintmax_t)origpte));
2177                                 if (pte_test(&origpte, PTE_MANAGED))
2178                                         vm_page_dirty(om);
2179                         }
2180                         if (pte_test(&origpte, PTE_MANAGED) &&
2181                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list))
2182                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
2183                         pmap_update_page(pmap, va, newpte);
2184                 }
2185         }
2186
2187         /*
2188          * Sync I & D caches for executable pages.  Do this only if the
2189          * target pmap belongs to the current process.  Otherwise, an
2190          * unresolvable TLB miss may occur.
2191          */
2192         if (!is_kernel_pmap(pmap) && (pmap == &curproc->p_vmspace->vm_pmap) &&
2193             (prot & VM_PROT_EXECUTE)) {
2194                 mips_icache_sync_range(va, PAGE_SIZE);
2195                 mips_dcache_wbinv_range(va, PAGE_SIZE);
2196         }
2197         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2198         PMAP_UNLOCK(pmap);
2199         return (KERN_SUCCESS);
2200 }
2201
2202 /*
2203  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
2204  * 1. Current pmap & pmap exists.
2205  * 2. Not wired.
2206  * 3. Read access.
2207  * 4. No page table pages.
2208  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
2209  */
2210
2211 void
2212 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
2213 {
2214
2215         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2216         PMAP_LOCK(pmap);
2217         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
2218         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2219         PMAP_UNLOCK(pmap);
2220 }
2221
2222 static vm_page_t
2223 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
2224     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
2225 {
2226         pt_entry_t *pte, npte;
2227         vm_paddr_t pa;
2228
2229         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
2230             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
2231             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
2232         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2233         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2234
2235         /*
2236          * In the case that a page table page is not resident, we are
2237          * creating it here.
2238          */
2239         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2240                 pd_entry_t *pde;
2241                 unsigned ptepindex;
2242
2243                 /*
2244                  * Calculate pagetable page index
2245                  */
2246                 ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
2247                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
2248                         mpte->wire_count++;
2249                 } else {
2250                         /*
2251                          * Get the page directory entry
2252                          */
2253                         pde = pmap_pde(pmap, va);
2254
2255                         /*
2256                          * If the page table page is mapped, we just
2257                          * increment the hold count, and activate it.
2258                          */
2259                         if (pde && *pde != 0) {
2260                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(
2261                                     MIPS_DIRECT_TO_PHYS(*pde));
2262                                 mpte->wire_count++;
2263                         } else {
2264                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
2265                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
2266                                 if (mpte == NULL)
2267                                         return (mpte);
2268                         }
2269                 }
2270         } else {
2271                 mpte = NULL;
2272         }
2273
2274         pte = pmap_pte(pmap, va);
2275         if (pte_test(pte, PTE_V)) {
2276                 if (mpte != NULL) {
2277                         mpte->wire_count--;
2278                         mpte = NULL;
2279                 }
2280                 return (mpte);
2281         }
2282
2283         /*
2284          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
2285          */
2286         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
2287             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, mpte, va, m)) {
2288                 if (mpte != NULL) {
2289                         pmap_unwire_ptp(pmap, va, mpte);
2290                         mpte = NULL;
2291                 }
2292                 return (mpte);
2293         }
2294
2295         /*
2296          * Increment counters
2297          */
2298         pmap->pm_stats.resident_count++;
2299
2300         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2301
2302         /*
2303          * Now validate mapping with RO protection
2304          */
2305         npte = PTE_RO | TLBLO_PA_TO_PFN(pa) | PTE_V;
2306         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
2307                 npte |= PTE_MANAGED;
2308
2309         PMAP_PTE_SET_CACHE_BITS(npte, pa, m);
2310
2311         if (is_kernel_pmap(pmap))
2312                 *pte = npte | PTE_G;
2313         else {
2314                 *pte = npte;
2315                 /*
2316                  * Sync I & D caches.  Do this only if the target pmap
2317                  * belongs to the current process.  Otherwise, an
2318                  * unresolvable TLB miss may occur. */
2319                 if (pmap == &curproc->p_vmspace->vm_pmap) {
2320                         va &= ~PAGE_MASK;
2321                         mips_icache_sync_range(va, PAGE_SIZE);
2322                         mips_dcache_wbinv_range(va, PAGE_SIZE);
2323                 }
2324         }
2325         return (mpte);
2326 }
2327
2328 /*
2329  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
2330  * to be used for panic dumps.
2331  *
2332  * Use XKPHYS for 64 bit, and KSEG0 where possible for 32 bit.
2333  */
2334 void *
2335 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
2336 {
2337         vm_offset_t va;
2338
2339         if (i != 0)
2340                 printf("%s: ERROR!!! More than one page of virtual address mapping not supported\n",
2341                     __func__);
2342
2343         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(pa)) {
2344                 va = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(pa);
2345         } else {
2346 #ifndef __mips_n64    /* XXX : to be converted to new style */
2347                 int cpu;
2348                 register_t intr;
2349                 struct local_sysmaps *sysm;
2350                 pt_entry_t *pte, npte;
2351
2352                 /* If this is used other than for dumps, we may need to leave
2353                  * interrupts disasbled on return. If crash dumps don't work when
2354                  * we get to this point, we might want to consider this (leaving things
2355                  * disabled as a starting point ;-)
2356                  */
2357                 intr = intr_disable();
2358                 cpu = PCPU_GET(cpuid);
2359                 sysm = &sysmap_lmem[cpu];
2360                 /* Since this is for the debugger, no locks or any other fun */
2361                 npte = TLBLO_PA_TO_PFN(pa) | PTE_C_CACHE | PTE_D | PTE_V |
2362                     PTE_G;
2363                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, sysm->base);
2364                 *pte = npte;
2365                 sysm->valid1 = 1;
2366                 pmap_update_page(kernel_pmap, sysm->base, npte);
2367                 va = sysm->base;
2368                 intr_restore(intr);
2369 #endif
2370         }
2371         return ((void *)va);
2372 }
2373
2374 void
2375 pmap_kenter_temporary_free(vm_paddr_t pa)
2376 {
2377 #ifndef __mips_n64    /* XXX : to be converted to new style */
2378         int cpu;
2379         register_t intr;
2380         struct local_sysmaps *sysm;
2381 #endif
2382
2383         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(pa)) {
2384                 /* nothing to do for this case */
2385                 return;
2386         }
2387 #ifndef __mips_n64    /* XXX : to be converted to new style */
2388         cpu = PCPU_GET(cpuid);
2389         sysm = &sysmap_lmem[cpu];
2390         if (sysm->valid1) {
2391                 pt_entry_t *pte;
2392
2393                 intr = intr_disable();
2394                 pte = pmap_pte(kernel_pmap, sysm->base);
2395                 *pte = PTE_G;
2396                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sysm->base);
2397                 intr_restore(intr);
2398                 sysm->valid1 = 0;
2399         }
2400 #endif
2401 }
2402
2403 /*
2404  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
2405  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
2406  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
2407  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
2408  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
2409  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
2410  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
2411  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
2412  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
2413  * corresponding offset from m_start are mapped.
2414  */
2415 void
2416 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
2417     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
2418 {
2419         vm_page_t m, mpte;
2420         vm_pindex_t diff, psize;
2421
2422         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
2423
2424         psize = atop(end - start);
2425         mpte = NULL;
2426         m = m_start;
2427         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2428         PMAP_LOCK(pmap);
2429         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
2430                 mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, start + ptoa(diff), m,
2431                     prot, mpte);
2432                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
2433         }
2434         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2435         PMAP_UNLOCK(pmap);
2436 }
2437
2438 /*
2439  * pmap_object_init_pt preloads the ptes for a given object
2440  * into the specified pmap.  This eliminates the blast of soft
2441  * faults on process startup and immediately after an mmap.
2442  */
2443 void
2444 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr,
2445     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
2446 {
2447         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
2448         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
2449             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
2450 }
2451
2452 /*
2453  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
2454  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
2455  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
2456  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
2457  *
2458  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
2459  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
2460  */
2461 void
2462 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2463 {
2464         pd_entry_t *pde, *pdpe;
2465         pt_entry_t *pte;
2466         vm_offset_t va_next;
2467
2468         PMAP_LOCK(pmap);
2469         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2470                 pdpe = pmap_segmap(pmap, sva);
2471 #ifdef __mips_n64
2472                 if (*pdpe == NULL) {
2473                         va_next = (sva + NBSEG) & ~SEGMASK;
2474                         if (va_next < sva)
2475                                 va_next = eva;
2476                         continue;
2477                 }
2478 #endif
2479                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2480                 if (va_next < sva)
2481                         va_next = eva;
2482                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
2483                 if (*pde == NULL)
2484                         continue;
2485                 if (va_next > eva)
2486                         va_next = eva;
2487                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
2488                     sva += PAGE_SIZE) {
2489                         if (!pte_test(pte, PTE_V))
2490                                 continue;
2491                         if (!pte_test(pte, PTE_W))
2492                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
2493                                     (uintmax_t)*pte);
2494                         pte_clear(pte, PTE_W);
2495                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2496                 }
2497         }
2498         PMAP_UNLOCK(pmap);
2499 }
2500
2501 /*
2502  *      Copy the range specified by src_addr/len
2503  *      from the source map to the range dst_addr/len
2504  *      in the destination map.
2505  *
2506  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2507  */
2508
2509 void
2510 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr,
2511     vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2512 {
2513 }
2514
2515 /*
2516  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping
2517  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
2518  *
2519  *      Use XKPHYS for 64 bit, and KSEG0 where possible for 32 bit.
2520  */
2521 void
2522 pmap_zero_page(vm_page_t m)
2523 {
2524         vm_offset_t va;
2525         vm_paddr_t phys = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2526
2527         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(phys)) {
2528                 va = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(phys);
2529                 bzero((caddr_t)va, PAGE_SIZE);
2530                 mips_dcache_wbinv_range(va, PAGE_SIZE);
2531         } else {
2532                 va = pmap_lmem_map1(phys);
2533                 bzero((caddr_t)va, PAGE_SIZE);
2534                 mips_dcache_wbinv_range(va, PAGE_SIZE);
2535                 pmap_lmem_unmap();
2536         }
2537 }
2538
2539 /*
2540  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping
2541  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
2542  *
2543  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2544  */
2545 void
2546 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
2547 {
2548         vm_offset_t va;
2549         vm_paddr_t phys = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2550
2551         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(phys)) {
2552                 va = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(phys);
2553                 bzero((char *)(caddr_t)va + off, size);
2554                 mips_dcache_wbinv_range(va + off, size);
2555         } else {
2556                 va = pmap_lmem_map1(phys);
2557                 bzero((char *)va + off, size);
2558                 mips_dcache_wbinv_range(va + off, size);
2559                 pmap_lmem_unmap();
2560         }
2561 }
2562
2563 /*
2564  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
2565  *      page by mapping the page into virtual memory and using
2566  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
2567  *      time.
2568  *
2569  *      Use XKPHYS for 64 bit, and KSEG0 where possible for 32 bit.
2570  */
2571 void
2572 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
2573 {
2574         vm_offset_t va_src, va_dst;
2575         vm_paddr_t phys_src = VM_PAGE_TO_PHYS(src);
2576         vm_paddr_t phys_dst = VM_PAGE_TO_PHYS(dst);
2577
2578         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(phys_src) && MIPS_DIRECT_MAPPABLE(phys_dst)) {
2579                 /* easy case, all can be accessed via KSEG0 */
2580                 /*
2581                  * Flush all caches for VA that are mapped to this page
2582                  * to make sure that data in SDRAM is up to date
2583                  */
2584                 pmap_flush_pvcache(src);
2585                 mips_dcache_wbinv_range_index(
2586                     MIPS_PHYS_TO_DIRECT(phys_dst), PAGE_SIZE);
2587                 va_src = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(phys_src);
2588                 va_dst = MIPS_PHYS_TO_DIRECT(phys_dst);
2589                 bcopy((caddr_t)va_src, (caddr_t)va_dst, PAGE_SIZE);
2590                 mips_dcache_wbinv_range(va_dst, PAGE_SIZE);
2591         } else {
2592                 va_src = pmap_lmem_map2(phys_src, phys_dst);
2593                 va_dst = va_src + PAGE_SIZE;
2594                 bcopy((void *)va_src, (void *)va_dst, PAGE_SIZE);
2595                 mips_dcache_wbinv_range(va_dst, PAGE_SIZE);
2596                 pmap_lmem_unmap();
2597         }
2598 }
2599
2600 int unmapped_buf_allowed;
2601
2602 void
2603 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
2604     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
2605 {
2606         char *a_cp, *b_cp;
2607         vm_page_t a_m, b_m;
2608         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
2609         vm_paddr_t a_phys, b_phys;
2610         int cnt;
2611
2612         while (xfersize > 0) {
2613                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
2614                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
2615                 a_m = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
2616                 a_phys = VM_PAGE_TO_PHYS(a_m);
2617                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
2618                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
2619                 b_m = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
2620                 b_phys = VM_PAGE_TO_PHYS(b_m);
2621                 if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(a_phys) &&
2622                     MIPS_DIRECT_MAPPABLE(b_phys)) {
2623                         pmap_flush_pvcache(a_m);
2624                         mips_dcache_wbinv_range_index(
2625                             MIPS_PHYS_TO_DIRECT(b_phys), PAGE_SIZE);
2626                         a_cp = (char *)MIPS_PHYS_TO_DIRECT(a_phys) +
2627                             a_pg_offset;
2628                         b_cp = (char *)MIPS_PHYS_TO_DIRECT(b_phys) +
2629                             b_pg_offset;
2630                         bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
2631                         mips_dcache_wbinv_range((vm_offset_t)b_cp, cnt);
2632                 } else {
2633                         a_cp = (char *)pmap_lmem_map2(a_phys, b_phys);
2634                         b_cp = (char *)a_cp + PAGE_SIZE;
2635                         a_cp += a_pg_offset;
2636                         b_cp += b_pg_offset;
2637                         bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
2638                         mips_dcache_wbinv_range((vm_offset_t)b_cp, cnt);
2639                         pmap_lmem_unmap();
2640                 }
2641                 a_offset += cnt;
2642                 b_offset += cnt;
2643                 xfersize -= cnt;
2644         }
2645 }
2646
2647 vm_offset_t
2648 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
2649 {
2650 #if defined(__mips_n64)
2651         return MIPS_PHYS_TO_DIRECT(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2652 #else
2653         vm_paddr_t pa;
2654         struct local_sysmaps *sysm;
2655         pt_entry_t *pte, npte;
2656
2657         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2658
2659         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(pa)) {
2660                 if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_WRITE_BACK)
2661                         return (MIPS_PHYS_TO_DIRECT_UNCACHED(pa));
2662                 else
2663                         return (MIPS_PHYS_TO_DIRECT(pa));
2664         }
2665         critical_enter();
2666         sysm = &sysmap_lmem[PCPU_GET(cpuid)];
2667
2668         KASSERT(sysm->valid1 == 0, ("pmap_quick_enter_page: PTE busy"));
2669
2670         pte = pmap_pte(kernel_pmap, sysm->base);
2671         npte = TLBLO_PA_TO_PFN(pa) | PTE_D | PTE_V | PTE_G;
2672         PMAP_PTE_SET_CACHE_BITS(npte, pa, m);
2673         *pte = npte;
2674         sysm->valid1 = 1;
2675
2676         return (sysm->base);
2677 #endif
2678 }
2679
2680 void
2681 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
2682 {
2683         mips_dcache_wbinv_range(addr, PAGE_SIZE);
2684
2685 #if !defined(__mips_n64)
2686         struct local_sysmaps *sysm;
2687         pt_entry_t *pte;
2688
2689         if (addr >= MIPS_KSEG0_START && addr < MIPS_KSEG0_END)
2690                 return;
2691
2692         sysm = &sysmap_lmem[PCPU_GET(cpuid)];
2693
2694         KASSERT(sysm->valid1 != 0,
2695             ("pmap_quick_remove_page: PTE not in use"));
2696         KASSERT(sysm->base == addr,
2697             ("pmap_quick_remove_page: invalid address"));
2698
2699         pte = pmap_pte(kernel_pmap, addr);
2700         *pte = PTE_G;
2701         tlb_invalidate_address(kernel_pmap, addr);
2702         sysm->valid1 = 0;
2703         critical_exit();
2704 #endif
2705 }
2706
2707 /*
2708  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
2709  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
2710  * be changed upwards or downwards in the future; it
2711  * is only necessary that true be returned for a small
2712  * subset of pmaps for proper page aging.
2713  */
2714 boolean_t
2715 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2716 {
2717         pv_entry_t pv;
2718         int loops = 0;
2719         boolean_t rv;
2720
2721         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2722             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
2723         rv = FALSE;
2724         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2725         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2726                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
2727                         rv = TRUE;
2728                         break;
2729                 }
2730                 loops++;
2731                 if (loops >= 16)
2732                         break;
2733         }
2734         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2735         return (rv);
2736 }
2737
2738 /*
2739  * Remove all pages from specified address space
2740  * this aids process exit speeds.  Also, this code
2741  * is special cased for current process only, but
2742  * can have the more generic (and slightly slower)
2743  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
2744  * in the case of running down an entire address space.
2745  */
2746 void
2747 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
2748 {
2749         pd_entry_t *pde;
2750         pt_entry_t *pte, tpte;
2751         pv_entry_t pv;
2752         vm_page_t m;
2753         struct pv_chunk *pc, *npc;
2754         u_long inuse, bitmask;
2755         int allfree, bit, field, idx;
2756
2757         if (pmap != vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace)) {
2758                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
2759                 return;
2760         }
2761         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2762         PMAP_LOCK(pmap);
2763         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
2764                 allfree = 1;
2765                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2766                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2767                         while (inuse != 0) {
2768                                 bit = ffsl(inuse) - 1;
2769                                 bitmask = 1UL << bit;
2770                                 idx = field * sizeof(inuse) * NBBY + bit;
2771                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
2772                                 inuse &= ~bitmask;
2773
2774                                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
2775                                 KASSERT(pde != NULL && *pde != 0,
2776                                     ("pmap_remove_pages: pde"));
2777                                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, pv->pv_va);
2778                                 if (!pte_test(pte, PTE_V))
2779                                         panic("pmap_remove_pages: bad pte");
2780                                 tpte = *pte;
2781
2782 /*
2783  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
2784  */
2785                                 if (pte_test(&tpte, PTE_W)) {
2786                                         allfree = 0;
2787                                         continue;
2788                                 }
2789                                 *pte = is_kernel_pmap(pmap) ? PTE_G : 0;
2790
2791                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(TLBLO_PTE_TO_PA(tpte));
2792                                 KASSERT(m != NULL,
2793                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
2794                                     (uintmax_t)tpte));
2795
2796                                 /*
2797                                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2798                                  */
2799                                 if (pte_test(&tpte, PTE_D))
2800                                         vm_page_dirty(m);
2801
2802                                 /* Mark free */
2803                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
2804                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
2805                                 pv_entry_count--;
2806                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
2807                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
2808                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2809                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2810                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2811                                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, *pde);
2812                         }
2813                 }
2814                 if (allfree) {
2815                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2816                         free_pv_chunk(pc);
2817                 }
2818         }
2819         pmap_invalidate_all(pmap);
2820         PMAP_UNLOCK(pmap);
2821         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2822 }
2823
2824 /*
2825  * pmap_testbit tests bits in pte's
2826  */
2827 static boolean_t
2828 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
2829 {
2830         pv_entry_t pv;
2831         pmap_t pmap;
2832         pt_entry_t *pte;
2833         boolean_t rv = FALSE;
2834
2835         if (m->oflags & VPO_UNMANAGED)
2836                 return (rv);
2837
2838         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2839         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2840                 pmap = PV_PMAP(pv);
2841                 PMAP_LOCK(pmap);
2842                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2843                 rv = pte_test(pte, bit);
2844                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2845                 if (rv)
2846                         break;
2847         }
2848         return (rv);
2849 }
2850
2851 /*
2852  *      pmap_page_wired_mappings:
2853  *
2854  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
2855  *      that are wired.
2856  */
2857 int
2858 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
2859 {
2860         pv_entry_t pv;
2861         pmap_t pmap;
2862         pt_entry_t *pte;
2863         int count;
2864
2865         count = 0;
2866         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
2867                 return (count);
2868         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2869         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2870                 pmap = PV_PMAP(pv);
2871                 PMAP_LOCK(pmap);
2872                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2873                 if (pte_test(pte, PTE_W))
2874                         count++;
2875                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2876         }
2877         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2878         return (count);
2879 }
2880
2881 /*
2882  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
2883  */
2884 void
2885 pmap_remove_write(vm_page_t m)
2886 {
2887         pmap_t pmap;
2888         pt_entry_t pbits, *pte;
2889         pv_entry_t pv;
2890
2891         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2892             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
2893
2894         /*
2895          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
2896          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
2897          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
2898          */
2899         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
2900         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
2901                 return;
2902         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2903         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2904                 pmap = PV_PMAP(pv);
2905                 PMAP_LOCK(pmap);
2906                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2907                 KASSERT(pte != NULL && pte_test(pte, PTE_V),
2908                     ("page on pv_list has no pte"));
2909                 pbits = *pte;
2910                 if (pte_test(&pbits, PTE_D)) {
2911                         pte_clear(&pbits, PTE_D);
2912                         vm_page_dirty(m);
2913                 }
2914                 pte_set(&pbits, PTE_RO);
2915                 if (pbits != *pte) {
2916                         *pte = pbits;
2917                         pmap_update_page(pmap, pv->pv_va, pbits);
2918                 }
2919                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2920         }
2921         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2922         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2923 }
2924
2925 /*
2926  *      pmap_ts_referenced:
2927  *
2928  *      Return the count of reference bits for a page, clearing all of them.
2929  */
2930 int
2931 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
2932 {
2933
2934         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2935             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
2936         if (m->md.pv_flags & PV_TABLE_REF) {
2937                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
2938                 m->md.pv_flags &= ~PV_TABLE_REF;
2939                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2940                 return (1);
2941         }
2942         return (0);
2943 }
2944
2945 /*
2946  *      pmap_is_modified:
2947  *
2948  *      Return whether or not the specified physical page was modified
2949  *      in any physical maps.
2950  */
2951 boolean_t
2952 pmap_is_modified(vm_page_t m)
2953 {
2954         boolean_t rv;
2955
2956         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2957             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
2958
2959         /*
2960          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
2961          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
2962          * is clear, no PTEs can have PTE_D set.
2963          */
2964         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
2965         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
2966                 return (FALSE);
2967         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2968         rv = pmap_testbit(m, PTE_D);
2969         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2970         return (rv);
2971 }
2972
2973 /* N/C */
2974
2975 /*
2976  *      pmap_is_prefaultable:
2977  *
2978  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
2979  *      for prefault.
2980  */
2981 boolean_t
2982 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2983 {
2984         pd_entry_t *pde;
2985         pt_entry_t *pte;
2986         boolean_t rv;
2987
2988         rv = FALSE;
2989         PMAP_LOCK(pmap);
2990         pde = pmap_pde(pmap, addr);
2991         if (pde != NULL && *pde != 0) {
2992                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, addr);
2993                 rv = (*pte == 0);
2994         }
2995         PMAP_UNLOCK(pmap);
2996         return (rv);
2997 }
2998
2999 /*
3000  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
3001  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
3002  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
3003  */
3004 void
3005 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
3006 {
3007         pd_entry_t *pde, *pdpe;
3008         pt_entry_t *pte;
3009         vm_offset_t va, va_next;
3010         vm_paddr_t pa;
3011         vm_page_t m;
3012
3013         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
3014                 return;
3015         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3016         PMAP_LOCK(pmap);
3017         for (; sva < eva; sva = va_next) {
3018                 pdpe = pmap_segmap(pmap, sva);
3019 #ifdef __mips_n64
3020                 if (*pdpe == 0) {
3021                         va_next = (sva + NBSEG) & ~SEGMASK;
3022                         if (va_next < sva)
3023                                 va_next = eva;
3024                         continue;
3025                 }
3026 #endif
3027                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3028                 if (va_next < sva)
3029                         va_next = eva;
3030
3031                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
3032                 if (*pde == NULL)
3033                         continue;
3034
3035                 /*
3036                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3037                  * by the current page table page, or to the end of the
3038                  * range being write protected.
3039                  */
3040                 if (va_next > eva)
3041                         va_next = eva;
3042
3043                 va = va_next;
3044                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
3045                     sva += PAGE_SIZE) {
3046                         if (!pte_test(pte, PTE_MANAGED | PTE_V)) {
3047                                 if (va != va_next) {
3048                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
3049                                         va = va_next;
3050                                 }
3051                                 continue;
3052                         }
3053                         pa = TLBLO_PTE_TO_PA(*pte);
3054                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3055                         m->md.pv_flags &= ~PV_TABLE_REF;
3056                         if (pte_test(pte, PTE_D)) {
3057                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
3058                                         /*
3059                                          * Future calls to pmap_is_modified()
3060                                          * can be avoided by making the page
3061                                          * dirty now.
3062                                          */
3063                                         vm_page_dirty(m);
3064                                 } else {
3065                                         pte_clear(pte, PTE_D);
3066                                         if (va == va_next)
3067                                                 va = sva;
3068                                 }
3069                         } else {
3070                                 /*
3071                                  * Unless PTE_D is set, any TLB entries
3072                                  * mapping "sva" don't allow write access, so
3073                                  * they needn't be invalidated.
3074                                  */
3075                                 if (va != va_next) {
3076                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
3077                                         va = va_next;
3078                                 }
3079                         }
3080                 }
3081                 if (va != va_next)
3082                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
3083         }
3084         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3085         PMAP_UNLOCK(pmap);
3086 }
3087
3088 /*
3089  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
3090  */
3091 void
3092 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3093 {
3094         pmap_t pmap;
3095         pt_entry_t *pte;
3096         pv_entry_t pv;
3097
3098         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3099             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
3100         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3101         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
3102             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
3103
3104         /*
3105          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PTE_D set.
3106          * If the object containing the page is locked and the page is not
3107          * write busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
3108          */
3109         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
3110                 return;
3111         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3112         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3113                 pmap = PV_PMAP(pv);
3114                 PMAP_LOCK(pmap);
3115                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
3116                 if (pte_test(pte, PTE_D)) {
3117                         pte_clear(pte, PTE_D);
3118                         pmap_update_page(pmap, pv->pv_va, *pte);
3119                 }
3120                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3121         }
3122         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3123 }
3124
3125 /*
3126  *      pmap_is_referenced:
3127  *
3128  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
3129  *      in any physical maps.
3130  */
3131 boolean_t
3132 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
3133 {
3134
3135         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3136             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
3137         return ((m->md.pv_flags & PV_TABLE_REF) != 0);
3138 }
3139
3140 /*
3141  * Miscellaneous support routines follow
3142  */
3143
3144 /*
3145  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
3146  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
3147  * routine is intended to be used for mapping device memory,
3148  * NOT real memory.
3149  *
3150  * Use XKPHYS uncached for 64 bit, and KSEG1 where possible for 32 bit.
3151  */
3152 void *
3153 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, vm_memattr_t ma)
3154 {
3155         vm_offset_t va, tmpva, offset;
3156
3157         /*
3158          * KSEG1 maps only first 512M of phys address space. For
3159          * pa > 0x20000000 we should make proper mapping * using pmap_kenter.
3160          */
3161         if (MIPS_DIRECT_MAPPABLE(pa + size - 1) && ma == VM_MEMATTR_UNCACHEABLE)
3162                 return ((void *)MIPS_PHYS_TO_DIRECT_UNCACHED(pa));
3163         else {
3164                 offset = pa & PAGE_MASK;
3165                 size = roundup(size + offset, PAGE_SIZE);
3166
3167                 va = kva_alloc(size);
3168                 if (!va)
3169                         panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
3170                 pa = trunc_page(pa);
3171                 for (tmpva = va; size > 0;) {
3172                         pmap_kenter_attr(tmpva, pa, ma);
3173                         size -= PAGE_SIZE;
3174                         tmpva += PAGE_SIZE;
3175                         pa += PAGE_SIZE;
3176                 }
3177         }
3178
3179         return ((void *)(va + offset));
3180 }
3181
3182 void *
3183 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3184 {
3185         return pmap_mapdev_attr(pa, size, VM_MEMATTR_UNCACHEABLE);
3186 }
3187
3188 void
3189 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
3190 {
3191 #ifndef __mips_n64
3192         vm_offset_t base, offset;
3193
3194         /* If the address is within KSEG1 then there is nothing to do */
3195         if (va >= MIPS_KSEG1_START && va <= MIPS_KSEG1_END)
3196                 return;
3197
3198         base = trunc_page(va);
3199         offset = va & PAGE_MASK;
3200         size = roundup(size + offset, PAGE_SIZE);
3201         kva_free(base, size);
3202 #endif
3203 }
3204
3205 /*
3206  * perform the pmap work for mincore
3207  */
3208 int
3209 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
3210 {
3211         pt_entry_t *ptep, pte;
3212         vm_paddr_t pa;
3213         vm_page_t m;
3214         int val;
3215
3216         PMAP_LOCK(pmap);
3217 retry:
3218         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3219         pte = (ptep != NULL) ? *ptep : 0;
3220         if (!pte_test(&pte, PTE_V)) {
3221                 val = 0;
3222                 goto out;
3223         }
3224         val = MINCORE_INCORE;
3225         if (pte_test(&pte, PTE_D))
3226                 val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3227         pa = TLBLO_PTE_TO_PA(pte);
3228         if (pte_test(&pte, PTE_MANAGED)) {
3229                 /*
3230                  * This may falsely report the given address as
3231                  * MINCORE_REFERENCED.  Unfortunately, due to the lack of
3232                  * per-PTE reference information, it is impossible to
3233                  * determine if the address is MINCORE_REFERENCED.
3234                  */
3235                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3236                 if ((m->aflags & PGA_REFERENCED) != 0)
3237                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3238         }
3239         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
3240             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
3241             pte_test(&pte, PTE_MANAGED)) {
3242                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
3243                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
3244                         goto retry;
3245         } else
3246 out:
3247                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
3248         PMAP_UNLOCK(pmap);
3249         return (val);
3250 }
3251
3252 void
3253 pmap_activate(struct thread *td)
3254 {
3255         pmap_t pmap, oldpmap;
3256         struct proc *p = td->td_proc;
3257         u_int cpuid;
3258
3259         critical_enter();
3260
3261         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
3262         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
3263         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
3264
3265         if (oldpmap)
3266                 CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
3267         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
3268         pmap_asid_alloc(pmap);
3269         if (td == curthread) {
3270                 PCPU_SET(segbase, pmap->pm_segtab);
3271                 mips_wr_entryhi(pmap->pm_asid[cpuid].asid);
3272         }
3273
3274         PCPU_SET(curpmap, pmap);
3275         critical_exit();
3276 }
3277
3278 static void
3279 pmap_sync_icache_one(void *arg __unused)
3280 {
3281
3282         mips_icache_sync_all();
3283         mips_dcache_wbinv_all();
3284 }
3285
3286 void
3287 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
3288 {
3289
3290         smp_rendezvous(NULL, pmap_sync_icache_one, NULL, NULL);
3291 }
3292
3293 /*
3294  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
3295  *      different alignment might result in more superpage mappings.
3296  */
3297 void
3298 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
3299     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
3300 {
3301         vm_offset_t superpage_offset;
3302
3303         if (size < PDRSIZE)
3304                 return;
3305         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
3306                 offset += ptoa(object->pg_color);
3307         superpage_offset = offset & PDRMASK;
3308         if (size - ((PDRSIZE - superpage_offset) & PDRMASK) < PDRSIZE ||
3309             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
3310                 return;
3311         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
3312                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
3313         else
3314                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
3315 }
3316
3317 #ifdef DDB
3318 DB_SHOW_COMMAND(ptable, ddb_pid_dump)
3319 {
3320         pmap_t pmap;
3321         struct thread *td = NULL;
3322         struct proc *p;
3323         int i, j, k;
3324         vm_paddr_t pa;
3325         vm_offset_t va;
3326
3327         if (have_addr) {
3328                 td = db_lookup_thread(addr, true);
3329                 if (td == NULL) {
3330                         db_printf("Invalid pid or tid");
3331                         return;
3332                 }
3333                 p = td->td_proc;
3334                 if (p->p_vmspace == NULL) {
3335                         db_printf("No vmspace for process");
3336                         return;
3337                 }
3338                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
3339         } else
3340                 pmap = kernel_pmap;
3341
3342         db_printf("pmap:%p segtab:%p asid:%x generation:%x\n",
3343             pmap, pmap->pm_segtab, pmap->pm_asid[0].asid,
3344             pmap->pm_asid[0].gen);
3345         for (i = 0; i < NPDEPG; i++) {
3346                 pd_entry_t *pdpe;
3347                 pt_entry_t *pde;
3348                 pt_entry_t pte;
3349
3350                 pdpe = (pd_entry_t *)pmap->pm_segtab[i];
3351                 if (pdpe == NULL)
3352                         continue;
3353                 db_printf("[%4d] %p\n", i, pdpe);
3354 #ifdef __mips_n64
3355                 for (j = 0; j < NPDEPG; j++) {
3356                         pde = (pt_entry_t *)pdpe[j];
3357                         if (pde == NULL)
3358                                 continue;
3359                         db_printf("\t[%4d] %p\n", j, pde);
3360 #else
3361                 {
3362                         j = 0;
3363                         pde =  (pt_entry_t *)pdpe;
3364 #endif
3365                         for (k = 0; k < NPTEPG; k++) {
3366                                 pte = pde[k];
3367                                 if (pte == 0 || !pte_test(&pte, PTE_V))
3368                                         continue;
3369                                 pa = TLBLO_PTE_TO_PA(pte);
3370                                 va = ((u_long)i << SEGSHIFT) | (j << PDRSHIFT) | (k << PAGE_SHIFT);
3371                                 db_printf("\t\t[%04d] va: %p pte: %8jx pa:%jx\n",
3372                                        k, (void *)va, (uintmax_t)pte, (uintmax_t)pa);
3373                         }
3374                 }
3375         }
3376 }
3377 #endif
3378
3379 /*
3380  * Allocate TLB address space tag (called ASID or TLBPID) and return it.
3381  * It takes almost as much or more time to search the TLB for a
3382  * specific ASID and flush those entries as it does to flush the entire TLB.
3383  * Therefore, when we allocate a new ASID, we just take the next number. When
3384  * we run out of numbers, we flush the TLB, increment the generation count
3385  * and start over. ASID zero is reserved for kernel use.
3386  */
3387 static void
3388 pmap_asid_alloc(pmap)
3389         pmap_t pmap;
3390 {
3391         if (pmap->pm_asid[PCPU_GET(cpuid)].asid != PMAP_ASID_RESERVED &&
3392             pmap->pm_asid[PCPU_GET(cpuid)].gen == PCPU_GET(asid_generation));
3393         else {
3394                 if (PCPU_GET(next_asid) == pmap_max_asid) {
3395                         tlb_invalidate_all_user(NULL);
3396                         PCPU_SET(asid_generation,
3397                             (PCPU_GET(asid_generation) + 1) & ASIDGEN_MASK);
3398                         if (PCPU_GET(asid_generation) == 0) {
3399                                 PCPU_SET(asid_generation, 1);
3400                         }
3401                         PCPU_SET(next_asid, 1); /* 0 means invalid */
3402                 }
3403                 pmap->pm_asid[PCPU_GET(cpuid)].asid = PCPU_GET(next_asid);
3404                 pmap->pm_asid[PCPU_GET(cpuid)].gen = PCPU_GET(asid_generation);
3405                 PCPU_SET(next_asid, PCPU_GET(next_asid) + 1);
3406         }
3407 }
3408
3409 static pt_entry_t
3410 init_pte_prot(vm_page_t m, vm_prot_t access, vm_prot_t prot)
3411 {
3412         pt_entry_t rw;
3413
3414         if (!(prot & VM_PROT_WRITE))
3415                 rw = PTE_V | PTE_RO;
3416         else if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3417                 if ((access & VM_PROT_WRITE) != 0)
3418                         rw = PTE_V | PTE_D;
3419                 else
3420                         rw = PTE_V;
3421         } else
3422                 /* Needn't emulate a modified bit for unmanaged pages. */
3423                 rw = PTE_V | PTE_D;
3424         return (rw);
3425 }
3426
3427 /*
3428  * pmap_emulate_modified : do dirty bit emulation
3429  *
3430  * On SMP, update just the local TLB, other CPUs will update their
3431  * TLBs from PTE lazily, if they get the exception.
3432  * Returns 0 in case of sucess, 1 if the page is read only and we
3433  * need to fault.
3434  */
3435 int
3436 pmap_emulate_modified(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
3437 {
3438         pt_entry_t *pte;
3439
3440         PMAP_LOCK(pmap);
3441         pte = pmap_pte(pmap, va);
3442         if (pte == NULL)
3443                 panic("pmap_emulate_modified: can't find PTE");
3444 #ifdef SMP
3445         /* It is possible that some other CPU changed m-bit */
3446         if (!pte_test(pte, PTE_V) || pte_test(pte, PTE_D)) {
3447                 tlb_update(pmap, va, *pte);
3448                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3449                 return (0);
3450         }
3451 #else
3452         if (!pte_test(pte, PTE_V) || pte_test(pte, PTE_D))
3453                 panic("pmap_emulate_modified: invalid pte");
3454 #endif
3455         if (pte_test(pte, PTE_RO)) {
3456                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3457                 return (1);
3458         }
3459         pte_set(pte, PTE_D);
3460         tlb_update(pmap, va, *pte);
3461         if (!pte_test(pte, PTE_MANAGED))
3462                 panic("pmap_emulate_modified: unmanaged page");
3463         PMAP_UNLOCK(pmap);
3464         return (0);
3465 }
3466
3467 /*
3468  *      Routine:        pmap_kextract
3469  *      Function:
3470  *              Extract the physical page address associated
3471  *              virtual address.
3472  */
3473 vm_paddr_t
3474 pmap_kextract(vm_offset_t va)
3475 {
3476         int mapped;
3477
3478         /*
3479          * First, the direct-mapped regions.
3480          */
3481 #if defined(__mips_n64)
3482         if (va >= MIPS_XKPHYS_START && va < MIPS_XKPHYS_END)
3483                 return (MIPS_XKPHYS_TO_PHYS(va));
3484 #endif
3485         if (va >= MIPS_KSEG0_START && va < MIPS_KSEG0_END)
3486                 return (MIPS_KSEG0_TO_PHYS(va));
3487
3488         if (va >= MIPS_KSEG1_START && va < MIPS_KSEG1_END)
3489                 return (MIPS_KSEG1_TO_PHYS(va));
3490
3491         /*
3492          * User virtual addresses.
3493          */
3494         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3495                 pt_entry_t *ptep;
3496
3497                 if (curproc && curproc->p_vmspace) {
3498                         ptep = pmap_pte(&curproc->p_vmspace->vm_pmap, va);
3499                         if (ptep) {
3500                                 return (TLBLO_PTE_TO_PA(*ptep) |
3501                                     (va & PAGE_MASK));
3502                         }
3503                         return (0);
3504                 }
3505         }
3506
3507         /*
3508          * Should be kernel virtual here, otherwise fail
3509          */
3510         mapped = (va >= MIPS_KSEG2_START || va < MIPS_KSEG2_END);
3511 #if defined(__mips_n64)
3512         mapped = mapped || (va >= MIPS_XKSEG_START || va < MIPS_XKSEG_END);
3513 #endif
3514         /*
3515          * Kernel virtual.
3516          */
3517
3518         if (mapped) {
3519                 pt_entry_t *ptep;
3520
3521                 /* Is the kernel pmap initialized? */
3522                 if (!CPU_EMPTY(&kernel_pmap->pm_active)) {
3523                         /* It's inside the virtual address range */
3524                         ptep = pmap_pte(kernel_pmap, va);
3525                         if (ptep) {
3526                                 return (TLBLO_PTE_TO_PA(*ptep) |
3527                                     (va & PAGE_MASK));
3528                         }
3529                 }
3530                 return (0);
3531         }
3532
3533         panic("%s for unknown address space %p.", __func__, (void *)va);
3534 }
3535
3536
3537 void
3538 pmap_flush_pvcache(vm_page_t m)
3539 {
3540         pv_entry_t pv;
3541
3542         if (m != NULL) {
3543                 for (pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list); pv;
3544                     pv = TAILQ_NEXT(pv, pv_list)) {
3545                         mips_dcache_wbinv_range_index(pv->pv_va, PAGE_SIZE);
3546                 }
3547         }
3548 }
3549
3550 void
3551 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
3552 {
3553
3554         /*
3555          * It appears that this function can only be called before any mappings
3556          * for the page are established.  If this ever changes, this code will
3557          * need to walk the pv_list and make each of the existing mappings
3558          * uncacheable, being careful to sync caches and PTEs (and maybe
3559          * invalidate TLB?) for any current mapping it modifies.
3560          */
3561         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) != NULL)
3562                 panic("Can't change memattr on page with existing mappings");
3563
3564         /* Clean memattr portion of pv_flags */
3565         m->md.pv_flags &= ~PV_MEMATTR_MASK;
3566         m->md.pv_flags |= (ma << PV_MEMATTR_SHIFT) & PV_MEMATTR_MASK;
3567 }
3568
3569 static __inline void
3570 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, vm_memattr_t ma)
3571 {
3572         u_int npte;
3573
3574         npte = *(u_int *)pte;
3575         npte &= ~PTE_C_MASK;
3576         npte |= PTE_C(ma);
3577         *pte = npte;
3578 }
3579
3580 int
3581 pmap_change_attr(vm_offset_t sva, vm_size_t size, vm_memattr_t ma)
3582 {
3583         pd_entry_t *pde, *pdpe;
3584         pt_entry_t *pte;
3585         vm_offset_t ova, eva, va, va_next;
3586         pmap_t pmap;
3587
3588         ova = sva;
3589         eva = sva + size;
3590         if (eva < sva)
3591                 return (EINVAL);
3592
3593         pmap = kernel_pmap;
3594         PMAP_LOCK(pmap);
3595
3596         for (; sva < eva; sva = va_next) {
3597                 pdpe = pmap_segmap(pmap, sva);
3598 #ifdef __mips_n64
3599                 if (*pdpe == 0) {
3600                         va_next = (sva + NBSEG) & ~SEGMASK;
3601                         if (va_next < sva)
3602                                 va_next = eva;
3603                         continue;
3604                 }
3605 #endif
3606                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3607                 if (va_next < sva)
3608                         va_next = eva;
3609
3610                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
3611                 if (*pde == NULL)
3612                         continue;
3613
3614                 /*
3615                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3616                  * by the current page table page, or to the end of the
3617                  * range being removed.
3618                  */
3619                 if (va_next > eva)
3620                         va_next = eva;
3621
3622                 va = va_next;
3623                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
3624                     sva += PAGE_SIZE) {
3625                         if (!pte_test(pte, PTE_V) || pte_cache_bits(pte) == ma) {
3626                                 if (va != va_next) {
3627                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
3628                                         va = va_next;
3629                                 }
3630                                 continue;
3631                         }
3632                         if (va == va_next)
3633                                 va = sva;
3634
3635                         pmap_pte_attr(pte, ma);
3636                 }
3637                 if (va != va_next)
3638                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
3639         }
3640         PMAP_UNLOCK(pmap);
3641
3642         /* Flush caches to be in the safe side */
3643         mips_dcache_wbinv_range(ova, size);
3644         return 0;
3645 }