sys/mips/mips/pmap.c

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