sys/powerpc/aim/mmu_oea64.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
   3  *
   4  * Copyright (c) 2008-2015 Nathan Whitehorn
   5  * All rights reserved.
   6  *
   7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  * modification, are permitted provided that the following conditions
   9  * are met:
  10  *
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  16  *
  17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  18  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  19  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  20  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  21  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  22  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  23  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  24  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  25  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
  26  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  27  */
  28
  29 #include <sys/cdefs.h>
  30 __FBSDID("$FreeBSD$");
  31
  32 /*
  33  * Manages physical address maps.
  34  *
  35  * Since the information managed by this module is also stored by the
  36  * logical address mapping module, this module may throw away valid virtual
  37  * to physical mappings at almost any time.  However, invalidations of
  38  * mappings must be done as requested.
  39  *
  40  * In order to cope with hardware architectures which make virtual to
  41  * physical map invalidates expensive, this module may delay invalidate
  42  * reduced protection operations until such time as they are actually
  43  * necessary.  This module is given full information as to which processors
  44  * are currently using which maps, and to when physical maps must be made
  45  * correct.
  46  */
  47
  48 #include "opt_compat.h"
  49 #include "opt_kstack_pages.h"
  50
  51 #include <sys/param.h>
  52 #include <sys/kernel.h>
  53 #include <sys/conf.h>
  54 #include <sys/queue.h>
  55 #include <sys/cpuset.h>
  56 #include <sys/kerneldump.h>
  57 #include <sys/ktr.h>
  58 #include <sys/lock.h>
  59 #include <sys/msgbuf.h>
  60 #include <sys/malloc.h>
  61 #include <sys/mutex.h>
  62 #include <sys/proc.h>
  63 #include <sys/rwlock.h>
  64 #include <sys/sched.h>
  65 #include <sys/sysctl.h>
  66 #include <sys/systm.h>
  67 #include <sys/vmmeter.h>
  68 #include <sys/smp.h>
  69
  70 #include <sys/kdb.h>
  71
  72 #include <dev/ofw/openfirm.h>
  73
  74 #include <vm/vm.h>
  75 #include <vm/vm_param.h>
  76 #include <vm/vm_kern.h>
  77 #include <vm/vm_page.h>
  78 #include <vm/vm_map.h>
  79 #include <vm/vm_object.h>
  80 #include <vm/vm_extern.h>
  81 #include <vm/vm_pageout.h>
  82 #include <vm/uma.h>
  83
  84 #include <machine/_inttypes.h>
  85 #include <machine/cpu.h>
  86 #include <machine/platform.h>
  87 #include <machine/frame.h>
  88 #include <machine/md_var.h>
  89 #include <machine/psl.h>
  90 #include <machine/bat.h>
  91 #include <machine/hid.h>
  92 #include <machine/pte.h>
  93 #include <machine/sr.h>
  94 #include <machine/trap.h>
  95 #include <machine/mmuvar.h>
  96
  97 #include "mmu_oea64.h"
  98 #include "mmu_if.h"
  99 #include "moea64_if.h"
 100
 101 void moea64_release_vsid(uint64_t vsid);
 102 uintptr_t moea64_get_unique_vsid(void);
 103
 104 #define DISABLE_TRANS(msr)      msr = mfmsr(); mtmsr(msr & ~PSL_DR)
 105 #define ENABLE_TRANS(msr)       mtmsr(msr)
 106
 107 #define VSID_MAKE(sr, hash)     ((sr) | (((hash) & 0xfffff) << 4))
 108 #define VSID_TO_HASH(vsid)      (((vsid) >> 4) & 0xfffff)
 109 #define VSID_HASH_MASK          0x0000007fffffffffULL
 110
 111 /*
 112  * Locking semantics:
 113  *
 114  * There are two locks of interest: the page locks and the pmap locks, which
 115  * protect their individual PVO lists and are locked in that order. The contents
 116  * of all PVO entries are protected by the locks of their respective pmaps.
 117  * The pmap of any PVO is guaranteed not to change so long as the PVO is linked
 118  * into any list.
 119  *
 120  */
 121
 122 #define PV_LOCK_COUNT   PA_LOCK_COUNT*3
 123 static struct mtx_padalign pv_lock[PV_LOCK_COUNT];
 124
 125 #define PV_LOCKPTR(pa)  ((struct mtx *)(&pv_lock[pa_index(pa) % PV_LOCK_COUNT]))
 126 #define PV_LOCK(pa)             mtx_lock(PV_LOCKPTR(pa))
 127 #define PV_UNLOCK(pa)           mtx_unlock(PV_LOCKPTR(pa))
 128 #define PV_LOCKASSERT(pa)       mtx_assert(PV_LOCKPTR(pa), MA_OWNED)
 129 #define PV_PAGE_LOCK(m)         PV_LOCK(VM_PAGE_TO_PHYS(m))
 130 #define PV_PAGE_UNLOCK(m)       PV_UNLOCK(VM_PAGE_TO_PHYS(m))
 131 #define PV_PAGE_LOCKASSERT(m)   PV_LOCKASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m))
 132
 133 struct ofw_map {
 134         cell_t  om_va;
 135         cell_t  om_len;
 136         uint64_t om_pa;
 137         cell_t  om_mode;
 138 };
 139
 140 extern unsigned char _etext[];
 141 extern unsigned char _end[];
 142
 143 extern void *slbtrap, *slbtrapend;
 144
 145 /*
 146  * Map of physical memory regions.
 147  */
 148 static struct   mem_region *regions;
 149 static struct   mem_region *pregions;
 150 static u_int    phys_avail_count;
 151 static int      regions_sz, pregions_sz;
 152
 153 extern void bs_remap_earlyboot(void);
 154
 155 /*
 156  * Lock for the SLB tables.
 157  */
 158 struct mtx      moea64_slb_mutex;
 159
 160 /*
 161  * PTEG data.
 162  */
 163 u_int           moea64_pteg_count;
 164 u_int           moea64_pteg_mask;
 165
 166 /*
 167  * PVO data.
 168  */
 169
 170 uma_zone_t      moea64_pvo_zone; /* zone for pvo entries */
 171
 172 static struct   pvo_entry *moea64_bpvo_pool;
 173 static int      moea64_bpvo_pool_index = 0;
 174 static int      moea64_bpvo_pool_size = 327680;
 175 TUNABLE_INT("machdep.moea64_bpvo_pool_size", &moea64_bpvo_pool_size);
 176 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, moea64_allocated_bpvo_entries, CTLFLAG_RD,
 177     &moea64_bpvo_pool_index, 0, "");
 178
 179 #define VSID_NBPW       (sizeof(u_int32_t) * 8)
 180 #ifdef __powerpc64__
 181 #define NVSIDS          (NPMAPS * 16)
 182 #define VSID_HASHMASK   0xffffffffUL
 183 #else
 184 #define NVSIDS          NPMAPS
 185 #define VSID_HASHMASK   0xfffffUL
 186 #endif
 187 static u_int    moea64_vsid_bitmap[NVSIDS / VSID_NBPW];
 188
 189 static boolean_t moea64_initialized = FALSE;
 190
 191 /*
 192  * Statistics.
 193  */
 194 u_int   moea64_pte_valid = 0;
 195 u_int   moea64_pte_overflow = 0;
 196 u_int   moea64_pvo_entries = 0;
 197 u_int   moea64_pvo_enter_calls = 0;
 198 u_int   moea64_pvo_remove_calls = 0;
 199 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, moea64_pte_valid, CTLFLAG_RD,
 200     &moea64_pte_valid, 0, "");
 201 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, moea64_pte_overflow, CTLFLAG_RD,
 202     &moea64_pte_overflow, 0, "");
 203 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, moea64_pvo_entries, CTLFLAG_RD,
 204     &moea64_pvo_entries, 0, "");
 205 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, moea64_pvo_enter_calls, CTLFLAG_RD,
 206     &moea64_pvo_enter_calls, 0, "");
 207 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, moea64_pvo_remove_calls, CTLFLAG_RD,
 208     &moea64_pvo_remove_calls, 0, "");
 209
 210 vm_offset_t     moea64_scratchpage_va[2];
 211 struct pvo_entry *moea64_scratchpage_pvo[2];
 212 struct  mtx     moea64_scratchpage_mtx;
 213
 214 uint64_t        moea64_large_page_mask = 0;
 215 uint64_t        moea64_large_page_size = 0;
 216 int             moea64_large_page_shift = 0;
 217
 218 /*
 219  * PVO calls.
 220  */
 221 static int      moea64_pvo_enter(mmu_t mmu, struct pvo_entry *pvo,
 222                     struct pvo_head *pvo_head);
 223 static void     moea64_pvo_remove_from_pmap(mmu_t mmu, struct pvo_entry *pvo);
 224 static void     moea64_pvo_remove_from_page(mmu_t mmu, struct pvo_entry *pvo);
 225 static struct   pvo_entry *moea64_pvo_find_va(pmap_t, vm_offset_t);
 226
 227 /*
 228  * Utility routines.
 229  */
 230 static boolean_t        moea64_query_bit(mmu_t, vm_page_t, uint64_t);
 231 static u_int            moea64_clear_bit(mmu_t, vm_page_t, uint64_t);
 232 static void             moea64_kremove(mmu_t, vm_offset_t);
 233 static void             moea64_syncicache(mmu_t, pmap_t pmap, vm_offset_t va,
 234                             vm_paddr_t pa, vm_size_t sz);
 235 static void             moea64_pmap_init_qpages(void);
 236
 237 /*
 238  * Kernel MMU interface
 239  */
 240 void moea64_clear_modify(mmu_t, vm_page_t);
 241 void moea64_copy_page(mmu_t, vm_page_t, vm_page_t);
 242 void moea64_copy_pages(mmu_t mmu, vm_page_t *ma, vm_offset_t a_offset,
 243     vm_page_t *mb, vm_offset_t b_offset, int xfersize);
 244 int moea64_enter(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t, vm_prot_t,
 245     u_int flags, int8_t psind);
 246 void moea64_enter_object(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, vm_offset_t, vm_page_t,
 247     vm_prot_t);
 248 void moea64_enter_quick(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t, vm_prot_t);
 249 vm_paddr_t moea64_extract(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t);
 250 vm_page_t moea64_extract_and_hold(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, vm_prot_t);
 251 void moea64_init(mmu_t);
 252 boolean_t moea64_is_modified(mmu_t, vm_page_t);
 253 boolean_t moea64_is_prefaultable(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t);
 254 boolean_t moea64_is_referenced(mmu_t, vm_page_t);
 255 int moea64_ts_referenced(mmu_t, vm_page_t);
 256 vm_offset_t moea64_map(mmu_t, vm_offset_t *, vm_paddr_t, vm_paddr_t, int);
 257 boolean_t moea64_page_exists_quick(mmu_t, pmap_t, vm_page_t);
 258 void moea64_page_init(mmu_t, vm_page_t);
 259 int moea64_page_wired_mappings(mmu_t, vm_page_t);
 260 void moea64_pinit(mmu_t, pmap_t);
 261 void moea64_pinit0(mmu_t, pmap_t);
 262 void moea64_protect(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, vm_offset_t, vm_prot_t);
 263 void moea64_qenter(mmu_t, vm_offset_t, vm_page_t *, int);
 264 void moea64_qremove(mmu_t, vm_offset_t, int);
 265 void moea64_release(mmu_t, pmap_t);
 266 void moea64_remove(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, vm_offset_t);
 267 void moea64_remove_pages(mmu_t, pmap_t);
 268 void moea64_remove_all(mmu_t, vm_page_t);
 269 void moea64_remove_write(mmu_t, vm_page_t);
 270 void moea64_unwire(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, vm_offset_t);
 271 void moea64_zero_page(mmu_t, vm_page_t);
 272 void moea64_zero_page_area(mmu_t, vm_page_t, int, int);
 273 void moea64_activate(mmu_t, struct thread *);
 274 void moea64_deactivate(mmu_t, struct thread *);
 275 void *moea64_mapdev(mmu_t, vm_paddr_t, vm_size_t);
 276 void *moea64_mapdev_attr(mmu_t, vm_paddr_t, vm_size_t, vm_memattr_t);
 277 void moea64_unmapdev(mmu_t, vm_offset_t, vm_size_t);
 278 vm_paddr_t moea64_kextract(mmu_t, vm_offset_t);
 279 void moea64_page_set_memattr(mmu_t, vm_page_t m, vm_memattr_t ma);
 280 void moea64_kenter_attr(mmu_t, vm_offset_t, vm_paddr_t, vm_memattr_t ma);
 281 void moea64_kenter(mmu_t, vm_offset_t, vm_paddr_t);
 282 boolean_t moea64_dev_direct_mapped(mmu_t, vm_paddr_t, vm_size_t);
 283 static void moea64_sync_icache(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, vm_size_t);
 284 void moea64_dumpsys_map(mmu_t mmu, vm_paddr_t pa, size_t sz,
 285     void **va);
 286 void moea64_scan_init(mmu_t mmu);
 287 vm_offset_t moea64_quick_enter_page(mmu_t mmu, vm_page_t m);
 288 void moea64_quick_remove_page(mmu_t mmu, vm_offset_t addr);
 289 static int moea64_map_user_ptr(mmu_t mmu, pmap_t pm,
 290     volatile const void *uaddr, void **kaddr, size_t ulen, size_t *klen);
 291 static int moea64_decode_kernel_ptr(mmu_t mmu, vm_offset_t addr,
 292     int *is_user, vm_offset_t *decoded_addr);
 293
 294
 295 static mmu_method_t moea64_methods[] = {
 296         MMUMETHOD(mmu_clear_modify,     moea64_clear_modify),
 297         MMUMETHOD(mmu_copy_page,        moea64_copy_page),
 298         MMUMETHOD(mmu_copy_pages,       moea64_copy_pages),
 299         MMUMETHOD(mmu_enter,            moea64_enter),
 300         MMUMETHOD(mmu_enter_object,     moea64_enter_object),
 301         MMUMETHOD(mmu_enter_quick,      moea64_enter_quick),
 302         MMUMETHOD(mmu_extract,          moea64_extract),
 303         MMUMETHOD(mmu_extract_and_hold, moea64_extract_and_hold),
 304         MMUMETHOD(mmu_init,             moea64_init),
 305         MMUMETHOD(mmu_is_modified,      moea64_is_modified),
 306         MMUMETHOD(mmu_is_prefaultable,  moea64_is_prefaultable),
 307         MMUMETHOD(mmu_is_referenced,    moea64_is_referenced),
 308         MMUMETHOD(mmu_ts_referenced,    moea64_ts_referenced),
 309         MMUMETHOD(mmu_map,              moea64_map),
 310         MMUMETHOD(mmu_page_exists_quick,moea64_page_exists_quick),
 311         MMUMETHOD(mmu_page_init,        moea64_page_init),
 312         MMUMETHOD(mmu_page_wired_mappings,moea64_page_wired_mappings),
 313         MMUMETHOD(mmu_pinit,            moea64_pinit),
 314         MMUMETHOD(mmu_pinit0,           moea64_pinit0),
 315         MMUMETHOD(mmu_protect,          moea64_protect),
 316         MMUMETHOD(mmu_qenter,           moea64_qenter),
 317         MMUMETHOD(mmu_qremove,          moea64_qremove),
 318         MMUMETHOD(mmu_release,          moea64_release),
 319         MMUMETHOD(mmu_remove,           moea64_remove),
 320         MMUMETHOD(mmu_remove_pages,     moea64_remove_pages),
 321         MMUMETHOD(mmu_remove_all,       moea64_remove_all),
 322         MMUMETHOD(mmu_remove_write,     moea64_remove_write),
 323         MMUMETHOD(mmu_sync_icache,      moea64_sync_icache),
 324         MMUMETHOD(mmu_unwire,           moea64_unwire),
 325         MMUMETHOD(mmu_zero_page,        moea64_zero_page),
 326         MMUMETHOD(mmu_zero_page_area,   moea64_zero_page_area),
 327         MMUMETHOD(mmu_activate,         moea64_activate),
 328         MMUMETHOD(mmu_deactivate,       moea64_deactivate),
 329         MMUMETHOD(mmu_page_set_memattr, moea64_page_set_memattr),
 330         MMUMETHOD(mmu_quick_enter_page, moea64_quick_enter_page),
 331         MMUMETHOD(mmu_quick_remove_page, moea64_quick_remove_page),
 332
 333         /* Internal interfaces */
 334         MMUMETHOD(mmu_mapdev,           moea64_mapdev),
 335         MMUMETHOD(mmu_mapdev_attr,      moea64_mapdev_attr),
 336         MMUMETHOD(mmu_unmapdev,         moea64_unmapdev),
 337         MMUMETHOD(mmu_kextract,         moea64_kextract),
 338         MMUMETHOD(mmu_kenter,           moea64_kenter),
 339         MMUMETHOD(mmu_kenter_attr,      moea64_kenter_attr),
 340         MMUMETHOD(mmu_dev_direct_mapped,moea64_dev_direct_mapped),
 341         MMUMETHOD(mmu_scan_init,        moea64_scan_init),
 342         MMUMETHOD(mmu_dumpsys_map,      moea64_dumpsys_map),
 343         MMUMETHOD(mmu_map_user_ptr,     moea64_map_user_ptr),
 344         MMUMETHOD(mmu_decode_kernel_ptr, moea64_decode_kernel_ptr),
 345
 346         { 0, 0 }
 347 };
 348
 349 MMU_DEF(oea64_mmu, "mmu_oea64_base", moea64_methods, 0);
 350
 351 static struct pvo_head *
 352 vm_page_to_pvoh(vm_page_t m)
 353 {
 354
 355         mtx_assert(PV_LOCKPTR(VM_PAGE_TO_PHYS(m)), MA_OWNED);
 356         return (&m->md.mdpg_pvoh);
 357 }
 358
 359 static struct pvo_entry *
 360 alloc_pvo_entry(int bootstrap)
 361 {
 362         struct pvo_entry *pvo;
 363
 364         if (!moea64_initialized || bootstrap) {
 365                 if (moea64_bpvo_pool_index >= moea64_bpvo_pool_size) {
 366                         panic("moea64_enter: bpvo pool exhausted, %d, %d, %zd",
 367                               moea64_bpvo_pool_index, moea64_bpvo_pool_size,
 368                               moea64_bpvo_pool_size * sizeof(struct pvo_entry));
 369                 }
 370                 pvo = &moea64_bpvo_pool[
 371                     atomic_fetchadd_int(&moea64_bpvo_pool_index, 1)];
 372                 bzero(pvo, sizeof(*pvo));
 373                 pvo->pvo_vaddr = PVO_BOOTSTRAP;
 374         } else {
 375                 pvo = uma_zalloc(moea64_pvo_zone, M_NOWAIT);
 376                 bzero(pvo, sizeof(*pvo));
 377         }
 378
 379         return (pvo);
 380 }
 381
 382
 383 static void
 384 init_pvo_entry(struct pvo_entry *pvo, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 385 {
 386         uint64_t vsid;
 387         uint64_t hash;
 388         int shift;
 389
 390         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
 391
 392         pvo->pvo_pmap = pmap;
 393         va &= ~ADDR_POFF;
 394         pvo->pvo_vaddr |= va;
 395         vsid = va_to_vsid(pmap, va);
 396         pvo->pvo_vpn = (uint64_t)((va & ADDR_PIDX) >> ADDR_PIDX_SHFT)
 397             | (vsid << 16);
 398
 399         shift = (pvo->pvo_vaddr & PVO_LARGE) ? moea64_large_page_shift :
 400             ADDR_PIDX_SHFT;
 401         hash = (vsid & VSID_HASH_MASK) ^ (((uint64_t)va & ADDR_PIDX) >> shift);
 402         pvo->pvo_pte.slot = (hash & moea64_pteg_mask) << 3;
 403 }
 404
 405 static void
 406 free_pvo_entry(struct pvo_entry *pvo)
 407 {
 408
 409         if (!(pvo->pvo_vaddr & PVO_BOOTSTRAP))
 410                 uma_zfree(moea64_pvo_zone, pvo);
 411 }
 412
 413 void
 414 moea64_pte_from_pvo(const struct pvo_entry *pvo, struct lpte *lpte)
 415 {
 416
 417         lpte->pte_hi = (pvo->pvo_vpn >> (ADDR_API_SHFT64 - ADDR_PIDX_SHFT)) &
 418             LPTE_AVPN_MASK;
 419         lpte->pte_hi |= LPTE_VALID;
 420
 421         if (pvo->pvo_vaddr & PVO_LARGE)
 422                 lpte->pte_hi |= LPTE_BIG;
 423         if (pvo->pvo_vaddr & PVO_WIRED)
 424                 lpte->pte_hi |= LPTE_WIRED;
 425         if (pvo->pvo_vaddr & PVO_HID)
 426                 lpte->pte_hi |= LPTE_HID;
 427
 428         lpte->pte_lo = pvo->pvo_pte.pa; /* Includes WIMG bits */
 429         if (pvo->pvo_pte.prot & VM_PROT_WRITE)
 430                 lpte->pte_lo |= LPTE_BW;
 431         else
 432                 lpte->pte_lo |= LPTE_BR;
 433
 434         if (!(pvo->pvo_pte.prot & VM_PROT_EXECUTE))
 435                 lpte->pte_lo |= LPTE_NOEXEC;
 436 }
 437
 438 static __inline uint64_t
 439 moea64_calc_wimg(vm_paddr_t pa, vm_memattr_t ma)
 440 {
 441         uint64_t pte_lo;
 442         int i;
 443
 444         if (ma != VM_MEMATTR_DEFAULT) {
 445                 switch (ma) {
 446                 case VM_MEMATTR_UNCACHEABLE:
 447                         return (LPTE_I | LPTE_G);
 448                 case VM_MEMATTR_CACHEABLE:
 449                         return (LPTE_M);
 450                 case VM_MEMATTR_WRITE_COMBINING:
 451                 case VM_MEMATTR_WRITE_BACK:
 452                 case VM_MEMATTR_PREFETCHABLE:
 453                         return (LPTE_I);
 454                 case VM_MEMATTR_WRITE_THROUGH:
 455                         return (LPTE_W | LPTE_M);
 456                 }
 457         }
 458
 459         /*
 460          * Assume the page is cache inhibited and access is guarded unless
 461          * it's in our available memory array.
 462          */
 463         pte_lo = LPTE_I | LPTE_G;
 464         for (i = 0; i < pregions_sz; i++) {
 465                 if ((pa >= pregions[i].mr_start) &&
 466                     (pa < (pregions[i].mr_start + pregions[i].mr_size))) {
 467                         pte_lo &= ~(LPTE_I | LPTE_G);
 468                         pte_lo |= LPTE_M;
 469                         break;
 470                 }
 471         }
 472
 473         return pte_lo;
 474 }
 475
 476 /*
 477  * Quick sort callout for comparing memory regions.
 478  */
 479 static int      om_cmp(const void *a, const void *b);
 480
 481 static int
 482 om_cmp(const void *a, const void *b)
 483 {
 484         const struct    ofw_map *mapa;
 485         const struct    ofw_map *mapb;
 486
 487         mapa = a;
 488         mapb = b;
 489         if (mapa->om_pa < mapb->om_pa)
 490                 return (-1);
 491         else if (mapa->om_pa > mapb->om_pa)
 492                 return (1);
 493         else
 494                 return (0);
 495 }
 496
 497 static void
 498 moea64_add_ofw_mappings(mmu_t mmup, phandle_t mmu, size_t sz)
 499 {
 500         struct ofw_map  translations[sz/(4*sizeof(cell_t))]; /*>= 4 cells per */
 501         pcell_t         acells, trans_cells[sz/sizeof(cell_t)];
 502         struct pvo_entry *pvo;
 503         register_t      msr;
 504         vm_offset_t     off;
 505         vm_paddr_t      pa_base;
 506         int             i, j;
 507
 508         bzero(translations, sz);
 509         OF_getencprop(OF_finddevice("/"), "#address-cells", &acells,
 510             sizeof(acells));
 511         if (OF_getencprop(mmu, "translations", trans_cells, sz) == -1)
 512                 panic("moea64_bootstrap: can't get ofw translations");
 513
 514         CTR0(KTR_PMAP, "moea64_add_ofw_mappings: translations");
 515         sz /= sizeof(cell_t);
 516         for (i = 0, j = 0; i < sz; j++) {
 517                 translations[j].om_va = trans_cells[i++];
 518                 translations[j].om_len = trans_cells[i++];
 519                 translations[j].om_pa = trans_cells[i++];
 520                 if (acells == 2) {
 521                         translations[j].om_pa <<= 32;
 522                         translations[j].om_pa |= trans_cells[i++];
 523                 }
 524                 translations[j].om_mode = trans_cells[i++];
 525         }
 526         KASSERT(i == sz, ("Translations map has incorrect cell count (%d/%zd)",
 527             i, sz));
 528
 529         sz = j;
 530         qsort(translations, sz, sizeof (*translations), om_cmp);
 531
 532         for (i = 0; i < sz; i++) {
 533                 pa_base = translations[i].om_pa;
 534               #ifndef __powerpc64__
 535                 if ((translations[i].om_pa >> 32) != 0)
 536                         panic("OFW translations above 32-bit boundary!");
 537               #endif
 538
 539                 if (pa_base % PAGE_SIZE)
 540                         panic("OFW translation not page-aligned (phys)!");
 541                 if (translations[i].om_va % PAGE_SIZE)
 542                         panic("OFW translation not page-aligned (virt)!");
 543
 544                 CTR3(KTR_PMAP, "translation: pa=%#zx va=%#x len=%#x",
 545                     pa_base, translations[i].om_va, translations[i].om_len);
 546
 547                 /* Now enter the pages for this mapping */
 548
 549                 DISABLE_TRANS(msr);
 550                 for (off = 0; off < translations[i].om_len; off += PAGE_SIZE) {
 551                         /* If this address is direct-mapped, skip remapping */
 552                         if (hw_direct_map &&
 553                             translations[i].om_va == PHYS_TO_DMAP(pa_base) &&
 554                             moea64_calc_wimg(pa_base + off, VM_MEMATTR_DEFAULT)                             == LPTE_M)
 555                                 continue;
 556
 557                         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
 558                         pvo = moea64_pvo_find_va(kernel_pmap,
 559                             translations[i].om_va + off);
 560                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
 561                         if (pvo != NULL)
 562                                 continue;
 563
 564                         moea64_kenter(mmup, translations[i].om_va + off,
 565                             pa_base + off);
 566                 }
 567                 ENABLE_TRANS(msr);
 568         }
 569 }
 570
 571 #ifdef __powerpc64__
 572 static void
 573 moea64_probe_large_page(void)
 574 {
 575         uint16_t pvr = mfpvr() >> 16;
 576
 577         switch (pvr) {
 578         case IBM970:
 579         case IBM970FX:
 580         case IBM970MP:
 581                 powerpc_sync(); isync();
 582                 mtspr(SPR_HID4, mfspr(SPR_HID4) & ~HID4_970_DISABLE_LG_PG);
 583                 powerpc_sync(); isync();
 584
 585                 /* FALLTHROUGH */
 586         default:
 587                 if (moea64_large_page_size == 0) {
 588                         moea64_large_page_size = 0x1000000; /* 16 MB */
 589                         moea64_large_page_shift = 24;
 590                 }
 591         }
 592
 593         moea64_large_page_mask = moea64_large_page_size - 1;
 594 }
 595
 596 static void
 597 moea64_bootstrap_slb_prefault(vm_offset_t va, int large)
 598 {
 599         struct slb *cache;
 600         struct slb entry;
 601         uint64_t esid, slbe;
 602         uint64_t i;
 603
 604         cache = PCPU_GET(aim.slb);
 605         esid = va >> ADDR_SR_SHFT;
 606         slbe = (esid << SLBE_ESID_SHIFT) | SLBE_VALID;
 607
 608         for (i = 0; i < 64; i++) {
 609                 if (cache[i].slbe == (slbe | i))
 610                         return;
 611         }
 612
 613         entry.slbe = slbe;
 614         entry.slbv = KERNEL_VSID(esid) << SLBV_VSID_SHIFT;
 615         if (large)
 616                 entry.slbv |= SLBV_L;
 617
 618         slb_insert_kernel(entry.slbe, entry.slbv);
 619 }
 620 #endif
 621
 622 static void
 623 moea64_setup_direct_map(mmu_t mmup, vm_offset_t kernelstart,
 624     vm_offset_t kernelend)
 625 {
 626         struct pvo_entry *pvo;
 627         register_t msr;
 628         vm_paddr_t pa;
 629         vm_offset_t size, off;
 630         uint64_t pte_lo;
 631         int i;
 632
 633         if (moea64_large_page_size == 0)
 634                 hw_direct_map = 0;
 635
 636         DISABLE_TRANS(msr);
 637         if (hw_direct_map) {
 638                 PMAP_LOCK(kernel_pmap);
 639                 for (i = 0; i < pregions_sz; i++) {
 640                   for (pa = pregions[i].mr_start; pa < pregions[i].mr_start +
 641                      pregions[i].mr_size; pa += moea64_large_page_size) {
 642                         pte_lo = LPTE_M;
 643
 644                         pvo = alloc_pvo_entry(1 /* bootstrap */);
 645                         pvo->pvo_vaddr |= PVO_WIRED | PVO_LARGE;
 646                         init_pvo_entry(pvo, kernel_pmap, PHYS_TO_DMAP(pa));
 647
 648                         /*
 649                          * Set memory access as guarded if prefetch within
 650                          * the page could exit the available physmem area.
 651                          */
 652                         if (pa & moea64_large_page_mask) {
 653                                 pa &= moea64_large_page_mask;
 654                                 pte_lo |= LPTE_G;
 655                         }
 656                         if (pa + moea64_large_page_size >
 657                             pregions[i].mr_start + pregions[i].mr_size)
 658                                 pte_lo |= LPTE_G;
 659
 660                         pvo->pvo_pte.prot = VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE |
 661                             VM_PROT_EXECUTE;
 662                         pvo->pvo_pte.pa = pa | pte_lo;
 663                         moea64_pvo_enter(mmup, pvo, NULL);
 664                   }
 665                 }
 666                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
 667         } else {
 668                 size = moea64_bpvo_pool_size*sizeof(struct pvo_entry);
 669                 off = (vm_offset_t)(moea64_bpvo_pool);
 670                 for (pa = off; pa < off + size; pa += PAGE_SIZE)
 671                 moea64_kenter(mmup, pa, pa);
 672
 673                 /*
 674                  * Map certain important things, like ourselves.
 675                  *
 676                  * NOTE: We do not map the exception vector space. That code is
 677                  * used only in real mode, and leaving it unmapped allows us to
 678                  * catch NULL pointer deferences, instead of making NULL a valid
 679                  * address.
 680                  */
 681
 682                 for (pa = kernelstart & ~PAGE_MASK; pa < kernelend;
 683                     pa += PAGE_SIZE)
 684                         moea64_kenter(mmup, pa, pa);
 685         }
 686         ENABLE_TRANS(msr);
 687
 688         /*
 689          * Allow user to override unmapped_buf_allowed for testing.
 690          * XXXKIB Only direct map implementation was tested.
 691          */
 692         if (!TUNABLE_INT_FETCH("vfs.unmapped_buf_allowed",
 693             &unmapped_buf_allowed))
 694                 unmapped_buf_allowed = hw_direct_map;
 695 }
 696
 697 void
 698 moea64_early_bootstrap(mmu_t mmup, vm_offset_t kernelstart, vm_offset_t kernelend)
 699 {
 700         int             i, j;
 701         vm_size_t       physsz, hwphyssz;
 702
 703 #ifndef __powerpc64__
 704         /* We don't have a direct map since there is no BAT */
 705         hw_direct_map = 0;
 706
 707         /* Make sure battable is zero, since we have no BAT */
 708         for (i = 0; i < 16; i++) {
 709                 battable[i].batu = 0;
 710                 battable[i].batl = 0;
 711         }
 712 #else
 713         moea64_probe_large_page();
 714
 715         /* Use a direct map if we have large page support */
 716         if (moea64_large_page_size > 0)
 717                 hw_direct_map = 1;
 718         else
 719                 hw_direct_map = 0;
 720
 721         /* Install trap handlers for SLBs */
 722         bcopy(&slbtrap, (void *)EXC_DSE,(size_t)&slbtrapend - (size_t)&slbtrap);
 723         bcopy(&slbtrap, (void *)EXC_ISE,(size_t)&slbtrapend - (size_t)&slbtrap);
 724         __syncicache((void *)EXC_DSE, 0x80);
 725         __syncicache((void *)EXC_ISE, 0x80);
 726 #endif
 727
 728         /* Get physical memory regions from firmware */
 729         mem_regions(&pregions, &pregions_sz, &regions, &regions_sz);
 730         CTR0(KTR_PMAP, "moea64_bootstrap: physical memory");
 731
 732         if (sizeof(phys_avail)/sizeof(phys_avail[0]) < regions_sz)
 733                 panic("moea64_bootstrap: phys_avail too small");
 734
 735         phys_avail_count = 0;
 736         physsz = 0;
 737         hwphyssz = 0;
 738         TUNABLE_ULONG_FETCH("hw.physmem", (u_long *) &hwphyssz);
 739         for (i = 0, j = 0; i < regions_sz; i++, j += 2) {
 740                 CTR3(KTR_PMAP, "region: %#zx - %#zx (%#zx)",
 741                     regions[i].mr_start, regions[i].mr_start +
 742                     regions[i].mr_size, regions[i].mr_size);
 743                 if (hwphyssz != 0 &&
 744                     (physsz + regions[i].mr_size) >= hwphyssz) {
 745                         if (physsz < hwphyssz) {
 746                                 phys_avail[j] = regions[i].mr_start;
 747                                 phys_avail[j + 1] = regions[i].mr_start +
 748                                     hwphyssz - physsz;
 749                                 physsz = hwphyssz;
 750                                 phys_avail_count++;
 751                         }
 752                         break;
 753                 }
 754                 phys_avail[j] = regions[i].mr_start;
 755                 phys_avail[j + 1] = regions[i].mr_start + regions[i].mr_size;
 756                 phys_avail_count++;
 757                 physsz += regions[i].mr_size;
 758         }
 759
 760         /* Check for overlap with the kernel and exception vectors */
 761         for (j = 0; j < 2*phys_avail_count; j+=2) {
 762                 if (phys_avail[j] < EXC_LAST)
 763                         phys_avail[j] += EXC_LAST;
 764
 765                 if (kernelstart >= phys_avail[j] &&
 766                     kernelstart < phys_avail[j+1]) {
 767                         if (kernelend < phys_avail[j+1]) {
 768                                 phys_avail[2*phys_avail_count] =
 769                                     (kernelend & ~PAGE_MASK) + PAGE_SIZE;
 770                                 phys_avail[2*phys_avail_count + 1] =
 771                                     phys_avail[j+1];
 772                                 phys_avail_count++;
 773                         }
 774
 775                         phys_avail[j+1] = kernelstart & ~PAGE_MASK;
 776                 }
 777
 778                 if (kernelend >= phys_avail[j] &&
 779                     kernelend < phys_avail[j+1]) {
 780                         if (kernelstart > phys_avail[j]) {
 781                                 phys_avail[2*phys_avail_count] = phys_avail[j];
 782                                 phys_avail[2*phys_avail_count + 1] =
 783                                     kernelstart & ~PAGE_MASK;
 784                                 phys_avail_count++;
 785                         }
 786
 787                         phys_avail[j] = (kernelend & ~PAGE_MASK) + PAGE_SIZE;
 788                 }
 789         }
 790
 791         physmem = btoc(physsz);
 792
 793 #ifdef PTEGCOUNT
 794         moea64_pteg_count = PTEGCOUNT;
 795 #else
 796         moea64_pteg_count = 0x1000;
 797
 798         while (moea64_pteg_count < physmem)
 799                 moea64_pteg_count <<= 1;
 800
 801         moea64_pteg_count >>= 1;
 802 #endif /* PTEGCOUNT */
 803 }
 804
 805 void
 806 moea64_mid_bootstrap(mmu_t mmup, vm_offset_t kernelstart, vm_offset_t kernelend)
 807 {
 808         int             i;
 809
 810         /*
 811          * Set PTEG mask
 812          */
 813         moea64_pteg_mask = moea64_pteg_count - 1;
 814
 815         /*
 816          * Initialize SLB table lock and page locks
 817          */
 818         mtx_init(&moea64_slb_mutex, "SLB table", NULL, MTX_DEF);
 819         for (i = 0; i < PV_LOCK_COUNT; i++)
 820                 mtx_init(&pv_lock[i], "page pv", NULL, MTX_DEF);
 821
 822         /*
 823          * Initialise the bootstrap pvo pool.
 824          */
 825         moea64_bpvo_pool = (struct pvo_entry *)moea64_bootstrap_alloc(
 826                 moea64_bpvo_pool_size*sizeof(struct pvo_entry), 0);
 827         moea64_bpvo_pool_index = 0;
 828
 829         /*
 830          * Make sure kernel vsid is allocated as well as VSID 0.
 831          */
 832         #ifndef __powerpc64__
 833         moea64_vsid_bitmap[(KERNEL_VSIDBITS & (NVSIDS - 1)) / VSID_NBPW]
 834                 |= 1 << (KERNEL_VSIDBITS % VSID_NBPW);
 835         moea64_vsid_bitmap[0] |= 1;
 836         #endif
 837
 838         /*
 839          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
 840          */
 841         #ifdef __powerpc64__
 842         for (i = 0; i < 64; i++) {
 843                 pcpup->pc_aim.slb[i].slbv = 0;
 844                 pcpup->pc_aim.slb[i].slbe = 0;
 845         }
 846         #else
 847         for (i = 0; i < 16; i++)
 848                 kernel_pmap->pm_sr[i] = EMPTY_SEGMENT + i;
 849         #endif
 850
 851         kernel_pmap->pmap_phys = kernel_pmap;
 852         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);
 853         RB_INIT(&kernel_pmap->pmap_pvo);
 854
 855         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
 856
 857         /*
 858          * Now map in all the other buffers we allocated earlier
 859          */
 860
 861         moea64_setup_direct_map(mmup, kernelstart, kernelend);
 862 }
 863
 864 void
 865 moea64_late_bootstrap(mmu_t mmup, vm_offset_t kernelstart, vm_offset_t kernelend)
 866 {
 867         ihandle_t       mmui;
 868         phandle_t       chosen;
 869         phandle_t       mmu;
 870         ssize_t         sz;
 871         int             i;
 872         vm_offset_t     pa, va;
 873         void            *dpcpu;
 874
 875         /*
 876          * Set up the Open Firmware pmap and add its mappings if not in real
 877          * mode.
 878          */
 879
 880         chosen = OF_finddevice("/chosen");
 881         if (chosen != -1 && OF_getencprop(chosen, "mmu", &mmui, 4) != -1) {
 882                 mmu = OF_instance_to_package(mmui);
 883                 if (mmu == -1 ||
 884                     (sz = OF_getproplen(mmu, "translations")) == -1)
 885                         sz = 0;
 886                 if (sz > 6144 /* tmpstksz - 2 KB headroom */)
 887                         panic("moea64_bootstrap: too many ofw translations");
 888
 889                 if (sz > 0)
 890                         moea64_add_ofw_mappings(mmup, mmu, sz);
 891         }
 892
 893         /*
 894          * Calculate the last available physical address.
 895          */
 896         Maxmem = 0;
 897         for (i = 0; phys_avail[i + 2] != 0; i += 2)
 898                 Maxmem = max(Maxmem, powerpc_btop(phys_avail[i + 1]));
 899
 900         /*
 901          * Initialize MMU and remap early physical mappings
 902          */
 903         MMU_CPU_BOOTSTRAP(mmup,0);
 904         mtmsr(mfmsr() | PSL_DR | PSL_IR);
 905         pmap_bootstrapped++;
 906         bs_remap_earlyboot();
 907
 908         /*
 909          * Set the start and end of kva.
 910          */
 911         virtual_avail = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
 912         virtual_end = VM_MAX_SAFE_KERNEL_ADDRESS;
 913
 914         /*
 915          * Map the entire KVA range into the SLB. We must not fault there.
 916          */
 917         #ifdef __powerpc64__
 918         for (va = virtual_avail; va < virtual_end; va += SEGMENT_LENGTH)
 919                 moea64_bootstrap_slb_prefault(va, 0);
 920         #endif
 921
 922         /*
 923          * Figure out how far we can extend virtual_end into segment 16
 924          * without running into existing mappings. Segment 16 is guaranteed
 925          * to contain neither RAM nor devices (at least on Apple hardware),
 926          * but will generally contain some OFW mappings we should not
 927          * step on.
 928          */
 929
 930         #ifndef __powerpc64__   /* KVA is in high memory on PPC64 */
 931         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
 932         while (virtual_end < VM_MAX_KERNEL_ADDRESS &&
 933             moea64_pvo_find_va(kernel_pmap, virtual_end+1) == NULL)
 934                 virtual_end += PAGE_SIZE;
 935         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
 936         #endif
 937
 938         /*
 939          * Allocate a kernel stack with a guard page for thread0 and map it
 940          * into the kernel page map.
 941          */
 942         pa = moea64_bootstrap_alloc(kstack_pages * PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 943         va = virtual_avail + KSTACK_GUARD_PAGES * PAGE_SIZE;
 944         virtual_avail = va + kstack_pages * PAGE_SIZE;
 945         CTR2(KTR_PMAP, "moea64_bootstrap: kstack0 at %#x (%#x)", pa, va);
 946         thread0.td_kstack = va;
 947         thread0.td_kstack_pages = kstack_pages;
 948         for (i = 0; i < kstack_pages; i++) {
 949                 moea64_kenter(mmup, va, pa);
 950                 pa += PAGE_SIZE;
 951                 va += PAGE_SIZE;
 952         }
 953
 954         /*
 955          * Allocate virtual address space for the message buffer.
 956          */
 957         pa = msgbuf_phys = moea64_bootstrap_alloc(msgbufsize, PAGE_SIZE);
 958         msgbufp = (struct msgbuf *)virtual_avail;
 959         va = virtual_avail;
 960         virtual_avail += round_page(msgbufsize);
 961         while (va < virtual_avail) {
 962                 moea64_kenter(mmup, va, pa);
 963                 pa += PAGE_SIZE;
 964                 va += PAGE_SIZE;
 965         }
 966
 967         /*
 968          * Allocate virtual address space for the dynamic percpu area.
 969          */
 970         pa = moea64_bootstrap_alloc(DPCPU_SIZE, PAGE_SIZE);
 971         dpcpu = (void *)virtual_avail;
 972         va = virtual_avail;
 973         virtual_avail += DPCPU_SIZE;
 974         while (va < virtual_avail) {
 975                 moea64_kenter(mmup, va, pa);
 976                 pa += PAGE_SIZE;
 977                 va += PAGE_SIZE;
 978         }
 979         dpcpu_init(dpcpu, curcpu);
 980
 981         /*
 982          * Allocate some things for page zeroing. We put this directly
 983          * in the page table and use MOEA64_PTE_REPLACE to avoid any
 984          * of the PVO book-keeping or other parts of the VM system
 985          * from even knowing that this hack exists.
 986          */
 987
 988         if (!hw_direct_map) {
 989                 mtx_init(&moea64_scratchpage_mtx, "pvo zero page", NULL,
 990                     MTX_DEF);
 991                 for (i = 0; i < 2; i++) {
 992                         moea64_scratchpage_va[i] = (virtual_end+1) - PAGE_SIZE;
 993                         virtual_end -= PAGE_SIZE;
 994
 995                         moea64_kenter(mmup, moea64_scratchpage_va[i], 0);
 996
 997                         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
 998                         moea64_scratchpage_pvo[i] = moea64_pvo_find_va(
 999                             kernel_pmap, (vm_offset_t)moea64_scratchpage_va[i]);
1000                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
1001                 }
1002         }
1003 }
1004
1005 static void
1006 moea64_pmap_init_qpages(void)
1007 {
1008         struct pcpu *pc;
1009         int i;
1010
1011         if (hw_direct_map)
1012                 return;
1013
1014         CPU_FOREACH(i) {
1015                 pc = pcpu_find(i);
1016                 pc->pc_qmap_addr = kva_alloc(PAGE_SIZE);
1017                 if (pc->pc_qmap_addr == 0)
1018                         panic("pmap_init_qpages: unable to allocate KVA");
1019                 PMAP_LOCK(kernel_pmap);
1020                 pc->pc_aim.qmap_pvo =
1021                     moea64_pvo_find_va(kernel_pmap, pc->pc_qmap_addr);
1022                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
1023                 mtx_init(&pc->pc_aim.qmap_lock, "qmap lock", NULL, MTX_DEF);
1024         }
1025 }
1026
1027 SYSINIT(qpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, moea64_pmap_init_qpages, NULL);
1028
1029 /*
1030  * Activate a user pmap.  This mostly involves setting some non-CPU
1031  * state.
1032  */
1033 void
1034 moea64_activate(mmu_t mmu, struct thread *td)
1035 {
1036         pmap_t  pm;
1037
1038         pm = &td->td_proc->p_vmspace->vm_pmap;
1039         CPU_SET(PCPU_GET(cpuid), &pm->pm_active);
1040
1041         #ifdef __powerpc64__
1042         PCPU_SET(aim.userslb, pm->pm_slb);
1043         __asm __volatile("slbmte %0, %1; isync" ::
1044             "r"(td->td_pcb->pcb_cpu.aim.usr_vsid), "r"(USER_SLB_SLBE));
1045         #else
1046         PCPU_SET(curpmap, pm->pmap_phys);
1047         mtsrin(USER_SR << ADDR_SR_SHFT, td->td_pcb->pcb_cpu.aim.usr_vsid);
1048         #endif
1049 }
1050
1051 void
1052 moea64_deactivate(mmu_t mmu, struct thread *td)
1053 {
1054         pmap_t  pm;
1055
1056         __asm __volatile("isync; slbie %0" :: "r"(USER_ADDR));
1057
1058         pm = &td->td_proc->p_vmspace->vm_pmap;
1059         CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &pm->pm_active);
1060         #ifdef __powerpc64__
1061         PCPU_SET(aim.userslb, NULL);
1062         #else
1063         PCPU_SET(curpmap, NULL);
1064         #endif
1065 }
1066
1067 void
1068 moea64_unwire(mmu_t mmu, pmap_t pm, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1069 {
1070         struct  pvo_entry key, *pvo;
1071         vm_page_t m;
1072         int64_t refchg;
1073
1074         key.pvo_vaddr = sva;
1075         PMAP_LOCK(pm);
1076         for (pvo = RB_NFIND(pvo_tree, &pm->pmap_pvo, &key);
1077             pvo != NULL && PVO_VADDR(pvo) < eva;
1078             pvo = RB_NEXT(pvo_tree, &pm->pmap_pvo, pvo)) {
1079                 if ((pvo->pvo_vaddr & PVO_WIRED) == 0)
1080                         panic("moea64_unwire: pvo %p is missing PVO_WIRED",
1081                             pvo);
1082                 pvo->pvo_vaddr &= ~PVO_WIRED;
1083                 refchg = MOEA64_PTE_REPLACE(mmu, pvo, 0 /* No invalidation */);
1084                 if ((pvo->pvo_vaddr & PVO_MANAGED) &&
1085                     (pvo->pvo_pte.prot & VM_PROT_WRITE)) {
1086                         if (refchg < 0)
1087                                 refchg = LPTE_CHG;
1088                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pvo->pvo_pte.pa & LPTE_RPGN);
1089
1090                         refchg |= atomic_readandclear_32(&m->md.mdpg_attrs);
1091                         if (refchg & LPTE_CHG)
1092                                 vm_page_dirty(m);
1093                         if (refchg & LPTE_REF)
1094                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
1095                 }
1096                 pm->pm_stats.wired_count--;
1097         }
1098         PMAP_UNLOCK(pm);
1099 }
1100
1101 /*
1102  * This goes through and sets the physical address of our
1103  * special scratch PTE to the PA we want to zero or copy. Because
1104  * of locking issues (this can get called in pvo_enter() by
1105  * the UMA allocator), we can't use most other utility functions here
1106  */
1107
1108 static __inline
1109 void moea64_set_scratchpage_pa(mmu_t mmup, int which, vm_paddr_t pa) {
1110
1111         KASSERT(!hw_direct_map, ("Using OEA64 scratchpage with a direct map!"));
1112         mtx_assert(&moea64_scratchpage_mtx, MA_OWNED);
1113
1114         moea64_scratchpage_pvo[which]->pvo_pte.pa =
1115             moea64_calc_wimg(pa, VM_MEMATTR_DEFAULT) | (uint64_t)pa;
1116         MOEA64_PTE_REPLACE(mmup, moea64_scratchpage_pvo[which],
1117             MOEA64_PTE_INVALIDATE);
1118         isync();
1119 }
1120
1121 void
1122 moea64_copy_page(mmu_t mmu, vm_page_t msrc, vm_page_t mdst)
1123 {
1124         vm_offset_t     dst;
1125         vm_offset_t     src;
1126
1127         dst = VM_PAGE_TO_PHYS(mdst);
1128         src = VM_PAGE_TO_PHYS(msrc);
1129
1130         if (hw_direct_map) {
1131                 bcopy((void *)PHYS_TO_DMAP(src), (void *)PHYS_TO_DMAP(dst),
1132                     PAGE_SIZE);
1133         } else {
1134                 mtx_lock(&moea64_scratchpage_mtx);
1135
1136                 moea64_set_scratchpage_pa(mmu, 0, src);
1137                 moea64_set_scratchpage_pa(mmu, 1, dst);
1138
1139                 bcopy((void *)moea64_scratchpage_va[0],
1140                     (void *)moea64_scratchpage_va[1], PAGE_SIZE);
1141
1142                 mtx_unlock(&moea64_scratchpage_mtx);
1143         }
1144 }
1145
1146 static inline void
1147 moea64_copy_pages_dmap(mmu_t mmu, vm_page_t *ma, vm_offset_t a_offset,
1148     vm_page_t *mb, vm_offset_t b_offset, int xfersize)
1149 {
1150         void *a_cp, *b_cp;
1151         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
1152         int cnt;
1153
1154         while (xfersize > 0) {
1155                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
1156                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
1157                 a_cp = (char *)(uintptr_t)PHYS_TO_DMAP(
1158                     VM_PAGE_TO_PHYS(ma[a_offset >> PAGE_SHIFT])) +
1159                     a_pg_offset;
1160                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
1161                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
1162                 b_cp = (char *)(uintptr_t)PHYS_TO_DMAP(
1163                     VM_PAGE_TO_PHYS(mb[b_offset >> PAGE_SHIFT])) +
1164                     b_pg_offset;
1165                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
1166                 a_offset += cnt;
1167                 b_offset += cnt;
1168                 xfersize -= cnt;
1169         }
1170 }
1171
1172 static inline void
1173 moea64_copy_pages_nodmap(mmu_t mmu, vm_page_t *ma, vm_offset_t a_offset,
1174     vm_page_t *mb, vm_offset_t b_offset, int xfersize)
1175 {
1176         void *a_cp, *b_cp;
1177         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
1178         int cnt;
1179
1180         mtx_lock(&moea64_scratchpage_mtx);
1181         while (xfersize > 0) {
1182                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
1183                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
1184                 moea64_set_scratchpage_pa(mmu, 0,
1185                     VM_PAGE_TO_PHYS(ma[a_offset >> PAGE_SHIFT]));
1186                 a_cp = (char *)moea64_scratchpage_va[0] + a_pg_offset;
1187                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
1188                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
1189                 moea64_set_scratchpage_pa(mmu, 1,
1190                     VM_PAGE_TO_PHYS(mb[b_offset >> PAGE_SHIFT]));
1191                 b_cp = (char *)moea64_scratchpage_va[1] + b_pg_offset;
1192                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
1193                 a_offset += cnt;
1194                 b_offset += cnt;
1195                 xfersize -= cnt;
1196         }
1197         mtx_unlock(&moea64_scratchpage_mtx);
1198 }
1199
1200 void
1201 moea64_copy_pages(mmu_t mmu, vm_page_t *ma, vm_offset_t a_offset,
1202     vm_page_t *mb, vm_offset_t b_offset, int xfersize)
1203 {
1204
1205         if (hw_direct_map) {
1206                 moea64_copy_pages_dmap(mmu, ma, a_offset, mb, b_offset,
1207                     xfersize);
1208         } else {
1209                 moea64_copy_pages_nodmap(mmu, ma, a_offset, mb, b_offset,
1210                     xfersize);
1211         }
1212 }
1213
1214 void
1215 moea64_zero_page_area(mmu_t mmu, vm_page_t m, int off, int size)
1216 {
1217         vm_paddr_t pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1218
1219         if (size + off > PAGE_SIZE)
1220                 panic("moea64_zero_page: size + off > PAGE_SIZE");
1221
1222         if (hw_direct_map) {
1223                 bzero((caddr_t)(uintptr_t)PHYS_TO_DMAP(pa) + off, size);
1224         } else {
1225                 mtx_lock(&moea64_scratchpage_mtx);
1226                 moea64_set_scratchpage_pa(mmu, 0, pa);
1227                 bzero((caddr_t)moea64_scratchpage_va[0] + off, size);
1228                 mtx_unlock(&moea64_scratchpage_mtx);
1229         }
1230 }
1231
1232 /*
1233  * Zero a page of physical memory by temporarily mapping it
1234  */
1235 void
1236 moea64_zero_page(mmu_t mmu, vm_page_t m)
1237 {
1238         vm_paddr_t pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1239         vm_offset_t va, off;
1240
1241         if (!hw_direct_map) {
1242                 mtx_lock(&moea64_scratchpage_mtx);
1243
1244                 moea64_set_scratchpage_pa(mmu, 0, pa);
1245                 va = moea64_scratchpage_va[0];
1246         } else {
1247                 va = PHYS_TO_DMAP(pa);
1248         }
1249
1250         for (off = 0; off < PAGE_SIZE; off += cacheline_size)
1251                 __asm __volatile("dcbz 0,%0" :: "r"(va + off));
1252
1253         if (!hw_direct_map)
1254                 mtx_unlock(&moea64_scratchpage_mtx);
1255 }
1256
1257 vm_offset_t
1258 moea64_quick_enter_page(mmu_t mmu, vm_page_t m)
1259 {
1260         struct pvo_entry *pvo;
1261         vm_paddr_t pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1262
1263         if (hw_direct_map)
1264                 return (PHYS_TO_DMAP(pa));
1265
1266         /*
1267          * MOEA64_PTE_REPLACE does some locking, so we can't just grab
1268          * a critical section and access the PCPU data like on i386.
1269          * Instead, pin the thread and grab the PCPU lock to prevent
1270          * a preempting thread from using the same PCPU data.
1271          */
1272         sched_pin();
1273
1274         mtx_assert(PCPU_PTR(aim.qmap_lock), MA_NOTOWNED);
1275         pvo = PCPU_GET(aim.qmap_pvo);
1276
1277         mtx_lock(PCPU_PTR(aim.qmap_lock));
1278         pvo->pvo_pte.pa = moea64_calc_wimg(pa, pmap_page_get_memattr(m)) |
1279             (uint64_t)pa;
1280         MOEA64_PTE_REPLACE(mmu, pvo, MOEA64_PTE_INVALIDATE);
1281         isync();
1282
1283         return (PCPU_GET(qmap_addr));
1284 }
1285
1286 void
1287 moea64_quick_remove_page(mmu_t mmu, vm_offset_t addr)
1288 {
1289         if (hw_direct_map)
1290                 return;
1291
1292         mtx_assert(PCPU_PTR(aim.qmap_lock), MA_OWNED);
1293         KASSERT(PCPU_GET(qmap_addr) == addr,
1294             ("moea64_quick_remove_page: invalid address"));
1295         mtx_unlock(PCPU_PTR(aim.qmap_lock));
1296         sched_unpin();
1297 }
1298
1299 /*
1300  * Map the given physical page at the specified virtual address in the
1301  * target pmap with the protection requested.  If specified the page
1302  * will be wired down.
1303  */
1304
1305 int
1306 moea64_enter(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
1307     vm_prot_t prot, u_int flags, int8_t psind)
1308 {
1309         struct          pvo_entry *pvo, *oldpvo;
1310         struct          pvo_head *pvo_head;
1311         uint64_t        pte_lo;
1312         int             error;
1313
1314         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
1315                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
1316
1317         pvo = alloc_pvo_entry(0);
1318         pvo->pvo_pmap = NULL; /* to be filled in later */
1319         pvo->pvo_pte.prot = prot;
1320
1321         pte_lo = moea64_calc_wimg(VM_PAGE_TO_PHYS(m), pmap_page_get_memattr(m));
1322         pvo->pvo_pte.pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pte_lo;
1323
1324         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
1325                 pvo->pvo_vaddr |= PVO_WIRED;
1326
1327         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 || !moea64_initialized) {
1328                 pvo_head = NULL;
1329         } else {
1330                 pvo_head = &m->md.mdpg_pvoh;
1331                 pvo->pvo_vaddr |= PVO_MANAGED;
1332         }
1333
1334         for (;;) {
1335                 PV_PAGE_LOCK(m);
1336                 PMAP_LOCK(pmap);
1337                 if (pvo->pvo_pmap == NULL)
1338                         init_pvo_entry(pvo, pmap, va);
1339                 if (prot & VM_PROT_WRITE)
1340                         if (pmap_bootstrapped &&
1341                             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
1342                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
1343
1344                 oldpvo = moea64_pvo_find_va(pmap, va);
1345                 if (oldpvo != NULL) {
1346                         if (oldpvo->pvo_vaddr == pvo->pvo_vaddr &&
1347                             oldpvo->pvo_pte.pa == pvo->pvo_pte.pa &&
1348                             oldpvo->pvo_pte.prot == prot) {
1349                                 /* Identical mapping already exists */
1350                                 error = 0;
1351
1352                                 /* If not in page table, reinsert it */
1353                                 if (MOEA64_PTE_SYNCH(mmu, oldpvo) < 0) {
1354                                         moea64_pte_overflow--;
1355                                         MOEA64_PTE_INSERT(mmu, oldpvo);
1356                                 }
1357
1358                                 /* Then just clean up and go home */
1359                                 PV_PAGE_UNLOCK(m);
1360                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
1361                                 free_pvo_entry(pvo);
1362                                 break;
1363                         }
1364
1365                         /* Otherwise, need to kill it first */
1366                         KASSERT(oldpvo->pvo_pmap == pmap, ("pmap of old "
1367                             "mapping does not match new mapping"));
1368                         moea64_pvo_remove_from_pmap(mmu, oldpvo);
1369                 }
1370                 error = moea64_pvo_enter(mmu, pvo, pvo_head);
1371                 PV_PAGE_UNLOCK(m);
1372                 PMAP_UNLOCK(pmap);
1373
1374                 /* Free any dead pages */
1375                 if (oldpvo != NULL) {
1376                         PV_LOCK(oldpvo->pvo_pte.pa & LPTE_RPGN);
1377                         moea64_pvo_remove_from_page(mmu, oldpvo);
1378                         PV_UNLOCK(oldpvo->pvo_pte.pa & LPTE_RPGN);
1379                         free_pvo_entry(oldpvo);
1380                 }
1381
1382                 if (error != ENOMEM)
1383                         break;
1384                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0)
1385                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
1386                 VM_OBJECT_ASSERT_UNLOCKED(m->object);
1387                 vm_wait(NULL);
1388         }
1389
1390         /*
1391          * Flush the page from the instruction cache if this page is
1392          * mapped executable and cacheable.
1393          */
1394         if (pmap != kernel_pmap && !(m->aflags & PGA_EXECUTABLE) &&
1395             (pte_lo & (LPTE_I | LPTE_G | LPTE_NOEXEC)) == 0) {
1396                 vm_page_aflag_set(m, PGA_EXECUTABLE);
1397                 moea64_syncicache(mmu, pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m), PAGE_SIZE);
1398         }
1399         return (KERN_SUCCESS);
1400 }
1401
1402 static void
1403 moea64_syncicache(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa,
1404     vm_size_t sz)
1405 {
1406
1407         /*
1408          * This is much trickier than on older systems because
1409          * we can't sync the icache on physical addresses directly
1410          * without a direct map. Instead we check a couple of cases
1411          * where the memory is already mapped in and, failing that,
1412          * use the same trick we use for page zeroing to create
1413          * a temporary mapping for this physical address.
1414          */
1415
1416         if (!pmap_bootstrapped) {
1417                 /*
1418                  * If PMAP is not bootstrapped, we are likely to be
1419                  * in real mode.
1420                  */
1421                 __syncicache((void *)(uintptr_t)pa, sz);
1422         } else if (pmap == kernel_pmap) {
1423                 __syncicache((void *)va, sz);
1424         } else if (hw_direct_map) {
1425                 __syncicache((void *)(uintptr_t)PHYS_TO_DMAP(pa), sz);
1426         } else {
1427                 /* Use the scratch page to set up a temp mapping */
1428
1429                 mtx_lock(&moea64_scratchpage_mtx);
1430
1431                 moea64_set_scratchpage_pa(mmu, 1, pa & ~ADDR_POFF);
1432                 __syncicache((void *)(moea64_scratchpage_va[1] +
1433                     (va & ADDR_POFF)), sz);
1434
1435                 mtx_unlock(&moea64_scratchpage_mtx);
1436         }
1437 }
1438
1439 /*
1440  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
1441  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
1442  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
1443  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
1444  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
1445  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
1446  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
1447  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
1448  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
1449  * corresponding offset from m_start are mapped.
1450  */
1451 void
1452 moea64_enter_object(mmu_t mmu, pmap_t pm, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
1453     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
1454 {
1455         vm_page_t m;
1456         vm_pindex_t diff, psize;
1457
1458         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
1459
1460         psize = atop(end - start);
1461         m = m_start;
1462         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
1463                 moea64_enter(mmu, pm, start + ptoa(diff), m, prot &
1464                     (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE), PMAP_ENTER_NOSLEEP, 0);
1465                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
1466         }
1467 }
1468
1469 void
1470 moea64_enter_quick(mmu_t mmu, pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_page_t m,
1471     vm_prot_t prot)
1472 {
1473
1474         moea64_enter(mmu, pm, va, m, prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE),
1475             PMAP_ENTER_NOSLEEP, 0);
1476 }
1477
1478 vm_paddr_t
1479 moea64_extract(mmu_t mmu, pmap_t pm, vm_offset_t va)
1480 {
1481         struct  pvo_entry *pvo;
1482         vm_paddr_t pa;
1483
1484         PMAP_LOCK(pm);
1485         pvo = moea64_pvo_find_va(pm, va);
1486         if (pvo == NULL)
1487                 pa = 0;
1488         else
1489                 pa = (pvo->pvo_pte.pa & LPTE_RPGN) | (va - PVO_VADDR(pvo));
1490         PMAP_UNLOCK(pm);
1491
1492         return (pa);
1493 }
1494
1495 /*
1496  * Atomically extract and hold the physical page with the given
1497  * pmap and virtual address pair if that mapping permits the given
1498  * protection.
1499  */
1500 vm_page_t
1501 moea64_extract_and_hold(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1502 {
1503         struct  pvo_entry *pvo;
1504         vm_page_t m;
1505         vm_paddr_t pa;
1506
1507         m = NULL;
1508         pa = 0;
1509         PMAP_LOCK(pmap);
1510 retry:
1511         pvo = moea64_pvo_find_va(pmap, va & ~ADDR_POFF);
1512         if (pvo != NULL && (pvo->pvo_pte.prot & prot) == prot) {
1513                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap,
1514                     pvo->pvo_pte.pa & LPTE_RPGN, &pa))
1515                         goto retry;
1516                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pvo->pvo_pte.pa & LPTE_RPGN);
1517                 vm_page_hold(m);
1518         }
1519         PA_UNLOCK_COND(pa);
1520         PMAP_UNLOCK(pmap);
1521         return (m);
1522 }
1523
1524 static mmu_t installed_mmu;
1525
1526 static void *
1527 moea64_uma_page_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain,
1528     uint8_t *flags, int wait)
1529 {
1530         struct pvo_entry *pvo;
1531         vm_offset_t va;
1532         vm_page_t m;
1533         int needed_lock;
1534
1535         /*
1536          * This entire routine is a horrible hack to avoid bothering kmem
1537          * for new KVA addresses. Because this can get called from inside
1538          * kmem allocation routines, calling kmem for a new address here
1539          * can lead to multiply locking non-recursive mutexes.
1540          */
1541
1542         *flags = UMA_SLAB_PRIV;
1543         needed_lock = !PMAP_LOCKED(kernel_pmap);
1544
1545         m = vm_page_alloc_domain(NULL, 0, domain,
1546             malloc2vm_flags(wait) | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_NOOBJ);
1547         if (m == NULL)
1548                 return (NULL);
1549
1550         va = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1551
1552         pvo = alloc_pvo_entry(1 /* bootstrap */);
1553
1554         pvo->pvo_pte.prot = VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE;
1555         pvo->pvo_pte.pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | LPTE_M;
1556
1557         if (needed_lock)
1558                 PMAP_LOCK(kernel_pmap);
1559
1560         init_pvo_entry(pvo, kernel_pmap, va);
1561         pvo->pvo_vaddr |= PVO_WIRED;
1562
1563         moea64_pvo_enter(installed_mmu, pvo, NULL);
1564
1565         if (needed_lock)
1566                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
1567
1568         if ((wait & M_ZERO) && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
1569                 bzero((void *)va, PAGE_SIZE);
1570
1571         return (void *)va;
1572 }
1573
1574 extern int elf32_nxstack;
1575
1576 void
1577 moea64_init(mmu_t mmu)
1578 {
1579
1580         CTR0(KTR_PMAP, "moea64_init");
1581
1582         moea64_pvo_zone = uma_zcreate("UPVO entry", sizeof (struct pvo_entry),
1583             NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR,
1584             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
1585
1586         if (!hw_direct_map) {
1587                 installed_mmu = mmu;
1588                 uma_zone_set_allocf(moea64_pvo_zone, moea64_uma_page_alloc);
1589         }
1590
1591 #ifdef COMPAT_FREEBSD32
1592         elf32_nxstack = 1;
1593 #endif
1594
1595         moea64_initialized = TRUE;
1596 }
1597
1598 boolean_t
1599 moea64_is_referenced(mmu_t mmu, vm_page_t m)
1600 {
1601
1602         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
1603             ("moea64_is_referenced: page %p is not managed", m));
1604
1605         return (moea64_query_bit(mmu, m, LPTE_REF));
1606 }
1607
1608 boolean_t
1609 moea64_is_modified(mmu_t mmu, vm_page_t m)
1610 {
1611
1612         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
1613             ("moea64_is_modified: page %p is not managed", m));
1614
1615         /*
1616          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
1617          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
1618          * is clear, no PTEs can have LPTE_CHG set.
1619          */
1620         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
1621         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
1622                 return (FALSE);
1623         return (moea64_query_bit(mmu, m, LPTE_CHG));
1624 }
1625
1626 boolean_t
1627 moea64_is_prefaultable(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1628 {
1629         struct pvo_entry *pvo;
1630         boolean_t rv = TRUE;
1631
1632         PMAP_LOCK(pmap);
1633         pvo = moea64_pvo_find_va(pmap, va & ~ADDR_POFF);
1634         if (pvo != NULL)
1635                 rv = FALSE;
1636         PMAP_UNLOCK(pmap);
1637         return (rv);
1638 }
1639
1640 void
1641 moea64_clear_modify(mmu_t mmu, vm_page_t m)
1642 {
1643
1644         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
1645             ("moea64_clear_modify: page %p is not managed", m));
1646         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
1647         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
1648             ("moea64_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
1649
1650         /*
1651          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have LPTE_CHG
1652          * set.  If the object containing the page is locked and the page is
1653          * not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
1654          */
1655         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
1656                 return;
1657         moea64_clear_bit(mmu, m, LPTE_CHG);
1658 }
1659
1660 /*
1661  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
1662  */
1663 void
1664 moea64_remove_write(mmu_t mmu, vm_page_t m)
1665 {
1666         struct  pvo_entry *pvo;
1667         int64_t refchg, ret;
1668         pmap_t  pmap;
1669
1670         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
1671             ("moea64_remove_write: page %p is not managed", m));
1672
1673         /*
1674          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
1675          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
1676          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
1677          */
1678         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
1679         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
1680                 return;
1681         powerpc_sync();
1682         PV_PAGE_LOCK(m);
1683         refchg = 0;
1684         LIST_FOREACH(pvo, vm_page_to_pvoh(m), pvo_vlink) {
1685                 pmap = pvo->pvo_pmap;
1686                 PMAP_LOCK(pmap);
1687                 if (!(pvo->pvo_vaddr & PVO_DEAD) &&
1688                     (pvo->pvo_pte.prot & VM_PROT_WRITE)) {
1689                         pvo->pvo_pte.prot &= ~VM_PROT_WRITE;
1690                         ret = MOEA64_PTE_REPLACE(mmu, pvo,
1691                             MOEA64_PTE_PROT_UPDATE);
1692                         if (ret < 0)
1693                                 ret = LPTE_CHG;
1694                         refchg |= ret;
1695                         if (pvo->pvo_pmap == kernel_pmap)
1696                                 isync();
1697                 }
1698                 PMAP_UNLOCK(pmap);
1699         }
1700         if ((refchg | atomic_readandclear_32(&m->md.mdpg_attrs)) & LPTE_CHG)
1701                 vm_page_dirty(m);
1702         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
1703         PV_PAGE_UNLOCK(m);
1704 }
1705
1706 /*
1707  *      moea64_ts_referenced:
1708  *
1709  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
1710  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
1711  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
1712  *      reference bits set.
1713  *
1714  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
1715  *      should be tested and standardized at some point in the future for
1716  *      optimal aging of shared pages.
1717  */
1718 int
1719 moea64_ts_referenced(mmu_t mmu, vm_page_t m)
1720 {
1721
1722         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
1723             ("moea64_ts_referenced: page %p is not managed", m));
1724         return (moea64_clear_bit(mmu, m, LPTE_REF));
1725 }
1726
1727 /*
1728  * Modify the WIMG settings of all mappings for a page.
1729  */
1730 void
1731 moea64_page_set_memattr(mmu_t mmu, vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
1732 {
1733         struct  pvo_entry *pvo;
1734         int64_t refchg;
1735         pmap_t  pmap;
1736         uint64_t lo;
1737
1738         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0) {
1739                 m->md.mdpg_cache_attrs = ma;
1740                 return;
1741         }
1742
1743         lo = moea64_calc_wimg(VM_PAGE_TO_PHYS(m), ma);
1744
1745         PV_PAGE_LOCK(m);
1746         LIST_FOREACH(pvo, vm_page_to_pvoh(m), pvo_vlink) {
1747                 pmap = pvo->pvo_pmap;
1748                 PMAP_LOCK(pmap);
1749                 if (!(pvo->pvo_vaddr & PVO_DEAD)) {
1750                         pvo->pvo_pte.pa &= ~LPTE_WIMG;
1751                         pvo->pvo_pte.pa |= lo;
1752                         refchg = MOEA64_PTE_REPLACE(mmu, pvo,
1753                             MOEA64_PTE_INVALIDATE);
1754                         if (refchg < 0)
1755                                 refchg = (pvo->pvo_pte.prot & VM_PROT_WRITE) ?
1756                                     LPTE_CHG : 0;
1757                         if ((pvo->pvo_vaddr & PVO_MANAGED) &&
1758                             (pvo->pvo_pte.prot & VM_PROT_WRITE)) {
1759                                 refchg |=
1760                                     atomic_readandclear_32(&m->md.mdpg_attrs);
1761                                 if (refchg & LPTE_CHG)
1762                                         vm_page_dirty(m);
1763                                 if (refchg & LPTE_REF)
1764                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
1765                         }
1766                         if (pvo->pvo_pmap == kernel_pmap)
1767                                 isync();
1768                 }
1769                 PMAP_UNLOCK(pmap);
1770         }
1771         m->md.mdpg_cache_attrs = ma;
1772         PV_PAGE_UNLOCK(m);
1773 }
1774
1775 /*
1776  * Map a wired page into kernel virtual address space.
1777  */
1778 void
1779 moea64_kenter_attr(mmu_t mmu, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, vm_memattr_t ma)
1780 {
1781         int             error;
1782         struct pvo_entry *pvo, *oldpvo;
1783
1784         pvo = alloc_pvo_entry(0);
1785         pvo->pvo_pte.prot = VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE;
1786         pvo->pvo_pte.pa = (pa & ~ADDR_POFF) | moea64_calc_wimg(pa, ma);
1787         pvo->pvo_vaddr |= PVO_WIRED;
1788
1789         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
1790         oldpvo = moea64_pvo_find_va(kernel_pmap, va);
1791         if (oldpvo != NULL)
1792                 moea64_pvo_remove_from_pmap(mmu, oldpvo);
1793         init_pvo_entry(pvo, kernel_pmap, va);
1794         error = moea64_pvo_enter(mmu, pvo, NULL);
1795         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
1796
1797         /* Free any dead pages */
1798         if (oldpvo != NULL) {
1799                 PV_LOCK(oldpvo->pvo_pte.pa & LPTE_RPGN);
1800                 moea64_pvo_remove_from_page(mmu, oldpvo);
1801                 PV_UNLOCK(oldpvo->pvo_pte.pa & LPTE_RPGN);
1802                 free_pvo_entry(oldpvo);
1803         }
1804
1805         if (error != 0 && error != ENOENT)
1806                 panic("moea64_kenter: failed to enter va %#zx pa %#jx: %d", va,
1807                     (uintmax_t)pa, error);
1808 }
1809
1810 void
1811 moea64_kenter(mmu_t mmu, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1812 {
1813
1814         moea64_kenter_attr(mmu, va, pa, VM_MEMATTR_DEFAULT);
1815 }
1816
1817 /*
1818  * Extract the physical page address associated with the given kernel virtual
1819  * address.
1820  */
1821 vm_paddr_t
1822 moea64_kextract(mmu_t mmu, vm_offset_t va)
1823 {
1824         struct          pvo_entry *pvo;
1825         vm_paddr_t pa;
1826
1827         /*
1828          * Shortcut the direct-mapped case when applicable.  We never put
1829          * anything but 1:1 mappings below VM_MIN_KERNEL_ADDRESS.
1830          */
1831         if (va < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
1832                 return (va);
1833
1834         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
1835         pvo = moea64_pvo_find_va(kernel_pmap, va);
1836         KASSERT(pvo != NULL, ("moea64_kextract: no addr found for %#" PRIxPTR,
1837             va));
1838         pa = (pvo->pvo_pte.pa & LPTE_RPGN) | (va - PVO_VADDR(pvo));
1839         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
1840         return (pa);
1841 }
1842
1843 /*
1844  * Remove a wired page from kernel virtual address space.
1845  */
1846 void
1847 moea64_kremove(mmu_t mmu, vm_offset_t va)
1848 {
1849         moea64_remove(mmu, kernel_pmap, va, va + PAGE_SIZE);
1850 }
1851
1852 /*
1853  * Provide a kernel pointer corresponding to a given userland pointer.
1854  * The returned pointer is valid until the next time this function is
1855  * called in this thread. This is used internally in copyin/copyout.
1856  */
1857 static int
1858 moea64_map_user_ptr(mmu_t mmu, pmap_t pm, volatile const void *uaddr,
1859     void **kaddr, size_t ulen, size_t *klen)
1860 {
1861         size_t l;
1862 #ifdef __powerpc64__
1863         struct slb *slb;
1864 #endif
1865         register_t slbv;
1866
1867         *kaddr = (char *)USER_ADDR + ((uintptr_t)uaddr & ~SEGMENT_MASK);
1868         l = ((char *)USER_ADDR + SEGMENT_LENGTH) - (char *)(*kaddr);
1869         if (l > ulen)
1870                 l = ulen;
1871         if (klen)
1872                 *klen = l;
1873         else if (l != ulen)
1874                 return (EFAULT);
1875
1876 #ifdef __powerpc64__
1877         /* Try lockless look-up first */
1878         slb = user_va_to_slb_entry(pm, (vm_offset_t)uaddr);
1879
1880         if (slb == NULL) {
1881                 /* If it isn't there, we need to pre-fault the VSID */
1882                 PMAP_LOCK(pm);
1883                 slbv = va_to_vsid(pm, (vm_offset_t)uaddr) << SLBV_VSID_SHIFT;
1884                 PMAP_UNLOCK(pm);
1885         } else {
1886                 slbv = slb->slbv;
1887         }
1888
1889         /* Mark segment no-execute */
1890         slbv |= SLBV_N;
1891 #else
1892         slbv = va_to_vsid(pm, (vm_offset_t)uaddr);
1893
1894         /* Mark segment no-execute */
1895         slbv |= SR_N;
1896 #endif
1897
1898         /* If we have already set this VSID, we can just return */
1899         if (curthread->td_pcb->pcb_cpu.aim.usr_vsid == slbv)
1900                 return (0);
1901
1902         __asm __volatile("isync");
1903         curthread->td_pcb->pcb_cpu.aim.usr_segm =
1904             (uintptr_t)uaddr >> ADDR_SR_SHFT;
1905         curthread->td_pcb->pcb_cpu.aim.usr_vsid = slbv;
1906 #ifdef __powerpc64__
1907         __asm __volatile ("slbie %0; slbmte %1, %2; isync" ::
1908             "r"(USER_ADDR), "r"(slbv), "r"(USER_SLB_SLBE));
1909 #else
1910         __asm __volatile("mtsr %0,%1; isync" :: "n"(USER_SR), "r"(slbv));
1911 #endif
1912
1913         return (0);
1914 }
1915
1916 /*
1917  * Figure out where a given kernel pointer (usually in a fault) points
1918  * to from the VM's perspective, potentially remapping into userland's
1919  * address space.
1920  */
1921 static int
1922 moea64_decode_kernel_ptr(mmu_t mmu, vm_offset_t addr, int *is_user,
1923     vm_offset_t *decoded_addr)
1924 {
1925         vm_offset_t user_sr;
1926
1927         if ((addr >> ADDR_SR_SHFT) == (USER_ADDR >> ADDR_SR_SHFT)) {
1928                 user_sr = curthread->td_pcb->pcb_cpu.aim.usr_segm;
1929                 addr &= ADDR_PIDX | ADDR_POFF;
1930                 addr |= user_sr << ADDR_SR_SHFT;
1931                 *decoded_addr = addr;
1932                 *is_user = 1;
1933         } else {
1934                 *decoded_addr = addr;
1935                 *is_user = 0;
1936         }
1937
1938         return (0);
1939 }
1940
1941 /*
1942  * Map a range of physical addresses into kernel virtual address space.
1943  *
1944  * The value passed in *virt is a suggested virtual address for the mapping.
1945  * Architectures which can support a direct-mapped physical to virtual region
1946  * can return the appropriate address within that region, leaving '*virt'
1947  * unchanged.  Other architectures should map the pages starting at '*virt' and
1948  * update '*virt' with the first usable address after the mapped region.
1949  */
1950 vm_offset_t
1951 moea64_map(mmu_t mmu, vm_offset_t *virt, vm_paddr_t pa_start,
1952     vm_paddr_t pa_end, int prot)
1953 {
1954         vm_offset_t     sva, va;
1955
1956         if (hw_direct_map) {
1957                 /*
1958                  * Check if every page in the region is covered by the direct
1959                  * map. The direct map covers all of physical memory. Use
1960                  * moea64_calc_wimg() as a shortcut to see if the page is in
1961                  * physical memory as a way to see if the direct map covers it.
1962                  */
1963                 for (va = pa_start; va < pa_end; va += PAGE_SIZE)
1964                         if (moea64_calc_wimg(va, VM_MEMATTR_DEFAULT) != LPTE_M)
1965                                 break;
1966                 if (va == pa_end)
1967                         return (PHYS_TO_DMAP(pa_start));
1968         }
1969         sva = *virt;
1970         va = sva;
1971         /* XXX respect prot argument */
1972         for (; pa_start < pa_end; pa_start += PAGE_SIZE, va += PAGE_SIZE)
1973                 moea64_kenter(mmu, va, pa_start);
1974         *virt = va;
1975
1976         return (sva);
1977 }
1978
1979 /*
1980  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
1981  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
1982  * be changed upwards or downwards in the future; it
1983  * is only necessary that true be returned for a small
1984  * subset of pmaps for proper page aging.
1985  */
1986 boolean_t
1987 moea64_page_exists_quick(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_page_t m)
1988 {
1989         int loops;
1990         struct pvo_entry *pvo;
1991         boolean_t rv;
1992
1993         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
1994             ("moea64_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
1995         loops = 0;
1996         rv = FALSE;
1997         PV_PAGE_LOCK(m);
1998         LIST_FOREACH(pvo, vm_page_to_pvoh(m), pvo_vlink) {
1999                 if (!(pvo->pvo_vaddr & PVO_DEAD) && pvo->pvo_pmap == pmap) {
2000                         rv = TRUE;
2001                         break;
2002                 }
2003                 if (++loops >= 16)
2004                         break;
2005         }
2006         PV_PAGE_UNLOCK(m);
2007         return (rv);
2008 }
2009
2010 void
2011 moea64_page_init(mmu_t mmu __unused, vm_page_t m)
2012 {
2013
2014         m->md.mdpg_attrs = 0;
2015         m->md.mdpg_cache_attrs = VM_MEMATTR_DEFAULT;
2016         LIST_INIT(&m->md.mdpg_pvoh);
2017 }
2018
2019 /*
2020  * Return the number of managed mappings to the given physical page
2021  * that are wired.
2022  */
2023 int
2024 moea64_page_wired_mappings(mmu_t mmu, vm_page_t m)
2025 {
2026         struct pvo_entry *pvo;
2027         int count;
2028
2029         count = 0;
2030         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
2031                 return (count);
2032         PV_PAGE_LOCK(m);
2033         LIST_FOREACH(pvo, vm_page_to_pvoh(m), pvo_vlink)
2034                 if ((pvo->pvo_vaddr & (PVO_DEAD | PVO_WIRED)) == PVO_WIRED)
2035                         count++;
2036         PV_PAGE_UNLOCK(m);
2037         return (count);
2038 }
2039
2040 static uintptr_t        moea64_vsidcontext;
2041
2042 uintptr_t
2043 moea64_get_unique_vsid(void) {
2044         u_int entropy;
2045         register_t hash;
2046         uint32_t mask;
2047         int i;
2048
2049         entropy = 0;
2050         __asm __volatile("mftb %0" : "=r"(entropy));
2051
2052         mtx_lock(&moea64_slb_mutex);
2053         for (i = 0; i < NVSIDS; i += VSID_NBPW) {
2054                 u_int   n;
2055
2056                 /*
2057                  * Create a new value by mutiplying by a prime and adding in
2058                  * entropy from the timebase register.  This is to make the
2059                  * VSID more random so that the PT hash function collides
2060                  * less often.  (Note that the prime casues gcc to do shifts
2061                  * instead of a multiply.)
2062                  */
2063                 moea64_vsidcontext = (moea64_vsidcontext * 0x1105) + entropy;
2064                 hash = moea64_vsidcontext & (NVSIDS - 1);
2065                 if (hash == 0)          /* 0 is special, avoid it */
2066                         continue;
2067                 n = hash >> 5;
2068                 mask = 1 << (hash & (VSID_NBPW - 1));
2069                 hash = (moea64_vsidcontext & VSID_HASHMASK);
2070                 if (moea64_vsid_bitmap[n] & mask) {     /* collision? */
2071                         /* anything free in this bucket? */
2072                         if (moea64_vsid_bitmap[n] == 0xffffffff) {
2073                                 entropy = (moea64_vsidcontext >> 20);
2074                                 continue;
2075                         }
2076                         i = ffs(~moea64_vsid_bitmap[n]) - 1;
2077                         mask = 1 << i;
2078                         hash &= rounddown2(VSID_HASHMASK, VSID_NBPW);
2079                         hash |= i;
2080                 }
2081                 if (hash == VSID_VRMA)  /* also special, avoid this too */
2082                         continue;
2083                 KASSERT(!(moea64_vsid_bitmap[n] & mask),
2084                     ("Allocating in-use VSID %#zx\n", hash));
2085                 moea64_vsid_bitmap[n] |= mask;
2086                 mtx_unlock(&moea64_slb_mutex);
2087                 return (hash);
2088         }
2089
2090         mtx_unlock(&moea64_slb_mutex);
2091         panic("%s: out of segments",__func__);
2092 }
2093
2094 #ifdef __powerpc64__
2095 void
2096 moea64_pinit(mmu_t mmu, pmap_t pmap)
2097 {
2098
2099         RB_INIT(&pmap->pmap_pvo);
2100
2101         pmap->pm_slb_tree_root = slb_alloc_tree();
2102         pmap->pm_slb = slb_alloc_user_cache();
2103         pmap->pm_slb_len = 0;
2104 }
2105 #else
2106 void
2107 moea64_pinit(mmu_t mmu, pmap_t pmap)
2108 {
2109         int     i;
2110         uint32_t hash;
2111
2112         RB_INIT(&pmap->pmap_pvo);
2113
2114         if (pmap_bootstrapped)
2115                 pmap->pmap_phys = (pmap_t)moea64_kextract(mmu,
2116                     (vm_offset_t)pmap);
2117         else
2118                 pmap->pmap_phys = pmap;
2119
2120         /*
2121          * Allocate some segment registers for this pmap.
2122          */
2123         hash = moea64_get_unique_vsid();
2124
2125         for (i = 0; i < 16; i++)
2126                 pmap->pm_sr[i] = VSID_MAKE(i, hash);
2127
2128         KASSERT(pmap->pm_sr[0] != 0, ("moea64_pinit: pm_sr[0] = 0"));
2129 }
2130 #endif
2131
2132 /*
2133  * Initialize the pmap associated with process 0.
2134  */
2135 void
2136 moea64_pinit0(mmu_t mmu, pmap_t pm)
2137 {
2138
2139         PMAP_LOCK_INIT(pm);
2140         moea64_pinit(mmu, pm);
2141         bzero(&pm->pm_stats, sizeof(pm->pm_stats));
2142 }
2143
2144 /*
2145  * Set the physical protection on the specified range of this map as requested.
2146  */
2147 static void
2148 moea64_pvo_protect(mmu_t mmu,  pmap_t pm, struct pvo_entry *pvo, vm_prot_t prot)
2149 {
2150         struct vm_page *pg;
2151         vm_prot_t oldprot;
2152         int32_t refchg;
2153
2154         PMAP_LOCK_ASSERT(pm, MA_OWNED);
2155
2156         /*
2157          * Change the protection of the page.
2158          */
2159         oldprot = pvo->pvo_pte.prot;
2160         pvo->pvo_pte.prot = prot;
2161         pg = PHYS_TO_VM_PAGE(pvo->pvo_pte.pa & LPTE_RPGN);
2162
2163         /*
2164          * If the PVO is in the page table, update mapping
2165          */
2166         refchg = MOEA64_PTE_REPLACE(mmu, pvo, MOEA64_PTE_PROT_UPDATE);
2167         if (refchg < 0)
2168                 refchg = (oldprot & VM_PROT_WRITE) ? LPTE_CHG : 0;
2169
2170         if (pm != kernel_pmap && pg != NULL && !(pg->aflags & PGA_EXECUTABLE) &&
2171             (pvo->pvo_pte.pa & (LPTE_I | LPTE_G | LPTE_NOEXEC)) == 0) {
2172                 if ((pg->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
2173                         vm_page_aflag_set(pg, PGA_EXECUTABLE);
2174                 moea64_syncicache(mmu, pm, PVO_VADDR(pvo),
2175                     pvo->pvo_pte.pa & LPTE_RPGN, PAGE_SIZE);
2176         }
2177
2178         /*
2179          * Update vm about the REF/CHG bits if the page is managed and we have
2180          * removed write access.
2181          */
2182         if (pg != NULL && (pvo->pvo_vaddr & PVO_MANAGED) &&
2183             (oldprot & VM_PROT_WRITE)) {
2184                 refchg |= atomic_readandclear_32(&pg->md.mdpg_attrs);
2185                 if (refchg & LPTE_CHG)
2186                         vm_page_dirty(pg);
2187                 if (refchg & LPTE_REF)
2188                         vm_page_aflag_set(pg, PGA_REFERENCED);
2189         }
2190 }
2191
2192 void
2193 moea64_protect(mmu_t mmu, pmap_t pm, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
2194     vm_prot_t prot)
2195 {
2196         struct  pvo_entry *pvo, *tpvo, key;
2197
2198         CTR4(KTR_PMAP, "moea64_protect: pm=%p sva=%#x eva=%#x prot=%#x", pm,
2199             sva, eva, prot);
2200
2201         KASSERT(pm == &curproc->p_vmspace->vm_pmap || pm == kernel_pmap,
2202             ("moea64_protect: non current pmap"));
2203
2204         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2205                 moea64_remove(mmu, pm, sva, eva);
2206                 return;
2207         }
2208
2209         PMAP_LOCK(pm);
2210         key.pvo_vaddr = sva;
2211         for (pvo = RB_NFIND(pvo_tree, &pm->pmap_pvo, &key);
2212             pvo != NULL && PVO_VADDR(pvo) < eva; pvo = tpvo) {
2213                 tpvo = RB_NEXT(pvo_tree, &pm->pmap_pvo, pvo);
2214                 moea64_pvo_protect(mmu, pm, pvo, prot);
2215         }
2216         PMAP_UNLOCK(pm);
2217 }
2218
2219 /*
2220  * Map a list of wired pages into kernel virtual address space.  This is
2221  * intended for temporary mappings which do not need page modification or
2222  * references recorded.  Existing mappings in the region are overwritten.
2223  */
2224 void
2225 moea64_qenter(mmu_t mmu, vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
2226 {
2227         while (count-- > 0) {
2228                 moea64_kenter(mmu, va, VM_PAGE_TO_PHYS(*m));
2229                 va += PAGE_SIZE;
2230                 m++;
2231         }
2232 }
2233
2234 /*
2235  * Remove page mappings from kernel virtual address space.  Intended for
2236  * temporary mappings entered by moea64_qenter.
2237  */
2238 void
2239 moea64_qremove(mmu_t mmu, vm_offset_t va, int count)
2240 {
2241         while (count-- > 0) {
2242                 moea64_kremove(mmu, va);
2243                 va += PAGE_SIZE;
2244         }
2245 }
2246
2247 void
2248 moea64_release_vsid(uint64_t vsid)
2249 {
2250         int idx, mask;
2251
2252         mtx_lock(&moea64_slb_mutex);
2253         idx = vsid & (NVSIDS-1);
2254         mask = 1 << (idx % VSID_NBPW);
2255         idx /= VSID_NBPW;
2256         KASSERT(moea64_vsid_bitmap[idx] & mask,
2257             ("Freeing unallocated VSID %#jx", vsid));
2258         moea64_vsid_bitmap[idx] &= ~mask;
2259         mtx_unlock(&moea64_slb_mutex);
2260 }
2261
2262
2263 void
2264 moea64_release(mmu_t mmu, pmap_t pmap)
2265 {
2266
2267         /*
2268          * Free segment registers' VSIDs
2269          */
2270     #ifdef __powerpc64__
2271         slb_free_tree(pmap);
2272         slb_free_user_cache(pmap->pm_slb);
2273     #else
2274         KASSERT(pmap->pm_sr[0] != 0, ("moea64_release: pm_sr[0] = 0"));
2275
2276         moea64_release_vsid(VSID_TO_HASH(pmap->pm_sr[0]));
2277     #endif
2278 }
2279
2280 /*
2281  * Remove all pages mapped by the specified pmap
2282  */
2283 void
2284 moea64_remove_pages(mmu_t mmu, pmap_t pm)
2285 {
2286         struct pvo_entry *pvo, *tpvo;
2287         struct pvo_tree tofree;
2288
2289         RB_INIT(&tofree);
2290
2291         PMAP_LOCK(pm);
2292         RB_FOREACH_SAFE(pvo, pvo_tree, &pm->pmap_pvo, tpvo) {
2293                 if (pvo->pvo_vaddr & PVO_WIRED)
2294                         continue;
2295
2296                 /*
2297                  * For locking reasons, remove this from the page table and
2298                  * pmap, but save delinking from the vm_page for a second
2299                  * pass
2300                  */
2301                 moea64_pvo_remove_from_pmap(mmu, pvo);
2302                 RB_INSERT(pvo_tree, &tofree, pvo);
2303         }
2304         PMAP_UNLOCK(pm);
2305
2306         RB_FOREACH_SAFE(pvo, pvo_tree, &tofree, tpvo) {
2307                 PV_LOCK(pvo->pvo_pte.pa & LPTE_RPGN);
2308                 moea64_pvo_remove_from_page(mmu, pvo);
2309                 PV_UNLOCK(pvo->pvo_pte.pa & LPTE_RPGN);
2310                 RB_REMOVE(pvo_tree, &tofree, pvo);
2311                 free_pvo_entry(pvo);
2312         }
2313 }
2314
2315 /*
2316  * Remove the given range of addresses from the specified map.
2317  */
2318 void
2319 moea64_remove(mmu_t mmu, pmap_t pm, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2320 {
2321         struct  pvo_entry *pvo, *tpvo, key;
2322         struct pvo_tree tofree;
2323
2324         /*
2325          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2326          */
2327         if (pm->pm_stats.resident_count == 0)
2328                 return;
2329
2330         key.pvo_vaddr = sva;
2331
2332         RB_INIT(&tofree);
2333
2334         PMAP_LOCK(pm);
2335         for (pvo = RB_NFIND(pvo_tree, &pm->pmap_pvo, &key);
2336             pvo != NULL && PVO_VADDR(pvo) < eva; pvo = tpvo) {
2337                 tpvo = RB_NEXT(pvo_tree, &pm->pmap_pvo, pvo);
2338
2339                 /*
2340                  * For locking reasons, remove this from the page table and
2341                  * pmap, but save delinking from the vm_page for a second
2342                  * pass
2343                  */
2344                 moea64_pvo_remove_from_pmap(mmu, pvo);
2345                 RB_INSERT(pvo_tree, &tofree, pvo);
2346         }
2347         PMAP_UNLOCK(pm);
2348
2349         RB_FOREACH_SAFE(pvo, pvo_tree, &tofree, tpvo) {
2350                 PV_LOCK(pvo->pvo_pte.pa & LPTE_RPGN);
2351                 moea64_pvo_remove_from_page(mmu, pvo);
2352                 PV_UNLOCK(pvo->pvo_pte.pa & LPTE_RPGN);
2353                 RB_REMOVE(pvo_tree, &tofree, pvo);
2354                 free_pvo_entry(pvo);
2355         }
2356 }
2357
2358 /*
2359  * Remove physical page from all pmaps in which it resides. moea64_pvo_remove()
2360  * will reflect changes in pte's back to the vm_page.
2361  */
2362 void
2363 moea64_remove_all(mmu_t mmu, vm_page_t m)
2364 {
2365         struct  pvo_entry *pvo, *next_pvo;
2366         struct  pvo_head freequeue;
2367         int     wasdead;
2368         pmap_t  pmap;
2369
2370         LIST_INIT(&freequeue);
2371
2372         PV_PAGE_LOCK(m);
2373         LIST_FOREACH_SAFE(pvo, vm_page_to_pvoh(m), pvo_vlink, next_pvo) {
2374                 pmap = pvo->pvo_pmap;
2375                 PMAP_LOCK(pmap);
2376                 wasdead = (pvo->pvo_vaddr & PVO_DEAD);
2377                 if (!wasdead)
2378                         moea64_pvo_remove_from_pmap(mmu, pvo);
2379                 moea64_pvo_remove_from_page(mmu, pvo);
2380                 if (!wasdead)
2381                         LIST_INSERT_HEAD(&freequeue, pvo, pvo_vlink);
2382                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2383
2384         }
2385         KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m), ("Page still has mappings"));
2386         KASSERT(!(m->aflags & PGA_WRITEABLE), ("Page still writable"));
2387         PV_PAGE_UNLOCK(m);
2388
2389         /* Clean up UMA allocations */
2390         LIST_FOREACH_SAFE(pvo, &freequeue, pvo_vlink, next_pvo)
2391                 free_pvo_entry(pvo);
2392 }
2393
2394 /*
2395  * Allocate a physical page of memory directly from the phys_avail map.
2396  * Can only be called from moea64_bootstrap before avail start and end are
2397  * calculated.
2398  */
2399 vm_offset_t
2400 moea64_bootstrap_alloc(vm_size_t size, u_int align)
2401 {
2402         vm_offset_t     s, e;
2403         int             i, j;
2404
2405         size = round_page(size);
2406         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
2407                 if (align != 0)
2408                         s = roundup2(phys_avail[i], align);
2409                 else
2410                         s = phys_avail[i];
2411                 e = s + size;
2412
2413                 if (s < phys_avail[i] || e > phys_avail[i + 1])
2414                         continue;
2415
2416                 if (s + size > platform_real_maxaddr())
2417                         continue;
2418
2419                 if (s == phys_avail[i]) {
2420                         phys_avail[i] += size;
2421                 } else if (e == phys_avail[i + 1]) {
2422                         phys_avail[i + 1] -= size;
2423                 } else {
2424                         for (j = phys_avail_count * 2; j > i; j -= 2) {
2425                                 phys_avail[j] = phys_avail[j - 2];
2426                                 phys_avail[j + 1] = phys_avail[j - 1];
2427                         }
2428
2429                         phys_avail[i + 3] = phys_avail[i + 1];
2430                         phys_avail[i + 1] = s;
2431                         phys_avail[i + 2] = e;
2432                         phys_avail_count++;
2433                 }
2434
2435                 return (s);
2436         }
2437         panic("moea64_bootstrap_alloc: could not allocate memory");
2438 }
2439
2440 static int
2441 moea64_pvo_enter(mmu_t mmu, struct pvo_entry *pvo, struct pvo_head *pvo_head)
2442 {
2443         int first, err;
2444
2445         PMAP_LOCK_ASSERT(pvo->pvo_pmap, MA_OWNED);
2446         KASSERT(moea64_pvo_find_va(pvo->pvo_pmap, PVO_VADDR(pvo)) == NULL,
2447             ("Existing mapping for VA %#jx", (uintmax_t)PVO_VADDR(pvo)));
2448
2449         moea64_pvo_enter_calls++;
2450
2451         /*
2452          * Add to pmap list
2453          */
2454         RB_INSERT(pvo_tree, &pvo->pvo_pmap->pmap_pvo, pvo);
2455
2456         /*
2457          * Remember if the list was empty and therefore will be the first
2458          * item.
2459          */
2460         if (pvo_head != NULL) {
2461                 if (LIST_FIRST(pvo_head) == NULL)
2462                         first = 1;
2463                 LIST_INSERT_HEAD(pvo_head, pvo, pvo_vlink);
2464         }
2465
2466         if (pvo->pvo_vaddr & PVO_WIRED)
2467                 pvo->pvo_pmap->pm_stats.wired_count++;
2468         pvo->pvo_pmap->pm_stats.resident_count++;
2469
2470         /*
2471          * Insert it into the hardware page table
2472          */
2473         err = MOEA64_PTE_INSERT(mmu, pvo);
2474         if (err != 0) {
2475                 panic("moea64_pvo_enter: overflow");
2476         }
2477
2478         moea64_pvo_entries++;
2479
2480         if (pvo->pvo_pmap == kernel_pmap)
2481                 isync();
2482
2483 #ifdef __powerpc64__
2484         /*
2485          * Make sure all our bootstrap mappings are in the SLB as soon
2486          * as virtual memory is switched on.
2487          */
2488         if (!pmap_bootstrapped)
2489                 moea64_bootstrap_slb_prefault(PVO_VADDR(pvo),
2490                     pvo->pvo_vaddr & PVO_LARGE);
2491 #endif
2492
2493         return (first ? ENOENT : 0);
2494 }
2495
2496 static void
2497 moea64_pvo_remove_from_pmap(mmu_t mmu, struct pvo_entry *pvo)
2498 {
2499         struct  vm_page *pg;
2500         int32_t refchg;
2501
2502         KASSERT(pvo->pvo_pmap != NULL, ("Trying to remove PVO with no pmap"));
2503         PMAP_LOCK_ASSERT(pvo->pvo_pmap, MA_OWNED);
2504         KASSERT(!(pvo->pvo_vaddr & PVO_DEAD), ("Trying to remove dead PVO"));
2505
2506         /*
2507          * If there is an active pte entry, we need to deactivate it
2508          */
2509         refchg = MOEA64_PTE_UNSET(mmu, pvo);
2510         if (refchg < 0) {
2511                 /*
2512                  * If it was evicted from the page table, be pessimistic and
2513                  * dirty the page.
2514                  */
2515                 if (pvo->pvo_pte.prot & VM_PROT_WRITE)
2516                         refchg = LPTE_CHG;
2517                 else
2518                         refchg = 0;
2519         }
2520
2521         /*
2522          * Update our statistics.
2523          */
2524         pvo->pvo_pmap->pm_stats.resident_count--;
2525         if (pvo->pvo_vaddr & PVO_WIRED)
2526                 pvo->pvo_pmap->pm_stats.wired_count--;
2527
2528         /*
2529          * Remove this PVO from the pmap list.
2530          */
2531         RB_REMOVE(pvo_tree, &pvo->pvo_pmap->pmap_pvo, pvo);
2532
2533         /*
2534          * Mark this for the next sweep
2535          */
2536         pvo->pvo_vaddr |= PVO_DEAD;
2537
2538         /* Send RC bits to VM */
2539         if ((pvo->pvo_vaddr & PVO_MANAGED) &&
2540             (pvo->pvo_pte.prot & VM_PROT_WRITE)) {
2541                 pg = PHYS_TO_VM_PAGE(pvo->pvo_pte.pa & LPTE_RPGN);
2542                 if (pg != NULL) {
2543                         refchg |= atomic_readandclear_32(&pg->md.mdpg_attrs);
2544                         if (refchg & LPTE_CHG)
2545                                 vm_page_dirty(pg);
2546                         if (refchg & LPTE_REF)
2547                                 vm_page_aflag_set(pg, PGA_REFERENCED);
2548                 }
2549         }
2550 }
2551
2552 static void
2553 moea64_pvo_remove_from_page(mmu_t mmu, struct pvo_entry *pvo)
2554 {
2555         struct  vm_page *pg;
2556
2557         KASSERT(pvo->pvo_vaddr & PVO_DEAD, ("Trying to delink live page"));
2558
2559         /* Use NULL pmaps as a sentinel for races in page deletion */
2560         if (pvo->pvo_pmap == NULL)
2561                 return;
2562         pvo->pvo_pmap = NULL;
2563
2564         /*
2565          * Update vm about page writeability/executability if managed
2566          */
2567         PV_LOCKASSERT(pvo->pvo_pte.pa & LPTE_RPGN);
2568         pg = PHYS_TO_VM_PAGE(pvo->pvo_pte.pa & LPTE_RPGN);
2569
2570         if ((pvo->pvo_vaddr & PVO_MANAGED) && pg != NULL) {
2571                 LIST_REMOVE(pvo, pvo_vlink);
2572                 if (LIST_EMPTY(vm_page_to_pvoh(pg)))
2573                         vm_page_aflag_clear(pg, PGA_WRITEABLE | PGA_EXECUTABLE);
2574         }
2575
2576         moea64_pvo_entries--;
2577         moea64_pvo_remove_calls++;
2578 }
2579
2580 static struct pvo_entry *
2581 moea64_pvo_find_va(pmap_t pm, vm_offset_t va)
2582 {
2583         struct pvo_entry key;
2584
2585         PMAP_LOCK_ASSERT(pm, MA_OWNED);
2586
2587         key.pvo_vaddr = va & ~ADDR_POFF;
2588         return (RB_FIND(pvo_tree, &pm->pmap_pvo, &key));
2589 }
2590
2591 static boolean_t
2592 moea64_query_bit(mmu_t mmu, vm_page_t m, uint64_t ptebit)
2593 {
2594         struct  pvo_entry *pvo;
2595         int64_t ret;
2596         boolean_t rv;
2597
2598         /*
2599          * See if this bit is stored in the page already.
2600          */
2601         if (m->md.mdpg_attrs & ptebit)
2602                 return (TRUE);
2603
2604         /*
2605          * Examine each PTE.  Sync so that any pending REF/CHG bits are
2606          * flushed to the PTEs.
2607          */
2608         rv = FALSE;
2609         powerpc_sync();
2610         PV_PAGE_LOCK(m);
2611         LIST_FOREACH(pvo, vm_page_to_pvoh(m), pvo_vlink) {
2612                 ret = 0;
2613
2614                 /*
2615                  * See if this pvo has a valid PTE.  if so, fetch the
2616                  * REF/CHG bits from the valid PTE.  If the appropriate
2617                  * ptebit is set, return success.
2618                  */
2619                 PMAP_LOCK(pvo->pvo_pmap);
2620                 if (!(pvo->pvo_vaddr & PVO_DEAD))
2621                         ret = MOEA64_PTE_SYNCH(mmu, pvo);
2622                 PMAP_UNLOCK(pvo->pvo_pmap);
2623
2624                 if (ret > 0) {
2625                         atomic_set_32(&m->md.mdpg_attrs,
2626                             ret & (LPTE_CHG | LPTE_REF));
2627                         if (ret & ptebit) {
2628                                 rv = TRUE;
2629                                 break;
2630                         }
2631                 }
2632         }
2633         PV_PAGE_UNLOCK(m);
2634
2635         return (rv);
2636 }
2637
2638 static u_int
2639 moea64_clear_bit(mmu_t mmu, vm_page_t m, u_int64_t ptebit)
2640 {
2641         u_int   count;
2642         struct  pvo_entry *pvo;
2643         int64_t ret;
2644
2645         /*
2646          * Sync so that any pending REF/CHG bits are flushed to the PTEs (so
2647          * we can reset the right ones).
2648          */
2649         powerpc_sync();
2650
2651         /*
2652          * For each pvo entry, clear the pte's ptebit.
2653          */
2654         count = 0;
2655         PV_PAGE_LOCK(m);
2656         LIST_FOREACH(pvo, vm_page_to_pvoh(m), pvo_vlink) {
2657                 ret = 0;
2658
2659                 PMAP_LOCK(pvo->pvo_pmap);
2660                 if (!(pvo->pvo_vaddr & PVO_DEAD))
2661                         ret = MOEA64_PTE_CLEAR(mmu, pvo, ptebit);
2662                 PMAP_UNLOCK(pvo->pvo_pmap);
2663
2664                 if (ret > 0 && (ret & ptebit))
2665                         count++;
2666         }
2667         atomic_clear_32(&m->md.mdpg_attrs, ptebit);
2668         PV_PAGE_UNLOCK(m);
2669
2670         return (count);
2671 }
2672
2673 boolean_t
2674 moea64_dev_direct_mapped(mmu_t mmu, vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
2675 {
2676         struct pvo_entry *pvo, key;
2677         vm_offset_t ppa;
2678         int error = 0;
2679
2680         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
2681         key.pvo_vaddr = ppa = pa & ~ADDR_POFF;
2682         for (pvo = RB_FIND(pvo_tree, &kernel_pmap->pmap_pvo, &key);
2683             ppa < pa + size; ppa += PAGE_SIZE,
2684             pvo = RB_NEXT(pvo_tree, &kernel_pmap->pmap_pvo, pvo)) {
2685                 if (pvo == NULL || (pvo->pvo_pte.pa & LPTE_RPGN) != ppa) {
2686                         error = EFAULT;
2687                         break;
2688                 }
2689         }
2690         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
2691
2692         return (error);
2693 }
2694
2695 /*
2696  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
2697  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
2698  * routine is intended to be used for mapping device memory,
2699  * NOT real memory.
2700  */
2701 void *
2702 moea64_mapdev_attr(mmu_t mmu, vm_paddr_t pa, vm_size_t size, vm_memattr_t ma)
2703 {
2704         vm_offset_t va, tmpva, ppa, offset;
2705
2706         ppa = trunc_page(pa);
2707         offset = pa & PAGE_MASK;
2708         size = roundup2(offset + size, PAGE_SIZE);
2709
2710         va = kva_alloc(size);
2711
2712         if (!va)
2713                 panic("moea64_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
2714
2715         for (tmpva = va; size > 0;) {
2716                 moea64_kenter_attr(mmu, tmpva, ppa, ma);
2717                 size -= PAGE_SIZE;
2718                 tmpva += PAGE_SIZE;
2719                 ppa += PAGE_SIZE;
2720         }
2721
2722         return ((void *)(va + offset));
2723 }
2724
2725 void *
2726 moea64_mapdev(mmu_t mmu, vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
2727 {
2728
2729         return moea64_mapdev_attr(mmu, pa, size, VM_MEMATTR_DEFAULT);
2730 }
2731
2732 void
2733 moea64_unmapdev(mmu_t mmu, vm_offset_t va, vm_size_t size)
2734 {
2735         vm_offset_t base, offset;
2736
2737         base = trunc_page(va);
2738         offset = va & PAGE_MASK;
2739         size = roundup2(offset + size, PAGE_SIZE);
2740
2741         kva_free(base, size);
2742 }
2743
2744 void
2745 moea64_sync_icache(mmu_t mmu, pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
2746 {
2747         struct pvo_entry *pvo;
2748         vm_offset_t lim;
2749         vm_paddr_t pa;
2750         vm_size_t len;
2751
2752         PMAP_LOCK(pm);
2753         while (sz > 0) {
2754                 lim = round_page(va);
2755                 len = MIN(lim - va, sz);
2756                 pvo = moea64_pvo_find_va(pm, va & ~ADDR_POFF);
2757                 if (pvo != NULL && !(pvo->pvo_pte.pa & LPTE_I)) {
2758                         pa = (pvo->pvo_pte.pa & LPTE_RPGN) | (va & ADDR_POFF);
2759                         moea64_syncicache(mmu, pm, va, pa, len);
2760                 }
2761                 va += len;
2762                 sz -= len;
2763         }
2764         PMAP_UNLOCK(pm);
2765 }
2766
2767 void
2768 moea64_dumpsys_map(mmu_t mmu, vm_paddr_t pa, size_t sz, void **va)
2769 {
2770
2771         *va = (void *)(uintptr_t)pa;
2772 }
2773
2774 extern struct dump_pa dump_map[PHYS_AVAIL_SZ + 1];
2775
2776 void
2777 moea64_scan_init(mmu_t mmu)
2778 {
2779         struct pvo_entry *pvo;
2780         vm_offset_t va;
2781         int i;
2782
2783         if (!do_minidump) {
2784                 /* Initialize phys. segments for dumpsys(). */
2785                 memset(&dump_map, 0, sizeof(dump_map));
2786                 mem_regions(&pregions, &pregions_sz, &regions, &regions_sz);
2787                 for (i = 0; i < pregions_sz; i++) {
2788                         dump_map[i].pa_start = pregions[i].mr_start;
2789                         dump_map[i].pa_size = pregions[i].mr_size;
2790                 }
2791                 return;
2792         }
2793
2794         /* Virtual segments for minidumps: */
2795         memset(&dump_map, 0, sizeof(dump_map));
2796
2797         /* 1st: kernel .data and .bss. */
2798         dump_map[0].pa_start = trunc_page((uintptr_t)_etext);
2799         dump_map[0].pa_size = round_page((uintptr_t)_end) -
2800             dump_map[0].pa_start;
2801
2802         /* 2nd: msgbuf and tables (see pmap_bootstrap()). */
2803         dump_map[1].pa_start = (vm_paddr_t)(uintptr_t)msgbufp->msg_ptr;
2804         dump_map[1].pa_size = round_page(msgbufp->msg_size);
2805
2806         /* 3rd: kernel VM. */
2807         va = dump_map[1].pa_start + dump_map[1].pa_size;
2808         /* Find start of next chunk (from va). */
2809         while (va < virtual_end) {
2810                 /* Don't dump the buffer cache. */
2811                 if (va >= kmi.buffer_sva && va < kmi.buffer_eva) {
2812                         va = kmi.buffer_eva;
2813                         continue;
2814                 }
2815                 pvo = moea64_pvo_find_va(kernel_pmap, va & ~ADDR_POFF);
2816                 if (pvo != NULL && !(pvo->pvo_vaddr & PVO_DEAD))
2817                         break;
2818                 va += PAGE_SIZE;
2819         }
2820         if (va < virtual_end) {
2821                 dump_map[2].pa_start = va;
2822                 va += PAGE_SIZE;
2823                 /* Find last page in chunk. */
2824                 while (va < virtual_end) {
2825                         /* Don't run into the buffer cache. */
2826                         if (va == kmi.buffer_sva)
2827                                 break;
2828                         pvo = moea64_pvo_find_va(kernel_pmap, va & ~ADDR_POFF);
2829                         if (pvo != NULL && !(pvo->pvo_vaddr & PVO_DEAD))
2830                                 break;
2831                         va += PAGE_SIZE;
2832                 }
2833                 dump_map[2].pa_size = va - dump_map[2].pa_start;
2834         }
2835 }
2836