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