sys/powerpc/booke/pmap.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
   3  *
   4  * Copyright (C) 2007-2009 Semihalf, Rafal Jaworowski <raj@semihalf.com>
   5  * Copyright (C) 2006 Semihalf, Marian Balakowicz <m8@semihalf.com>
   6  * All rights reserved.
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  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.  IN
  20  * NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  21  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED
  22  * TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR
  23  * PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
  24  * LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
  25  * NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
  26  * SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  27  *
  28  * Some hw specific parts of this pmap were derived or influenced
  29  * by NetBSD's ibm4xx pmap module. More generic code is shared with
  30  * a few other pmap modules from the FreeBSD tree.
  31  */
  32
  33  /*
  34   * VM layout notes:
  35   *
  36   * Kernel and user threads run within one common virtual address space
  37   * defined by AS=0.
  38   *
  39   * 32-bit pmap:
  40   * Virtual address space layout:
  41   * -----------------------------
  42   * 0x0000_0000 - 0x7fff_ffff   : user process
  43   * 0x8000_0000 - 0xbfff_ffff   : pmap_mapdev()-ed area (PCI/PCIE etc.)
  44   * 0xc000_0000 - 0xc0ff_ffff   : kernel reserved
  45   *   0xc000_0000 - data_end    : kernel code+data, env, metadata etc.
  46   * 0xc100_0000 - 0xffff_ffff   : KVA
  47   *   0xc100_0000 - 0xc100_3fff : reserved for page zero/copy
  48   *   0xc100_4000 - 0xc200_3fff : reserved for ptbl bufs
  49   *   0xc200_4000 - 0xc200_8fff : guard page + kstack0
  50   *   0xc200_9000 - 0xfeef_ffff : actual free KVA space
  51   *
  52   * 64-bit pmap:
  53   * Virtual address space layout:
  54   * -----------------------------
  55   * 0x0000_0000_0000_0000 - 0xbfff_ffff_ffff_ffff      : user process
  56   *   0x0000_0000_0000_0000 - 0x8fff_ffff_ffff_ffff    : text, data, heap, maps, libraries
  57   *   0x9000_0000_0000_0000 - 0xafff_ffff_ffff_ffff    : mmio region
  58   *   0xb000_0000_0000_0000 - 0xbfff_ffff_ffff_ffff    : stack
  59   * 0xc000_0000_0000_0000 - 0xcfff_ffff_ffff_ffff      : kernel reserved
  60   *   0xc000_0000_0000_0000 - endkernel-1              : kernel code & data
  61   *               endkernel - msgbufp-1                : flat device tree
  62   *                 msgbufp - ptbl_bufs-1              : message buffer
  63   *               ptbl_bufs - kernel_pdir-1            : kernel page tables
  64   *             kernel_pdir - kernel_pp2d-1            : kernel page directory
  65   *             kernel_pp2d - .                        : kernel pointers to page directory
  66   *      pmap_zero_copy_min - crashdumpmap-1           : reserved for page zero/copy
  67   *            crashdumpmap - ptbl_buf_pool_vabase-1   : reserved for ptbl bufs
  68   *    ptbl_buf_pool_vabase - virtual_avail-1          : user page directories and page tables
  69   *           virtual_avail - 0xcfff_ffff_ffff_ffff    : actual free KVA space
  70   * 0xd000_0000_0000_0000 - 0xdfff_ffff_ffff_ffff      : coprocessor region
  71   * 0xe000_0000_0000_0000 - 0xefff_ffff_ffff_ffff      : mmio region
  72   * 0xf000_0000_0000_0000 - 0xffff_ffff_ffff_ffff      : direct map
  73   *   0xf000_0000_0000_0000 - +Maxmem                  : physmem map
  74   *                         - 0xffff_ffff_ffff_ffff    : device direct map
  75   */
  76
  77 #include <sys/cdefs.h>
  78 __FBSDID("$FreeBSD$");
  79
  80 #include "opt_ddb.h"
  81 #include "opt_kstack_pages.h"
  82
  83 #include <sys/param.h>
  84 #include <sys/conf.h>
  85 #include <sys/malloc.h>
  86 #include <sys/ktr.h>
  87 #include <sys/proc.h>
  88 #include <sys/user.h>
  89 #include <sys/queue.h>
  90 #include <sys/systm.h>
  91 #include <sys/kernel.h>
  92 #include <sys/kerneldump.h>
  93 #include <sys/linker.h>
  94 #include <sys/msgbuf.h>
  95 #include <sys/lock.h>
  96 #include <sys/mutex.h>
  97 #include <sys/rwlock.h>
  98 #include <sys/sched.h>
  99 #include <sys/smp.h>
 100 #include <sys/vmmeter.h>
 101
 102 #include <vm/vm.h>
 103 #include <vm/vm_page.h>
 104 #include <vm/vm_kern.h>
 105 #include <vm/vm_pageout.h>
 106 #include <vm/vm_extern.h>
 107 #include <vm/vm_object.h>
 108 #include <vm/vm_param.h>
 109 #include <vm/vm_map.h>
 110 #include <vm/vm_pager.h>
 111 #include <vm/vm_phys.h>
 112 #include <vm/vm_pagequeue.h>
 113 #include <vm/uma.h>
 114
 115 #include <machine/_inttypes.h>
 116 #include <machine/cpu.h>
 117 #include <machine/pcb.h>
 118 #include <machine/platform.h>
 119
 120 #include <machine/tlb.h>
 121 #include <machine/spr.h>
 122 #include <machine/md_var.h>
 123 #include <machine/mmuvar.h>
 124 #include <machine/pmap.h>
 125 #include <machine/pte.h>
 126
 127 #include <ddb/ddb.h>
 128
 129 #include "mmu_if.h"
 130
 131 #define SPARSE_MAPDEV
 132 #ifdef  DEBUG
 133 #define debugf(fmt, args...) printf(fmt, ##args)
 134 #else
 135 #define debugf(fmt, args...)
 136 #endif
 137
 138 #ifdef __powerpc64__
 139 #define PRI0ptrX        "016lx"
 140 #else
 141 #define PRI0ptrX        "08x"
 142 #endif
 143
 144 #define TODO                    panic("%s: not implemented", __func__);
 145
 146 extern unsigned char _etext[];
 147 extern unsigned char _end[];
 148
 149 extern uint32_t *bootinfo;
 150
 151 vm_paddr_t kernload;
 152 vm_offset_t kernstart;
 153 vm_size_t kernsize;
 154
 155 /* Message buffer and tables. */
 156 static vm_offset_t data_start;
 157 static vm_size_t data_end;
 158
 159 /* Phys/avail memory regions. */
 160 static struct mem_region *availmem_regions;
 161 static int availmem_regions_sz;
 162 static struct mem_region *physmem_regions;
 163 static int physmem_regions_sz;
 164
 165 /* Reserved KVA space and mutex for mmu_booke_zero_page. */
 166 static vm_offset_t zero_page_va;
 167 static struct mtx zero_page_mutex;
 168
 169 static struct mtx tlbivax_mutex;
 170
 171 /* Reserved KVA space and mutex for mmu_booke_copy_page. */
 172 static vm_offset_t copy_page_src_va;
 173 static vm_offset_t copy_page_dst_va;
 174 static struct mtx copy_page_mutex;
 175
 176 /**************************************************************************/
 177 /* PMAP */
 178 /**************************************************************************/
 179
 180 static int mmu_booke_enter_locked(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t,
 181     vm_prot_t, u_int flags, int8_t psind);
 182
 183 unsigned int kptbl_min;         /* Index of the first kernel ptbl. */
 184 unsigned int kernel_ptbls;      /* Number of KVA ptbls. */
 185 #ifdef __powerpc64__
 186 unsigned int kernel_pdirs;
 187 #endif
 188
 189 /*
 190  * If user pmap is processed with mmu_booke_remove and the resident count
 191  * drops to 0, there are no more pages to remove, so we need not continue.
 192  */
 193 #define PMAP_REMOVE_DONE(pmap) \
 194         ((pmap) != kernel_pmap && (pmap)->pm_stats.resident_count == 0)
 195
 196 #if defined(COMPAT_FREEBSD32) || !defined(__powerpc64__)
 197 extern int elf32_nxstack;
 198 #endif
 199
 200 /**************************************************************************/
 201 /* TLB and TID handling */
 202 /**************************************************************************/
 203
 204 /* Translation ID busy table */
 205 static volatile pmap_t tidbusy[MAXCPU][TID_MAX + 1];
 206
 207 /*
 208  * TLB0 capabilities (entry, way numbers etc.). These can vary between e500
 209  * core revisions and should be read from h/w registers during early config.
 210  */
 211 uint32_t tlb0_entries;
 212 uint32_t tlb0_ways;
 213 uint32_t tlb0_entries_per_way;
 214 uint32_t tlb1_entries;
 215
 216 #define TLB0_ENTRIES            (tlb0_entries)
 217 #define TLB0_WAYS               (tlb0_ways)
 218 #define TLB0_ENTRIES_PER_WAY    (tlb0_entries_per_way)
 219
 220 #define TLB1_ENTRIES (tlb1_entries)
 221
 222 static vm_offset_t tlb1_map_base = VM_MAXUSER_ADDRESS + PAGE_SIZE;
 223
 224 static tlbtid_t tid_alloc(struct pmap *);
 225 static void tid_flush(tlbtid_t tid);
 226
 227 #ifdef DDB
 228 #ifdef __powerpc64__
 229 static void tlb_print_entry(int, uint32_t, uint64_t, uint32_t, uint32_t);
 230 #else
 231 static void tlb_print_entry(int, uint32_t, uint32_t, uint32_t, uint32_t);
 232 #endif
 233 #endif
 234
 235 static void tlb1_read_entry(tlb_entry_t *, unsigned int);
 236 static void tlb1_write_entry(tlb_entry_t *, unsigned int);
 237 static int tlb1_iomapped(int, vm_paddr_t, vm_size_t, vm_offset_t *);
 238 static vm_size_t tlb1_mapin_region(vm_offset_t, vm_paddr_t, vm_size_t);
 239
 240 static vm_size_t tsize2size(unsigned int);
 241 static unsigned int size2tsize(vm_size_t);
 242 static unsigned int ilog2(unsigned long);
 243
 244 static void set_mas4_defaults(void);
 245
 246 static inline void tlb0_flush_entry(vm_offset_t);
 247 static inline unsigned int tlb0_tableidx(vm_offset_t, unsigned int);
 248
 249 /**************************************************************************/
 250 /* Page table management */
 251 /**************************************************************************/
 252
 253 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
 254
 255 /* Data for the pv entry allocation mechanism */
 256 static uma_zone_t pvzone;
 257 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
 258
 259 #define PV_ENTRY_ZONE_MIN       2048    /* min pv entries in uma zone */
 260
 261 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
 262 #define PMAP_SHPGPERPROC        200
 263 #endif
 264
 265 static void ptbl_init(void);
 266 static struct ptbl_buf *ptbl_buf_alloc(void);
 267 static void ptbl_buf_free(struct ptbl_buf *);
 268 static void ptbl_free_pmap_ptbl(pmap_t, pte_t *);
 269
 270 #ifdef __powerpc64__
 271 static pte_t *ptbl_alloc(mmu_t, pmap_t, pte_t **,
 272                          unsigned int, boolean_t);
 273 static void ptbl_free(mmu_t, pmap_t, pte_t **, unsigned int);
 274 static void ptbl_hold(mmu_t, pmap_t, pte_t **, unsigned int);
 275 static int ptbl_unhold(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t);
 276 #else
 277 static pte_t *ptbl_alloc(mmu_t, pmap_t, unsigned int, boolean_t);
 278 static void ptbl_free(mmu_t, pmap_t, unsigned int);
 279 static void ptbl_hold(mmu_t, pmap_t, unsigned int);
 280 static int ptbl_unhold(mmu_t, pmap_t, unsigned int);
 281 #endif
 282
 283 static vm_paddr_t pte_vatopa(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t);
 284 static int pte_enter(mmu_t, pmap_t, vm_page_t, vm_offset_t, uint32_t, boolean_t);
 285 static int pte_remove(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, uint8_t);
 286 static pte_t *pte_find(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t);
 287 static void kernel_pte_alloc(vm_offset_t, vm_offset_t, vm_offset_t);
 288
 289 static pv_entry_t pv_alloc(void);
 290 static void pv_free(pv_entry_t);
 291 static void pv_insert(pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t);
 292 static void pv_remove(pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t);
 293
 294 static void booke_pmap_init_qpages(void);
 295
 296 /* Number of kva ptbl buffers, each covering one ptbl (PTBL_PAGES). */
 297 #ifdef __powerpc64__
 298 #define PTBL_BUFS               (16UL * 16 * 16)
 299 #else
 300 #define PTBL_BUFS               (128 * 16)
 301 #endif
 302
 303 struct ptbl_buf {
 304         TAILQ_ENTRY(ptbl_buf) link;     /* list link */
 305         vm_offset_t kva;                /* va of mapping */
 306 };
 307
 308 /* ptbl free list and a lock used for access synchronization. */
 309 static TAILQ_HEAD(, ptbl_buf) ptbl_buf_freelist;
 310 static struct mtx ptbl_buf_freelist_lock;
 311
 312 /* Base address of kva space allocated fot ptbl bufs. */
 313 static vm_offset_t ptbl_buf_pool_vabase;
 314
 315 /* Pointer to ptbl_buf structures. */
 316 static struct ptbl_buf *ptbl_bufs;
 317
 318 #ifdef SMP
 319 extern tlb_entry_t __boot_tlb1[];
 320 void pmap_bootstrap_ap(volatile uint32_t *);
 321 #endif
 322
 323 /*
 324  * Kernel MMU interface
 325  */
 326 static void             mmu_booke_clear_modify(mmu_t, vm_page_t);
 327 static void             mmu_booke_copy(mmu_t, pmap_t, pmap_t, vm_offset_t,
 328     vm_size_t, vm_offset_t);
 329 static void             mmu_booke_copy_page(mmu_t, vm_page_t, vm_page_t);
 330 static void             mmu_booke_copy_pages(mmu_t, vm_page_t *,
 331     vm_offset_t, vm_page_t *, vm_offset_t, int);
 332 static int              mmu_booke_enter(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t,
 333     vm_prot_t, u_int flags, int8_t psind);
 334 static void             mmu_booke_enter_object(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, vm_offset_t,
 335     vm_page_t, vm_prot_t);
 336 static void             mmu_booke_enter_quick(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t,
 337     vm_prot_t);
 338 static vm_paddr_t       mmu_booke_extract(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t);
 339 static vm_page_t        mmu_booke_extract_and_hold(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t,
 340     vm_prot_t);
 341 static void             mmu_booke_init(mmu_t);
 342 static boolean_t        mmu_booke_is_modified(mmu_t, vm_page_t);
 343 static boolean_t        mmu_booke_is_prefaultable(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t);
 344 static boolean_t        mmu_booke_is_referenced(mmu_t, vm_page_t);
 345 static int              mmu_booke_ts_referenced(mmu_t, vm_page_t);
 346 static vm_offset_t      mmu_booke_map(mmu_t, vm_offset_t *, vm_paddr_t, vm_paddr_t,
 347     int);
 348 static int              mmu_booke_mincore(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t,
 349     vm_paddr_t *);
 350 static void             mmu_booke_object_init_pt(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t,
 351     vm_object_t, vm_pindex_t, vm_size_t);
 352 static boolean_t        mmu_booke_page_exists_quick(mmu_t, pmap_t, vm_page_t);
 353 static void             mmu_booke_page_init(mmu_t, vm_page_t);
 354 static int              mmu_booke_page_wired_mappings(mmu_t, vm_page_t);
 355 static void             mmu_booke_pinit(mmu_t, pmap_t);
 356 static void             mmu_booke_pinit0(mmu_t, pmap_t);
 357 static void             mmu_booke_protect(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, vm_offset_t,
 358     vm_prot_t);
 359 static void             mmu_booke_qenter(mmu_t, vm_offset_t, vm_page_t *, int);
 360 static void             mmu_booke_qremove(mmu_t, vm_offset_t, int);
 361 static void             mmu_booke_release(mmu_t, pmap_t);
 362 static void             mmu_booke_remove(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, vm_offset_t);
 363 static void             mmu_booke_remove_all(mmu_t, vm_page_t);
 364 static void             mmu_booke_remove_write(mmu_t, vm_page_t);
 365 static void             mmu_booke_unwire(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, vm_offset_t);
 366 static void             mmu_booke_zero_page(mmu_t, vm_page_t);
 367 static void             mmu_booke_zero_page_area(mmu_t, vm_page_t, int, int);
 368 static void             mmu_booke_activate(mmu_t, struct thread *);
 369 static void             mmu_booke_deactivate(mmu_t, struct thread *);
 370 static void             mmu_booke_bootstrap(mmu_t, vm_offset_t, vm_offset_t);
 371 static void             *mmu_booke_mapdev(mmu_t, vm_paddr_t, vm_size_t);
 372 static void             *mmu_booke_mapdev_attr(mmu_t, vm_paddr_t, vm_size_t, vm_memattr_t);
 373 static void             mmu_booke_unmapdev(mmu_t, vm_offset_t, vm_size_t);
 374 static vm_paddr_t       mmu_booke_kextract(mmu_t, vm_offset_t);
 375 static void             mmu_booke_kenter(mmu_t, vm_offset_t, vm_paddr_t);
 376 static void             mmu_booke_kenter_attr(mmu_t, vm_offset_t, vm_paddr_t, vm_memattr_t);
 377 static void             mmu_booke_kremove(mmu_t, vm_offset_t);
 378 static boolean_t        mmu_booke_dev_direct_mapped(mmu_t, vm_paddr_t, vm_size_t);
 379 static void             mmu_booke_sync_icache(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t,
 380     vm_size_t);
 381 static void             mmu_booke_dumpsys_map(mmu_t, vm_paddr_t pa, size_t,
 382     void **);
 383 static void             mmu_booke_dumpsys_unmap(mmu_t, vm_paddr_t pa, size_t,
 384     void *);
 385 static void             mmu_booke_scan_init(mmu_t);
 386 static vm_offset_t      mmu_booke_quick_enter_page(mmu_t mmu, vm_page_t m);
 387 static void             mmu_booke_quick_remove_page(mmu_t mmu, vm_offset_t addr);
 388 static int              mmu_booke_change_attr(mmu_t mmu, vm_offset_t addr,
 389     vm_size_t sz, vm_memattr_t mode);
 390 static int              mmu_booke_map_user_ptr(mmu_t mmu, pmap_t pm,
 391     volatile const void *uaddr, void **kaddr, size_t ulen, size_t *klen);
 392 static int              mmu_booke_decode_kernel_ptr(mmu_t mmu, vm_offset_t addr,
 393     int *is_user, vm_offset_t *decoded_addr);
 394
 395
 396 static mmu_method_t mmu_booke_methods[] = {
 397         /* pmap dispatcher interface */
 398         MMUMETHOD(mmu_clear_modify,     mmu_booke_clear_modify),
 399         MMUMETHOD(mmu_copy,             mmu_booke_copy),
 400         MMUMETHOD(mmu_copy_page,        mmu_booke_copy_page),
 401         MMUMETHOD(mmu_copy_pages,       mmu_booke_copy_pages),
 402         MMUMETHOD(mmu_enter,            mmu_booke_enter),
 403         MMUMETHOD(mmu_enter_object,     mmu_booke_enter_object),
 404         MMUMETHOD(mmu_enter_quick,      mmu_booke_enter_quick),
 405         MMUMETHOD(mmu_extract,          mmu_booke_extract),
 406         MMUMETHOD(mmu_extract_and_hold, mmu_booke_extract_and_hold),
 407         MMUMETHOD(mmu_init,             mmu_booke_init),
 408         MMUMETHOD(mmu_is_modified,      mmu_booke_is_modified),
 409         MMUMETHOD(mmu_is_prefaultable,  mmu_booke_is_prefaultable),
 410         MMUMETHOD(mmu_is_referenced,    mmu_booke_is_referenced),
 411         MMUMETHOD(mmu_ts_referenced,    mmu_booke_ts_referenced),
 412         MMUMETHOD(mmu_map,              mmu_booke_map),
 413         MMUMETHOD(mmu_mincore,          mmu_booke_mincore),
 414         MMUMETHOD(mmu_object_init_pt,   mmu_booke_object_init_pt),
 415         MMUMETHOD(mmu_page_exists_quick,mmu_booke_page_exists_quick),
 416         MMUMETHOD(mmu_page_init,        mmu_booke_page_init),
 417         MMUMETHOD(mmu_page_wired_mappings, mmu_booke_page_wired_mappings),
 418         MMUMETHOD(mmu_pinit,            mmu_booke_pinit),
 419         MMUMETHOD(mmu_pinit0,           mmu_booke_pinit0),
 420         MMUMETHOD(mmu_protect,          mmu_booke_protect),
 421         MMUMETHOD(mmu_qenter,           mmu_booke_qenter),
 422         MMUMETHOD(mmu_qremove,          mmu_booke_qremove),
 423         MMUMETHOD(mmu_release,          mmu_booke_release),
 424         MMUMETHOD(mmu_remove,           mmu_booke_remove),
 425         MMUMETHOD(mmu_remove_all,       mmu_booke_remove_all),
 426         MMUMETHOD(mmu_remove_write,     mmu_booke_remove_write),
 427         MMUMETHOD(mmu_sync_icache,      mmu_booke_sync_icache),
 428         MMUMETHOD(mmu_unwire,           mmu_booke_unwire),
 429         MMUMETHOD(mmu_zero_page,        mmu_booke_zero_page),
 430         MMUMETHOD(mmu_zero_page_area,   mmu_booke_zero_page_area),
 431         MMUMETHOD(mmu_activate,         mmu_booke_activate),
 432         MMUMETHOD(mmu_deactivate,       mmu_booke_deactivate),
 433         MMUMETHOD(mmu_quick_enter_page, mmu_booke_quick_enter_page),
 434         MMUMETHOD(mmu_quick_remove_page, mmu_booke_quick_remove_page),
 435
 436         /* Internal interfaces */
 437         MMUMETHOD(mmu_bootstrap,        mmu_booke_bootstrap),
 438         MMUMETHOD(mmu_dev_direct_mapped,mmu_booke_dev_direct_mapped),
 439         MMUMETHOD(mmu_mapdev,           mmu_booke_mapdev),
 440         MMUMETHOD(mmu_mapdev_attr,      mmu_booke_mapdev_attr),
 441         MMUMETHOD(mmu_kenter,           mmu_booke_kenter),
 442         MMUMETHOD(mmu_kenter_attr,      mmu_booke_kenter_attr),
 443         MMUMETHOD(mmu_kextract,         mmu_booke_kextract),
 444         MMUMETHOD(mmu_kremove,          mmu_booke_kremove),
 445         MMUMETHOD(mmu_unmapdev,         mmu_booke_unmapdev),
 446         MMUMETHOD(mmu_change_attr,      mmu_booke_change_attr),
 447         MMUMETHOD(mmu_map_user_ptr,     mmu_booke_map_user_ptr),
 448         MMUMETHOD(mmu_decode_kernel_ptr, mmu_booke_decode_kernel_ptr),
 449
 450         /* dumpsys() support */
 451         MMUMETHOD(mmu_dumpsys_map,      mmu_booke_dumpsys_map),
 452         MMUMETHOD(mmu_dumpsys_unmap,    mmu_booke_dumpsys_unmap),
 453         MMUMETHOD(mmu_scan_init,        mmu_booke_scan_init),
 454
 455         { 0, 0 }
 456 };
 457
 458 MMU_DEF(booke_mmu, MMU_TYPE_BOOKE, mmu_booke_methods, 0);
 459
 460 static __inline uint32_t
 461 tlb_calc_wimg(vm_paddr_t pa, vm_memattr_t ma)
 462 {
 463         uint32_t attrib;
 464         int i;
 465
 466         if (ma != VM_MEMATTR_DEFAULT) {
 467                 switch (ma) {
 468                 case VM_MEMATTR_UNCACHEABLE:
 469                         return (MAS2_I | MAS2_G);
 470                 case VM_MEMATTR_WRITE_COMBINING:
 471                 case VM_MEMATTR_WRITE_BACK:
 472                 case VM_MEMATTR_PREFETCHABLE:
 473                         return (MAS2_I);
 474                 case VM_MEMATTR_WRITE_THROUGH:
 475                         return (MAS2_W | MAS2_M);
 476                 case VM_MEMATTR_CACHEABLE:
 477                         return (MAS2_M);
 478                 }
 479         }
 480
 481         /*
 482          * Assume the page is cache inhibited and access is guarded unless
 483          * it's in our available memory array.
 484          */
 485         attrib = _TLB_ENTRY_IO;
 486         for (i = 0; i < physmem_regions_sz; i++) {
 487                 if ((pa >= physmem_regions[i].mr_start) &&
 488                     (pa < (physmem_regions[i].mr_start +
 489                      physmem_regions[i].mr_size))) {
 490                         attrib = _TLB_ENTRY_MEM;
 491                         break;
 492                 }
 493         }
 494
 495         return (attrib);
 496 }
 497
 498 static inline void
 499 tlb_miss_lock(void)
 500 {
 501 #ifdef SMP
 502         struct pcpu *pc;
 503
 504         if (!smp_started)
 505                 return;
 506
 507         STAILQ_FOREACH(pc, &cpuhead, pc_allcpu) {
 508                 if (pc != pcpup) {
 509
 510                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: tlb miss LOCK of CPU=%d, "
 511                             "tlb_lock=%p", __func__, pc->pc_cpuid, pc->pc_booke.tlb_lock);
 512
 513                         KASSERT((pc->pc_cpuid != PCPU_GET(cpuid)),
 514                             ("tlb_miss_lock: tried to lock self"));
 515
 516                         tlb_lock(pc->pc_booke.tlb_lock);
 517
 518                         CTR1(KTR_PMAP, "%s: locked", __func__);
 519                 }
 520         }
 521 #endif
 522 }
 523
 524 static inline void
 525 tlb_miss_unlock(void)
 526 {
 527 #ifdef SMP
 528         struct pcpu *pc;
 529
 530         if (!smp_started)
 531                 return;
 532
 533         STAILQ_FOREACH(pc, &cpuhead, pc_allcpu) {
 534                 if (pc != pcpup) {
 535                         CTR2(KTR_PMAP, "%s: tlb miss UNLOCK of CPU=%d",
 536                             __func__, pc->pc_cpuid);
 537
 538                         tlb_unlock(pc->pc_booke.tlb_lock);
 539
 540                         CTR1(KTR_PMAP, "%s: unlocked", __func__);
 541                 }
 542         }
 543 #endif
 544 }
 545
 546 /* Return number of entries in TLB0. */
 547 static __inline void
 548 tlb0_get_tlbconf(void)
 549 {
 550         uint32_t tlb0_cfg;
 551
 552         tlb0_cfg = mfspr(SPR_TLB0CFG);
 553         tlb0_entries = tlb0_cfg & TLBCFG_NENTRY_MASK;
 554         tlb0_ways = (tlb0_cfg & TLBCFG_ASSOC_MASK) >> TLBCFG_ASSOC_SHIFT;
 555         tlb0_entries_per_way = tlb0_entries / tlb0_ways;
 556 }
 557
 558 /* Return number of entries in TLB1. */
 559 static __inline void
 560 tlb1_get_tlbconf(void)
 561 {
 562         uint32_t tlb1_cfg;
 563
 564         tlb1_cfg = mfspr(SPR_TLB1CFG);
 565         tlb1_entries = tlb1_cfg & TLBCFG_NENTRY_MASK;
 566 }
 567
 568 /**************************************************************************/
 569 /* Page table related */
 570 /**************************************************************************/
 571
 572 #ifdef __powerpc64__
 573 /* Initialize pool of kva ptbl buffers. */
 574 static void
 575 ptbl_init(void)
 576 {
 577         int             i;
 578
 579         mtx_init(&ptbl_buf_freelist_lock, "ptbl bufs lock", NULL, MTX_DEF);
 580         TAILQ_INIT(&ptbl_buf_freelist);
 581
 582         for (i = 0; i < PTBL_BUFS; i++) {
 583                 ptbl_bufs[i].kva = ptbl_buf_pool_vabase +
 584                     i * MAX(PTBL_PAGES,PDIR_PAGES) * PAGE_SIZE;
 585                 TAILQ_INSERT_TAIL(&ptbl_buf_freelist, &ptbl_bufs[i], link);
 586         }
 587 }
 588
 589 /* Get an sf_buf from the freelist. */
 590 static struct ptbl_buf *
 591 ptbl_buf_alloc(void)
 592 {
 593         struct ptbl_buf *buf;
 594
 595         mtx_lock(&ptbl_buf_freelist_lock);
 596         buf = TAILQ_FIRST(&ptbl_buf_freelist);
 597         if (buf != NULL)
 598                 TAILQ_REMOVE(&ptbl_buf_freelist, buf, link);
 599         mtx_unlock(&ptbl_buf_freelist_lock);
 600
 601         return (buf);
 602 }
 603
 604 /* Return ptbl buff to free pool. */
 605 static void
 606 ptbl_buf_free(struct ptbl_buf *buf)
 607 {
 608         mtx_lock(&ptbl_buf_freelist_lock);
 609         TAILQ_INSERT_TAIL(&ptbl_buf_freelist, buf, link);
 610         mtx_unlock(&ptbl_buf_freelist_lock);
 611 }
 612
 613 /*
 614  * Search the list of allocated ptbl bufs and find on list of allocated ptbls
 615  */
 616 static void
 617 ptbl_free_pmap_ptbl(pmap_t pmap, pte_t * ptbl)
 618 {
 619         struct ptbl_buf *pbuf;
 620
 621         TAILQ_FOREACH(pbuf, &pmap->pm_ptbl_list, link) {
 622                 if (pbuf->kva == (vm_offset_t) ptbl) {
 623                         /* Remove from pmap ptbl buf list. */
 624                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_ptbl_list, pbuf, link);
 625
 626                         /* Free corresponding ptbl buf. */
 627                         ptbl_buf_free(pbuf);
 628
 629                         break;
 630                 }
 631         }
 632 }
 633
 634 /* Get a pointer to a PTE in a page table. */
 635 static __inline pte_t *
 636 pte_find(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 637 {
 638         pte_t         **pdir;
 639         pte_t          *ptbl;
 640
 641         KASSERT((pmap != NULL), ("pte_find: invalid pmap"));
 642
 643         pdir = pmap->pm_pp2d[PP2D_IDX(va)];
 644         if (!pdir)
 645                 return NULL;
 646         ptbl = pdir[PDIR_IDX(va)];
 647         return ((ptbl != NULL) ? &ptbl[PTBL_IDX(va)] : NULL);
 648 }
 649
 650 /*
 651  * Search the list of allocated pdir bufs and find on list of allocated pdirs
 652  */
 653 static void
 654 ptbl_free_pmap_pdir(mmu_t mmu, pmap_t pmap, pte_t ** pdir)
 655 {
 656         struct ptbl_buf *pbuf;
 657
 658         TAILQ_FOREACH(pbuf, &pmap->pm_pdir_list, link) {
 659                 if (pbuf->kva == (vm_offset_t) pdir) {
 660                         /* Remove from pmap ptbl buf list. */
 661                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pdir_list, pbuf, link);
 662
 663                         /* Free corresponding pdir buf. */
 664                         ptbl_buf_free(pbuf);
 665
 666                         break;
 667                 }
 668         }
 669 }
 670 /* Free pdir pages and invalidate pdir entry. */
 671 static void
 672 pdir_free(mmu_t mmu, pmap_t pmap, unsigned int pp2d_idx)
 673 {
 674         pte_t         **pdir;
 675         vm_paddr_t      pa;
 676         vm_offset_t     va;
 677         vm_page_t       m;
 678         int             i;
 679
 680         pdir = pmap->pm_pp2d[pp2d_idx];
 681
 682         KASSERT((pdir != NULL), ("pdir_free: null pdir"));
 683
 684         pmap->pm_pp2d[pp2d_idx] = NULL;
 685
 686         for (i = 0; i < PDIR_PAGES; i++) {
 687                 va = ((vm_offset_t) pdir + (i * PAGE_SIZE));
 688                 pa = pte_vatopa(mmu, kernel_pmap, va);
 689                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
 690                 vm_page_free_zero(m);
 691                 vm_wire_sub(1);
 692                 pmap_kremove(va);
 693         }
 694
 695         ptbl_free_pmap_pdir(mmu, pmap, pdir);
 696 }
 697
 698 /*
 699  * Decrement pdir pages hold count and attempt to free pdir pages. Called
 700  * when removing directory entry from pdir.
 701  *
 702  * Return 1 if pdir pages were freed.
 703  */
 704 static int
 705 pdir_unhold(mmu_t mmu, pmap_t pmap, u_int pp2d_idx)
 706 {
 707         pte_t         **pdir;
 708         vm_paddr_t      pa;
 709         vm_page_t       m;
 710         int             i;
 711
 712         KASSERT((pmap != kernel_pmap),
 713                 ("pdir_unhold: unholding kernel pdir!"));
 714
 715         pdir = pmap->pm_pp2d[pp2d_idx];
 716
 717         KASSERT(((vm_offset_t) pdir >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS),
 718             ("pdir_unhold: non kva pdir"));
 719
 720         /* decrement hold count */
 721         for (i = 0; i < PDIR_PAGES; i++) {
 722                 pa = pte_vatopa(mmu, kernel_pmap,
 723                     (vm_offset_t) pdir + (i * PAGE_SIZE));
 724                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
 725                 m->wire_count--;
 726         }
 727
 728         /*
 729          * Free pdir pages if there are no dir entries in this pdir.
 730          * wire_count has the same value for all ptbl pages, so check the
 731          * last page.
 732          */
 733         if (m->wire_count == 0) {
 734                 pdir_free(mmu, pmap, pp2d_idx);
 735                 return (1);
 736         }
 737         return (0);
 738 }
 739
 740 /*
 741  * Increment hold count for pdir pages. This routine is used when new ptlb
 742  * entry is being inserted into pdir.
 743  */
 744 static void
 745 pdir_hold(mmu_t mmu, pmap_t pmap, pte_t ** pdir)
 746 {
 747         vm_paddr_t      pa;
 748         vm_page_t       m;
 749         int             i;
 750
 751         KASSERT((pmap != kernel_pmap),
 752                 ("pdir_hold: holding kernel pdir!"));
 753
 754         KASSERT((pdir != NULL), ("pdir_hold: null pdir"));
 755
 756         for (i = 0; i < PDIR_PAGES; i++) {
 757                 pa = pte_vatopa(mmu, kernel_pmap,
 758                                 (vm_offset_t) pdir + (i * PAGE_SIZE));
 759                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
 760                 m->wire_count++;
 761         }
 762 }
 763
 764 /* Allocate page table. */
 765 static pte_t   *
 766 ptbl_alloc(mmu_t mmu, pmap_t pmap, pte_t ** pdir, unsigned int pdir_idx,
 767     boolean_t nosleep)
 768 {
 769         vm_page_t       mtbl  [PTBL_PAGES];
 770         vm_page_t       m;
 771         struct ptbl_buf *pbuf;
 772         unsigned int    pidx;
 773         pte_t          *ptbl;
 774         int             i, j;
 775         int             req;
 776
 777         KASSERT((pdir[pdir_idx] == NULL),
 778                 ("%s: valid ptbl entry exists!", __func__));
 779
 780         pbuf = ptbl_buf_alloc();
 781         if (pbuf == NULL)
 782                 panic("%s: couldn't alloc kernel virtual memory", __func__);
 783
 784         ptbl = (pte_t *) pbuf->kva;
 785
 786         for (i = 0; i < PTBL_PAGES; i++) {
 787                 pidx = (PTBL_PAGES * pdir_idx) + i;
 788                 req = VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED;
 789                 while ((m = vm_page_alloc(NULL, pidx, req)) == NULL) {
 790                         PMAP_UNLOCK(pmap);
 791                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
 792                         if (nosleep) {
 793                                 ptbl_free_pmap_ptbl(pmap, ptbl);
 794                                 for (j = 0; j < i; j++)
 795                                         vm_page_free(mtbl[j]);
 796                                 vm_wire_sub(i);
 797                                 return (NULL);
 798                         }
 799                         vm_wait(NULL);
 800                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
 801                         PMAP_LOCK(pmap);
 802                 }
 803                 mtbl[i] = m;
 804         }
 805
 806         /* Mapin allocated pages into kernel_pmap. */
 807         mmu_booke_qenter(mmu, (vm_offset_t) ptbl, mtbl, PTBL_PAGES);
 808         /* Zero whole ptbl. */
 809         bzero((caddr_t) ptbl, PTBL_PAGES * PAGE_SIZE);
 810
 811         /* Add pbuf to the pmap ptbl bufs list. */
 812         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_ptbl_list, pbuf, link);
 813
 814         return (ptbl);
 815 }
 816
 817 /* Free ptbl pages and invalidate pdir entry. */
 818 static void
 819 ptbl_free(mmu_t mmu, pmap_t pmap, pte_t ** pdir, unsigned int pdir_idx)
 820 {
 821         pte_t          *ptbl;
 822         vm_paddr_t      pa;
 823         vm_offset_t     va;
 824         vm_page_t       m;
 825         int             i;
 826
 827         ptbl = pdir[pdir_idx];
 828
 829         KASSERT((ptbl != NULL), ("ptbl_free: null ptbl"));
 830
 831         pdir[pdir_idx] = NULL;
 832
 833         for (i = 0; i < PTBL_PAGES; i++) {
 834                 va = ((vm_offset_t) ptbl + (i * PAGE_SIZE));
 835                 pa = pte_vatopa(mmu, kernel_pmap, va);
 836                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
 837                 vm_page_free_zero(m);
 838                 vm_wire_sub(1);
 839                 pmap_kremove(va);
 840         }
 841
 842         ptbl_free_pmap_ptbl(pmap, ptbl);
 843 }
 844
 845 /*
 846  * Decrement ptbl pages hold count and attempt to free ptbl pages. Called
 847  * when removing pte entry from ptbl.
 848  *
 849  * Return 1 if ptbl pages were freed.
 850  */
 851 static int
 852 ptbl_unhold(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 853 {
 854         pte_t          *ptbl;
 855         vm_paddr_t      pa;
 856         vm_page_t       m;
 857         u_int           pp2d_idx;
 858         pte_t         **pdir;
 859         u_int           pdir_idx;
 860         int             i;
 861
 862         pp2d_idx = PP2D_IDX(va);
 863         pdir_idx = PDIR_IDX(va);
 864
 865         KASSERT((pmap != kernel_pmap),
 866                 ("ptbl_unhold: unholding kernel ptbl!"));
 867
 868         pdir = pmap->pm_pp2d[pp2d_idx];
 869         ptbl = pdir[pdir_idx];
 870
 871         KASSERT(((vm_offset_t) ptbl >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS),
 872             ("ptbl_unhold: non kva ptbl"));
 873
 874         /* decrement hold count */
 875         for (i = 0; i < PTBL_PAGES; i++) {
 876                 pa = pte_vatopa(mmu, kernel_pmap,
 877                     (vm_offset_t) ptbl + (i * PAGE_SIZE));
 878                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
 879                 m->wire_count--;
 880         }
 881
 882         /*
 883          * Free ptbl pages if there are no pte entries in this ptbl.
 884          * wire_count has the same value for all ptbl pages, so check the
 885          * last page.
 886          */
 887         if (m->wire_count == 0) {
 888                 /* A pair of indirect entries might point to this ptbl page */
 889 #if 0
 890                 tlb_flush_entry(pmap, va & ~((2UL * PAGE_SIZE_1M) - 1),
 891                                 TLB_SIZE_1M, MAS6_SIND);
 892                 tlb_flush_entry(pmap, (va & ~((2UL * PAGE_SIZE_1M) - 1)) | PAGE_SIZE_1M,
 893                                 TLB_SIZE_1M, MAS6_SIND);
 894 #endif
 895                 ptbl_free(mmu, pmap, pdir, pdir_idx);
 896                 pdir_unhold(mmu, pmap, pp2d_idx);
 897                 return (1);
 898         }
 899         return (0);
 900 }
 901
 902 /*
 903  * Increment hold count for ptbl pages. This routine is used when new pte
 904  * entry is being inserted into ptbl.
 905  */
 906 static void
 907 ptbl_hold(mmu_t mmu, pmap_t pmap, pte_t ** pdir, unsigned int pdir_idx)
 908 {
 909         vm_paddr_t      pa;
 910         pte_t          *ptbl;
 911         vm_page_t       m;
 912         int             i;
 913
 914         KASSERT((pmap != kernel_pmap),
 915                 ("ptbl_hold: holding kernel ptbl!"));
 916
 917         ptbl = pdir[pdir_idx];
 918
 919         KASSERT((ptbl != NULL), ("ptbl_hold: null ptbl"));
 920
 921         for (i = 0; i < PTBL_PAGES; i++) {
 922                 pa = pte_vatopa(mmu, kernel_pmap,
 923                                 (vm_offset_t) ptbl + (i * PAGE_SIZE));
 924                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
 925                 m->wire_count++;
 926         }
 927 }
 928 #else
 929
 930 /* Initialize pool of kva ptbl buffers. */
 931 static void
 932 ptbl_init(void)
 933 {
 934         int i;
 935
 936         CTR3(KTR_PMAP, "%s: s (ptbl_bufs = 0x%08x size 0x%08x)", __func__,
 937             (uint32_t)ptbl_bufs, sizeof(struct ptbl_buf) * PTBL_BUFS);
 938         CTR3(KTR_PMAP, "%s: s (ptbl_buf_pool_vabase = 0x%08x size = 0x%08x)",
 939             __func__, ptbl_buf_pool_vabase, PTBL_BUFS * PTBL_PAGES * PAGE_SIZE);
 940
 941         mtx_init(&ptbl_buf_freelist_lock, "ptbl bufs lock", NULL, MTX_DEF);
 942         TAILQ_INIT(&ptbl_buf_freelist);
 943
 944         for (i = 0; i < PTBL_BUFS; i++) {
 945                 ptbl_bufs[i].kva =
 946                     ptbl_buf_pool_vabase + i * PTBL_PAGES * PAGE_SIZE;
 947                 TAILQ_INSERT_TAIL(&ptbl_buf_freelist, &ptbl_bufs[i], link);
 948         }
 949 }
 950
 951 /* Get a ptbl_buf from the freelist. */
 952 static struct ptbl_buf *
 953 ptbl_buf_alloc(void)
 954 {
 955         struct ptbl_buf *buf;
 956
 957         mtx_lock(&ptbl_buf_freelist_lock);
 958         buf = TAILQ_FIRST(&ptbl_buf_freelist);
 959         if (buf != NULL)
 960                 TAILQ_REMOVE(&ptbl_buf_freelist, buf, link);
 961         mtx_unlock(&ptbl_buf_freelist_lock);
 962
 963         CTR2(KTR_PMAP, "%s: buf = %p", __func__, buf);
 964
 965         return (buf);
 966 }
 967
 968 /* Return ptbl buff to free pool. */
 969 static void
 970 ptbl_buf_free(struct ptbl_buf *buf)
 971 {
 972
 973         CTR2(KTR_PMAP, "%s: buf = %p", __func__, buf);
 974
 975         mtx_lock(&ptbl_buf_freelist_lock);
 976         TAILQ_INSERT_TAIL(&ptbl_buf_freelist, buf, link);
 977         mtx_unlock(&ptbl_buf_freelist_lock);
 978 }
 979
 980 /*
 981  * Search the list of allocated ptbl bufs and find on list of allocated ptbls
 982  */
 983 static void
 984 ptbl_free_pmap_ptbl(pmap_t pmap, pte_t *ptbl)
 985 {
 986         struct ptbl_buf *pbuf;
 987
 988         CTR2(KTR_PMAP, "%s: ptbl = %p", __func__, ptbl);
 989
 990         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
 991
 992         TAILQ_FOREACH(pbuf, &pmap->pm_ptbl_list, link)
 993                 if (pbuf->kva == (vm_offset_t)ptbl) {
 994                         /* Remove from pmap ptbl buf list. */
 995                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_ptbl_list, pbuf, link);
 996
 997                         /* Free corresponding ptbl buf. */
 998                         ptbl_buf_free(pbuf);
 999                         break;
1000                 }
1001 }
1002
1003 /* Allocate page table. */
1004 static pte_t *
1005 ptbl_alloc(mmu_t mmu, pmap_t pmap, unsigned int pdir_idx, boolean_t nosleep)
1006 {
1007         vm_page_t mtbl[PTBL_PAGES];
1008         vm_page_t m;
1009         struct ptbl_buf *pbuf;
1010         unsigned int pidx;
1011         pte_t *ptbl;
1012         int i, j;
1013
1014         CTR4(KTR_PMAP, "%s: pmap = %p su = %d pdir_idx = %d", __func__, pmap,
1015             (pmap == kernel_pmap), pdir_idx);
1016
1017         KASSERT((pdir_idx <= (VM_MAXUSER_ADDRESS / PDIR_SIZE)),
1018             ("ptbl_alloc: invalid pdir_idx"));
1019         KASSERT((pmap->pm_pdir[pdir_idx] == NULL),
1020             ("pte_alloc: valid ptbl entry exists!"));
1021
1022         pbuf = ptbl_buf_alloc();
1023         if (pbuf == NULL)
1024                 panic("pte_alloc: couldn't alloc kernel virtual memory");
1025
1026         ptbl = (pte_t *)pbuf->kva;
1027
1028         CTR2(KTR_PMAP, "%s: ptbl kva = %p", __func__, ptbl);
1029
1030         for (i = 0; i < PTBL_PAGES; i++) {
1031                 pidx = (PTBL_PAGES * pdir_idx) + i;
1032                 while ((m = vm_page_alloc(NULL, pidx,
1033                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
1034                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1035                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1036                         if (nosleep) {
1037                                 ptbl_free_pmap_ptbl(pmap, ptbl);
1038                                 for (j = 0; j < i; j++)
1039                                         vm_page_free(mtbl[j]);
1040                                 vm_wire_sub(i);
1041                                 return (NULL);
1042                         }
1043                         vm_wait(NULL);
1044                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1045                         PMAP_LOCK(pmap);
1046                 }
1047                 mtbl[i] = m;
1048         }
1049
1050         /* Map allocated pages into kernel_pmap. */
1051         mmu_booke_qenter(mmu, (vm_offset_t)ptbl, mtbl, PTBL_PAGES);
1052
1053         /* Zero whole ptbl. */
1054         bzero((caddr_t)ptbl, PTBL_PAGES * PAGE_SIZE);
1055
1056         /* Add pbuf to the pmap ptbl bufs list. */
1057         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_ptbl_list, pbuf, link);
1058
1059         return (ptbl);
1060 }
1061
1062 /* Free ptbl pages and invalidate pdir entry. */
1063 static void
1064 ptbl_free(mmu_t mmu, pmap_t pmap, unsigned int pdir_idx)
1065 {
1066         pte_t *ptbl;
1067         vm_paddr_t pa;
1068         vm_offset_t va;
1069         vm_page_t m;
1070         int i;
1071
1072         CTR4(KTR_PMAP, "%s: pmap = %p su = %d pdir_idx = %d", __func__, pmap,
1073             (pmap == kernel_pmap), pdir_idx);
1074
1075         KASSERT((pdir_idx <= (VM_MAXUSER_ADDRESS / PDIR_SIZE)),
1076             ("ptbl_free: invalid pdir_idx"));
1077
1078         ptbl = pmap->pm_pdir[pdir_idx];
1079
1080         CTR2(KTR_PMAP, "%s: ptbl = %p", __func__, ptbl);
1081
1082         KASSERT((ptbl != NULL), ("ptbl_free: null ptbl"));
1083
1084         /*
1085          * Invalidate the pdir entry as soon as possible, so that other CPUs
1086          * don't attempt to look up the page tables we are releasing.
1087          */
1088         mtx_lock_spin(&tlbivax_mutex);
1089         tlb_miss_lock();
1090
1091         pmap->pm_pdir[pdir_idx] = NULL;
1092
1093         tlb_miss_unlock();
1094         mtx_unlock_spin(&tlbivax_mutex);
1095
1096         for (i = 0; i < PTBL_PAGES; i++) {
1097                 va = ((vm_offset_t)ptbl + (i * PAGE_SIZE));
1098                 pa = pte_vatopa(mmu, kernel_pmap, va);
1099                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1100                 vm_page_free_zero(m);
1101                 vm_wire_sub(1);
1102                 mmu_booke_kremove(mmu, va);
1103         }
1104
1105         ptbl_free_pmap_ptbl(pmap, ptbl);
1106 }
1107
1108 /*
1109  * Decrement ptbl pages hold count and attempt to free ptbl pages.
1110  * Called when removing pte entry from ptbl.
1111  *
1112  * Return 1 if ptbl pages were freed.
1113  */
1114 static int
1115 ptbl_unhold(mmu_t mmu, pmap_t pmap, unsigned int pdir_idx)
1116 {
1117         pte_t *ptbl;
1118         vm_paddr_t pa;
1119         vm_page_t m;
1120         int i;
1121
1122         CTR4(KTR_PMAP, "%s: pmap = %p su = %d pdir_idx = %d", __func__, pmap,
1123             (pmap == kernel_pmap), pdir_idx);
1124
1125         KASSERT((pdir_idx <= (VM_MAXUSER_ADDRESS / PDIR_SIZE)),
1126             ("ptbl_unhold: invalid pdir_idx"));
1127         KASSERT((pmap != kernel_pmap),
1128             ("ptbl_unhold: unholding kernel ptbl!"));
1129
1130         ptbl = pmap->pm_pdir[pdir_idx];
1131
1132         //debugf("ptbl_unhold: ptbl = 0x%08x\n", (u_int32_t)ptbl);
1133         KASSERT(((vm_offset_t)ptbl >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS),
1134             ("ptbl_unhold: non kva ptbl"));
1135
1136         /* decrement hold count */
1137         for (i = 0; i < PTBL_PAGES; i++) {
1138                 pa = pte_vatopa(mmu, kernel_pmap,
1139                     (vm_offset_t)ptbl + (i * PAGE_SIZE));
1140                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1141                 m->wire_count--;
1142         }
1143
1144         /*
1145          * Free ptbl pages if there are no pte etries in this ptbl.
1146          * wire_count has the same value for all ptbl pages, so check the last
1147          * page.
1148          */
1149         if (m->wire_count == 0) {
1150                 ptbl_free(mmu, pmap, pdir_idx);
1151
1152                 //debugf("ptbl_unhold: e (freed ptbl)\n");
1153                 return (1);
1154         }
1155
1156         return (0);
1157 }
1158
1159 /*
1160  * Increment hold count for ptbl pages. This routine is used when a new pte
1161  * entry is being inserted into the ptbl.
1162  */
1163 static void
1164 ptbl_hold(mmu_t mmu, pmap_t pmap, unsigned int pdir_idx)
1165 {
1166         vm_paddr_t pa;
1167         pte_t *ptbl;
1168         vm_page_t m;
1169         int i;
1170
1171         CTR3(KTR_PMAP, "%s: pmap = %p pdir_idx = %d", __func__, pmap,
1172             pdir_idx);
1173
1174         KASSERT((pdir_idx <= (VM_MAXUSER_ADDRESS / PDIR_SIZE)),
1175             ("ptbl_hold: invalid pdir_idx"));
1176         KASSERT((pmap != kernel_pmap),
1177             ("ptbl_hold: holding kernel ptbl!"));
1178
1179         ptbl = pmap->pm_pdir[pdir_idx];
1180
1181         KASSERT((ptbl != NULL), ("ptbl_hold: null ptbl"));
1182
1183         for (i = 0; i < PTBL_PAGES; i++) {
1184                 pa = pte_vatopa(mmu, kernel_pmap,
1185                     (vm_offset_t)ptbl + (i * PAGE_SIZE));
1186                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1187                 m->wire_count++;
1188         }
1189 }
1190 #endif
1191
1192 /* Allocate pv_entry structure. */
1193 pv_entry_t
1194 pv_alloc(void)
1195 {
1196         pv_entry_t pv;
1197
1198         pv_entry_count++;
1199         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
1200                 pagedaemon_wakeup(0); /* XXX powerpc NUMA */
1201         pv = uma_zalloc(pvzone, M_NOWAIT);
1202
1203         return (pv);
1204 }
1205
1206 /* Free pv_entry structure. */
1207 static __inline void
1208 pv_free(pv_entry_t pve)
1209 {
1210
1211         pv_entry_count--;
1212         uma_zfree(pvzone, pve);
1213 }
1214
1215
1216 /* Allocate and initialize pv_entry structure. */
1217 static void
1218 pv_insert(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1219 {
1220         pv_entry_t pve;
1221
1222         //int su = (pmap == kernel_pmap);
1223         //debugf("pv_insert: s (su = %d pmap = 0x%08x va = 0x%08x m = 0x%08x)\n", su,
1224         //      (u_int32_t)pmap, va, (u_int32_t)m);
1225
1226         pve = pv_alloc();
1227         if (pve == NULL)
1228                 panic("pv_insert: no pv entries!");
1229
1230         pve->pv_pmap = pmap;
1231         pve->pv_va = va;
1232
1233         /* add to pv_list */
1234         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1235         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1236
1237         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pve, pv_link);
1238
1239         //debugf("pv_insert: e\n");
1240 }
1241
1242 /* Destroy pv entry. */
1243 static void
1244 pv_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1245 {
1246         pv_entry_t pve;
1247
1248         //int su = (pmap == kernel_pmap);
1249         //debugf("pv_remove: s (su = %d pmap = 0x%08x va = 0x%08x)\n", su, (u_int32_t)pmap, va);
1250
1251         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1252         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1253
1254         /* find pv entry */
1255         TAILQ_FOREACH(pve, &m->md.pv_list, pv_link) {
1256                 if ((pmap == pve->pv_pmap) && (va == pve->pv_va)) {
1257                         /* remove from pv_list */
1258                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pve, pv_link);
1259                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1260                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
1261
1262                         /* free pv entry struct */
1263                         pv_free(pve);
1264                         break;
1265                 }
1266         }
1267
1268         //debugf("pv_remove: e\n");
1269 }
1270
1271 #ifdef __powerpc64__
1272 /*
1273  * Clean pte entry, try to free page table page if requested.
1274  *
1275  * Return 1 if ptbl pages were freed, otherwise return 0.
1276  */
1277 static int
1278 pte_remove(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int8_t flags)
1279 {
1280         vm_page_t       m;
1281         pte_t          *pte;
1282
1283         pte = pte_find(mmu, pmap, va);
1284         KASSERT(pte != NULL, ("%s: NULL pte", __func__));
1285
1286         if (!PTE_ISVALID(pte))
1287                 return (0);
1288
1289         /* Get vm_page_t for mapped pte. */
1290         m = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_PA(pte));
1291
1292         if (PTE_ISWIRED(pte))
1293                 pmap->pm_stats.wired_count--;
1294
1295         /* Handle managed entry. */
1296         if (PTE_ISMANAGED(pte)) {
1297
1298                 /* Handle modified pages. */
1299                 if (PTE_ISMODIFIED(pte))
1300                         vm_page_dirty(m);
1301
1302                 /* Referenced pages. */
1303                 if (PTE_ISREFERENCED(pte))
1304                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
1305
1306                 /* Remove pv_entry from pv_list. */
1307                 pv_remove(pmap, va, m);
1308         } else if (m->md.pv_tracked) {
1309                 pv_remove(pmap, va, m);
1310                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1311                         m->md.pv_tracked = false;
1312         }
1313         mtx_lock_spin(&tlbivax_mutex);
1314         tlb_miss_lock();
1315
1316         tlb0_flush_entry(va);
1317         *pte = 0;
1318
1319         tlb_miss_unlock();
1320         mtx_unlock_spin(&tlbivax_mutex);
1321
1322         pmap->pm_stats.resident_count--;
1323
1324         if (flags & PTBL_UNHOLD) {
1325                 return (ptbl_unhold(mmu, pmap, va));
1326         }
1327         return (0);
1328 }
1329
1330 /*
1331  * allocate a page of pointers to page directories, do not preallocate the
1332  * page tables
1333  */
1334 static pte_t  **
1335 pdir_alloc(mmu_t mmu, pmap_t pmap, unsigned int pp2d_idx, bool nosleep)
1336 {
1337         vm_page_t       mtbl  [PDIR_PAGES];
1338         vm_page_t       m;
1339         struct ptbl_buf *pbuf;
1340         pte_t         **pdir;
1341         unsigned int    pidx;
1342         int             i;
1343         int             req;
1344
1345         pbuf = ptbl_buf_alloc();
1346
1347         if (pbuf == NULL)
1348                 panic("%s: couldn't alloc kernel virtual memory", __func__);
1349
1350         /* Allocate pdir pages, this will sleep! */
1351         for (i = 0; i < PDIR_PAGES; i++) {
1352                 pidx = (PDIR_PAGES * pp2d_idx) + i;
1353                 req = VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED;
1354                 while ((m = vm_page_alloc(NULL, pidx, req)) == NULL) {
1355                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1356                         vm_wait(NULL);
1357                         PMAP_LOCK(pmap);
1358                 }
1359                 mtbl[i] = m;
1360         }
1361
1362         /* Mapin allocated pages into kernel_pmap. */
1363         pdir = (pte_t **) pbuf->kva;
1364         pmap_qenter((vm_offset_t) pdir, mtbl, PDIR_PAGES);
1365
1366         /* Zero whole pdir. */
1367         bzero((caddr_t) pdir, PDIR_PAGES * PAGE_SIZE);
1368
1369         /* Add pdir to the pmap pdir bufs list. */
1370         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pdir_list, pbuf, link);
1371
1372         return pdir;
1373 }
1374
1375 /*
1376  * Insert PTE for a given page and virtual address.
1377  */
1378 static int
1379 pte_enter(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va, uint32_t flags,
1380     boolean_t nosleep)
1381 {
1382         unsigned int    pp2d_idx = PP2D_IDX(va);
1383         unsigned int    pdir_idx = PDIR_IDX(va);
1384         unsigned int    ptbl_idx = PTBL_IDX(va);
1385         pte_t          *ptbl, *pte, pte_tmp;
1386         pte_t         **pdir;
1387
1388         /* Get the page directory pointer. */
1389         pdir = pmap->pm_pp2d[pp2d_idx];
1390         if (pdir == NULL)
1391                 pdir = pdir_alloc(mmu, pmap, pp2d_idx, nosleep);
1392
1393         /* Get the page table pointer. */
1394         ptbl = pdir[pdir_idx];
1395
1396         if (ptbl == NULL) {
1397                 /* Allocate page table pages. */
1398                 ptbl = ptbl_alloc(mmu, pmap, pdir, pdir_idx, nosleep);
1399                 if (ptbl == NULL) {
1400                         KASSERT(nosleep, ("nosleep and NULL ptbl"));
1401                         return (ENOMEM);
1402                 }
1403                 pte = &ptbl[ptbl_idx];
1404         } else {
1405                 /*
1406                  * Check if there is valid mapping for requested va, if there
1407                  * is, remove it.
1408                  */
1409                 pte = &ptbl[ptbl_idx];
1410                 if (PTE_ISVALID(pte)) {
1411                         pte_remove(mmu, pmap, va, PTBL_HOLD);
1412                 } else {
1413                         /*
1414                          * pte is not used, increment hold count for ptbl
1415                          * pages.
1416                          */
1417                         if (pmap != kernel_pmap)
1418                                 ptbl_hold(mmu, pmap, pdir, pdir_idx);
1419                 }
1420         }
1421
1422         if (pdir[pdir_idx] == NULL) {
1423                 if (pmap != kernel_pmap && pmap->pm_pp2d[pp2d_idx] != NULL)
1424                         pdir_hold(mmu, pmap, pdir);
1425                 pdir[pdir_idx] = ptbl;
1426         }
1427         if (pmap->pm_pp2d[pp2d_idx] == NULL)
1428                 pmap->pm_pp2d[pp2d_idx] = pdir;
1429
1430         /*
1431          * Insert pv_entry into pv_list for mapped page if part of managed
1432          * memory.
1433          */
1434         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
1435                 flags |= PTE_MANAGED;
1436
1437                 /* Create and insert pv entry. */
1438                 pv_insert(pmap, va, m);
1439         }
1440
1441         pmap->pm_stats.resident_count++;
1442
1443         pte_tmp = PTE_RPN_FROM_PA(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1444         pte_tmp |= (PTE_VALID | flags);
1445
1446         mtx_lock_spin(&tlbivax_mutex);
1447         tlb_miss_lock();
1448
1449         tlb0_flush_entry(va);
1450         *pte = pte_tmp;
1451
1452         tlb_miss_unlock();
1453         mtx_unlock_spin(&tlbivax_mutex);
1454
1455         return (0);
1456 }
1457
1458 /* Return the pa for the given pmap/va. */
1459 static  vm_paddr_t
1460 pte_vatopa(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1461 {
1462         vm_paddr_t      pa = 0;
1463         pte_t          *pte;
1464
1465         pte = pte_find(mmu, pmap, va);
1466         if ((pte != NULL) && PTE_ISVALID(pte))
1467                 pa = (PTE_PA(pte) | (va & PTE_PA_MASK));
1468         return (pa);
1469 }
1470
1471
1472 /* allocate pte entries to manage (addr & mask) to (addr & mask) + size */
1473 static void
1474 kernel_pte_alloc(vm_offset_t data_end, vm_offset_t addr, vm_offset_t pdir)
1475 {
1476         int             i, j;
1477         vm_offset_t     va;
1478         pte_t           *pte;
1479
1480         va = addr;
1481         /* Initialize kernel pdir */
1482         for (i = 0; i < kernel_pdirs; i++) {
1483                 kernel_pmap->pm_pp2d[i + PP2D_IDX(va)] =
1484                     (pte_t **)(pdir + (i * PAGE_SIZE * PDIR_PAGES));
1485                 for (j = PDIR_IDX(va + (i * PAGE_SIZE * PDIR_NENTRIES * PTBL_NENTRIES));
1486                     j < PDIR_NENTRIES; j++) {
1487                         kernel_pmap->pm_pp2d[i + PP2D_IDX(va)][j] =
1488                             (pte_t *)(pdir + (kernel_pdirs * PAGE_SIZE * PDIR_PAGES) +
1489                              (((i * PDIR_NENTRIES) + j) * PAGE_SIZE * PTBL_PAGES));
1490                 }
1491         }
1492
1493         /*
1494          * Fill in PTEs covering kernel code and data. They are not required
1495          * for address translation, as this area is covered by static TLB1
1496          * entries, but for pte_vatopa() to work correctly with kernel area
1497          * addresses.
1498          */
1499         for (va = addr; va < data_end; va += PAGE_SIZE) {
1500                 pte = &(kernel_pmap->pm_pp2d[PP2D_IDX(va)][PDIR_IDX(va)][PTBL_IDX(va)]);
1501                 *pte = PTE_RPN_FROM_PA(kernload + (va - kernstart));
1502                 *pte |= PTE_M | PTE_SR | PTE_SW | PTE_SX | PTE_WIRED |
1503                     PTE_VALID | PTE_PS_4KB;
1504         }
1505 }
1506 #else
1507 /*
1508  * Clean pte entry, try to free page table page if requested.
1509  *
1510  * Return 1 if ptbl pages were freed, otherwise return 0.
1511  */
1512 static int
1513 pte_remove(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va, uint8_t flags)
1514 {
1515         unsigned int pdir_idx = PDIR_IDX(va);
1516         unsigned int ptbl_idx = PTBL_IDX(va);
1517         vm_page_t m;
1518         pte_t *ptbl;
1519         pte_t *pte;
1520
1521         //int su = (pmap == kernel_pmap);
1522         //debugf("pte_remove: s (su = %d pmap = 0x%08x va = 0x%08x flags = %d)\n",
1523         //              su, (u_int32_t)pmap, va, flags);
1524
1525         ptbl = pmap->pm_pdir[pdir_idx];
1526         KASSERT(ptbl, ("pte_remove: null ptbl"));
1527
1528         pte = &ptbl[ptbl_idx];
1529
1530         if (pte == NULL || !PTE_ISVALID(pte))
1531                 return (0);
1532
1533         if (PTE_ISWIRED(pte))
1534                 pmap->pm_stats.wired_count--;
1535
1536         /* Get vm_page_t for mapped pte. */
1537         m = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_PA(pte));
1538
1539         /* Handle managed entry. */
1540         if (PTE_ISMANAGED(pte)) {
1541
1542                 if (PTE_ISMODIFIED(pte))
1543                         vm_page_dirty(m);
1544
1545                 if (PTE_ISREFERENCED(pte))
1546                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
1547
1548                 pv_remove(pmap, va, m);
1549         } else if (m->md.pv_tracked) {
1550                 /*
1551                  * Always pv_insert()/pv_remove() on MPC85XX, in case DPAA is
1552                  * used.  This is needed by the NCSW support code for fast
1553                  * VA<->PA translation.
1554                  */
1555                 pv_remove(pmap, va, m);
1556                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1557                         m->md.pv_tracked = false;
1558         }
1559
1560         mtx_lock_spin(&tlbivax_mutex);
1561         tlb_miss_lock();
1562
1563         tlb0_flush_entry(va);
1564         *pte = 0;
1565
1566         tlb_miss_unlock();
1567         mtx_unlock_spin(&tlbivax_mutex);
1568
1569         pmap->pm_stats.resident_count--;
1570
1571         if (flags & PTBL_UNHOLD) {
1572                 //debugf("pte_remove: e (unhold)\n");
1573                 return (ptbl_unhold(mmu, pmap, pdir_idx));
1574         }
1575
1576         //debugf("pte_remove: e\n");
1577         return (0);
1578 }
1579
1580 /*
1581  * Insert PTE for a given page and virtual address.
1582  */
1583 static int
1584 pte_enter(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va, uint32_t flags,
1585     boolean_t nosleep)
1586 {
1587         unsigned int pdir_idx = PDIR_IDX(va);
1588         unsigned int ptbl_idx = PTBL_IDX(va);
1589         pte_t *ptbl, *pte, pte_tmp;
1590
1591         CTR4(KTR_PMAP, "%s: su = %d pmap = %p va = %p", __func__,
1592             pmap == kernel_pmap, pmap, va);
1593
1594         /* Get the page table pointer. */
1595         ptbl = pmap->pm_pdir[pdir_idx];
1596
1597         if (ptbl == NULL) {
1598                 /* Allocate page table pages. */
1599                 ptbl = ptbl_alloc(mmu, pmap, pdir_idx, nosleep);
1600                 if (ptbl == NULL) {
1601                         KASSERT(nosleep, ("nosleep and NULL ptbl"));
1602                         return (ENOMEM);
1603                 }
1604                 pmap->pm_pdir[pdir_idx] = ptbl;
1605                 pte = &ptbl[ptbl_idx];
1606         } else {
1607                 /*
1608                  * Check if there is valid mapping for requested
1609                  * va, if there is, remove it.
1610                  */
1611                 pte = &pmap->pm_pdir[pdir_idx][ptbl_idx];
1612                 if (PTE_ISVALID(pte)) {
1613                         pte_remove(mmu, pmap, va, PTBL_HOLD);
1614                 } else {
1615                         /*
1616                          * pte is not used, increment hold count
1617                          * for ptbl pages.
1618                          */
1619                         if (pmap != kernel_pmap)
1620                                 ptbl_hold(mmu, pmap, pdir_idx);
1621                 }
1622         }
1623
1624         /*
1625          * Insert pv_entry into pv_list for mapped page if part of managed
1626          * memory.
1627          */
1628         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
1629                 flags |= PTE_MANAGED;
1630
1631                 /* Create and insert pv entry. */
1632                 pv_insert(pmap, va, m);
1633         }
1634
1635         pmap->pm_stats.resident_count++;
1636
1637         pte_tmp = PTE_RPN_FROM_PA(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1638         pte_tmp |= (PTE_VALID | flags | PTE_PS_4KB); /* 4KB pages only */
1639
1640         mtx_lock_spin(&tlbivax_mutex);
1641         tlb_miss_lock();
1642
1643         tlb0_flush_entry(va);
1644         *pte = pte_tmp;
1645
1646         tlb_miss_unlock();
1647         mtx_unlock_spin(&tlbivax_mutex);
1648         return (0);
1649 }
1650
1651 /* Return the pa for the given pmap/va. */
1652 static vm_paddr_t
1653 pte_vatopa(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1654 {
1655         vm_paddr_t pa = 0;
1656         pte_t *pte;
1657
1658         pte = pte_find(mmu, pmap, va);
1659         if ((pte != NULL) && PTE_ISVALID(pte))
1660                 pa = (PTE_PA(pte) | (va & PTE_PA_MASK));
1661         return (pa);
1662 }
1663
1664 /* Get a pointer to a PTE in a page table. */
1665 static pte_t *
1666 pte_find(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1667 {
1668         unsigned int pdir_idx = PDIR_IDX(va);
1669         unsigned int ptbl_idx = PTBL_IDX(va);
1670
1671         KASSERT((pmap != NULL), ("pte_find: invalid pmap"));
1672
1673         if (pmap->pm_pdir[pdir_idx])
1674                 return (&(pmap->pm_pdir[pdir_idx][ptbl_idx]));
1675
1676         return (NULL);
1677 }
1678
1679 /* Set up kernel page tables. */
1680 static void
1681 kernel_pte_alloc(vm_offset_t data_end, vm_offset_t addr, vm_offset_t pdir)
1682 {
1683         int             i;
1684         vm_offset_t     va;
1685         pte_t           *pte;
1686
1687         /* Initialize kernel pdir */
1688         for (i = 0; i < kernel_ptbls; i++)
1689                 kernel_pmap->pm_pdir[kptbl_min + i] =
1690                     (pte_t *)(pdir + (i * PAGE_SIZE * PTBL_PAGES));
1691
1692         /*
1693          * Fill in PTEs covering kernel code and data. They are not required
1694          * for address translation, as this area is covered by static TLB1
1695          * entries, but for pte_vatopa() to work correctly with kernel area
1696          * addresses.
1697          */
1698         for (va = addr; va < data_end; va += PAGE_SIZE) {
1699                 pte = &(kernel_pmap->pm_pdir[PDIR_IDX(va)][PTBL_IDX(va)]);
1700                 *pte = PTE_RPN_FROM_PA(kernload + (va - kernstart));
1701                 *pte |= PTE_M | PTE_SR | PTE_SW | PTE_SX | PTE_WIRED |
1702                     PTE_VALID | PTE_PS_4KB;
1703         }
1704 }
1705 #endif
1706
1707 /**************************************************************************/
1708 /* PMAP related */
1709 /**************************************************************************/
1710
1711 /*
1712  * This is called during booke_init, before the system is really initialized.
1713  */
1714 static void
1715 mmu_booke_bootstrap(mmu_t mmu, vm_offset_t start, vm_offset_t kernelend)
1716 {
1717         vm_paddr_t phys_kernelend;
1718         struct mem_region *mp, *mp1;
1719         int cnt, i, j;
1720         vm_paddr_t s, e, sz;
1721         vm_paddr_t physsz, hwphyssz;
1722         u_int phys_avail_count;
1723         vm_size_t kstack0_sz;
1724         vm_offset_t kernel_pdir, kstack0;
1725         vm_paddr_t kstack0_phys;
1726         void *dpcpu;
1727
1728         debugf("mmu_booke_bootstrap: entered\n");
1729
1730         /* Set interesting system properties */
1731 #ifdef __powerpc64__
1732         hw_direct_map = 1;
1733 #else
1734         hw_direct_map = 0;
1735 #endif
1736 #if defined(COMPAT_FREEBSD32) || !defined(__powerpc64__)
1737         elf32_nxstack = 1;
1738 #endif
1739
1740         /* Initialize invalidation mutex */
1741         mtx_init(&tlbivax_mutex, "tlbivax", NULL, MTX_SPIN);
1742
1743         /* Read TLB0 size and associativity. */
1744         tlb0_get_tlbconf();
1745
1746         /*
1747          * Align kernel start and end address (kernel image).
1748          * Note that kernel end does not necessarily relate to kernsize.
1749          * kernsize is the size of the kernel that is actually mapped.
1750          */
1751         kernstart = trunc_page(start);
1752         data_start = round_page(kernelend);
1753         data_end = data_start;
1754
1755         /* Allocate the dynamic per-cpu area. */
1756         dpcpu = (void *)data_end;
1757         data_end += DPCPU_SIZE;
1758
1759         /* Allocate space for the message buffer. */
1760         msgbufp = (struct msgbuf *)data_end;
1761         data_end += msgbufsize;
1762         debugf(" msgbufp at 0x%"PRI0ptrX" end = 0x%"PRI0ptrX"\n",
1763             (uintptr_t)msgbufp, data_end);
1764
1765         data_end = round_page(data_end);
1766
1767         /* Allocate space for ptbl_bufs. */
1768         ptbl_bufs = (struct ptbl_buf *)data_end;
1769         data_end += sizeof(struct ptbl_buf) * PTBL_BUFS;
1770         debugf(" ptbl_bufs at 0x%"PRI0ptrX" end = 0x%"PRI0ptrX"\n",
1771             (uintptr_t)ptbl_bufs, data_end);
1772
1773         data_end = round_page(data_end);
1774
1775         /* Allocate PTE tables for kernel KVA. */
1776         kernel_pdir = data_end;
1777         kernel_ptbls = howmany(VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS,
1778             PDIR_SIZE);
1779 #ifdef __powerpc64__
1780         kernel_pdirs = howmany(kernel_ptbls, PDIR_NENTRIES);
1781         data_end += kernel_pdirs * PDIR_PAGES * PAGE_SIZE;
1782 #endif
1783         data_end += kernel_ptbls * PTBL_PAGES * PAGE_SIZE;
1784         debugf(" kernel ptbls: %d\n", kernel_ptbls);
1785         debugf(" kernel pdir at 0x%"PRI0ptrX" end = 0x%"PRI0ptrX"\n",
1786             kernel_pdir, data_end);
1787
1788         debugf(" data_end: 0x%"PRI0ptrX"\n", data_end);
1789         if (data_end - kernstart > kernsize) {
1790                 kernsize += tlb1_mapin_region(kernstart + kernsize,
1791                     kernload + kernsize, (data_end - kernstart) - kernsize);
1792         }
1793         data_end = kernstart + kernsize;
1794         debugf(" updated data_end: 0x%"PRI0ptrX"\n", data_end);
1795
1796         /*
1797          * Clear the structures - note we can only do it safely after the
1798          * possible additional TLB1 translations are in place (above) so that
1799          * all range up to the currently calculated 'data_end' is covered.
1800          */
1801         dpcpu_init(dpcpu, 0);
1802         memset((void *)ptbl_bufs, 0, sizeof(struct ptbl_buf) * PTBL_SIZE);
1803 #ifdef __powerpc64__
1804         memset((void *)kernel_pdir, 0,
1805             kernel_pdirs * PDIR_PAGES * PAGE_SIZE +
1806             kernel_ptbls * PTBL_PAGES * PAGE_SIZE);
1807 #else
1808         memset((void *)kernel_pdir, 0, kernel_ptbls * PTBL_PAGES * PAGE_SIZE);
1809 #endif
1810
1811         /*******************************************************/
1812         /* Set the start and end of kva. */
1813         /*******************************************************/
1814         virtual_avail = round_page(data_end);
1815         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
1816
1817         /* Allocate KVA space for page zero/copy operations. */
1818         zero_page_va = virtual_avail;
1819         virtual_avail += PAGE_SIZE;
1820         copy_page_src_va = virtual_avail;
1821         virtual_avail += PAGE_SIZE;
1822         copy_page_dst_va = virtual_avail;
1823         virtual_avail += PAGE_SIZE;
1824         debugf("zero_page_va = 0x%"PRI0ptrX"\n", zero_page_va);
1825         debugf("copy_page_src_va = 0x%"PRI0ptrX"\n", copy_page_src_va);
1826         debugf("copy_page_dst_va = 0x%"PRI0ptrX"\n", copy_page_dst_va);
1827
1828         /* Initialize page zero/copy mutexes. */
1829         mtx_init(&zero_page_mutex, "mmu_booke_zero_page", NULL, MTX_DEF);
1830         mtx_init(&copy_page_mutex, "mmu_booke_copy_page", NULL, MTX_DEF);
1831
1832         /* Allocate KVA space for ptbl bufs. */
1833         ptbl_buf_pool_vabase = virtual_avail;
1834         virtual_avail += PTBL_BUFS * PTBL_PAGES * PAGE_SIZE;
1835         debugf("ptbl_buf_pool_vabase = 0x%"PRI0ptrX" end = 0x%"PRI0ptrX"\n",
1836             ptbl_buf_pool_vabase, virtual_avail);
1837
1838         /* Calculate corresponding physical addresses for the kernel region. */
1839         phys_kernelend = kernload + kernsize;
1840         debugf("kernel image and allocated data:\n");
1841         debugf(" kernload    = 0x%09llx\n", (uint64_t)kernload);
1842         debugf(" kernstart   = 0x%"PRI0ptrX"\n", kernstart);
1843         debugf(" kernsize    = 0x%"PRI0ptrX"\n", kernsize);
1844
1845         /*
1846          * Remove kernel physical address range from avail regions list. Page
1847          * align all regions.  Non-page aligned memory isn't very interesting
1848          * to us.  Also, sort the entries for ascending addresses.
1849          */
1850
1851         /* Retrieve phys/avail mem regions */
1852         mem_regions(&physmem_regions, &physmem_regions_sz,
1853             &availmem_regions, &availmem_regions_sz);
1854
1855         if (nitems(phys_avail) < availmem_regions_sz)
1856                 panic("mmu_booke_bootstrap: phys_avail too small");
1857
1858         sz = 0;
1859         cnt = availmem_regions_sz;
1860         debugf("processing avail regions:\n");
1861         for (mp = availmem_regions; mp->mr_size; mp++) {
1862                 s = mp->mr_start;
1863                 e = mp->mr_start + mp->mr_size;
1864                 debugf(" %09jx-%09jx -> ", (uintmax_t)s, (uintmax_t)e);
1865                 /* Check whether this region holds all of the kernel. */
1866                 if (s < kernload && e > phys_kernelend) {
1867                         availmem_regions[cnt].mr_start = phys_kernelend;
1868                         availmem_regions[cnt++].mr_size = e - phys_kernelend;
1869                         e = kernload;
1870                 }
1871                 /* Look whether this regions starts within the kernel. */
1872                 if (s >= kernload && s < phys_kernelend) {
1873                         if (e <= phys_kernelend)
1874                                 goto empty;
1875                         s = phys_kernelend;
1876                 }
1877                 /* Now look whether this region ends within the kernel. */
1878                 if (e > kernload && e <= phys_kernelend) {
1879                         if (s >= kernload)
1880                                 goto empty;
1881                         e = kernload;
1882                 }
1883                 /* Now page align the start and size of the region. */
1884                 s = round_page(s);
1885                 e = trunc_page(e);
1886                 if (e < s)
1887                         e = s;
1888                 sz = e - s;
1889                 debugf("%09jx-%09jx = %jx\n",
1890                     (uintmax_t)s, (uintmax_t)e, (uintmax_t)sz);
1891
1892                 /* Check whether some memory is left here. */
1893                 if (sz == 0) {
1894                 empty:
1895                         memmove(mp, mp + 1,
1896                             (cnt - (mp - availmem_regions)) * sizeof(*mp));
1897                         cnt--;
1898                         mp--;
1899                         continue;
1900                 }
1901
1902                 /* Do an insertion sort. */
1903                 for (mp1 = availmem_regions; mp1 < mp; mp1++)
1904                         if (s < mp1->mr_start)
1905                                 break;
1906                 if (mp1 < mp) {
1907                         memmove(mp1 + 1, mp1, (char *)mp - (char *)mp1);
1908                         mp1->mr_start = s;
1909                         mp1->mr_size = sz;
1910                 } else {
1911                         mp->mr_start = s;
1912                         mp->mr_size = sz;
1913                 }
1914         }
1915         availmem_regions_sz = cnt;
1916
1917         /*******************************************************/
1918         /* Steal physical memory for kernel stack from the end */
1919         /* of the first avail region                           */
1920         /*******************************************************/
1921         kstack0_sz = kstack_pages * PAGE_SIZE;
1922         kstack0_phys = availmem_regions[0].mr_start +
1923             availmem_regions[0].mr_size;
1924         kstack0_phys -= kstack0_sz;
1925         availmem_regions[0].mr_size -= kstack0_sz;
1926
1927         /*******************************************************/
1928         /* Fill in phys_avail table, based on availmem_regions */
1929         /*******************************************************/
1930         phys_avail_count = 0;
1931         physsz = 0;
1932         hwphyssz = 0;
1933         TUNABLE_ULONG_FETCH("hw.physmem", (u_long *) &hwphyssz);
1934
1935         debugf("fill in phys_avail:\n");
1936         for (i = 0, j = 0; i < availmem_regions_sz; i++, j += 2) {
1937
1938                 debugf(" region: 0x%jx - 0x%jx (0x%jx)\n",
1939                     (uintmax_t)availmem_regions[i].mr_start,
1940                     (uintmax_t)availmem_regions[i].mr_start +
1941                         availmem_regions[i].mr_size,
1942                     (uintmax_t)availmem_regions[i].mr_size);
1943
1944                 if (hwphyssz != 0 &&
1945                     (physsz + availmem_regions[i].mr_size) >= hwphyssz) {
1946                         debugf(" hw.physmem adjust\n");
1947                         if (physsz < hwphyssz) {
1948                                 phys_avail[j] = availmem_regions[i].mr_start;
1949                                 phys_avail[j + 1] =
1950                                     availmem_regions[i].mr_start +
1951                                     hwphyssz - physsz;
1952                                 physsz = hwphyssz;
1953                                 phys_avail_count++;
1954                         }
1955                         break;
1956                 }
1957
1958                 phys_avail[j] = availmem_regions[i].mr_start;
1959                 phys_avail[j + 1] = availmem_regions[i].mr_start +
1960                     availmem_regions[i].mr_size;
1961                 phys_avail_count++;
1962                 physsz += availmem_regions[i].mr_size;
1963         }
1964         physmem = btoc(physsz);
1965
1966         /* Calculate the last available physical address. */
1967         for (i = 0; phys_avail[i + 2] != 0; i += 2)
1968                 ;
1969         Maxmem = powerpc_btop(phys_avail[i + 1]);
1970
1971         debugf("Maxmem = 0x%08lx\n", Maxmem);
1972         debugf("phys_avail_count = %d\n", phys_avail_count);
1973         debugf("physsz = 0x%09jx physmem = %jd (0x%09jx)\n",
1974             (uintmax_t)physsz, (uintmax_t)physmem, (uintmax_t)physmem);
1975
1976 #ifdef __powerpc64__
1977         /*
1978          * Map the physical memory contiguously in TLB1.
1979          * Round so it fits into a single mapping.
1980          */
1981         tlb1_mapin_region(DMAP_BASE_ADDRESS, 0,
1982             phys_avail[i + 1]);
1983 #endif
1984
1985         /*******************************************************/
1986         /* Initialize (statically allocated) kernel pmap. */
1987         /*******************************************************/
1988         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
1989 #ifndef __powerpc64__
1990         kptbl_min = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS / PDIR_SIZE;
1991 #endif
1992
1993         debugf("kernel_pmap = 0x%"PRI0ptrX"\n", (uintptr_t)kernel_pmap);
1994         kernel_pte_alloc(virtual_avail, kernstart, kernel_pdir);
1995         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
1996                 kernel_pmap->pm_tid[i] = TID_KERNEL;
1997
1998                 /* Initialize each CPU's tidbusy entry 0 with kernel_pmap */
1999                 tidbusy[i][TID_KERNEL] = kernel_pmap;
2000         }
2001
2002         /* Mark kernel_pmap active on all CPUs */
2003         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);
2004
2005         /*
2006          * Initialize the global pv list lock.
2007          */
2008         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
2009
2010         /*******************************************************/
2011         /* Final setup */
2012         /*******************************************************/
2013
2014         /* Enter kstack0 into kernel map, provide guard page */
2015         kstack0 = virtual_avail + KSTACK_GUARD_PAGES * PAGE_SIZE;
2016         thread0.td_kstack = kstack0;
2017         thread0.td_kstack_pages = kstack_pages;
2018
2019         debugf("kstack_sz = 0x%08x\n", kstack0_sz);
2020         debugf("kstack0_phys at 0x%09llx - 0x%09llx\n",
2021             kstack0_phys, kstack0_phys + kstack0_sz);
2022         debugf("kstack0 at 0x%"PRI0ptrX" - 0x%"PRI0ptrX"\n",
2023             kstack0, kstack0 + kstack0_sz);
2024
2025         virtual_avail += KSTACK_GUARD_PAGES * PAGE_SIZE + kstack0_sz;
2026         for (i = 0; i < kstack_pages; i++) {
2027                 mmu_booke_kenter(mmu, kstack0, kstack0_phys);
2028                 kstack0 += PAGE_SIZE;
2029                 kstack0_phys += PAGE_SIZE;
2030         }
2031
2032         pmap_bootstrapped = 1;
2033
2034         debugf("virtual_avail = %"PRI0ptrX"\n", virtual_avail);
2035         debugf("virtual_end   = %"PRI0ptrX"\n", virtual_end);
2036
2037         debugf("mmu_booke_bootstrap: exit\n");
2038 }
2039
2040 #ifdef SMP
2041  void
2042 tlb1_ap_prep(void)
2043 {
2044         tlb_entry_t *e, tmp;
2045         unsigned int i;
2046
2047         /* Prepare TLB1 image for AP processors */
2048         e = __boot_tlb1;
2049         for (i = 0; i < TLB1_ENTRIES; i++) {
2050                 tlb1_read_entry(&tmp, i);
2051
2052                 if ((tmp.mas1 & MAS1_VALID) && (tmp.mas2 & _TLB_ENTRY_SHARED))
2053                         memcpy(e++, &tmp, sizeof(tmp));
2054         }
2055 }
2056
2057 void
2058 pmap_bootstrap_ap(volatile uint32_t *trcp __unused)
2059 {
2060         int i;
2061
2062         /*
2063          * Finish TLB1 configuration: the BSP already set up its TLB1 and we
2064          * have the snapshot of its contents in the s/w __boot_tlb1[] table
2065          * created by tlb1_ap_prep(), so use these values directly to
2066          * (re)program AP's TLB1 hardware.
2067          *
2068          * Start at index 1 because index 0 has the kernel map.
2069          */
2070         for (i = 1; i < TLB1_ENTRIES; i++) {
2071                 if (__boot_tlb1[i].mas1 & MAS1_VALID)
2072                         tlb1_write_entry(&__boot_tlb1[i], i);
2073         }
2074
2075         set_mas4_defaults();
2076 }
2077 #endif
2078
2079 static void
2080 booke_pmap_init_qpages(void)
2081 {
2082         struct pcpu *pc;
2083         int i;
2084
2085         CPU_FOREACH(i) {
2086                 pc = pcpu_find(i);
2087                 pc->pc_qmap_addr = kva_alloc(PAGE_SIZE);
2088                 if (pc->pc_qmap_addr == 0)
2089                         panic("pmap_init_qpages: unable to allocate KVA");
2090         }
2091 }
2092
2093 SYSINIT(qpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, booke_pmap_init_qpages, NULL);
2094
2095 /*
2096  * Get the physical page address for the given pmap/virtual address.
2097  */
2098 static vm_paddr_t
2099 mmu_booke_extract(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2100 {
2101         vm_paddr_t pa;
2102
2103         PMAP_LOCK(pmap);
2104         pa = pte_vatopa(mmu, pmap, va);
2105         PMAP_UNLOCK(pmap);
2106
2107         return (pa);
2108 }
2109
2110 /*
2111  * Extract the physical page address associated with the given
2112  * kernel virtual address.
2113  */
2114 static vm_paddr_t
2115 mmu_booke_kextract(mmu_t mmu, vm_offset_t va)
2116 {
2117         tlb_entry_t e;
2118         vm_paddr_t p = 0;
2119         int i;
2120
2121         if (va >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS && va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS)
2122                 p = pte_vatopa(mmu, kernel_pmap, va);
2123
2124         if (p == 0) {
2125                 /* Check TLB1 mappings */
2126                 for (i = 0; i < TLB1_ENTRIES; i++) {
2127                         tlb1_read_entry(&e, i);
2128                         if (!(e.mas1 & MAS1_VALID))
2129                                 continue;
2130                         if (va >= e.virt && va < e.virt + e.size)
2131                                 return (e.phys + (va - e.virt));
2132                 }
2133         }
2134
2135         return (p);
2136 }
2137
2138 /*
2139  * Initialize the pmap module.
2140  * Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
2141  * system needs to map virtual memory.
2142  */
2143 static void
2144 mmu_booke_init(mmu_t mmu)
2145 {
2146         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
2147
2148         /*
2149          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
2150          * high water mark so that the system can recover from excessive
2151          * numbers of pv entries.
2152          */
2153         pvzone = uma_zcreate("PV ENTRY", sizeof(struct pv_entry), NULL, NULL,
2154             NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
2155
2156         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
2157         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
2158
2159         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
2160         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
2161
2162         uma_zone_reserve_kva(pvzone, pv_entry_max);
2163
2164         /* Pre-fill pvzone with initial number of pv entries. */
2165         uma_prealloc(pvzone, PV_ENTRY_ZONE_MIN);
2166
2167         /* Initialize ptbl allocation. */
2168         ptbl_init();
2169 }
2170
2171 /*
2172  * Map a list of wired pages into kernel virtual address space.  This is
2173  * intended for temporary mappings which do not need page modification or
2174  * references recorded.  Existing mappings in the region are overwritten.
2175  */
2176 static void
2177 mmu_booke_qenter(mmu_t mmu, vm_offset_t sva, vm_page_t *m, int count)
2178 {
2179         vm_offset_t va;
2180
2181         va = sva;
2182         while (count-- > 0) {
2183                 mmu_booke_kenter(mmu, va, VM_PAGE_TO_PHYS(*m));
2184                 va += PAGE_SIZE;
2185                 m++;
2186         }
2187 }
2188
2189 /*
2190  * Remove page mappings from kernel virtual address space.  Intended for
2191  * temporary mappings entered by mmu_booke_qenter.
2192  */
2193 static void
2194 mmu_booke_qremove(mmu_t mmu, vm_offset_t sva, int count)
2195 {
2196         vm_offset_t va;
2197
2198         va = sva;
2199         while (count-- > 0) {
2200                 mmu_booke_kremove(mmu, va);
2201                 va += PAGE_SIZE;
2202         }
2203 }
2204
2205 /*
2206  * Map a wired page into kernel virtual address space.
2207  */
2208 static void
2209 mmu_booke_kenter(mmu_t mmu, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2210 {
2211
2212         mmu_booke_kenter_attr(mmu, va, pa, VM_MEMATTR_DEFAULT);
2213 }
2214
2215 static void
2216 mmu_booke_kenter_attr(mmu_t mmu, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, vm_memattr_t ma)
2217 {
2218         uint32_t flags;
2219         pte_t *pte;
2220
2221         KASSERT(((va >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) &&
2222             (va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS)), ("mmu_booke_kenter: invalid va"));
2223
2224         flags = PTE_SR | PTE_SW | PTE_SX | PTE_WIRED | PTE_VALID;
2225         flags |= tlb_calc_wimg(pa, ma) << PTE_MAS2_SHIFT;
2226         flags |= PTE_PS_4KB;
2227
2228         pte = pte_find(mmu, kernel_pmap, va);
2229         KASSERT((pte != NULL), ("mmu_booke_kenter: invalid va.  NULL PTE"));
2230
2231         mtx_lock_spin(&tlbivax_mutex);
2232         tlb_miss_lock();
2233
2234         if (PTE_ISVALID(pte)) {
2235
2236                 CTR1(KTR_PMAP, "%s: replacing entry!", __func__);
2237
2238                 /* Flush entry from TLB0 */
2239                 tlb0_flush_entry(va);
2240         }
2241
2242         *pte = PTE_RPN_FROM_PA(pa) | flags;
2243
2244         //debugf("mmu_booke_kenter: pdir_idx = %d ptbl_idx = %d va=0x%08x "
2245         //              "pa=0x%08x rpn=0x%08x flags=0x%08x\n",
2246         //              pdir_idx, ptbl_idx, va, pa, pte->rpn, pte->flags);
2247
2248         /* Flush the real memory from the instruction cache. */
2249         if ((flags & (PTE_I | PTE_G)) == 0)
2250                 __syncicache((void *)va, PAGE_SIZE);
2251
2252         tlb_miss_unlock();
2253         mtx_unlock_spin(&tlbivax_mutex);
2254 }
2255
2256 /*
2257  * Remove a page from kernel page table.
2258  */
2259 static void
2260 mmu_booke_kremove(mmu_t mmu, vm_offset_t va)
2261 {
2262         pte_t *pte;
2263
2264         CTR2(KTR_PMAP,"%s: s (va = 0x%"PRI0ptrX")\n", __func__, va);
2265
2266         KASSERT(((va >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) &&
2267             (va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS)),
2268             ("mmu_booke_kremove: invalid va"));
2269
2270         pte = pte_find(mmu, kernel_pmap, va);
2271
2272         if (!PTE_ISVALID(pte)) {
2273
2274                 CTR1(KTR_PMAP, "%s: invalid pte", __func__);
2275
2276                 return;
2277         }
2278
2279         mtx_lock_spin(&tlbivax_mutex);
2280         tlb_miss_lock();
2281
2282         /* Invalidate entry in TLB0, update PTE. */
2283         tlb0_flush_entry(va);
2284         *pte = 0;
2285
2286         tlb_miss_unlock();
2287         mtx_unlock_spin(&tlbivax_mutex);
2288 }
2289
2290 /*
2291  * Provide a kernel pointer corresponding to a given userland pointer.
2292  * The returned pointer is valid until the next time this function is
2293  * called in this thread. This is used internally in copyin/copyout.
2294  */
2295 int
2296 mmu_booke_map_user_ptr(mmu_t mmu, pmap_t pm, volatile const void *uaddr,
2297     void **kaddr, size_t ulen, size_t *klen)
2298 {
2299
2300         if ((uintptr_t)uaddr + ulen > VM_MAXUSER_ADDRESS + PAGE_SIZE)
2301                 return (EFAULT);
2302
2303         *kaddr = (void *)(uintptr_t)uaddr;
2304         if (klen)
2305                 *klen = ulen;
2306
2307         return (0);
2308 }
2309
2310 /*
2311  * Figure out where a given kernel pointer (usually in a fault) points
2312  * to from the VM's perspective, potentially remapping into userland's
2313  * address space.
2314  */
2315 static int
2316 mmu_booke_decode_kernel_ptr(mmu_t mmu, vm_offset_t addr, int *is_user,
2317     vm_offset_t *decoded_addr)
2318 {
2319
2320         if (addr < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2321                 *is_user = 1;
2322         else
2323                 *is_user = 0;
2324
2325         *decoded_addr = addr;
2326         return (0);
2327 }
2328
2329 /*
2330  * Initialize pmap associated with process 0.
2331  */
2332 static void
2333 mmu_booke_pinit0(mmu_t mmu, pmap_t pmap)
2334 {
2335
2336         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
2337         mmu_booke_pinit(mmu, pmap);
2338         PCPU_SET(curpmap, pmap);
2339 }
2340
2341 /*
2342  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
2343  * such as one in a vmspace structure.
2344  */
2345 static void
2346 mmu_booke_pinit(mmu_t mmu, pmap_t pmap)
2347 {
2348         int i;
2349
2350         CTR4(KTR_PMAP, "%s: pmap = %p, proc %d '%s'", __func__, pmap,
2351             curthread->td_proc->p_pid, curthread->td_proc->p_comm);
2352
2353         KASSERT((pmap != kernel_pmap), ("pmap_pinit: initializing kernel_pmap"));
2354
2355         for (i = 0; i < MAXCPU; i++)
2356                 pmap->pm_tid[i] = TID_NONE;
2357         CPU_ZERO(&kernel_pmap->pm_active);
2358         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof(pmap->pm_stats));
2359 #ifdef __powerpc64__
2360         bzero(&pmap->pm_pp2d, sizeof(pte_t **) * PP2D_NENTRIES);
2361         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pdir_list);
2362 #else
2363         bzero(&pmap->pm_pdir, sizeof(pte_t *) * PDIR_NENTRIES);
2364 #endif
2365         TAILQ_INIT(&pmap->pm_ptbl_list);
2366 }
2367
2368 /*
2369  * Release any resources held by the given physical map.
2370  * Called when a pmap initialized by mmu_booke_pinit is being released.
2371  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2372  */
2373 static void
2374 mmu_booke_release(mmu_t mmu, pmap_t pmap)
2375 {
2376
2377         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2378             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2379             pmap->pm_stats.resident_count));
2380 }
2381
2382 /*
2383  * Insert the given physical page at the specified virtual address in the
2384  * target physical map with the protection requested. If specified the page
2385  * will be wired down.
2386  */
2387 static int
2388 mmu_booke_enter(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
2389     vm_prot_t prot, u_int flags, int8_t psind)
2390 {
2391         int error;
2392
2393         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2394         PMAP_LOCK(pmap);
2395         error = mmu_booke_enter_locked(mmu, pmap, va, m, prot, flags, psind);
2396         PMAP_UNLOCK(pmap);
2397         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2398         return (error);
2399 }
2400
2401 static int
2402 mmu_booke_enter_locked(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
2403     vm_prot_t prot, u_int pmap_flags, int8_t psind __unused)
2404 {
2405         pte_t *pte;
2406         vm_paddr_t pa;
2407         uint32_t flags;
2408         int error, su, sync;
2409
2410         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2411         su = (pmap == kernel_pmap);
2412         sync = 0;
2413
2414         //debugf("mmu_booke_enter_locked: s (pmap=0x%08x su=%d tid=%d m=0x%08x va=0x%08x "
2415         //              "pa=0x%08x prot=0x%08x flags=%#x)\n",
2416         //              (u_int32_t)pmap, su, pmap->pm_tid,
2417         //              (u_int32_t)m, va, pa, prot, flags);
2418
2419         if (su) {
2420                 KASSERT(((va >= virtual_avail) &&
2421                     (va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS)),
2422                     ("mmu_booke_enter_locked: kernel pmap, non kernel va"));
2423         } else {
2424                 KASSERT((va <= VM_MAXUSER_ADDRESS),
2425                     ("mmu_booke_enter_locked: user pmap, non user va"));
2426         }
2427         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
2428                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
2429
2430         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2431
2432         /*
2433          * If there is an existing mapping, and the physical address has not
2434          * changed, must be protection or wiring change.
2435          */
2436         if (((pte = pte_find(mmu, pmap, va)) != NULL) &&
2437             (PTE_ISVALID(pte)) && (PTE_PA(pte) == pa)) {
2438
2439                 /*
2440                  * Before actually updating pte->flags we calculate and
2441                  * prepare its new value in a helper var.
2442                  */
2443                 flags = *pte;
2444                 flags &= ~(PTE_UW | PTE_UX | PTE_SW | PTE_SX | PTE_MODIFIED);
2445
2446                 /* Wiring change, just update stats. */
2447                 if ((pmap_flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0) {
2448                         if (!PTE_ISWIRED(pte)) {
2449                                 flags |= PTE_WIRED;
2450                                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2451                         }
2452                 } else {
2453                         if (PTE_ISWIRED(pte)) {
2454                                 flags &= ~PTE_WIRED;
2455                                 pmap->pm_stats.wired_count--;
2456                         }
2457                 }
2458
2459                 if (prot & VM_PROT_WRITE) {
2460                         /* Add write permissions. */
2461                         flags |= PTE_SW;
2462                         if (!su)
2463                                 flags |= PTE_UW;
2464
2465                         if ((flags & PTE_MANAGED) != 0)
2466                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2467                 } else {
2468                         /* Handle modified pages, sense modify status. */
2469
2470                         /*
2471                          * The PTE_MODIFIED flag could be set by underlying
2472                          * TLB misses since we last read it (above), possibly
2473                          * other CPUs could update it so we check in the PTE
2474                          * directly rather than rely on that saved local flags
2475                          * copy.
2476                          */
2477                         if (PTE_ISMODIFIED(pte))
2478                                 vm_page_dirty(m);
2479                 }
2480
2481                 if (prot & VM_PROT_EXECUTE) {
2482                         flags |= PTE_SX;
2483                         if (!su)
2484                                 flags |= PTE_UX;
2485
2486                         /*
2487                          * Check existing flags for execute permissions: if we
2488                          * are turning execute permissions on, icache should
2489                          * be flushed.
2490                          */
2491                         if ((*pte & (PTE_UX | PTE_SX)) == 0)
2492                                 sync++;
2493                 }
2494
2495                 flags &= ~PTE_REFERENCED;
2496
2497                 /*
2498                  * The new flags value is all calculated -- only now actually
2499                  * update the PTE.
2500                  */
2501                 mtx_lock_spin(&tlbivax_mutex);
2502                 tlb_miss_lock();
2503
2504                 tlb0_flush_entry(va);
2505                 *pte &= ~PTE_FLAGS_MASK;
2506                 *pte |= flags;
2507
2508                 tlb_miss_unlock();
2509                 mtx_unlock_spin(&tlbivax_mutex);
2510
2511         } else {
2512                 /*
2513                  * If there is an existing mapping, but it's for a different
2514                  * physical address, pte_enter() will delete the old mapping.
2515                  */
2516                 //if ((pte != NULL) && PTE_ISVALID(pte))
2517                 //      debugf("mmu_booke_enter_locked: replace\n");
2518                 //else
2519                 //      debugf("mmu_booke_enter_locked: new\n");
2520
2521                 /* Now set up the flags and install the new mapping. */
2522                 flags = (PTE_SR | PTE_VALID);
2523                 flags |= PTE_M;
2524
2525                 if (!su)
2526                         flags |= PTE_UR;
2527
2528                 if (prot & VM_PROT_WRITE) {
2529                         flags |= PTE_SW;
2530                         if (!su)
2531                                 flags |= PTE_UW;
2532
2533                         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
2534                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2535                 }
2536
2537                 if (prot & VM_PROT_EXECUTE) {
2538                         flags |= PTE_SX;
2539                         if (!su)
2540                                 flags |= PTE_UX;
2541                 }
2542
2543                 /* If its wired update stats. */
2544                 if ((pmap_flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
2545                         flags |= PTE_WIRED;
2546
2547                 error = pte_enter(mmu, pmap, m, va, flags,
2548                     (pmap_flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0);
2549                 if (error != 0)
2550                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
2551
2552                 if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
2553                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2554
2555                 /* Flush the real memory from the instruction cache. */
2556                 if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
2557                         sync++;
2558         }
2559
2560         if (sync && (su || pmap == PCPU_GET(curpmap))) {
2561                 __syncicache((void *)va, PAGE_SIZE);
2562                 sync = 0;
2563         }
2564
2565         return (KERN_SUCCESS);
2566 }
2567
2568 /*
2569  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
2570  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
2571  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
2572  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
2573  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
2574  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
2575  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
2576  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
2577  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
2578  * corresponding offset from m_start are mapped.
2579  */
2580 static void
2581 mmu_booke_enter_object(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t start,
2582     vm_offset_t end, vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
2583 {
2584         vm_page_t m;
2585         vm_pindex_t diff, psize;
2586
2587         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
2588
2589         psize = atop(end - start);
2590         m = m_start;
2591         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2592         PMAP_LOCK(pmap);
2593         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
2594                 mmu_booke_enter_locked(mmu, pmap, start + ptoa(diff), m,
2595                     prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE),
2596                     PMAP_ENTER_NOSLEEP, 0);
2597                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
2598         }
2599         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2600         PMAP_UNLOCK(pmap);
2601 }
2602
2603 static void
2604 mmu_booke_enter_quick(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
2605     vm_prot_t prot)
2606 {
2607
2608         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2609         PMAP_LOCK(pmap);
2610         mmu_booke_enter_locked(mmu, pmap, va, m,
2611             prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE), PMAP_ENTER_NOSLEEP,
2612             0);
2613         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2614         PMAP_UNLOCK(pmap);
2615 }
2616
2617 /*
2618  * Remove the given range of addresses from the specified map.
2619  *
2620  * It is assumed that the start and end are properly rounded to the page size.
2621  */
2622 static void
2623 mmu_booke_remove(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_offset_t endva)
2624 {
2625         pte_t *pte;
2626         uint8_t hold_flag;
2627
2628         int su = (pmap == kernel_pmap);
2629
2630         //debugf("mmu_booke_remove: s (su = %d pmap=0x%08x tid=%d va=0x%08x endva=0x%08x)\n",
2631         //              su, (u_int32_t)pmap, pmap->pm_tid, va, endva);
2632
2633         if (su) {
2634                 KASSERT(((va >= virtual_avail) &&
2635                     (va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS)),
2636                     ("mmu_booke_remove: kernel pmap, non kernel va"));
2637         } else {
2638                 KASSERT((va <= VM_MAXUSER_ADDRESS),
2639                     ("mmu_booke_remove: user pmap, non user va"));
2640         }
2641
2642         if (PMAP_REMOVE_DONE(pmap)) {
2643                 //debugf("mmu_booke_remove: e (empty)\n");
2644                 return;
2645         }
2646
2647         hold_flag = PTBL_HOLD_FLAG(pmap);
2648         //debugf("mmu_booke_remove: hold_flag = %d\n", hold_flag);
2649
2650         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2651         PMAP_LOCK(pmap);
2652         for (; va < endva; va += PAGE_SIZE) {
2653                 pte = pte_find(mmu, pmap, va);
2654                 if ((pte != NULL) && PTE_ISVALID(pte))
2655                         pte_remove(mmu, pmap, va, hold_flag);
2656         }
2657         PMAP_UNLOCK(pmap);
2658         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2659
2660         //debugf("mmu_booke_remove: e\n");
2661 }
2662
2663 /*
2664  * Remove physical page from all pmaps in which it resides.
2665  */
2666 static void
2667 mmu_booke_remove_all(mmu_t mmu, vm_page_t m)
2668 {
2669         pv_entry_t pv, pvn;
2670         uint8_t hold_flag;
2671
2672         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2673         for (pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list); pv != NULL; pv = pvn) {
2674                 pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_link);
2675
2676                 PMAP_LOCK(pv->pv_pmap);
2677                 hold_flag = PTBL_HOLD_FLAG(pv->pv_pmap);
2678                 pte_remove(mmu, pv->pv_pmap, pv->pv_va, hold_flag);
2679                 PMAP_UNLOCK(pv->pv_pmap);
2680         }
2681         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2682         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2683 }
2684
2685 /*
2686  * Map a range of physical addresses into kernel virtual address space.
2687  */
2688 static vm_offset_t
2689 mmu_booke_map(mmu_t mmu, vm_offset_t *virt, vm_paddr_t pa_start,
2690     vm_paddr_t pa_end, int prot)
2691 {
2692         vm_offset_t sva = *virt;
2693         vm_offset_t va = sva;
2694
2695         //debugf("mmu_booke_map: s (sva = 0x%08x pa_start = 0x%08x pa_end = 0x%08x)\n",
2696         //              sva, pa_start, pa_end);
2697
2698         while (pa_start < pa_end) {
2699                 mmu_booke_kenter(mmu, va, pa_start);
2700                 va += PAGE_SIZE;
2701                 pa_start += PAGE_SIZE;
2702         }
2703         *virt = va;
2704
2705         //debugf("mmu_booke_map: e (va = 0x%08x)\n", va);
2706         return (sva);
2707 }
2708
2709 /*
2710  * The pmap must be activated before it's address space can be accessed in any
2711  * way.
2712  */
2713 static void
2714 mmu_booke_activate(mmu_t mmu, struct thread *td)
2715 {
2716         pmap_t pmap;
2717         u_int cpuid;
2718
2719         pmap = &td->td_proc->p_vmspace->vm_pmap;
2720
2721         CTR5(KTR_PMAP, "%s: s (td = %p, proc = '%s', id = %d, pmap = 0x%"PRI0ptrX")",
2722             __func__, td, td->td_proc->p_comm, td->td_proc->p_pid, pmap);
2723
2724         KASSERT((pmap != kernel_pmap), ("mmu_booke_activate: kernel_pmap!"));
2725
2726         sched_pin();
2727
2728         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
2729         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
2730         PCPU_SET(curpmap, pmap);
2731
2732         if (pmap->pm_tid[cpuid] == TID_NONE)
2733                 tid_alloc(pmap);
2734
2735         /* Load PID0 register with pmap tid value. */
2736         mtspr(SPR_PID0, pmap->pm_tid[cpuid]);
2737         __asm __volatile("isync");
2738
2739         mtspr(SPR_DBCR0, td->td_pcb->pcb_cpu.booke.dbcr0);
2740
2741         sched_unpin();
2742
2743         CTR3(KTR_PMAP, "%s: e (tid = %d for '%s')", __func__,
2744             pmap->pm_tid[PCPU_GET(cpuid)], td->td_proc->p_comm);
2745 }
2746
2747 /*
2748  * Deactivate the specified process's address space.
2749  */
2750 static void
2751 mmu_booke_deactivate(mmu_t mmu, struct thread *td)
2752 {
2753         pmap_t pmap;
2754
2755         pmap = &td->td_proc->p_vmspace->vm_pmap;
2756
2757         CTR5(KTR_PMAP, "%s: td=%p, proc = '%s', id = %d, pmap = 0x%"PRI0ptrX,
2758             __func__, td, td->td_proc->p_comm, td->td_proc->p_pid, pmap);
2759
2760         td->td_pcb->pcb_cpu.booke.dbcr0 = mfspr(SPR_DBCR0);
2761
2762         CPU_CLR_ATOMIC(PCPU_GET(cpuid), &pmap->pm_active);
2763         PCPU_SET(curpmap, NULL);
2764 }
2765
2766 /*
2767  * Copy the range specified by src_addr/len
2768  * from the source map to the range dst_addr/len
2769  * in the destination map.
2770  *
2771  * This routine is only advisory and need not do anything.
2772  */
2773 static void
2774 mmu_booke_copy(mmu_t mmu, pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap,
2775     vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2776 {
2777
2778 }
2779
2780 /*
2781  * Set the physical protection on the specified range of this map as requested.
2782  */
2783 static void
2784 mmu_booke_protect(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
2785     vm_prot_t prot)
2786 {
2787         vm_offset_t va;
2788         vm_page_t m;
2789         pte_t *pte;
2790
2791         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2792                 mmu_booke_remove(mmu, pmap, sva, eva);
2793                 return;
2794         }
2795
2796         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2797                 return;
2798
2799         PMAP_LOCK(pmap);
2800         for (va = sva; va < eva; va += PAGE_SIZE) {
2801                 if ((pte = pte_find(mmu, pmap, va)) != NULL) {
2802                         if (PTE_ISVALID(pte)) {
2803                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_PA(pte));
2804
2805                                 mtx_lock_spin(&tlbivax_mutex);
2806                                 tlb_miss_lock();
2807
2808                                 /* Handle modified pages. */
2809                                 if (PTE_ISMODIFIED(pte) && PTE_ISMANAGED(pte))
2810                                         vm_page_dirty(m);
2811
2812                                 tlb0_flush_entry(va);
2813                                 *pte &= ~(PTE_UW | PTE_SW | PTE_MODIFIED);
2814
2815                                 tlb_miss_unlock();
2816                                 mtx_unlock_spin(&tlbivax_mutex);
2817                         }
2818                 }
2819         }
2820         PMAP_UNLOCK(pmap);
2821 }
2822
2823 /*
2824  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
2825  */
2826 static void
2827 mmu_booke_remove_write(mmu_t mmu, vm_page_t m)
2828 {
2829         pv_entry_t pv;
2830         pte_t *pte;
2831
2832         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2833             ("mmu_booke_remove_write: page %p is not managed", m));
2834
2835         /*
2836          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
2837          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
2838          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
2839          */
2840         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
2841         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
2842                 return;
2843         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2844         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_link) {
2845                 PMAP_LOCK(pv->pv_pmap);
2846                 if ((pte = pte_find(mmu, pv->pv_pmap, pv->pv_va)) != NULL) {
2847                         if (PTE_ISVALID(pte)) {
2848                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_PA(pte));
2849
2850                                 mtx_lock_spin(&tlbivax_mutex);
2851                                 tlb_miss_lock();
2852
2853                                 /* Handle modified pages. */
2854                                 if (PTE_ISMODIFIED(pte))
2855                                         vm_page_dirty(m);
2856
2857                                 /* Flush mapping from TLB0. */
2858                                 *pte &= ~(PTE_UW | PTE_SW | PTE_MODIFIED);
2859
2860                                 tlb_miss_unlock();
2861                                 mtx_unlock_spin(&tlbivax_mutex);
2862                         }
2863                 }
2864                 PMAP_UNLOCK(pv->pv_pmap);
2865         }
2866         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2867         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2868 }
2869
2870 static void
2871 mmu_booke_sync_icache(mmu_t mmu, pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
2872 {
2873         pte_t *pte;
2874         vm_paddr_t pa = 0;
2875         int sync_sz, valid;
2876 #ifndef __powerpc64__
2877         pmap_t pmap;
2878         vm_page_t m;
2879         vm_offset_t addr;
2880         int active;
2881 #endif
2882
2883 #ifndef __powerpc64__
2884         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2885         pmap = PCPU_GET(curpmap);
2886         active = (pm == kernel_pmap || pm == pmap) ? 1 : 0;
2887 #endif
2888         while (sz > 0) {
2889                 PMAP_LOCK(pm);
2890                 pte = pte_find(mmu, pm, va);
2891                 valid = (pte != NULL && PTE_ISVALID(pte)) ? 1 : 0;
2892                 if (valid)
2893                         pa = PTE_PA(pte);
2894                 PMAP_UNLOCK(pm);
2895                 sync_sz = PAGE_SIZE - (va & PAGE_MASK);
2896                 sync_sz = min(sync_sz, sz);
2897                 if (valid) {
2898 #ifdef __powerpc64__
2899                         pa += (va & PAGE_MASK);
2900                         __syncicache((void *)PHYS_TO_DMAP(pa), sync_sz);
2901 #else
2902                         if (!active) {
2903                                 /* Create a mapping in the active pmap. */
2904                                 addr = 0;
2905                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2906                                 PMAP_LOCK(pmap);
2907                                 pte_enter(mmu, pmap, m, addr,
2908                                     PTE_SR | PTE_VALID, FALSE);
2909                                 addr += (va & PAGE_MASK);
2910                                 __syncicache((void *)addr, sync_sz);
2911                                 pte_remove(mmu, pmap, addr, PTBL_UNHOLD);
2912                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2913                         } else
2914                                 __syncicache((void *)va, sync_sz);
2915 #endif
2916                 }
2917                 va += sync_sz;
2918                 sz -= sync_sz;
2919         }
2920 #ifndef __powerpc64__
2921         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2922 #endif
2923 }
2924
2925 /*
2926  * Atomically extract and hold the physical page with the given
2927  * pmap and virtual address pair if that mapping permits the given
2928  * protection.
2929  */
2930 static vm_page_t
2931 mmu_booke_extract_and_hold(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va,
2932     vm_prot_t prot)
2933 {
2934         pte_t *pte;
2935         vm_page_t m;
2936         uint32_t pte_wbit;
2937         vm_paddr_t pa;
2938
2939         m = NULL;
2940         pa = 0;
2941         PMAP_LOCK(pmap);
2942 retry:
2943         pte = pte_find(mmu, pmap, va);
2944         if ((pte != NULL) && PTE_ISVALID(pte)) {
2945                 if (pmap == kernel_pmap)
2946                         pte_wbit = PTE_SW;
2947                 else
2948                         pte_wbit = PTE_UW;
2949
2950                 if ((*pte & pte_wbit) || ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
2951                         if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, PTE_PA(pte), &pa))
2952                                 goto retry;
2953                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_PA(pte));
2954                         vm_page_hold(m);
2955                 }
2956         }
2957
2958         PA_UNLOCK_COND(pa);
2959         PMAP_UNLOCK(pmap);
2960         return (m);
2961 }
2962
2963 /*
2964  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
2965  */
2966 static void
2967 mmu_booke_page_init(mmu_t mmu, vm_page_t m)
2968 {
2969
2970         m->md.pv_tracked = 0;
2971         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
2972 }
2973
2974 /*
2975  * mmu_booke_zero_page_area zeros the specified hardware page by
2976  * mapping it into virtual memory and using bzero to clear
2977  * its contents.
2978  *
2979  * off and size must reside within a single page.
2980  */
2981 static void
2982 mmu_booke_zero_page_area(mmu_t mmu, vm_page_t m, int off, int size)
2983 {
2984         vm_offset_t va;
2985
2986         /* XXX KASSERT off and size are within a single page? */
2987
2988 #ifdef __powerpc64__
2989         va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2990         bzero((caddr_t)va + off, size);
2991 #else
2992         mtx_lock(&zero_page_mutex);
2993         va = zero_page_va;
2994
2995         mmu_booke_kenter(mmu, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2996         bzero((caddr_t)va + off, size);
2997         mmu_booke_kremove(mmu, va);
2998
2999         mtx_unlock(&zero_page_mutex);
3000 #endif
3001 }
3002
3003 /*
3004  * mmu_booke_zero_page zeros the specified hardware page.
3005  */
3006 static void
3007 mmu_booke_zero_page(mmu_t mmu, vm_page_t m)
3008 {
3009         vm_offset_t off, va;
3010
3011 #ifdef __powerpc64__
3012         va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3013
3014         for (off = 0; off < PAGE_SIZE; off += cacheline_size)
3015                 __asm __volatile("dcbz 0,%0" :: "r"(va + off));
3016 #else
3017         va = zero_page_va;
3018         mtx_lock(&zero_page_mutex);
3019
3020         mmu_booke_kenter(mmu, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3021
3022         for (off = 0; off < PAGE_SIZE; off += cacheline_size)
3023                 __asm __volatile("dcbz 0,%0" :: "r"(va + off));
3024
3025         mmu_booke_kremove(mmu, va);
3026
3027         mtx_unlock(&zero_page_mutex);
3028 #endif
3029 }
3030
3031 /*
3032  * mmu_booke_copy_page copies the specified (machine independent) page by
3033  * mapping the page into virtual memory and using memcopy to copy the page,
3034  * one machine dependent page at a time.
3035  */
3036 static void
3037 mmu_booke_copy_page(mmu_t mmu, vm_page_t sm, vm_page_t dm)
3038 {
3039         vm_offset_t sva, dva;
3040
3041 #ifdef __powerpc64__
3042         sva = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(sm));
3043         dva = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(dm));
3044         memcpy((caddr_t)dva, (caddr_t)sva, PAGE_SIZE);
3045 #else
3046         sva = copy_page_src_va;
3047         dva = copy_page_dst_va;
3048
3049         mtx_lock(&copy_page_mutex);
3050         mmu_booke_kenter(mmu, sva, VM_PAGE_TO_PHYS(sm));
3051         mmu_booke_kenter(mmu, dva, VM_PAGE_TO_PHYS(dm));
3052
3053         memcpy((caddr_t)dva, (caddr_t)sva, PAGE_SIZE);
3054
3055         mmu_booke_kremove(mmu, dva);
3056         mmu_booke_kremove(mmu, sva);
3057         mtx_unlock(&copy_page_mutex);
3058 #endif
3059 }
3060
3061 static inline void
3062 mmu_booke_copy_pages(mmu_t mmu, vm_page_t *ma, vm_offset_t a_offset,
3063     vm_page_t *mb, vm_offset_t b_offset, int xfersize)
3064 {
3065         void *a_cp, *b_cp;
3066         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
3067         int cnt;
3068
3069 #ifdef __powerpc64__
3070         vm_page_t pa, pb;
3071
3072         while (xfersize > 0) {
3073                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
3074                 pa = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
3075                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
3076                 pb = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
3077                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
3078                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
3079                 a_cp = (caddr_t)((uintptr_t)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(pa)) +
3080                     a_pg_offset);
3081                 b_cp = (caddr_t)((uintptr_t)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(pb)) +
3082                     b_pg_offset);
3083                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
3084                 a_offset += cnt;
3085                 b_offset += cnt;
3086                 xfersize -= cnt;
3087         }
3088 #else
3089         mtx_lock(&copy_page_mutex);
3090         while (xfersize > 0) {
3091                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
3092                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
3093                 mmu_booke_kenter(mmu, copy_page_src_va,
3094                     VM_PAGE_TO_PHYS(ma[a_offset >> PAGE_SHIFT]));
3095                 a_cp = (char *)copy_page_src_va + a_pg_offset;
3096                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
3097                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
3098                 mmu_booke_kenter(mmu, copy_page_dst_va,
3099                     VM_PAGE_TO_PHYS(mb[b_offset >> PAGE_SHIFT]));
3100                 b_cp = (char *)copy_page_dst_va + b_pg_offset;
3101                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
3102                 mmu_booke_kremove(mmu, copy_page_dst_va);
3103                 mmu_booke_kremove(mmu, copy_page_src_va);
3104                 a_offset += cnt;
3105                 b_offset += cnt;
3106                 xfersize -= cnt;
3107         }
3108         mtx_unlock(&copy_page_mutex);
3109 #endif
3110 }
3111
3112 static vm_offset_t
3113 mmu_booke_quick_enter_page(mmu_t mmu, vm_page_t m)
3114 {
3115 #ifdef __powerpc64__
3116         return (PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m)));
3117 #else
3118         vm_paddr_t paddr;
3119         vm_offset_t qaddr;
3120         uint32_t flags;
3121         pte_t *pte;
3122
3123         paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3124
3125         flags = PTE_SR | PTE_SW | PTE_SX | PTE_WIRED | PTE_VALID;
3126         flags |= tlb_calc_wimg(paddr, pmap_page_get_memattr(m)) << PTE_MAS2_SHIFT;
3127         flags |= PTE_PS_4KB;
3128
3129         critical_enter();
3130         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
3131
3132         pte = pte_find(mmu, kernel_pmap, qaddr);
3133
3134         KASSERT(*pte == 0, ("mmu_booke_quick_enter_page: PTE busy"));
3135
3136         /*
3137          * XXX: tlbivax is broadcast to other cores, but qaddr should
3138          * not be present in other TLBs.  Is there a better instruction
3139          * sequence to use? Or just forget it & use mmu_booke_kenter()...
3140          */
3141         __asm __volatile("tlbivax 0, %0" :: "r"(qaddr & MAS2_EPN_MASK));
3142         __asm __volatile("isync; msync");
3143
3144         *pte = PTE_RPN_FROM_PA(paddr) | flags;
3145
3146         /* Flush the real memory from the instruction cache. */
3147         if ((flags & (PTE_I | PTE_G)) == 0)
3148                 __syncicache((void *)qaddr, PAGE_SIZE);
3149
3150         return (qaddr);
3151 #endif
3152 }
3153
3154 static void
3155 mmu_booke_quick_remove_page(mmu_t mmu, vm_offset_t addr)
3156 {
3157 #ifndef __powerpc64__
3158         pte_t *pte;
3159
3160         pte = pte_find(mmu, kernel_pmap, addr);
3161
3162         KASSERT(PCPU_GET(qmap_addr) == addr,
3163             ("mmu_booke_quick_remove_page: invalid address"));
3164         KASSERT(*pte != 0,
3165             ("mmu_booke_quick_remove_page: PTE not in use"));
3166
3167         *pte = 0;
3168         critical_exit();
3169 #endif
3170 }
3171
3172 /*
3173  * Return whether or not the specified physical page was modified
3174  * in any of physical maps.
3175  */
3176 static boolean_t
3177 mmu_booke_is_modified(mmu_t mmu, vm_page_t m)
3178 {
3179         pte_t *pte;
3180         pv_entry_t pv;
3181         boolean_t rv;
3182
3183         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3184             ("mmu_booke_is_modified: page %p is not managed", m));
3185         rv = FALSE;
3186
3187         /*
3188          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
3189          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
3190          * is clear, no PTEs can be modified.
3191          */
3192         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3193         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
3194                 return (rv);
3195         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3196         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_link) {
3197                 PMAP_LOCK(pv->pv_pmap);
3198                 if ((pte = pte_find(mmu, pv->pv_pmap, pv->pv_va)) != NULL &&
3199                     PTE_ISVALID(pte)) {
3200                         if (PTE_ISMODIFIED(pte))
3201                                 rv = TRUE;
3202                 }
3203                 PMAP_UNLOCK(pv->pv_pmap);
3204                 if (rv)
3205                         break;
3206         }
3207         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3208         return (rv);
3209 }
3210
3211 /*
3212  * Return whether or not the specified virtual address is eligible
3213  * for prefault.
3214  */
3215 static boolean_t
3216 mmu_booke_is_prefaultable(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3217 {
3218
3219         return (FALSE);
3220 }
3221
3222 /*
3223  * Return whether or not the specified physical page was referenced
3224  * in any physical maps.
3225  */
3226 static boolean_t
3227 mmu_booke_is_referenced(mmu_t mmu, vm_page_t m)
3228 {
3229         pte_t *pte;
3230         pv_entry_t pv;
3231         boolean_t rv;
3232
3233         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3234             ("mmu_booke_is_referenced: page %p is not managed", m));
3235         rv = FALSE;
3236         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3237         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_link) {
3238                 PMAP_LOCK(pv->pv_pmap);
3239                 if ((pte = pte_find(mmu, pv->pv_pmap, pv->pv_va)) != NULL &&
3240                     PTE_ISVALID(pte)) {
3241                         if (PTE_ISREFERENCED(pte))
3242                                 rv = TRUE;
3243                 }
3244                 PMAP_UNLOCK(pv->pv_pmap);
3245                 if (rv)
3246                         break;
3247         }
3248         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3249         return (rv);
3250 }
3251
3252 /*
3253  * Clear the modify bits on the specified physical page.
3254  */
3255 static void
3256 mmu_booke_clear_modify(mmu_t mmu, vm_page_t m)
3257 {
3258         pte_t *pte;
3259         pv_entry_t pv;
3260
3261         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3262             ("mmu_booke_clear_modify: page %p is not managed", m));
3263         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3264         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
3265             ("mmu_booke_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
3266
3267         /*
3268          * If the page is not PG_AWRITEABLE, then no PTEs can be modified.
3269          * If the object containing the page is locked and the page is not
3270          * exclusive busied, then PG_AWRITEABLE cannot be concurrently set.
3271          */
3272         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
3273                 return;
3274         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3275         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_link) {
3276                 PMAP_LOCK(pv->pv_pmap);
3277                 if ((pte = pte_find(mmu, pv->pv_pmap, pv->pv_va)) != NULL &&
3278                     PTE_ISVALID(pte)) {
3279                         mtx_lock_spin(&tlbivax_mutex);
3280                         tlb_miss_lock();
3281
3282                         if (*pte & (PTE_SW | PTE_UW | PTE_MODIFIED)) {
3283                                 tlb0_flush_entry(pv->pv_va);
3284                                 *pte &= ~(PTE_SW | PTE_UW | PTE_MODIFIED |
3285                                     PTE_REFERENCED);
3286                         }
3287
3288                         tlb_miss_unlock();
3289                         mtx_unlock_spin(&tlbivax_mutex);
3290                 }
3291                 PMAP_UNLOCK(pv->pv_pmap);
3292         }
3293         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3294 }
3295
3296 /*
3297  * Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3298  * It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3299  * is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3300  * reference bits set.
3301  *
3302  * As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
3303  * found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
3304  * performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
3305  * to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
3306  * finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
3307  * dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
3308  * to pmap_is_modified().
3309  */
3310 static int
3311 mmu_booke_ts_referenced(mmu_t mmu, vm_page_t m)
3312 {
3313         pte_t *pte;
3314         pv_entry_t pv;
3315         int count;
3316
3317         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3318             ("mmu_booke_ts_referenced: page %p is not managed", m));
3319         count = 0;
3320         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3321         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_link) {
3322                 PMAP_LOCK(pv->pv_pmap);
3323                 if ((pte = pte_find(mmu, pv->pv_pmap, pv->pv_va)) != NULL &&
3324                     PTE_ISVALID(pte)) {
3325                         if (PTE_ISMODIFIED(pte))
3326                                 vm_page_dirty(m);
3327                         if (PTE_ISREFERENCED(pte)) {
3328                                 mtx_lock_spin(&tlbivax_mutex);
3329                                 tlb_miss_lock();
3330
3331                                 tlb0_flush_entry(pv->pv_va);
3332                                 *pte &= ~PTE_REFERENCED;
3333
3334                                 tlb_miss_unlock();
3335                                 mtx_unlock_spin(&tlbivax_mutex);
3336
3337                                 if (++count >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX) {
3338                                         PMAP_UNLOCK(pv->pv_pmap);
3339                                         break;
3340                                 }
3341                         }
3342                 }
3343                 PMAP_UNLOCK(pv->pv_pmap);
3344         }
3345         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3346         return (count);
3347 }
3348
3349 /*
3350  * Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
3351  * addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range must
3352  * have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings cannot have
3353  * the wired attribute set, so they are ignored.
3354  *
3355  * The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature, so
3356  * there is no need to invalidate any TLB entries.
3357  */
3358 static void
3359 mmu_booke_unwire(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3360 {
3361         vm_offset_t va;
3362         pte_t *pte;
3363
3364         PMAP_LOCK(pmap);
3365         for (va = sva; va < eva; va += PAGE_SIZE) {
3366                 if ((pte = pte_find(mmu, pmap, va)) != NULL &&
3367                     PTE_ISVALID(pte)) {
3368                         if (!PTE_ISWIRED(pte))
3369                                 panic("mmu_booke_unwire: pte %p isn't wired",
3370                                     pte);
3371                         *pte &= ~PTE_WIRED;
3372                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3373                 }
3374         }
3375         PMAP_UNLOCK(pmap);
3376
3377 }
3378
3379 /*
3380  * Return true if the pmap's pv is one of the first 16 pvs linked to from this
3381  * page.  This count may be changed upwards or downwards in the future; it is
3382  * only necessary that true be returned for a small subset of pmaps for proper
3383  * page aging.
3384  */
3385 static boolean_t
3386 mmu_booke_page_exists_quick(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_page_t m)
3387 {
3388         pv_entry_t pv;
3389         int loops;
3390         boolean_t rv;
3391
3392         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3393             ("mmu_booke_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
3394         loops = 0;
3395         rv = FALSE;
3396         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3397         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_link) {
3398                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
3399                         rv = TRUE;
3400                         break;
3401                 }
3402                 if (++loops >= 16)
3403                         break;
3404         }
3405         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3406         return (rv);
3407 }
3408
3409 /*
3410  * Return the number of managed mappings to the given physical page that are
3411  * wired.
3412  */
3413 static int
3414 mmu_booke_page_wired_mappings(mmu_t mmu, vm_page_t m)
3415 {
3416         pv_entry_t pv;
3417         pte_t *pte;
3418         int count = 0;
3419
3420         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3421                 return (count);
3422         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3423         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_link) {
3424                 PMAP_LOCK(pv->pv_pmap);
3425                 if ((pte = pte_find(mmu, pv->pv_pmap, pv->pv_va)) != NULL)
3426                         if (PTE_ISVALID(pte) && PTE_ISWIRED(pte))
3427                                 count++;
3428                 PMAP_UNLOCK(pv->pv_pmap);
3429         }
3430         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3431         return (count);
3432 }
3433
3434 static int
3435 mmu_booke_dev_direct_mapped(mmu_t mmu, vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3436 {
3437         int i;
3438         vm_offset_t va;
3439
3440         /*
3441          * This currently does not work for entries that
3442          * overlap TLB1 entries.
3443          */
3444         for (i = 0; i < TLB1_ENTRIES; i ++) {
3445                 if (tlb1_iomapped(i, pa, size, &va) == 0)
3446                         return (0);
3447         }
3448
3449         return (EFAULT);
3450 }
3451
3452 void
3453 mmu_booke_dumpsys_map(mmu_t mmu, vm_paddr_t pa, size_t sz, void **va)
3454 {
3455         vm_paddr_t ppa;
3456         vm_offset_t ofs;
3457         vm_size_t gran;
3458
3459         /* Minidumps are based on virtual memory addresses. */
3460         if (do_minidump) {
3461                 *va = (void *)(vm_offset_t)pa;
3462                 return;
3463         }
3464
3465         /* Raw physical memory dumps don't have a virtual address. */
3466         /* We always map a 256MB page at 256M. */
3467         gran = 256 * 1024 * 1024;
3468         ppa = rounddown2(pa, gran);
3469         ofs = pa - ppa;
3470         *va = (void *)gran;
3471         tlb1_set_entry((vm_offset_t)va, ppa, gran, _TLB_ENTRY_IO);
3472
3473         if (sz > (gran - ofs))
3474                 tlb1_set_entry((vm_offset_t)(va + gran), ppa + gran, gran,
3475                     _TLB_ENTRY_IO);
3476 }
3477
3478 void
3479 mmu_booke_dumpsys_unmap(mmu_t mmu, vm_paddr_t pa, size_t sz, void *va)
3480 {
3481         vm_paddr_t ppa;
3482         vm_offset_t ofs;
3483         vm_size_t gran;
3484         tlb_entry_t e;
3485         int i;
3486
3487         /* Minidumps are based on virtual memory addresses. */
3488         /* Nothing to do... */
3489         if (do_minidump)
3490                 return;
3491
3492         for (i = 0; i < TLB1_ENTRIES; i++) {
3493                 tlb1_read_entry(&e, i);
3494                 if (!(e.mas1 & MAS1_VALID))
3495                         break;
3496         }
3497
3498         /* Raw physical memory dumps don't have a virtual address. */
3499         i--;
3500         e.mas1 = 0;
3501         e.mas2 = 0;
3502         e.mas3 = 0;
3503         tlb1_write_entry(&e, i);
3504
3505         gran = 256 * 1024 * 1024;
3506         ppa = rounddown2(pa, gran);
3507         ofs = pa - ppa;
3508         if (sz > (gran - ofs)) {
3509                 i--;
3510                 e.mas1 = 0;
3511                 e.mas2 = 0;
3512                 e.mas3 = 0;
3513                 tlb1_write_entry(&e, i);
3514         }
3515 }
3516
3517 extern struct dump_pa dump_map[PHYS_AVAIL_SZ + 1];
3518
3519 void
3520 mmu_booke_scan_init(mmu_t mmu)
3521 {
3522         vm_offset_t va;
3523         pte_t *pte;
3524         int i;
3525
3526         if (!do_minidump) {
3527                 /* Initialize phys. segments for dumpsys(). */
3528                 memset(&dump_map, 0, sizeof(dump_map));
3529                 mem_regions(&physmem_regions, &physmem_regions_sz, &availmem_regions,
3530                     &availmem_regions_sz);
3531                 for (i = 0; i < physmem_regions_sz; i++) {
3532                         dump_map[i].pa_start = physmem_regions[i].mr_start;
3533                         dump_map[i].pa_size = physmem_regions[i].mr_size;
3534                 }
3535                 return;
3536         }
3537
3538         /* Virtual segments for minidumps: */
3539         memset(&dump_map, 0, sizeof(dump_map));
3540
3541         /* 1st: kernel .data and .bss. */
3542         dump_map[0].pa_start = trunc_page((uintptr_t)_etext);
3543         dump_map[0].pa_size =
3544             round_page((uintptr_t)_end) - dump_map[0].pa_start;
3545
3546         /* 2nd: msgbuf and tables (see pmap_bootstrap()). */
3547         dump_map[1].pa_start = data_start;
3548         dump_map[1].pa_size = data_end - data_start;
3549
3550         /* 3rd: kernel VM. */
3551         va = dump_map[1].pa_start + dump_map[1].pa_size;
3552         /* Find start of next chunk (from va). */
3553         while (va < virtual_end) {
3554                 /* Don't dump the buffer cache. */
3555                 if (va >= kmi.buffer_sva && va < kmi.buffer_eva) {
3556                         va = kmi.buffer_eva;
3557                         continue;
3558                 }
3559                 pte = pte_find(mmu, kernel_pmap, va);
3560                 if (pte != NULL && PTE_ISVALID(pte))
3561                         break;
3562                 va += PAGE_SIZE;
3563         }
3564         if (va < virtual_end) {
3565                 dump_map[2].pa_start = va;
3566                 va += PAGE_SIZE;
3567                 /* Find last page in chunk. */
3568                 while (va < virtual_end) {
3569                         /* Don't run into the buffer cache. */
3570                         if (va == kmi.buffer_sva)
3571                                 break;
3572                         pte = pte_find(mmu, kernel_pmap, va);
3573                         if (pte == NULL || !PTE_ISVALID(pte))
3574                                 break;
3575                         va += PAGE_SIZE;
3576                 }
3577                 dump_map[2].pa_size = va - dump_map[2].pa_start;
3578         }
3579 }
3580
3581 /*
3582  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual address space.
3583  * Return a pointer to where it is mapped. This routine is intended to be used
3584  * for mapping device memory, NOT real memory.
3585  */
3586 static void *
3587 mmu_booke_mapdev(mmu_t mmu, vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3588 {
3589
3590         return (mmu_booke_mapdev_attr(mmu, pa, size, VM_MEMATTR_DEFAULT));
3591 }
3592
3593 static void *
3594 mmu_booke_mapdev_attr(mmu_t mmu, vm_paddr_t pa, vm_size_t size, vm_memattr_t ma)
3595 {
3596         tlb_entry_t e;
3597         void *res;
3598         uintptr_t va, tmpva;
3599         vm_size_t sz;
3600         int i;
3601
3602         /*
3603          * Check if this is premapped in TLB1. Note: this should probably also
3604          * check whether a sequence of TLB1 entries exist that match the
3605          * requirement, but now only checks the easy case.
3606          */
3607         for (i = 0; i < TLB1_ENTRIES; i++) {
3608                 tlb1_read_entry(&e, i);
3609                 if (!(e.mas1 & MAS1_VALID))
3610                         continue;
3611                 if (pa >= e.phys &&
3612                     (pa + size) <= (e.phys + e.size) &&
3613                     (ma == VM_MEMATTR_DEFAULT ||
3614                      tlb_calc_wimg(pa, ma) ==
3615                       (e.mas2 & (MAS2_WIMGE_MASK & ~_TLB_ENTRY_SHARED))))
3616                         return (void *)(e.virt +
3617                             (vm_offset_t)(pa - e.phys));
3618         }
3619
3620         size = roundup(size, PAGE_SIZE);
3621
3622         /*
3623          * The device mapping area is between VM_MAXUSER_ADDRESS and
3624          * VM_MIN_KERNEL_ADDRESS.  This gives 1GB of device addressing.
3625          */
3626 #ifdef SPARSE_MAPDEV
3627         /*
3628          * With a sparse mapdev, align to the largest starting region.  This
3629          * could feasibly be optimized for a 'best-fit' alignment, but that
3630          * calculation could be very costly.
3631          * Align to the smaller of:
3632          * - first set bit in overlap of (pa & size mask)
3633          * - largest size envelope
3634          *
3635          * It's possible the device mapping may start at a PA that's not larger
3636          * than the size mask, so we need to offset in to maximize the TLB entry
3637          * range and minimize the number of used TLB entries.
3638          */
3639         do {
3640             tmpva = tlb1_map_base;
3641             sz = ffsl(((1 << flsl(size-1)) - 1) & pa);
3642             sz = sz ? min(roundup(sz + 3, 4), flsl(size) - 1) : flsl(size) - 1;
3643             va = roundup(tlb1_map_base, 1 << sz) | (((1 << sz) - 1) & pa);
3644 #ifdef __powerpc64__
3645         } while (!atomic_cmpset_long(&tlb1_map_base, tmpva, va + size));
3646 #else
3647         } while (!atomic_cmpset_int(&tlb1_map_base, tmpva, va + size));
3648 #endif
3649 #else
3650 #ifdef __powerpc64__
3651         va = atomic_fetchadd_long(&tlb1_map_base, size);
3652 #else
3653         va = atomic_fetchadd_int(&tlb1_map_base, size);
3654 #endif
3655 #endif
3656         res = (void *)va;
3657
3658         do {
3659                 sz = 1 << (ilog2(size) & ~1);
3660                 /* Align size to PA */
3661                 if (pa % sz != 0) {
3662                         do {
3663                                 sz >>= 2;
3664                         } while (pa % sz != 0);
3665                 }
3666                 /* Now align from there to VA */
3667                 if (va % sz != 0) {
3668                         do {
3669                                 sz >>= 2;
3670                         } while (va % sz != 0);
3671                 }
3672                 if (bootverbose)
3673                         printf("Wiring VA=%lx to PA=%jx (size=%lx)\n",
3674                             va, (uintmax_t)pa, sz);
3675                 if (tlb1_set_entry(va, pa, sz,
3676                     _TLB_ENTRY_SHARED | tlb_calc_wimg(pa, ma)) < 0)
3677                         return (NULL);
3678                 size -= sz;
3679                 pa += sz;
3680                 va += sz;
3681         } while (size > 0);
3682
3683         return (res);
3684 }
3685
3686 /*
3687  * 'Unmap' a range mapped by mmu_booke_mapdev().
3688  */
3689 static void
3690 mmu_booke_unmapdev(mmu_t mmu, vm_offset_t va, vm_size_t size)
3691 {
3692 #ifdef SUPPORTS_SHRINKING_TLB1
3693         vm_offset_t base, offset;
3694
3695         /*
3696          * Unmap only if this is inside kernel virtual space.
3697          */
3698         if ((va >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) && (va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS)) {
3699                 base = trunc_page(va);
3700                 offset = va & PAGE_MASK;
3701                 size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3702                 kva_free(base, size);
3703         }
3704 #endif
3705 }
3706
3707 /*
3708  * mmu_booke_object_init_pt preloads the ptes for a given object into the
3709  * specified pmap. This eliminates the blast of soft faults on process startup
3710  * and immediately after an mmap.
3711  */
3712 static void
3713 mmu_booke_object_init_pt(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t addr,
3714     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3715 {
3716
3717         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3718         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3719             ("mmu_booke_object_init_pt: non-device object"));
3720 }
3721
3722 /*
3723  * Perform the pmap work for mincore.
3724  */
3725 static int
3726 mmu_booke_mincore(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t addr,
3727     vm_paddr_t *locked_pa)
3728 {
3729
3730         /* XXX: this should be implemented at some point */
3731         return (0);
3732 }
3733
3734 static int
3735 mmu_booke_change_attr(mmu_t mmu, vm_offset_t addr, vm_size_t sz,
3736     vm_memattr_t mode)
3737 {
3738         vm_offset_t va;
3739         pte_t *pte;
3740         int i, j;
3741         tlb_entry_t e;
3742
3743         /* Check TLB1 mappings */
3744         for (i = 0; i < TLB1_ENTRIES; i++) {
3745                 tlb1_read_entry(&e, i);
3746                 if (!(e.mas1 & MAS1_VALID))
3747                         continue;
3748                 if (addr >= e.virt && addr < e.virt + e.size)
3749                         break;
3750         }
3751         if (i < TLB1_ENTRIES) {
3752                 /* Only allow full mappings to be modified for now. */
3753                 /* Validate the range. */
3754                 for (j = i, va = addr; va < addr + sz; va += e.size, j++) {
3755                         tlb1_read_entry(&e, j);
3756                         if (va != e.virt || (sz - (va - addr) < e.size))
3757                                 return (EINVAL);
3758                 }
3759                 for (va = addr; va < addr + sz; va += e.size, i++) {
3760                         tlb1_read_entry(&e, i);
3761                         e.mas2 &= ~MAS2_WIMGE_MASK;
3762                         e.mas2 |= tlb_calc_wimg(e.phys, mode);
3763
3764                         /*
3765                          * Write it out to the TLB.  Should really re-sync with other
3766                          * cores.
3767                          */
3768                         tlb1_write_entry(&e, i);
3769                 }
3770                 return (0);
3771         }
3772
3773         /* Not in TLB1, try through pmap */
3774         /* First validate the range. */
3775         for (va = addr; va < addr + sz; va += PAGE_SIZE) {
3776                 pte = pte_find(mmu, kernel_pmap, va);
3777                 if (pte == NULL || !PTE_ISVALID(pte))
3778                         return (EINVAL);
3779         }
3780
3781         mtx_lock_spin(&tlbivax_mutex);
3782         tlb_miss_lock();
3783         for (va = addr; va < addr + sz; va += PAGE_SIZE) {
3784                 pte = pte_find(mmu, kernel_pmap, va);
3785                 *pte &= ~(PTE_MAS2_MASK << PTE_MAS2_SHIFT);
3786                 *pte |= tlb_calc_wimg(PTE_PA(pte), mode) << PTE_MAS2_SHIFT;
3787                 tlb0_flush_entry(va);
3788         }
3789         tlb_miss_unlock();
3790         mtx_unlock_spin(&tlbivax_mutex);
3791
3792         return (0);
3793 }
3794
3795 /**************************************************************************/
3796 /* TID handling */
3797 /**************************************************************************/
3798
3799 /*
3800  * Allocate a TID. If necessary, steal one from someone else.
3801  * The new TID is flushed from the TLB before returning.
3802  */
3803 static tlbtid_t
3804 tid_alloc(pmap_t pmap)
3805 {
3806         tlbtid_t tid;
3807         int thiscpu;
3808
3809         KASSERT((pmap != kernel_pmap), ("tid_alloc: kernel pmap"));
3810
3811         CTR2(KTR_PMAP, "%s: s (pmap = %p)", __func__, pmap);
3812
3813         thiscpu = PCPU_GET(cpuid);
3814
3815         tid = PCPU_GET(booke.tid_next);
3816         if (tid > TID_MAX)
3817                 tid = TID_MIN;
3818         PCPU_SET(booke.tid_next, tid + 1);
3819
3820         /* If we are stealing TID then clear the relevant pmap's field */
3821         if (tidbusy[thiscpu][tid] != NULL) {
3822
3823                 CTR2(KTR_PMAP, "%s: warning: stealing tid %d", __func__, tid);
3824
3825                 tidbusy[thiscpu][tid]->pm_tid[thiscpu] = TID_NONE;
3826
3827                 /* Flush all entries from TLB0 matching this TID. */
3828                 tid_flush(tid);
3829         }
3830
3831         tidbusy[thiscpu][tid] = pmap;
3832         pmap->pm_tid[thiscpu] = tid;
3833         __asm __volatile("msync; isync");
3834
3835         CTR3(KTR_PMAP, "%s: e (%02d next = %02d)", __func__, tid,
3836             PCPU_GET(booke.tid_next));
3837
3838         return (tid);
3839 }
3840
3841 /**************************************************************************/
3842 /* TLB0 handling */
3843 /**************************************************************************/
3844
3845 /* Convert TLB0 va and way number to tlb0[] table index. */
3846 static inline unsigned int
3847 tlb0_tableidx(vm_offset_t va, unsigned int way)
3848 {
3849         unsigned int idx;
3850
3851         idx = (way * TLB0_ENTRIES_PER_WAY);
3852         idx += (va & MAS2_TLB0_ENTRY_IDX_MASK) >> MAS2_TLB0_ENTRY_IDX_SHIFT;
3853         return (idx);
3854 }
3855
3856 /*
3857  * Invalidate TLB0 entry.
3858  */
3859 static inline void
3860 tlb0_flush_entry(vm_offset_t va)
3861 {
3862
3863         CTR2(KTR_PMAP, "%s: s va=0x%08x", __func__, va);
3864
3865         mtx_assert(&tlbivax_mutex, MA_OWNED);
3866
3867         __asm __volatile("tlbivax 0, %0" :: "r"(va & MAS2_EPN_MASK));
3868         __asm __volatile("isync; msync");
3869         __asm __volatile("tlbsync; msync");
3870
3871         CTR1(KTR_PMAP, "%s: e", __func__);
3872 }
3873
3874
3875 /**************************************************************************/
3876 /* TLB1 handling */
3877 /**************************************************************************/
3878
3879 /*
3880  * TLB1 mapping notes:
3881  *
3882  * TLB1[0]      Kernel text and data.
3883  * TLB1[1-15]   Additional kernel text and data mappings (if required), PCI
3884  *              windows, other devices mappings.
3885  */
3886
3887  /*
3888  * Read an entry from given TLB1 slot.
3889  */
3890 void
3891 tlb1_read_entry(tlb_entry_t *entry, unsigned int slot)
3892 {
3893         register_t msr;
3894         uint32_t mas0;
3895
3896         KASSERT((entry != NULL), ("%s(): Entry is NULL!", __func__));
3897
3898         msr = mfmsr();
3899         __asm __volatile("wrteei 0");
3900
3901         mas0 = MAS0_TLBSEL(1) | MAS0_ESEL(slot);
3902         mtspr(SPR_MAS0, mas0);
3903         __asm __volatile("isync; tlbre");
3904
3905         entry->mas1 = mfspr(SPR_MAS1);
3906         entry->mas2 = mfspr(SPR_MAS2);
3907         entry->mas3 = mfspr(SPR_MAS3);
3908
3909         switch ((mfpvr() >> 16) & 0xFFFF) {
3910         case FSL_E500v2:
3911         case FSL_E500mc:
3912         case FSL_E5500:
3913         case FSL_E6500:
3914                 entry->mas7 = mfspr(SPR_MAS7);
3915                 break;
3916         default:
3917                 entry->mas7 = 0;
3918                 break;
3919         }
3920         __asm __volatile("wrtee %0" :: "r"(msr));
3921
3922         entry->virt = entry->mas2 & MAS2_EPN_MASK;
3923         entry->phys = ((vm_paddr_t)(entry->mas7 & MAS7_RPN) << 32) |
3924             (entry->mas3 & MAS3_RPN);
3925         entry->size =
3926             tsize2size((entry->mas1 & MAS1_TSIZE_MASK) >> MAS1_TSIZE_SHIFT);
3927 }
3928
3929 struct tlbwrite_args {
3930         tlb_entry_t *e;
3931         unsigned int idx;
3932 };
3933
3934 static void
3935 tlb1_write_entry_int(void *arg)
3936 {
3937         struct tlbwrite_args *args = arg;
3938         uint32_t mas0;
3939
3940         /* Select entry */
3941         mas0 = MAS0_TLBSEL(1) | MAS0_ESEL(args->idx);
3942
3943         mtspr(SPR_MAS0, mas0);
3944         mtspr(SPR_MAS1, args->e->mas1);
3945         mtspr(SPR_MAS2, args->e->mas2);
3946         mtspr(SPR_MAS3, args->e->mas3);
3947         switch ((mfpvr() >> 16) & 0xFFFF) {
3948         case FSL_E500mc:
3949         case FSL_E5500:
3950         case FSL_E6500:
3951                 mtspr(SPR_MAS8, 0);
3952                 /* FALLTHROUGH */
3953         case FSL_E500v2:
3954                 mtspr(SPR_MAS7, args->e->mas7);
3955                 break;
3956         default:
3957                 break;
3958         }
3959
3960         __asm __volatile("isync; tlbwe; isync; msync");
3961
3962 }
3963
3964 static void
3965 tlb1_write_entry_sync(void *arg)
3966 {
3967         /* Empty synchronization point for smp_rendezvous(). */
3968 }
3969
3970 /*
3971  * Write given entry to TLB1 hardware.
3972  */
3973 static void
3974 tlb1_write_entry(tlb_entry_t *e, unsigned int idx)
3975 {
3976         struct tlbwrite_args args;
3977
3978         args.e = e;
3979         args.idx = idx;
3980
3981 #ifdef SMP
3982         if ((e->mas2 & _TLB_ENTRY_SHARED) && smp_started) {
3983                 mb();
3984                 smp_rendezvous(tlb1_write_entry_sync,
3985                     tlb1_write_entry_int,
3986                     tlb1_write_entry_sync, &args);
3987         } else
3988 #endif
3989         {
3990                 register_t msr;
3991
3992                 msr = mfmsr();
3993                 __asm __volatile("wrteei 0");
3994                 tlb1_write_entry_int(&args);
3995                 __asm __volatile("wrtee %0" :: "r"(msr));
3996         }
3997 }
3998
3999 /*
4000  * Return the largest uint value log such that 2^log <= num.
4001  */
4002 static unsigned int
4003 ilog2(unsigned long num)
4004 {
4005         long lz;
4006
4007 #ifdef __powerpc64__
4008         __asm ("cntlzd %0, %1" : "=r" (lz) : "r" (num));
4009         return (63 - lz);
4010 #else
4011         __asm ("cntlzw %0, %1" : "=r" (lz) : "r" (num));
4012         return (31 - lz);
4013 #endif
4014 }
4015
4016 /*
4017  * Convert TLB TSIZE value to mapped region size.
4018  */
4019 static vm_size_t
4020 tsize2size(unsigned int tsize)
4021 {
4022
4023         /*
4024          * size = 4^tsize KB
4025          * size = 4^tsize * 2^10 = 2^(2 * tsize - 10)
4026          */
4027
4028         return ((1 << (2 * tsize)) * 1024);
4029 }
4030
4031 /*
4032  * Convert region size (must be power of 4) to TLB TSIZE value.
4033  */
4034 static unsigned int
4035 size2tsize(vm_size_t size)
4036 {
4037
4038         return (ilog2(size) / 2 - 5);
4039 }
4040
4041 /*
4042  * Register permanent kernel mapping in TLB1.
4043  *
4044  * Entries are created starting from index 0 (current free entry is
4045  * kept in tlb1_idx) and are not supposed to be invalidated.
4046  */
4047 int
4048 tlb1_set_entry(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, vm_size_t size,
4049     uint32_t flags)
4050 {
4051         tlb_entry_t e;
4052         uint32_t ts, tid;
4053         int tsize, index;
4054
4055         for (index = 0; index < TLB1_ENTRIES; index++) {
4056                 tlb1_read_entry(&e, index);
4057                 if ((e.mas1 & MAS1_VALID) == 0)
4058                         break;
4059                 /* Check if we're just updating the flags, and update them. */
4060                 if (e.phys == pa && e.virt == va && e.size == size) {
4061                         e.mas2 = (va & MAS2_EPN_MASK) | flags;
4062                         tlb1_write_entry(&e, index);
4063                         return (0);
4064                 }
4065         }
4066         if (index >= TLB1_ENTRIES) {
4067                 printf("tlb1_set_entry: TLB1 full!\n");
4068                 return (-1);
4069         }
4070
4071         /* Convert size to TSIZE */
4072         tsize = size2tsize(size);
4073
4074         tid = (TID_KERNEL << MAS1_TID_SHIFT) & MAS1_TID_MASK;
4075         /* XXX TS is hard coded to 0 for now as we only use single address space */
4076         ts = (0 << MAS1_TS_SHIFT) & MAS1_TS_MASK;
4077
4078         e.phys = pa;
4079         e.virt = va;
4080         e.size = size;
4081         e.mas1 = MAS1_VALID | MAS1_IPROT | ts | tid;
4082         e.mas1 |= ((tsize << MAS1_TSIZE_SHIFT) & MAS1_TSIZE_MASK);
4083         e.mas2 = (va & MAS2_EPN_MASK) | flags;
4084
4085         /* Set supervisor RWX permission bits */
4086         e.mas3 = (pa & MAS3_RPN) | MAS3_SR | MAS3_SW | MAS3_SX;
4087         e.mas7 = (pa >> 32) & MAS7_RPN;
4088
4089         tlb1_write_entry(&e, index);
4090
4091         /*
4092          * XXX in general TLB1 updates should be propagated between CPUs,
4093          * since current design assumes to have the same TLB1 set-up on all
4094          * cores.
4095          */
4096         return (0);
4097 }
4098
4099 /*
4100  * Map in contiguous RAM region into the TLB1 using maximum of
4101  * KERNEL_REGION_MAX_TLB_ENTRIES entries.
4102  *
4103  * If necessary round up last entry size and return total size
4104  * used by all allocated entries.
4105  */
4106 vm_size_t
4107 tlb1_mapin_region(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4108 {
4109         vm_size_t pgs[KERNEL_REGION_MAX_TLB_ENTRIES];
4110         vm_size_t mapped, pgsz, base, mask;
4111         int idx, nents;
4112
4113         /* Round up to the next 1M */
4114         size = roundup2(size, 1 << 20);
4115
4116         mapped = 0;
4117         idx = 0;
4118         base = va;
4119         pgsz = 64*1024*1024;
4120         while (mapped < size) {
4121                 while (mapped < size && idx < KERNEL_REGION_MAX_TLB_ENTRIES) {
4122                         while (pgsz > (size - mapped))
4123                                 pgsz >>= 2;
4124                         pgs[idx++] = pgsz;
4125                         mapped += pgsz;
4126                 }
4127
4128                 /* We under-map. Correct for this. */
4129                 if (mapped < size) {
4130                         while (pgs[idx - 1] == pgsz) {
4131                                 idx--;
4132                                 mapped -= pgsz;
4133                         }
4134                         /* XXX We may increase beyond out starting point. */
4135                         pgsz <<= 2;
4136                         pgs[idx++] = pgsz;
4137                         mapped += pgsz;
4138                 }
4139         }
4140
4141         nents = idx;
4142         mask = pgs[0] - 1;
4143         /* Align address to the boundary */
4144         if (va & mask) {
4145                 va = (va + mask) & ~mask;
4146                 pa = (pa + mask) & ~mask;
4147         }
4148
4149         for (idx = 0; idx < nents; idx++) {
4150                 pgsz = pgs[idx];
4151                 debugf("%u: %llx -> %jx, size=%jx\n", idx, pa,
4152                     (uintmax_t)va, (uintmax_t)pgsz);
4153                 tlb1_set_entry(va, pa, pgsz,
4154                     _TLB_ENTRY_SHARED | _TLB_ENTRY_MEM);
4155                 pa += pgsz;
4156                 va += pgsz;
4157         }
4158
4159         mapped = (va - base);
4160         if (bootverbose)
4161                 printf("mapped size 0x%"PRIxPTR" (wasted space 0x%"PRIxPTR")\n",
4162                     mapped, mapped - size);
4163         return (mapped);
4164 }
4165
4166 /*
4167  * TLB1 initialization routine, to be called after the very first
4168  * assembler level setup done in locore.S.
4169  */
4170 void
4171 tlb1_init()
4172 {
4173         uint32_t mas0, mas1, mas2, mas3, mas7;
4174         uint32_t tsz;
4175
4176         tlb1_get_tlbconf();
4177
4178         mas0 = MAS0_TLBSEL(1) | MAS0_ESEL(0);
4179         mtspr(SPR_MAS0, mas0);
4180         __asm __volatile("isync; tlbre");
4181
4182         mas1 = mfspr(SPR_MAS1);
4183         mas2 = mfspr(SPR_MAS2);
4184         mas3 = mfspr(SPR_MAS3);
4185         mas7 = mfspr(SPR_MAS7);
4186
4187         kernload =  ((vm_paddr_t)(mas7 & MAS7_RPN) << 32) |
4188             (mas3 & MAS3_RPN);
4189
4190         tsz = (mas1 & MAS1_TSIZE_MASK) >> MAS1_TSIZE_SHIFT;
4191         kernsize += (tsz > 0) ? tsize2size(tsz) : 0;
4192
4193         /* Setup TLB miss defaults */
4194         set_mas4_defaults();
4195 }
4196
4197 /*
4198  * pmap_early_io_unmap() should be used in short conjunction with
4199  * pmap_early_io_map(), as in the following snippet:
4200  *
4201  * x = pmap_early_io_map(...);
4202  * <do something with x>
4203  * pmap_early_io_unmap(x, size);
4204  *
4205  * And avoiding more allocations between.
4206  */
4207 void
4208 pmap_early_io_unmap(vm_offset_t va, vm_size_t size)
4209 {
4210         int i;
4211         tlb_entry_t e;
4212         vm_size_t isize;
4213
4214         size = roundup(size, PAGE_SIZE);
4215         isize = size;
4216         for (i = 0; i < TLB1_ENTRIES && size > 0; i++) {
4217                 tlb1_read_entry(&e, i);
4218                 if (!(e.mas1 & MAS1_VALID))
4219                         continue;
4220                 if (va <= e.virt && (va + isize) >= (e.virt + e.size)) {
4221                         size -= e.size;
4222                         e.mas1 &= ~MAS1_VALID;
4223                         tlb1_write_entry(&e, i);
4224                 }
4225         }
4226         if (tlb1_map_base == va + isize)
4227                 tlb1_map_base -= isize;
4228 }
4229
4230 vm_offset_t
4231 pmap_early_io_map(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4232 {
4233         vm_paddr_t pa_base;
4234         vm_offset_t va, sz;
4235         int i;
4236         tlb_entry_t e;
4237
4238         KASSERT(!pmap_bootstrapped, ("Do not use after PMAP is up!"));
4239
4240         for (i = 0; i < TLB1_ENTRIES; i++) {
4241                 tlb1_read_entry(&e, i);
4242                 if (!(e.mas1 & MAS1_VALID))
4243                         continue;
4244                 if (pa >= e.phys && (pa + size) <=
4245                     (e.phys + e.size))
4246                         return (e.virt + (pa - e.phys));
4247         }
4248
4249         pa_base = rounddown(pa, PAGE_SIZE);
4250         size = roundup(size + (pa - pa_base), PAGE_SIZE);
4251         tlb1_map_base = roundup2(tlb1_map_base, 1 << (ilog2(size) & ~1));
4252         va = tlb1_map_base + (pa - pa_base);
4253
4254         do {
4255                 sz = 1 << (ilog2(size) & ~1);
4256                 tlb1_set_entry(tlb1_map_base, pa_base, sz,
4257                     _TLB_ENTRY_SHARED | _TLB_ENTRY_IO);
4258                 size -= sz;
4259                 pa_base += sz;
4260                 tlb1_map_base += sz;
4261         } while (size > 0);
4262
4263         return (va);
4264 }
4265
4266 void
4267 pmap_track_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
4268 {
4269         vm_paddr_t pa;
4270         vm_page_t page;
4271         struct pv_entry *pve;
4272
4273         va = trunc_page(va);
4274         pa = pmap_kextract(va);
4275         page = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
4276
4277         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4278         PMAP_LOCK(pmap);
4279
4280         TAILQ_FOREACH(pve, &page->md.pv_list, pv_link) {
4281                 if ((pmap == pve->pv_pmap) && (va == pve->pv_va)) {
4282                         goto out;
4283                 }
4284         }
4285         page->md.pv_tracked = true;
4286         pv_insert(pmap, va, page);
4287 out:
4288         PMAP_UNLOCK(pmap);
4289         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4290 }
4291
4292
4293 /*
4294  * Setup MAS4 defaults.
4295  * These values are loaded to MAS0-2 on a TLB miss.
4296  */
4297 static void
4298 set_mas4_defaults(void)
4299 {
4300         uint32_t mas4;
4301
4302         /* Defaults: TLB0, PID0, TSIZED=4K */
4303         mas4 = MAS4_TLBSELD0;
4304         mas4 |= (TLB_SIZE_4K << MAS4_TSIZED_SHIFT) & MAS4_TSIZED_MASK;
4305 #ifdef SMP
4306         mas4 |= MAS4_MD;
4307 #endif
4308         mtspr(SPR_MAS4, mas4);
4309         __asm __volatile("isync");
4310 }
4311
4312
4313 /*
4314  * Return 0 if the physical IO range is encompassed by one of the
4315  * the TLB1 entries, otherwise return related error code.
4316  */
4317 static int
4318 tlb1_iomapped(int i, vm_paddr_t pa, vm_size_t size, vm_offset_t *va)
4319 {
4320         uint32_t prot;
4321         vm_paddr_t pa_start;
4322         vm_paddr_t pa_end;
4323         unsigned int entry_tsize;
4324         vm_size_t entry_size;
4325         tlb_entry_t e;
4326
4327         *va = (vm_offset_t)NULL;
4328
4329         tlb1_read_entry(&e, i);
4330         /* Skip invalid entries */
4331         if (!(e.mas1 & MAS1_VALID))
4332                 return (EINVAL);
4333
4334         /*
4335          * The entry must be cache-inhibited, guarded, and r/w
4336          * so it can function as an i/o page
4337          */
4338         prot = e.mas2 & (MAS2_I | MAS2_G);
4339         if (prot != (MAS2_I | MAS2_G))
4340                 return (EPERM);
4341
4342         prot = e.mas3 & (MAS3_SR | MAS3_SW);
4343         if (prot != (MAS3_SR | MAS3_SW))
4344                 return (EPERM);
4345
4346         /* The address should be within the entry range. */
4347         entry_tsize = (e.mas1 & MAS1_TSIZE_MASK) >> MAS1_TSIZE_SHIFT;
4348         KASSERT((entry_tsize), ("tlb1_iomapped: invalid entry tsize"));
4349
4350         entry_size = tsize2size(entry_tsize);
4351         pa_start = (((vm_paddr_t)e.mas7 & MAS7_RPN) << 32) |
4352             (e.mas3 & MAS3_RPN);
4353         pa_end = pa_start + entry_size;
4354
4355         if ((pa < pa_start) || ((pa + size) > pa_end))
4356                 return (ERANGE);
4357
4358         /* Return virtual address of this mapping. */
4359         *va = (e.mas2 & MAS2_EPN_MASK) + (pa - pa_start);
4360         return (0);
4361 }
4362
4363 /*
4364  * Invalidate all TLB0 entries which match the given TID. Note this is
4365  * dedicated for cases when invalidations should NOT be propagated to other
4366  * CPUs.
4367  */
4368 static void
4369 tid_flush(tlbtid_t tid)
4370 {
4371         register_t msr;
4372         uint32_t mas0, mas1, mas2;
4373         int entry, way;
4374
4375
4376         /* Don't evict kernel translations */
4377         if (tid == TID_KERNEL)
4378                 return;
4379
4380         msr = mfmsr();
4381         __asm __volatile("wrteei 0");
4382
4383         /*
4384          * Newer (e500mc and later) have tlbilx, which doesn't broadcast, so use
4385          * it for PID invalidation.
4386          */
4387         switch ((mfpvr() >> 16) & 0xffff) {
4388         case FSL_E500mc:
4389         case FSL_E5500:
4390         case FSL_E6500:
4391                 mtspr(SPR_MAS6, tid << MAS6_SPID0_SHIFT);
4392                 /* tlbilxpid */
4393                 __asm __volatile("isync; .long 0x7c000024; isync; msync");
4394                 __asm __volatile("wrtee %0" :: "r"(msr));
4395                 return;
4396         }
4397
4398         for (way = 0; way < TLB0_WAYS; way++)
4399                 for (entry = 0; entry < TLB0_ENTRIES_PER_WAY; entry++) {
4400
4401                         mas0 = MAS0_TLBSEL(0) | MAS0_ESEL(way);
4402                         mtspr(SPR_MAS0, mas0);
4403
4404                         mas2 = entry << MAS2_TLB0_ENTRY_IDX_SHIFT;
4405                         mtspr(SPR_MAS2, mas2);
4406
4407                         __asm __volatile("isync; tlbre");
4408
4409                         mas1 = mfspr(SPR_MAS1);
4410
4411                         if (!(mas1 & MAS1_VALID))
4412                                 continue;
4413                         if (((mas1 & MAS1_TID_MASK) >> MAS1_TID_SHIFT) != tid)
4414                                 continue;
4415                         mas1 &= ~MAS1_VALID;
4416                         mtspr(SPR_MAS1, mas1);
4417                         __asm __volatile("isync; tlbwe; isync; msync");
4418                 }
4419         __asm __volatile("wrtee %0" :: "r"(msr));
4420 }
4421
4422 #ifdef DDB
4423 /* Print out contents of the MAS registers for each TLB0 entry */
4424 static void
4425 #ifdef __powerpc64__
4426 tlb_print_entry(int i, uint32_t mas1, uint64_t mas2, uint32_t mas3,
4427 #else
4428 tlb_print_entry(int i, uint32_t mas1, uint32_t mas2, uint32_t mas3,
4429 #endif
4430     uint32_t mas7)
4431 {
4432         int as;
4433         char desc[3];
4434         tlbtid_t tid;
4435         vm_size_t size;
4436         unsigned int tsize;
4437
4438         desc[2] = '\0';
4439         if (mas1 & MAS1_VALID)
4440                 desc[0] = 'V';
4441         else
4442                 desc[0] = ' ';
4443
4444         if (mas1 & MAS1_IPROT)
4445                 desc[1] = 'P';
4446         else
4447                 desc[1] = ' ';
4448
4449         as = (mas1 & MAS1_TS_MASK) ? 1 : 0;
4450         tid = MAS1_GETTID(mas1);
4451
4452         tsize = (mas1 & MAS1_TSIZE_MASK) >> MAS1_TSIZE_SHIFT;
4453         size = 0;
4454         if (tsize)
4455                 size = tsize2size(tsize);
4456
4457         printf("%3d: (%s) [AS=%d] "
4458             "sz = 0x%08x tsz = %d tid = %d mas1 = 0x%08x "
4459             "mas2(va) = 0x%"PRI0ptrX" mas3(pa) = 0x%08x mas7 = 0x%08x\n",
4460             i, desc, as, size, tsize, tid, mas1, mas2, mas3, mas7);
4461 }
4462
4463 DB_SHOW_COMMAND(tlb0, tlb0_print_tlbentries)
4464 {
4465         uint32_t mas0, mas1, mas3, mas7;
4466 #ifdef __powerpc64__
4467         uint64_t mas2;
4468 #else
4469         uint32_t mas2;
4470 #endif
4471         int entryidx, way, idx;
4472
4473         printf("TLB0 entries:\n");
4474         for (way = 0; way < TLB0_WAYS; way ++)
4475                 for (entryidx = 0; entryidx < TLB0_ENTRIES_PER_WAY; entryidx++) {
4476
4477                         mas0 = MAS0_TLBSEL(0) | MAS0_ESEL(way);
4478                         mtspr(SPR_MAS0, mas0);
4479
4480                         mas2 = entryidx << MAS2_TLB0_ENTRY_IDX_SHIFT;
4481                         mtspr(SPR_MAS2, mas2);
4482
4483                         __asm __volatile("isync; tlbre");
4484
4485                         mas1 = mfspr(SPR_MAS1);
4486                         mas2 = mfspr(SPR_MAS2);
4487                         mas3 = mfspr(SPR_MAS3);
4488                         mas7 = mfspr(SPR_MAS7);
4489
4490                         idx = tlb0_tableidx(mas2, way);
4491                         tlb_print_entry(idx, mas1, mas2, mas3, mas7);
4492                 }
4493 }
4494
4495 /*
4496  * Print out contents of the MAS registers for each TLB1 entry
4497  */
4498 DB_SHOW_COMMAND(tlb1, tlb1_print_tlbentries)
4499 {
4500         uint32_t mas0, mas1, mas3, mas7;
4501 #ifdef __powerpc64__
4502         uint64_t mas2;
4503 #else
4504         uint32_t mas2;
4505 #endif
4506         int i;
4507
4508         printf("TLB1 entries:\n");
4509         for (i = 0; i < TLB1_ENTRIES; i++) {
4510
4511                 mas0 = MAS0_TLBSEL(1) | MAS0_ESEL(i);
4512                 mtspr(SPR_MAS0, mas0);
4513
4514                 __asm __volatile("isync; tlbre");
4515
4516                 mas1 = mfspr(SPR_MAS1);
4517                 mas2 = mfspr(SPR_MAS2);
4518                 mas3 = mfspr(SPR_MAS3);
4519                 mas7 = mfspr(SPR_MAS7);
4520
4521                 tlb_print_entry(i, mas1, mas2, mas3, mas7);
4522         }
4523 }
4524 #endif