]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/riscv/riscv/pmap.c
MFV r341618:
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / riscv / riscv / pmap.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-4-Clause
3  *
4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 1994 David Greenman
9  * All rights reserved.
10  * Copyright (c) 2003 Peter Wemm
11  * All rights reserved.
12  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
13  * All rights reserved.
14  * Copyright (c) 2014 Andrew Turner
15  * All rights reserved.
16  * Copyright (c) 2014 The FreeBSD Foundation
17  * All rights reserved.
18  * Copyright (c) 2015-2018 Ruslan Bukin <br@bsdpad.com>
19  * All rights reserved.
20  *
21  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
22  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
23  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
24  *
25  * Portions of this software were developed by Andrew Turner under
26  * sponsorship from The FreeBSD Foundation.
27  *
28  * Portions of this software were developed by SRI International and the
29  * University of Cambridge Computer Laboratory under DARPA/AFRL contract
30  * FA8750-10-C-0237 ("CTSRD"), as part of the DARPA CRASH research programme.
31  *
32  * Portions of this software were developed by the University of Cambridge
33  * Computer Laboratory as part of the CTSRD Project, with support from the
34  * UK Higher Education Innovation Fund (HEIF).
35  *
36  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
37  * modification, are permitted provided that the following conditions
38  * are met:
39  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
40  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
41  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
42  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
43  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
44  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
45  *    must display the following acknowledgement:
46  *      This product includes software developed by the University of
47  *      California, Berkeley and its contributors.
48  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
49  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
50  *    without specific prior written permission.
51  *
52  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
53  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
54  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
55  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
56  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
57  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
58  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
59  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
60  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
61  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
62  * SUCH DAMAGE.
63  *
64  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
65  */
66 /*-
67  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
68  * All rights reserved.
69  *
70  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
71  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
72  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
73  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
74  * CHATS research program.
75  *
76  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
77  * modification, are permitted provided that the following conditions
78  * are met:
79  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
80  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
81  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
82  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
83  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
84  *
85  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
86  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
87  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
88  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
89  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
90  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
91  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
92  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
93  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
94  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
95  * SUCH DAMAGE.
96  */
97
98 #include <sys/cdefs.h>
99 __FBSDID("$FreeBSD$");
100
101 /*
102  *      Manages physical address maps.
103  *
104  *      Since the information managed by this module is
105  *      also stored by the logical address mapping module,
106  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
107  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
108  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
109  *      requested.
110  *
111  *      In order to cope with hardware architectures which
112  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
113  *      this module may delay invalidate or reduced protection
114  *      operations until such time as they are actually
115  *      necessary.  This module is given full information as
116  *      to which processors are currently using which maps,
117  *      and to when physical maps must be made correct.
118  */
119
120 #include <sys/param.h>
121 #include <sys/bus.h>
122 #include <sys/systm.h>
123 #include <sys/kernel.h>
124 #include <sys/ktr.h>
125 #include <sys/lock.h>
126 #include <sys/malloc.h>
127 #include <sys/mman.h>
128 #include <sys/msgbuf.h>
129 #include <sys/mutex.h>
130 #include <sys/proc.h>
131 #include <sys/rwlock.h>
132 #include <sys/sx.h>
133 #include <sys/vmem.h>
134 #include <sys/vmmeter.h>
135 #include <sys/sched.h>
136 #include <sys/sysctl.h>
137 #include <sys/smp.h>
138
139 #include <vm/vm.h>
140 #include <vm/vm_param.h>
141 #include <vm/vm_kern.h>
142 #include <vm/vm_page.h>
143 #include <vm/vm_map.h>
144 #include <vm/vm_object.h>
145 #include <vm/vm_extern.h>
146 #include <vm/vm_pageout.h>
147 #include <vm/vm_pager.h>
148 #include <vm/vm_radix.h>
149 #include <vm/vm_reserv.h>
150 #include <vm/uma.h>
151
152 #include <machine/machdep.h>
153 #include <machine/md_var.h>
154 #include <machine/pcb.h>
155 #include <machine/sbi.h>
156
157 #define NPDEPG          (PAGE_SIZE/(sizeof (pd_entry_t)))
158 #define NUPDE                   (NPDEPG * NPDEPG)
159 #define NUSERPGTBLS             (NUPDE + NPDEPG)
160
161 #if !defined(DIAGNOSTIC)
162 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
163 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
164 #else
165 #define PMAP_INLINE     extern inline
166 #endif
167 #else
168 #define PMAP_INLINE
169 #endif
170
171 #ifdef PV_STATS
172 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
173 #else
174 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
175 #endif
176
177 #define pmap_l2_pindex(v)       ((v) >> L2_SHIFT)
178
179 #define NPV_LIST_LOCKS  MAXCPU
180
181 #define PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(pa)        \
182                         (&pv_list_locks[pa_index(pa) % NPV_LIST_LOCKS])
183
184 #define CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa)  do {    \
185         struct rwlock **_lockp = (lockp);               \
186         struct rwlock *_new_lock;                       \
187                                                         \
188         _new_lock = PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(pa);           \
189         if (_new_lock != *_lockp) {                     \
190                 if (*_lockp != NULL)                    \
191                         rw_wunlock(*_lockp);            \
192                 *_lockp = _new_lock;                    \
193                 rw_wlock(*_lockp);                      \
194         }                                               \
195 } while (0)
196
197 #define CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m)        \
198                         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, VM_PAGE_TO_PHYS(m))
199
200 #define RELEASE_PV_LIST_LOCK(lockp)             do {    \
201         struct rwlock **_lockp = (lockp);               \
202                                                         \
203         if (*_lockp != NULL) {                          \
204                 rw_wunlock(*_lockp);                    \
205                 *_lockp = NULL;                         \
206         }                                               \
207 } while (0)
208
209 #define VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m)      \
210                         PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(VM_PAGE_TO_PHYS(m))
211
212 /* The list of all the user pmaps */
213 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
214 static struct pmaplist allpmaps;
215
216 static MALLOC_DEFINE(M_VMPMAP, "pmap", "PMAP L1");
217
218 struct pmap kernel_pmap_store;
219
220 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
221 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
222 vm_offset_t kernel_vm_end = 0;
223
224 vm_paddr_t dmap_phys_base;      /* The start of the dmap region */
225 vm_paddr_t dmap_phys_max;       /* The limit of the dmap region */
226 vm_offset_t dmap_max_addr;      /* The virtual address limit of the dmap */
227
228 /* This code assumes all L1 DMAP entries will be used */
229 CTASSERT((DMAP_MIN_ADDRESS  & ~L1_OFFSET) == DMAP_MIN_ADDRESS);
230 CTASSERT((DMAP_MAX_ADDRESS  & ~L1_OFFSET) == DMAP_MAX_ADDRESS);
231
232 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
233
234 /*
235  * Data for the pv entry allocation mechanism
236  */
237 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
238 static struct mtx pv_chunks_mutex;
239 static struct rwlock pv_list_locks[NPV_LIST_LOCKS];
240
241 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
242 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
243 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, struct rwlock **lockp);
244 static vm_page_t reclaim_pv_chunk(pmap_t locked_pmap, struct rwlock **lockp);
245 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
246 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
247                     vm_offset_t va);
248 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
249     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte, struct rwlock **lockp);
250 static int pmap_remove_l3(pmap_t pmap, pt_entry_t *l3, vm_offset_t sva,
251     pd_entry_t ptepde, struct spglist *free, struct rwlock **lockp);
252 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
253     vm_page_t m, struct rwlock **lockp);
254
255 static vm_page_t _pmap_alloc_l3(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex,
256                 struct rwlock **lockp);
257
258 static void _pmap_unwire_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
259     struct spglist *free);
260 static int pmap_unuse_l3(pmap_t, vm_offset_t, pd_entry_t, struct spglist *);
261
262 /*
263  * These load the old table data and store the new value.
264  * They need to be atomic as the System MMU may write to the table at
265  * the same time as the CPU.
266  */
267 #define pmap_load_store(table, entry) atomic_swap_64(table, entry)
268 #define pmap_set(table, mask) atomic_set_64(table, mask)
269 #define pmap_load_clear(table) atomic_swap_64(table, 0)
270 #define pmap_load(table) (*table)
271
272 /********************/
273 /* Inline functions */
274 /********************/
275
276 static __inline void
277 pagecopy(void *s, void *d)
278 {
279
280         memcpy(d, s, PAGE_SIZE);
281 }
282
283 static __inline void
284 pagezero(void *p)
285 {
286
287         bzero(p, PAGE_SIZE);
288 }
289
290 #define pmap_l1_index(va)       (((va) >> L1_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK)
291 #define pmap_l2_index(va)       (((va) >> L2_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK)
292 #define pmap_l3_index(va)       (((va) >> L3_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK)
293
294 #define PTE_TO_PHYS(pte)        ((pte >> PTE_PPN0_S) * PAGE_SIZE)
295
296 static __inline pd_entry_t *
297 pmap_l1(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
298 {
299
300         return (&pmap->pm_l1[pmap_l1_index(va)]);
301 }
302
303 static __inline pd_entry_t *
304 pmap_l1_to_l2(pd_entry_t *l1, vm_offset_t va)
305 {
306         vm_paddr_t phys;
307         pd_entry_t *l2;
308
309         phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l1));
310         l2 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(phys);
311
312         return (&l2[pmap_l2_index(va)]);
313 }
314
315 static __inline pd_entry_t *
316 pmap_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
317 {
318         pd_entry_t *l1;
319
320         l1 = pmap_l1(pmap, va);
321         if (l1 == NULL)
322                 return (NULL);
323         if ((pmap_load(l1) & PTE_V) == 0)
324                 return (NULL);
325         if ((pmap_load(l1) & PTE_RX) != 0)
326                 return (NULL);
327
328         return (pmap_l1_to_l2(l1, va));
329 }
330
331 static __inline pt_entry_t *
332 pmap_l2_to_l3(pd_entry_t *l2, vm_offset_t va)
333 {
334         vm_paddr_t phys;
335         pt_entry_t *l3;
336
337         phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l2));
338         l3 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(phys);
339
340         return (&l3[pmap_l3_index(va)]);
341 }
342
343 static __inline pt_entry_t *
344 pmap_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
345 {
346         pd_entry_t *l2;
347
348         l2 = pmap_l2(pmap, va);
349         if (l2 == NULL)
350                 return (NULL);
351         if ((pmap_load(l2) & PTE_V) == 0)
352                 return (NULL);
353         if ((pmap_load(l2) & PTE_RX) != 0)
354                 return (NULL);
355
356         return (pmap_l2_to_l3(l2, va));
357 }
358
359
360 static __inline int
361 pmap_is_write(pt_entry_t entry)
362 {
363
364         return (entry & PTE_W);
365 }
366
367 static __inline int
368 pmap_l3_valid(pt_entry_t l3)
369 {
370
371         return (l3 & PTE_V);
372 }
373
374 static inline int
375 pmap_page_accessed(pt_entry_t pte)
376 {
377
378         return (pte & PTE_A);
379 }
380
381 /* Checks if the page is dirty. */
382 static inline int
383 pmap_page_dirty(pt_entry_t pte)
384 {
385
386         return (pte & PTE_D);
387 }
388
389 static __inline void
390 pmap_resident_count_inc(pmap_t pmap, int count)
391 {
392
393         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
394         pmap->pm_stats.resident_count += count;
395 }
396
397 static __inline void
398 pmap_resident_count_dec(pmap_t pmap, int count)
399 {
400
401         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
402         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count >= count,
403             ("pmap %p resident count underflow %ld %d", pmap,
404             pmap->pm_stats.resident_count, count));
405         pmap->pm_stats.resident_count -= count;
406 }
407
408 static void
409 pmap_distribute_l1(struct pmap *pmap, vm_pindex_t l1index,
410     pt_entry_t entry)
411 {
412         struct pmap *user_pmap;
413         pd_entry_t *l1;
414
415         /* Distribute new kernel L1 entry to all the user pmaps */
416         if (pmap != kernel_pmap)
417                 return;
418
419         LIST_FOREACH(user_pmap, &allpmaps, pm_list) {
420                 l1 = &user_pmap->pm_l1[l1index];
421                 if (entry)
422                         pmap_load_store(l1, entry);
423                 else
424                         pmap_load_clear(l1);
425         }
426 }
427
428 static pt_entry_t *
429 pmap_early_page_idx(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va, u_int *l1_slot,
430     u_int *l2_slot)
431 {
432         pt_entry_t *l2;
433         pd_entry_t *l1;
434
435         l1 = (pd_entry_t *)l1pt;
436         *l1_slot = (va >> L1_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK;
437
438         /* Check locore has used a table L1 map */
439         KASSERT((l1[*l1_slot] & PTE_RX) == 0,
440                 ("Invalid bootstrap L1 table"));
441
442         /* Find the address of the L2 table */
443         l2 = (pt_entry_t *)init_pt_va;
444         *l2_slot = pmap_l2_index(va);
445
446         return (l2);
447 }
448
449 static vm_paddr_t
450 pmap_early_vtophys(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va)
451 {
452         u_int l1_slot, l2_slot;
453         pt_entry_t *l2;
454         u_int ret;
455
456         l2 = pmap_early_page_idx(l1pt, va, &l1_slot, &l2_slot);
457
458         /* Check locore has used L2 superpages */
459         KASSERT((l2[l2_slot] & PTE_RX) != 0,
460                 ("Invalid bootstrap L2 table"));
461
462         /* L2 is superpages */
463         ret = (l2[l2_slot] >> PTE_PPN1_S) << L2_SHIFT;
464         ret += (va & L2_OFFSET);
465
466         return (ret);
467 }
468
469 static void
470 pmap_bootstrap_dmap(vm_offset_t kern_l1, vm_paddr_t min_pa, vm_paddr_t max_pa)
471 {
472         vm_offset_t va;
473         vm_paddr_t pa;
474         pd_entry_t *l1;
475         u_int l1_slot;
476         pt_entry_t entry;
477         pn_t pn;
478
479         pa = dmap_phys_base = min_pa & ~L1_OFFSET;
480         va = DMAP_MIN_ADDRESS;
481         l1 = (pd_entry_t *)kern_l1;
482         l1_slot = pmap_l1_index(DMAP_MIN_ADDRESS);
483
484         for (; va < DMAP_MAX_ADDRESS && pa < max_pa;
485             pa += L1_SIZE, va += L1_SIZE, l1_slot++) {
486                 KASSERT(l1_slot < Ln_ENTRIES, ("Invalid L1 index"));
487
488                 /* superpages */
489                 pn = (pa / PAGE_SIZE);
490                 entry = PTE_KERN;
491                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
492                 pmap_load_store(&l1[l1_slot], entry);
493         }
494
495         /* Set the upper limit of the DMAP region */
496         dmap_phys_max = pa;
497         dmap_max_addr = va;
498
499         sfence_vma();
500 }
501
502 static vm_offset_t
503 pmap_bootstrap_l3(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va, vm_offset_t l3_start)
504 {
505         vm_offset_t l3pt;
506         pt_entry_t entry;
507         pd_entry_t *l2;
508         vm_paddr_t pa;
509         u_int l2_slot;
510         pn_t pn;
511
512         KASSERT((va & L2_OFFSET) == 0, ("Invalid virtual address"));
513
514         l2 = pmap_l2(kernel_pmap, va);
515         l2 = (pd_entry_t *)((uintptr_t)l2 & ~(PAGE_SIZE - 1));
516         l2_slot = pmap_l2_index(va);
517         l3pt = l3_start;
518
519         for (; va < VM_MAX_KERNEL_ADDRESS; l2_slot++, va += L2_SIZE) {
520                 KASSERT(l2_slot < Ln_ENTRIES, ("Invalid L2 index"));
521
522                 pa = pmap_early_vtophys(l1pt, l3pt);
523                 pn = (pa / PAGE_SIZE);
524                 entry = (PTE_V);
525                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
526                 pmap_load_store(&l2[l2_slot], entry);
527                 l3pt += PAGE_SIZE;
528         }
529
530
531         /* Clean the L2 page table */
532         memset((void *)l3_start, 0, l3pt - l3_start);
533
534         return (l3pt);
535 }
536
537 /*
538  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
539  */
540 void
541 pmap_bootstrap(vm_offset_t l1pt, vm_paddr_t kernstart, vm_size_t kernlen)
542 {
543         u_int l1_slot, l2_slot, avail_slot, map_slot, used_map_slot;
544         uint64_t kern_delta;
545         pt_entry_t *l2;
546         vm_offset_t va, freemempos;
547         vm_offset_t dpcpu, msgbufpv;
548         vm_paddr_t pa, min_pa, max_pa;
549         int i;
550
551         kern_delta = KERNBASE - kernstart;
552         physmem = 0;
553
554         printf("pmap_bootstrap %lx %lx %lx\n", l1pt, kernstart, kernlen);
555         printf("%lx\n", l1pt);
556         printf("%lx\n", (KERNBASE >> L1_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK);
557
558         /* Set this early so we can use the pagetable walking functions */
559         kernel_pmap_store.pm_l1 = (pd_entry_t *)l1pt;
560         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
561
562         /*
563          * Initialize the global pv list lock.
564          */
565         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
566
567         LIST_INIT(&allpmaps);
568
569         /* Assume the address we were loaded to is a valid physical address */
570         min_pa = max_pa = KERNBASE - kern_delta;
571
572         /*
573          * Find the minimum physical address. physmap is sorted,
574          * but may contain empty ranges.
575          */
576         for (i = 0; i < (physmap_idx * 2); i += 2) {
577                 if (physmap[i] == physmap[i + 1])
578                         continue;
579                 if (physmap[i] <= min_pa)
580                         min_pa = physmap[i];
581                 if (physmap[i + 1] > max_pa)
582                         max_pa = physmap[i + 1];
583         }
584         printf("physmap_idx %lx\n", physmap_idx);
585         printf("min_pa %lx\n", min_pa);
586         printf("max_pa %lx\n", max_pa);
587
588         /* Create a direct map region early so we can use it for pa -> va */
589         pmap_bootstrap_dmap(l1pt, min_pa, max_pa);
590
591         va = KERNBASE;
592         pa = KERNBASE - kern_delta;
593
594         /*
595          * Start to initialize phys_avail by copying from physmap
596          * up to the physical address KERNBASE points at.
597          */
598         map_slot = avail_slot = 0;
599         for (; map_slot < (physmap_idx * 2); map_slot += 2) {
600                 if (physmap[map_slot] == physmap[map_slot + 1])
601                         continue;
602
603                 if (physmap[map_slot] <= pa &&
604                     physmap[map_slot + 1] > pa)
605                         break;
606
607                 phys_avail[avail_slot] = physmap[map_slot];
608                 phys_avail[avail_slot + 1] = physmap[map_slot + 1];
609                 physmem += (phys_avail[avail_slot + 1] -
610                     phys_avail[avail_slot]) >> PAGE_SHIFT;
611                 avail_slot += 2;
612         }
613
614         /* Add the memory before the kernel */
615         if (physmap[avail_slot] < pa) {
616                 phys_avail[avail_slot] = physmap[map_slot];
617                 phys_avail[avail_slot + 1] = pa;
618                 physmem += (phys_avail[avail_slot + 1] -
619                     phys_avail[avail_slot]) >> PAGE_SHIFT;
620                 avail_slot += 2;
621         }
622         used_map_slot = map_slot;
623
624         /*
625          * Read the page table to find out what is already mapped.
626          * This assumes we have mapped a block of memory from KERNBASE
627          * using a single L1 entry.
628          */
629         l2 = pmap_early_page_idx(l1pt, KERNBASE, &l1_slot, &l2_slot);
630
631         /* Sanity check the index, KERNBASE should be the first VA */
632         KASSERT(l2_slot == 0, ("The L2 index is non-zero"));
633
634         /* Find how many pages we have mapped */
635         for (; l2_slot < Ln_ENTRIES; l2_slot++) {
636                 if ((l2[l2_slot] & PTE_V) == 0)
637                         break;
638
639                 /* Check locore used L2 superpages */
640                 KASSERT((l2[l2_slot] & PTE_RX) != 0,
641                     ("Invalid bootstrap L2 table"));
642
643                 va += L2_SIZE;
644                 pa += L2_SIZE;
645         }
646
647         va = roundup2(va, L2_SIZE);
648
649         freemempos = KERNBASE + kernlen;
650         freemempos = roundup2(freemempos, PAGE_SIZE);
651
652         /* Create the l3 tables for the early devmap */
653         freemempos = pmap_bootstrap_l3(l1pt,
654             VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - L2_SIZE, freemempos);
655
656         sfence_vma();
657
658 #define alloc_pages(var, np)                                            \
659         (var) = freemempos;                                             \
660         freemempos += (np * PAGE_SIZE);                                 \
661         memset((char *)(var), 0, ((np) * PAGE_SIZE));
662
663         /* Allocate dynamic per-cpu area. */
664         alloc_pages(dpcpu, DPCPU_SIZE / PAGE_SIZE);
665         dpcpu_init((void *)dpcpu, 0);
666
667         /* Allocate memory for the msgbuf, e.g. for /sbin/dmesg */
668         alloc_pages(msgbufpv, round_page(msgbufsize) / PAGE_SIZE);
669         msgbufp = (void *)msgbufpv;
670
671         virtual_avail = roundup2(freemempos, L2_SIZE);
672         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - L2_SIZE;
673         kernel_vm_end = virtual_avail;
674         
675         pa = pmap_early_vtophys(l1pt, freemempos);
676
677         /* Finish initialising physmap */
678         map_slot = used_map_slot;
679         for (; avail_slot < (PHYS_AVAIL_SIZE - 2) &&
680             map_slot < (physmap_idx * 2); map_slot += 2) {
681                 if (physmap[map_slot] == physmap[map_slot + 1]) {
682                         continue;
683                 }
684
685                 /* Have we used the current range? */
686                 if (physmap[map_slot + 1] <= pa) {
687                         continue;
688                 }
689
690                 /* Do we need to split the entry? */
691                 if (physmap[map_slot] < pa) {
692                         phys_avail[avail_slot] = pa;
693                         phys_avail[avail_slot + 1] = physmap[map_slot + 1];
694                 } else {
695                         phys_avail[avail_slot] = physmap[map_slot];
696                         phys_avail[avail_slot + 1] = physmap[map_slot + 1];
697                 }
698                 physmem += (phys_avail[avail_slot + 1] -
699                     phys_avail[avail_slot]) >> PAGE_SHIFT;
700
701                 avail_slot += 2;
702         }
703         phys_avail[avail_slot] = 0;
704         phys_avail[avail_slot + 1] = 0;
705
706         /*
707          * Maxmem isn't the "maximum memory", it's one larger than the
708          * highest page of the physical address space.  It should be
709          * called something like "Maxphyspage".
710          */
711         Maxmem = atop(phys_avail[avail_slot - 1]);
712 }
713
714 /*
715  *      Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
716  */
717 void
718 pmap_page_init(vm_page_t m)
719 {
720
721         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
722         m->md.pv_memattr = VM_MEMATTR_WRITE_BACK;
723 }
724
725 /*
726  *      Initialize the pmap module.
727  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
728  *      system needs to map virtual memory.
729  */
730 void
731 pmap_init(void)
732 {
733         int i;
734
735         /*
736          * Initialize the pv chunk list mutex.
737          */
738         mtx_init(&pv_chunks_mutex, "pmap pv chunk list", NULL, MTX_DEF);
739
740         /*
741          * Initialize the pool of pv list locks.
742          */
743         for (i = 0; i < NPV_LIST_LOCKS; i++)
744                 rw_init(&pv_list_locks[i], "pmap pv list");
745 }
746
747 #ifdef SMP
748 /*
749  * For SMP, these functions have to use IPIs for coherence.
750  *
751  * In general, the calling thread uses a plain fence to order the
752  * writes to the page tables before invoking an SBI callback to invoke
753  * sfence_vma() on remote CPUs.
754  *
755  * Since the riscv pmap does not yet have a pm_active field, IPIs are
756  * sent to all CPUs in the system.
757  */
758 static void
759 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
760 {
761         cpuset_t mask;
762
763         sched_pin();
764         mask = all_cpus;
765         CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &mask);
766         fence();
767         sbi_remote_sfence_vma(mask.__bits, va, 1);
768         sfence_vma_page(va);
769         sched_unpin();
770 }
771
772 static void
773 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
774 {
775         cpuset_t mask;
776
777         sched_pin();
778         mask = all_cpus;
779         CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &mask);
780         fence();
781         sbi_remote_sfence_vma(mask.__bits, sva, eva - sva + 1);
782
783         /*
784          * Might consider a loop of sfence_vma_page() for a small
785          * number of pages in the future.
786          */
787         sfence_vma();
788         sched_unpin();
789 }
790
791 static void
792 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
793 {
794         cpuset_t mask;
795
796         sched_pin();
797         mask = all_cpus;
798         CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &mask);
799         fence();
800
801         /*
802          * XXX: The SBI doc doesn't detail how to specify x0 as the
803          * address to perform a global fence.  BBL currently treats
804          * all sfence_vma requests as global however.
805          */
806         sbi_remote_sfence_vma(mask.__bits, 0, 0);
807         sfence_vma();
808         sched_unpin();
809 }
810 #else
811 /*
812  * Normal, non-SMP, invalidation functions.
813  * We inline these within pmap.c for speed.
814  */
815 static __inline void
816 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
817 {
818
819         sfence_vma_page(va);
820 }
821
822 static __inline void
823 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
824 {
825
826         /*
827          * Might consider a loop of sfence_vma_page() for a small
828          * number of pages in the future.
829          */
830         sfence_vma();
831 }
832
833 static __inline void
834 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
835 {
836
837         sfence_vma();
838 }
839 #endif
840
841 /*
842  *      Routine:        pmap_extract
843  *      Function:
844  *              Extract the physical page address associated
845  *              with the given map/virtual_address pair.
846  */
847 vm_paddr_t 
848 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
849 {
850         pd_entry_t *l2p, l2;
851         pt_entry_t *l3p, l3;
852         vm_paddr_t pa;
853
854         pa = 0;
855         PMAP_LOCK(pmap);
856         /*
857          * Start with the l2 tabel. We are unable to allocate
858          * pages in the l1 table.
859          */
860         l2p = pmap_l2(pmap, va);
861         if (l2p != NULL) {
862                 l2 = pmap_load(l2p);
863                 if ((l2 & PTE_RX) == 0) {
864                         l3p = pmap_l2_to_l3(l2p, va);
865                         if (l3p != NULL) {
866                                 l3 = pmap_load(l3p);
867                                 pa = PTE_TO_PHYS(l3);
868                                 pa |= (va & L3_OFFSET);
869                         }
870                 } else {
871                         /* L2 is superpages */
872                         pa = (l2 >> PTE_PPN1_S) << L2_SHIFT;
873                         pa |= (va & L2_OFFSET);
874                 }
875         }
876         PMAP_UNLOCK(pmap);
877         return (pa);
878 }
879
880 /*
881  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
882  *      Function:
883  *              Atomically extract and hold the physical page
884  *              with the given pmap and virtual address pair
885  *              if that mapping permits the given protection.
886  */
887 vm_page_t
888 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
889 {
890         pt_entry_t *l3p, l3;
891         vm_paddr_t phys;
892         vm_paddr_t pa;
893         vm_page_t m;
894
895         pa = 0;
896         m = NULL;
897         PMAP_LOCK(pmap);
898 retry:
899         l3p = pmap_l3(pmap, va);
900         if (l3p != NULL && (l3 = pmap_load(l3p)) != 0) {
901                 if ((pmap_is_write(l3)) || ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
902                         phys = PTE_TO_PHYS(l3);
903                         if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, phys, &pa))
904                                 goto retry;
905                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
906                         vm_page_hold(m);
907                 }
908         }
909         PA_UNLOCK_COND(pa);
910         PMAP_UNLOCK(pmap);
911         return (m);
912 }
913
914 vm_paddr_t
915 pmap_kextract(vm_offset_t va)
916 {
917         pd_entry_t *l2;
918         pt_entry_t *l3;
919         vm_paddr_t pa;
920
921         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS) {
922                 pa = DMAP_TO_PHYS(va);
923         } else {
924                 l2 = pmap_l2(kernel_pmap, va);
925                 if (l2 == NULL)
926                         panic("pmap_kextract: No l2");
927                 if ((pmap_load(l2) & PTE_RX) != 0) {
928                         /* superpages */
929                         pa = (pmap_load(l2) >> PTE_PPN1_S) << L2_SHIFT;
930                         pa |= (va & L2_OFFSET);
931                         return (pa);
932                 }
933
934                 l3 = pmap_l2_to_l3(l2, va);
935                 if (l3 == NULL)
936                         panic("pmap_kextract: No l3...");
937                 pa = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l3));
938                 pa |= (va & PAGE_MASK);
939         }
940         return (pa);
941 }
942
943 /***************************************************
944  * Low level mapping routines.....
945  ***************************************************/
946
947 void
948 pmap_kenter_device(vm_offset_t sva, vm_size_t size, vm_paddr_t pa)
949 {
950         pt_entry_t entry;
951         pt_entry_t *l3;
952         vm_offset_t va;
953         pn_t pn;
954
955         KASSERT((pa & L3_OFFSET) == 0,
956            ("pmap_kenter_device: Invalid physical address"));
957         KASSERT((sva & L3_OFFSET) == 0,
958            ("pmap_kenter_device: Invalid virtual address"));
959         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
960             ("pmap_kenter_device: Mapping is not page-sized"));
961
962         va = sva;
963         while (size != 0) {
964                 l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
965                 KASSERT(l3 != NULL, ("Invalid page table, va: 0x%lx", va));
966
967                 pn = (pa / PAGE_SIZE);
968                 entry = PTE_KERN;
969                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
970                 pmap_load_store(l3, entry);
971
972                 va += PAGE_SIZE;
973                 pa += PAGE_SIZE;
974                 size -= PAGE_SIZE;
975         }
976         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
977 }
978
979 /*
980  * Remove a page from the kernel pagetables.
981  * Note: not SMP coherent.
982  */
983 PMAP_INLINE void
984 pmap_kremove(vm_offset_t va)
985 {
986         pt_entry_t *l3;
987
988         l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
989         KASSERT(l3 != NULL, ("pmap_kremove: Invalid address"));
990
991         pmap_load_clear(l3);
992
993         sfence_vma();
994 }
995
996 void
997 pmap_kremove_device(vm_offset_t sva, vm_size_t size)
998 {
999         pt_entry_t *l3;
1000         vm_offset_t va;
1001
1002         KASSERT((sva & L3_OFFSET) == 0,
1003            ("pmap_kremove_device: Invalid virtual address"));
1004         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
1005             ("pmap_kremove_device: Mapping is not page-sized"));
1006
1007         va = sva;
1008         while (size != 0) {
1009                 l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
1010                 KASSERT(l3 != NULL, ("Invalid page table, va: 0x%lx", va));
1011                 pmap_load_clear(l3);
1012
1013                 va += PAGE_SIZE;
1014                 size -= PAGE_SIZE;
1015         }
1016
1017         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1018 }
1019
1020 /*
1021  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1022  *      virtual address space.
1023  *
1024  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1025  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1026  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1027  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1028  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1029  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1030  *      region.
1031  */
1032 vm_offset_t
1033 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1034 {
1035
1036         return PHYS_TO_DMAP(start);
1037 }
1038
1039
1040 /*
1041  * Add a list of wired pages to the kva
1042  * this routine is only used for temporary
1043  * kernel mappings that do not need to have
1044  * page modification or references recorded.
1045  * Note that old mappings are simply written
1046  * over.  The page *must* be wired.
1047  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1048  */
1049 void
1050 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1051 {
1052         pt_entry_t *l3, pa;
1053         vm_offset_t va;
1054         vm_page_t m;
1055         pt_entry_t entry;
1056         pn_t pn;
1057         int i;
1058
1059         va = sva;
1060         for (i = 0; i < count; i++) {
1061                 m = ma[i];
1062                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1063                 pn = (pa / PAGE_SIZE);
1064                 l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
1065
1066                 entry = PTE_KERN;
1067                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
1068                 pmap_load_store(l3, entry);
1069
1070                 va += L3_SIZE;
1071         }
1072         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1073 }
1074
1075 /*
1076  * This routine tears out page mappings from the
1077  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1078  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1079  */
1080 void
1081 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1082 {
1083         pt_entry_t *l3;
1084         vm_offset_t va;
1085
1086         KASSERT(sva >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS, ("usermode va %lx", sva));
1087
1088         va = sva;
1089         while (count-- > 0) {
1090                 l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
1091                 KASSERT(l3 != NULL, ("pmap_kremove: Invalid address"));
1092
1093                 pmap_load_clear(l3);
1094
1095                 va += PAGE_SIZE;
1096         }
1097         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1098 }
1099
1100 /***************************************************
1101  * Page table page management routines.....
1102  ***************************************************/
1103 /*
1104  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1105  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1106  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1107  */
1108 static __inline void
1109 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1110     boolean_t set_PG_ZERO)
1111 {
1112
1113         if (set_PG_ZERO)
1114                 m->flags |= PG_ZERO;
1115         else
1116                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1117         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1118 }
1119         
1120 /*
1121  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1122  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1123  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1124  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1125  */
1126 static inline boolean_t
1127 pmap_unwire_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, struct spglist *free)
1128 {
1129
1130         --m->wire_count;
1131         if (m->wire_count == 0) {
1132                 _pmap_unwire_l3(pmap, va, m, free);
1133                 return (TRUE);
1134         } else {
1135                 return (FALSE);
1136         }
1137 }
1138
1139 static void
1140 _pmap_unwire_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, struct spglist *free)
1141 {
1142         vm_paddr_t phys;
1143
1144         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1145         /*
1146          * unmap the page table page
1147          */
1148         if (m->pindex >= NUPDE) {
1149                 /* PD page */
1150                 pd_entry_t *l1;
1151                 l1 = pmap_l1(pmap, va);
1152                 pmap_load_clear(l1);
1153                 pmap_distribute_l1(pmap, pmap_l1_index(va), 0);
1154         } else {
1155                 /* PTE page */
1156                 pd_entry_t *l2;
1157                 l2 = pmap_l2(pmap, va);
1158                 pmap_load_clear(l2);
1159         }
1160         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
1161         if (m->pindex < NUPDE) {
1162                 pd_entry_t *l1;
1163                 /* We just released a PT, unhold the matching PD */
1164                 vm_page_t pdpg;
1165
1166                 l1 = pmap_l1(pmap, va);
1167                 phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l1));
1168                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
1169                 pmap_unwire_l3(pmap, va, pdpg, free);
1170         }
1171         pmap_invalidate_page(pmap, va);
1172
1173         vm_wire_sub(1);
1174
1175         /* 
1176          * Put page on a list so that it is released after
1177          * *ALL* TLB shootdown is done
1178          */
1179         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1180 }
1181
1182 /*
1183  * After removing an l3 entry, this routine is used to
1184  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1185  */
1186 static int
1187 pmap_unuse_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t ptepde,
1188     struct spglist *free)
1189 {
1190         vm_paddr_t phys;
1191         vm_page_t mpte;
1192
1193         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1194                 return (0);
1195         KASSERT(ptepde != 0, ("pmap_unuse_pt: ptepde != 0"));
1196
1197         phys = PTE_TO_PHYS(ptepde);
1198
1199         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
1200         return (pmap_unwire_l3(pmap, va, mpte, free));
1201 }
1202
1203 void
1204 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1205 {
1206
1207         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1208         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof(pmap->pm_stats));
1209         pmap->pm_l1 = kernel_pmap->pm_l1;
1210 }
1211
1212 int
1213 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1214 {
1215         vm_paddr_t l1phys;
1216         vm_page_t l1pt;
1217
1218         /*
1219          * allocate the l1 page
1220          */
1221         while ((l1pt = vm_page_alloc(NULL, 0xdeadbeef, VM_ALLOC_NORMAL |
1222             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL)
1223                 vm_wait(NULL);
1224
1225         l1phys = VM_PAGE_TO_PHYS(l1pt);
1226         pmap->pm_l1 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(l1phys);
1227
1228         if ((l1pt->flags & PG_ZERO) == 0)
1229                 pagezero(pmap->pm_l1);
1230
1231         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof(pmap->pm_stats));
1232
1233         /* Install kernel pagetables */
1234         memcpy(pmap->pm_l1, kernel_pmap->pm_l1, PAGE_SIZE);
1235
1236         /* Add to the list of all user pmaps */
1237         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1238
1239         return (1);
1240 }
1241
1242 /*
1243  * This routine is called if the desired page table page does not exist.
1244  *
1245  * If page table page allocation fails, this routine may sleep before
1246  * returning NULL.  It sleeps only if a lock pointer was given.
1247  *
1248  * Note: If a page allocation fails at page table level two or three,
1249  * one or two pages may be held during the wait, only to be released
1250  * afterwards.  This conservative approach is easily argued to avoid
1251  * race conditions.
1252  */
1253 static vm_page_t
1254 _pmap_alloc_l3(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex, struct rwlock **lockp)
1255 {
1256         vm_page_t m, /*pdppg, */pdpg;
1257         pt_entry_t entry;
1258         vm_paddr_t phys;
1259         pn_t pn;
1260
1261         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1262
1263         /*
1264          * Allocate a page table page.
1265          */
1266         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1267             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1268                 if (lockp != NULL) {
1269                         RELEASE_PV_LIST_LOCK(lockp);
1270                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1271                         rw_runlock(&pvh_global_lock);
1272                         vm_wait(NULL);
1273                         rw_rlock(&pvh_global_lock);
1274                         PMAP_LOCK(pmap);
1275                 }
1276
1277                 /*
1278                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1279                  * page may have been allocated.
1280                  */
1281                 return (NULL);
1282         }
1283
1284         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1285                 pmap_zero_page(m);
1286
1287         /*
1288          * Map the pagetable page into the process address space, if
1289          * it isn't already there.
1290          */
1291
1292         if (ptepindex >= NUPDE) {
1293                 pd_entry_t *l1;
1294                 vm_pindex_t l1index;
1295
1296                 l1index = ptepindex - NUPDE;
1297                 l1 = &pmap->pm_l1[l1index];
1298
1299                 pn = (VM_PAGE_TO_PHYS(m) / PAGE_SIZE);
1300                 entry = (PTE_V);
1301                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
1302                 pmap_load_store(l1, entry);
1303                 pmap_distribute_l1(pmap, l1index, entry);
1304         } else {
1305                 vm_pindex_t l1index;
1306                 pd_entry_t *l1, *l2;
1307
1308                 l1index = ptepindex >> (L1_SHIFT - L2_SHIFT);
1309                 l1 = &pmap->pm_l1[l1index];
1310                 if (pmap_load(l1) == 0) {
1311                         /* recurse for allocating page dir */
1312                         if (_pmap_alloc_l3(pmap, NUPDE + l1index,
1313                             lockp) == NULL) {
1314                                 vm_page_unwire_noq(m);
1315                                 vm_page_free_zero(m);
1316                                 return (NULL);
1317                         }
1318                 } else {
1319                         phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l1));
1320                         pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
1321                         pdpg->wire_count++;
1322                 }
1323
1324                 phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l1));
1325                 l2 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(phys);
1326                 l2 = &l2[ptepindex & Ln_ADDR_MASK];
1327
1328                 pn = (VM_PAGE_TO_PHYS(m) / PAGE_SIZE);
1329                 entry = (PTE_V);
1330                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
1331                 pmap_load_store(l2, entry);
1332         }
1333
1334         pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
1335
1336         return (m);
1337 }
1338
1339 static vm_page_t
1340 pmap_alloc_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct rwlock **lockp)
1341 {
1342         vm_pindex_t ptepindex;
1343         pd_entry_t *l2;
1344         vm_paddr_t phys;
1345         vm_page_t m;
1346
1347         /*
1348          * Calculate pagetable page index
1349          */
1350         ptepindex = pmap_l2_pindex(va);
1351 retry:
1352         /*
1353          * Get the page directory entry
1354          */
1355         l2 = pmap_l2(pmap, va);
1356
1357         /*
1358          * If the page table page is mapped, we just increment the
1359          * hold count, and activate it.
1360          */
1361         if (l2 != NULL && pmap_load(l2) != 0) {
1362                 phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l2));
1363                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
1364                 m->wire_count++;
1365         } else {
1366                 /*
1367                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been
1368                  * deallocated.
1369                  */
1370                 m = _pmap_alloc_l3(pmap, ptepindex, lockp);
1371                 if (m == NULL && lockp != NULL)
1372                         goto retry;
1373         }
1374         return (m);
1375 }
1376
1377
1378 /***************************************************
1379  * Pmap allocation/deallocation routines.
1380  ***************************************************/
1381
1382 /*
1383  * Release any resources held by the given physical map.
1384  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1385  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1386  */
1387 void
1388 pmap_release(pmap_t pmap)
1389 {
1390         vm_page_t m;
1391
1392         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
1393             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
1394             pmap->pm_stats.resident_count));
1395
1396         m = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pmap->pm_l1));
1397         vm_page_unwire_noq(m);
1398         vm_page_free_zero(m);
1399
1400         /* Remove pmap from the allpmaps list */
1401         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
1402
1403         /* Remove kernel pagetables */
1404         bzero(pmap->pm_l1, PAGE_SIZE);
1405 }
1406
1407 #if 0
1408 static int
1409 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1410 {
1411         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
1412
1413         return sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req);
1414 }
1415 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1416     0, 0, kvm_size, "LU", "Size of KVM");
1417
1418 static int
1419 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1420 {
1421         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
1422
1423         return sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req);
1424 }
1425 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1426     0, 0, kvm_free, "LU", "Amount of KVM free");
1427 #endif /* 0 */
1428
1429 /*
1430  * grow the number of kernel page table entries, if needed
1431  */
1432 void
1433 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1434 {
1435         vm_paddr_t paddr;
1436         vm_page_t nkpg;
1437         pd_entry_t *l1, *l2;
1438         pt_entry_t entry;
1439         pn_t pn;
1440
1441         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
1442
1443         addr = roundup2(addr, L2_SIZE);
1444         if (addr - 1 >= vm_map_max(kernel_map))
1445                 addr = vm_map_max(kernel_map);
1446         while (kernel_vm_end < addr) {
1447                 l1 = pmap_l1(kernel_pmap, kernel_vm_end);
1448                 if (pmap_load(l1) == 0) {
1449                         /* We need a new PDP entry */
1450                         nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> L1_SHIFT,
1451                             VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ |
1452                             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1453                         if (nkpg == NULL)
1454                                 panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1455                         if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1456                                 pmap_zero_page(nkpg);
1457                         paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1458
1459                         pn = (paddr / PAGE_SIZE);
1460                         entry = (PTE_V);
1461                         entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
1462                         pmap_load_store(l1, entry);
1463                         pmap_distribute_l1(kernel_pmap,
1464                             pmap_l1_index(kernel_vm_end), entry);
1465                         continue; /* try again */
1466                 }
1467                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, kernel_vm_end);
1468                 if ((pmap_load(l2) & PTE_V) != 0 &&
1469                     (pmap_load(l2) & PTE_RWX) == 0) {
1470                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
1471                         if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
1472                                 kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
1473                                 break;
1474                         }
1475                         continue;
1476                 }
1477
1478                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> L2_SHIFT,
1479                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
1480                     VM_ALLOC_ZERO);
1481                 if (nkpg == NULL)
1482                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1483                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0) {
1484                         pmap_zero_page(nkpg);
1485                 }
1486                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1487
1488                 pn = (paddr / PAGE_SIZE);
1489                 entry = (PTE_V);
1490                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
1491                 pmap_load_store(l2, entry);
1492
1493                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, kernel_vm_end);
1494
1495                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
1496                 if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
1497                         kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
1498                         break;                       
1499                 }
1500         }
1501 }
1502
1503
1504 /***************************************************
1505  * page management routines.
1506  ***************************************************/
1507
1508 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
1509 CTASSERT(_NPCM == 3);
1510 CTASSERT(_NPCPV == 168);
1511
1512 static __inline struct pv_chunk *
1513 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
1514 {
1515
1516         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
1517 }
1518
1519 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
1520
1521 #define PC_FREE0        0xfffffffffffffffful
1522 #define PC_FREE1        0xfffffffffffffffful
1523 #define PC_FREE2        0x000000fffffffffful
1524
1525 static const uint64_t pc_freemask[_NPCM] = { PC_FREE0, PC_FREE1, PC_FREE2 };
1526
1527 #if 0
1528 #ifdef PV_STATS
1529 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
1530
1531 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
1532         "Current number of pv entry chunks");
1533 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
1534         "Current number of pv entry chunks allocated");
1535 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
1536         "Current number of pv entry chunks frees");
1537 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
1538         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
1539
1540 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs, pv_entry_count;
1541 static int pv_entry_spare;
1542
1543 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
1544         "Current number of pv entry frees");
1545 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
1546         "Current number of pv entry allocs");
1547 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
1548         "Current number of pv entries");
1549 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
1550         "Current number of spare pv entries");
1551 #endif
1552 #endif /* 0 */
1553
1554 /*
1555  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
1556  * drastic measures to free some pages so we can allocate
1557  * another pv entry chunk.
1558  *
1559  * Returns NULL if PV entries were reclaimed from the specified pmap.
1560  *
1561  * We do not, however, unmap 2mpages because subsequent accesses will
1562  * allocate per-page pv entries until repromotion occurs, thereby
1563  * exacerbating the shortage of free pv entries.
1564  */
1565 static vm_page_t
1566 reclaim_pv_chunk(pmap_t locked_pmap, struct rwlock **lockp)
1567 {
1568
1569         panic("RISCVTODO: reclaim_pv_chunk");
1570 }
1571
1572 /*
1573  * free the pv_entry back to the free list
1574  */
1575 static void
1576 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
1577 {
1578         struct pv_chunk *pc;
1579         int idx, field, bit;
1580
1581         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1582         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1583         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_frees, 1));
1584         PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, 1));
1585         PV_STAT(atomic_subtract_long(&pv_entry_count, 1));
1586         pc = pv_to_chunk(pv);
1587         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
1588         field = idx / 64;
1589         bit = idx % 64;
1590         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
1591         if (pc->pc_map[0] != PC_FREE0 || pc->pc_map[1] != PC_FREE1 ||
1592             pc->pc_map[2] != PC_FREE2) {
1593                 /* 98% of the time, pc is already at the head of the list. */
1594                 if (__predict_false(pc != TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk))) {
1595                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1596                         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1597                 }
1598                 return;
1599         }
1600         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1601         free_pv_chunk(pc);
1602 }
1603
1604 static void
1605 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
1606 {
1607         vm_page_t m;
1608
1609         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1610         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1611         mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
1612         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pv_entry_spare, _NPCPV));
1613         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pc_chunk_count, 1));
1614         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_frees, 1));
1615         /* entire chunk is free, return it */
1616         m = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pc));
1617 #if 0 /* TODO: For minidump */
1618         dump_drop_page(m->phys_addr);
1619 #endif
1620         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
1621         vm_page_free(m);
1622 }
1623
1624 /*
1625  * Returns a new PV entry, allocating a new PV chunk from the system when
1626  * needed.  If this PV chunk allocation fails and a PV list lock pointer was
1627  * given, a PV chunk is reclaimed from an arbitrary pmap.  Otherwise, NULL is
1628  * returned.
1629  *
1630  * The given PV list lock may be released.
1631  */
1632 static pv_entry_t
1633 get_pv_entry(pmap_t pmap, struct rwlock **lockp)
1634 {
1635         int bit, field;
1636         pv_entry_t pv;
1637         struct pv_chunk *pc;
1638         vm_page_t m;
1639
1640         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1641         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1642         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_allocs, 1));
1643 retry:
1644         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
1645         if (pc != NULL) {
1646                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
1647                         if (pc->pc_map[field]) {
1648                                 bit = ffsl(pc->pc_map[field]) - 1;
1649                                 break;
1650                         }
1651                 }
1652                 if (field < _NPCM) {
1653                         pv = &pc->pc_pventry[field * 64 + bit];
1654                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
1655                         /* If this was the last item, move it to tail */
1656                         if (pc->pc_map[0] == 0 && pc->pc_map[1] == 0 &&
1657                             pc->pc_map[2] == 0) {
1658                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1659                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc,
1660                                     pc_list);
1661                         }
1662                         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_count, 1));
1663                         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pv_entry_spare, 1));
1664                         return (pv);
1665                 }
1666         }
1667         /* No free items, allocate another chunk */
1668         m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1669             VM_ALLOC_WIRED);
1670         if (m == NULL) {
1671                 if (lockp == NULL) {
1672                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
1673                         return (NULL);
1674                 }
1675                 m = reclaim_pv_chunk(pmap, lockp);
1676                 if (m == NULL)
1677                         goto retry;
1678         }
1679         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_count, 1));
1680         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_allocs, 1));
1681 #if 0 /* TODO: This is for minidump */
1682         dump_add_page(m->phys_addr);
1683 #endif
1684         pc = (void *)PHYS_TO_DMAP(m->phys_addr);
1685         pc->pc_pmap = pmap;
1686         pc->pc_map[0] = PC_FREE0 & ~1ul;        /* preallocated bit 0 */
1687         pc->pc_map[1] = PC_FREE1;
1688         pc->pc_map[2] = PC_FREE2;
1689         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1690         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1691         mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
1692         pv = &pc->pc_pventry[0];
1693         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1694         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_count, 1));
1695         PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, _NPCPV - 1));
1696         return (pv);
1697 }
1698
1699 /*
1700  * First find and then remove the pv entry for the specified pmap and virtual
1701  * address from the specified pv list.  Returns the pv entry if found and NULL
1702  * otherwise.  This operation can be performed on pv lists for either 4KB or
1703  * 2MB page mappings.
1704  */
1705 static __inline pv_entry_t
1706 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1707 {
1708         pv_entry_t pv;
1709
1710         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1711         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
1712                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
1713                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
1714                         pvh->pv_gen++;
1715                         break;
1716                 }
1717         }
1718         return (pv);
1719 }
1720
1721 /*
1722  * First find and then destroy the pv entry for the specified pmap and virtual
1723  * address.  This operation can be performed on pv lists for either 4KB or 2MB
1724  * page mappings.
1725  */
1726 static void
1727 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1728 {
1729         pv_entry_t pv;
1730
1731         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
1732
1733         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
1734         free_pv_entry(pmap, pv);
1735 }
1736
1737 /*
1738  * Conditionally create the PV entry for a 4KB page mapping if the required
1739  * memory can be allocated without resorting to reclamation.
1740  */
1741 static boolean_t
1742 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
1743     struct rwlock **lockp)
1744 {
1745         pv_entry_t pv;
1746
1747         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1748         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1749         /* Pass NULL instead of the lock pointer to disable reclamation. */
1750         if ((pv = get_pv_entry(pmap, NULL)) != NULL) {
1751                 pv->pv_va = va;
1752                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m);
1753                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
1754                 m->md.pv_gen++;
1755                 return (TRUE);
1756         } else
1757                 return (FALSE);
1758 }
1759
1760 /*
1761  * pmap_remove_l3: do the things to unmap a page in a process
1762  */
1763 static int
1764 pmap_remove_l3(pmap_t pmap, pt_entry_t *l3, vm_offset_t va, 
1765     pd_entry_t l2e, struct spglist *free, struct rwlock **lockp)
1766 {
1767         pt_entry_t old_l3;
1768         vm_paddr_t phys;
1769         vm_page_t m;
1770
1771         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1772         old_l3 = pmap_load_clear(l3);
1773         pmap_invalidate_page(pmap, va);
1774         if (old_l3 & PTE_SW_WIRED)
1775                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
1776         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
1777         if (old_l3 & PTE_SW_MANAGED) {
1778                 phys = PTE_TO_PHYS(old_l3);
1779                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
1780                 if (pmap_page_dirty(old_l3))
1781                         vm_page_dirty(m);
1782                 if (old_l3 & PTE_A)
1783                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
1784                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m);
1785                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
1786         }
1787
1788         return (pmap_unuse_l3(pmap, va, l2e, free));
1789 }
1790
1791 /*
1792  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
1793  *
1794  *      It is assumed that the start and end are properly
1795  *      rounded to the page size.
1796  */
1797 void
1798 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1799 {
1800         struct rwlock *lock;
1801         vm_offset_t va, va_next;
1802         pd_entry_t *l1, *l2;
1803         pt_entry_t l3_pte, *l3;
1804         struct spglist free;
1805
1806         /*
1807          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
1808          */
1809         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1810                 return;
1811
1812         SLIST_INIT(&free);
1813
1814         rw_rlock(&pvh_global_lock);
1815         PMAP_LOCK(pmap);
1816
1817         lock = NULL;
1818         for (; sva < eva; sva = va_next) {
1819                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1820                         break;
1821
1822                 l1 = pmap_l1(pmap, sva);
1823                 if (pmap_load(l1) == 0) {
1824                         va_next = (sva + L1_SIZE) & ~L1_OFFSET;
1825                         if (va_next < sva)
1826                                 va_next = eva;
1827                         continue;
1828                 }
1829
1830                 /*
1831                  * Calculate index for next page table.
1832                  */
1833                 va_next = (sva + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
1834                 if (va_next < sva)
1835                         va_next = eva;
1836
1837                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, sva);
1838                 if (l2 == NULL)
1839                         continue;
1840
1841                 l3_pte = pmap_load(l2);
1842
1843                 /*
1844                  * Weed out invalid mappings.
1845                  */
1846                 if (l3_pte == 0)
1847                         continue;
1848                 if ((pmap_load(l2) & PTE_RX) != 0)
1849                         continue;
1850
1851                 /*
1852                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1853                  * by the current page table page, or to the end of the
1854                  * range being removed.
1855                  */
1856                 if (va_next > eva)
1857                         va_next = eva;
1858
1859                 va = va_next;
1860                 for (l3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva); sva != va_next; l3++,
1861                     sva += L3_SIZE) {
1862                         if (l3 == NULL)
1863                                 panic("l3 == NULL");
1864                         if (pmap_load(l3) == 0) {
1865                                 if (va != va_next) {
1866                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
1867                                         va = va_next;
1868                                 }
1869                                 continue;
1870                         }
1871                         if (va == va_next)
1872                                 va = sva;
1873                         if (pmap_remove_l3(pmap, l3, sva, l3_pte, &free,
1874                             &lock)) {
1875                                 sva += L3_SIZE;
1876                                 break;
1877                         }
1878                 }
1879                 if (va != va_next)
1880                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
1881         }
1882         if (lock != NULL)
1883                 rw_wunlock(lock);
1884         rw_runlock(&pvh_global_lock);   
1885         PMAP_UNLOCK(pmap);
1886         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
1887 }
1888
1889 /*
1890  *      Routine:        pmap_remove_all
1891  *      Function:
1892  *              Removes this physical page from
1893  *              all physical maps in which it resides.
1894  *              Reflects back modify bits to the pager.
1895  *
1896  *      Notes:
1897  *              Original versions of this routine were very
1898  *              inefficient because they iteratively called
1899  *              pmap_remove (slow...)
1900  */
1901
1902 void
1903 pmap_remove_all(vm_page_t m)
1904 {
1905         pv_entry_t pv;
1906         pmap_t pmap;
1907         pt_entry_t *l3, tl3;
1908         pd_entry_t *l2, tl2;
1909         struct spglist free;
1910
1911         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
1912             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
1913         SLIST_INIT(&free);
1914         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1915         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
1916                 pmap = PV_PMAP(pv);
1917                 PMAP_LOCK(pmap);
1918                 pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
1919                 l2 = pmap_l2(pmap, pv->pv_va);
1920                 KASSERT(l2 != NULL, ("pmap_remove_all: no l2 table found"));
1921                 tl2 = pmap_load(l2);
1922
1923                 KASSERT((tl2 & PTE_RX) == 0,
1924                     ("pmap_remove_all: found a table when expecting "
1925                     "a block in %p's pv list", m));
1926
1927                 l3 = pmap_l2_to_l3(l2, pv->pv_va);
1928                 tl3 = pmap_load_clear(l3);
1929                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
1930                 if (tl3 & PTE_SW_WIRED)
1931                         pmap->pm_stats.wired_count--;
1932                 if ((tl3 & PTE_A) != 0)
1933                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
1934
1935                 /*
1936                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
1937                  */
1938                 if (pmap_page_dirty(tl3))
1939                         vm_page_dirty(m);
1940                 pmap_unuse_l3(pmap, pv->pv_va, pmap_load(l2), &free);
1941                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
1942                 m->md.pv_gen++;
1943                 free_pv_entry(pmap, pv);
1944                 PMAP_UNLOCK(pmap);
1945         }
1946         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
1947         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1948         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
1949 }
1950
1951 /*
1952  *      Set the physical protection on the
1953  *      specified range of this map as requested.
1954  */
1955 void
1956 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
1957 {
1958         vm_offset_t va_next;
1959         pd_entry_t *l1, *l2;
1960         pt_entry_t *l3p, l3;
1961         pt_entry_t entry;
1962
1963         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
1964                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
1965                 return;
1966         }
1967
1968         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == VM_PROT_WRITE)
1969                 return;
1970
1971         PMAP_LOCK(pmap);
1972         for (; sva < eva; sva = va_next) {
1973
1974                 l1 = pmap_l1(pmap, sva);
1975                 if (pmap_load(l1) == 0) {
1976                         va_next = (sva + L1_SIZE) & ~L1_OFFSET;
1977                         if (va_next < sva)
1978                                 va_next = eva;
1979                         continue;
1980                 }
1981
1982                 va_next = (sva + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
1983                 if (va_next < sva)
1984                         va_next = eva;
1985
1986                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, sva);
1987                 if (l2 == NULL)
1988                         continue;
1989                 if (pmap_load(l2) == 0)
1990                         continue;
1991                 if ((pmap_load(l2) & PTE_RX) != 0)
1992                         continue;
1993
1994                 if (va_next > eva)
1995                         va_next = eva;
1996
1997                 for (l3p = pmap_l2_to_l3(l2, sva); sva != va_next; l3p++,
1998                     sva += L3_SIZE) {
1999                         l3 = pmap_load(l3p);
2000                         if (pmap_l3_valid(l3)) {
2001                                 entry = pmap_load(l3p);
2002                                 entry &= ~(PTE_W);
2003                                 pmap_load_store(l3p, entry);
2004                                 /* XXX: Use pmap_invalidate_range */
2005                                 pmap_invalidate_page(pmap, sva);
2006                         }
2007                 }
2008         }
2009         PMAP_UNLOCK(pmap);
2010 }
2011
2012 int
2013 pmap_fault_fixup(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t ftype)
2014 {
2015         pt_entry_t orig_l3;
2016         pt_entry_t new_l3;
2017         pt_entry_t *l3;
2018         int rv;
2019
2020         rv = 0;
2021
2022         PMAP_LOCK(pmap);
2023
2024         l3 = pmap_l3(pmap, va);
2025         if (l3 == NULL)
2026                 goto done;
2027
2028         orig_l3 = pmap_load(l3);
2029         if ((orig_l3 & PTE_V) == 0 ||
2030             (ftype == VM_PROT_WRITE && (orig_l3 & PTE_W) == 0) ||
2031             (ftype == VM_PROT_EXECUTE && (orig_l3 & PTE_X) == 0) ||
2032             (ftype == VM_PROT_READ && (orig_l3 & PTE_R) == 0))
2033                 goto done;
2034
2035         new_l3 = orig_l3 | PTE_A;
2036         if (ftype == VM_PROT_WRITE)
2037                 new_l3 |= PTE_D;
2038
2039         if (orig_l3 != new_l3) {
2040                 pmap_load_store(l3, new_l3);
2041                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2042                 rv = 1;
2043                 goto done;
2044         }
2045
2046         /*      
2047          * XXX: This case should never happen since it means
2048          * the PTE shouldn't have resulted in a fault.
2049          */
2050
2051 done:
2052         PMAP_UNLOCK(pmap);
2053
2054         return (rv);
2055 }
2056
2057 /*
2058  *      Insert the given physical page (p) at
2059  *      the specified virtual address (v) in the
2060  *      target physical map with the protection requested.
2061  *
2062  *      If specified, the page will be wired down, meaning
2063  *      that the related pte can not be reclaimed.
2064  *
2065  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
2066  *      or lose information.  That is, this routine must actually
2067  *      insert this page into the given map NOW.
2068  */
2069 int
2070 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2071     u_int flags, int8_t psind __unused)
2072 {
2073         struct rwlock *lock;
2074         pd_entry_t *l1, *l2;
2075         pt_entry_t new_l3, orig_l3;
2076         pt_entry_t *l3;
2077         pv_entry_t pv;
2078         vm_paddr_t opa, pa, l2_pa, l3_pa;
2079         vm_page_t mpte, om, l2_m, l3_m;
2080         boolean_t nosleep;
2081         pt_entry_t entry;
2082         pn_t l2_pn;
2083         pn_t l3_pn;
2084         pn_t pn;
2085
2086         va = trunc_page(va);
2087         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
2088                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
2089         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2090         pn = (pa / PAGE_SIZE);
2091
2092         new_l3 = PTE_V | PTE_R | PTE_A;
2093         if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
2094                 new_l3 |= PTE_X;
2095         if (flags & VM_PROT_WRITE)
2096                 new_l3 |= PTE_D;
2097         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2098                 new_l3 |= PTE_W;
2099         if ((va >> 63) == 0)
2100                 new_l3 |= PTE_U;
2101
2102         new_l3 |= (pn << PTE_PPN0_S);
2103         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
2104                 new_l3 |= PTE_SW_WIRED;
2105
2106         /*
2107          * Set modified bit gratuitously for writeable mappings if
2108          * the page is unmanaged. We do not want to take a fault
2109          * to do the dirty bit accounting for these mappings.
2110          */
2111         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0) {
2112                 if (prot & VM_PROT_WRITE)
2113                         new_l3 |= PTE_D;
2114         } else
2115                 new_l3 |= PTE_SW_MANAGED;
2116
2117         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter: %.16lx -> %.16lx", va, pa);
2118
2119         mpte = NULL;
2120
2121         lock = NULL;
2122         rw_rlock(&pvh_global_lock);
2123         PMAP_LOCK(pmap);
2124
2125         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2126                 nosleep = (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0;
2127                 mpte = pmap_alloc_l3(pmap, va, nosleep ? NULL : &lock);
2128                 if (mpte == NULL && nosleep) {
2129                         CTR0(KTR_PMAP, "pmap_enter: mpte == NULL");
2130                         if (lock != NULL)
2131                                 rw_wunlock(lock);
2132                         rw_runlock(&pvh_global_lock);
2133                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2134                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
2135                 }
2136                 l3 = pmap_l3(pmap, va);
2137         } else {
2138                 l3 = pmap_l3(pmap, va);
2139                 /* TODO: This is not optimal, but should mostly work */
2140                 if (l3 == NULL) {
2141                         l2 = pmap_l2(pmap, va);
2142                         if (l2 == NULL) {
2143                                 l2_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2144                                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2145                                     VM_ALLOC_ZERO);
2146                                 if (l2_m == NULL)
2147                                         panic("pmap_enter: l2 pte_m == NULL");
2148                                 if ((l2_m->flags & PG_ZERO) == 0)
2149                                         pmap_zero_page(l2_m);
2150
2151                                 l2_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(l2_m);
2152                                 l2_pn = (l2_pa / PAGE_SIZE);
2153
2154                                 l1 = pmap_l1(pmap, va);
2155                                 entry = (PTE_V);
2156                                 entry |= (l2_pn << PTE_PPN0_S);
2157                                 pmap_load_store(l1, entry);
2158                                 pmap_distribute_l1(pmap, pmap_l1_index(va), entry);
2159                                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, va);
2160                         }
2161
2162                         KASSERT(l2 != NULL,
2163                             ("No l2 table after allocating one"));
2164
2165                         l3_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2166                             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
2167                         if (l3_m == NULL)
2168                                 panic("pmap_enter: l3 pte_m == NULL");
2169                         if ((l3_m->flags & PG_ZERO) == 0)
2170                                 pmap_zero_page(l3_m);
2171
2172                         l3_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(l3_m);
2173                         l3_pn = (l3_pa / PAGE_SIZE);
2174                         entry = (PTE_V);
2175                         entry |= (l3_pn << PTE_PPN0_S);
2176                         pmap_load_store(l2, entry);
2177                         l3 = pmap_l2_to_l3(l2, va);
2178                 }
2179                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2180         }
2181
2182         orig_l3 = pmap_load(l3);
2183         opa = PTE_TO_PHYS(orig_l3);
2184         pv = NULL;
2185
2186         /*
2187          * Is the specified virtual address already mapped?
2188          */
2189         if (pmap_l3_valid(orig_l3)) {
2190                 /*
2191                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2192                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2193                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2194                  * the PT page will be also.
2195                  */
2196                 if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0 &&
2197                     (orig_l3 & PTE_SW_WIRED) == 0)
2198                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2199                 else if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) == 0 &&
2200                     (orig_l3 & PTE_SW_WIRED) != 0)
2201                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2202
2203                 /*
2204                  * Remove the extra PT page reference.
2205                  */
2206                 if (mpte != NULL) {
2207                         mpte->wire_count--;
2208                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
2209                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
2210                              " va: 0x%lx", va));
2211                 }
2212
2213                 /*
2214                  * Has the physical page changed?
2215                  */
2216                 if (opa == pa) {
2217                         /*
2218                          * No, might be a protection or wiring change.
2219                          */
2220                         if ((orig_l3 & PTE_SW_MANAGED) != 0) {
2221                                 if (pmap_is_write(new_l3))
2222                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2223                         }
2224                         goto validate;
2225                 }
2226
2227                 /*
2228                  * The physical page has changed.  Temporarily invalidate
2229                  * the mapping.  This ensures that all threads sharing the
2230                  * pmap keep a consistent view of the mapping, which is
2231                  * necessary for the correct handling of COW faults.  It
2232                  * also permits reuse of the old mapping's PV entry,
2233                  * avoiding an allocation.
2234                  *
2235                  * For consistency, handle unmanaged mappings the same way.
2236                  */
2237                 orig_l3 = pmap_load_clear(l3);
2238                 KASSERT(PTE_TO_PHYS(orig_l3) == opa,
2239                     ("pmap_enter: unexpected pa update for %#lx", va));
2240                 if ((orig_l3 & PTE_SW_MANAGED) != 0) {
2241                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2242
2243                         /*
2244                          * The pmap lock is sufficient to synchronize with
2245                          * concurrent calls to pmap_page_test_mappings() and
2246                          * pmap_ts_referenced().
2247                          */
2248                         if (pmap_page_dirty(orig_l3))
2249                                 vm_page_dirty(om);
2250                         if ((orig_l3 & PTE_A) != 0)
2251                                 vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
2252                         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(&lock, opa);
2253                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
2254                         if ((new_l3 & PTE_SW_MANAGED) == 0)
2255                                 free_pv_entry(pmap, pv);
2256                         if ((om->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
2257                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list))
2258                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
2259                 }
2260                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2261                 orig_l3 = 0;
2262         } else {
2263                 /*
2264                  * Increment the counters.
2265                  */
2266                 if ((new_l3 & PTE_SW_WIRED) != 0)
2267                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2268                 pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
2269         }
2270         /*
2271          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
2272          */
2273         if ((new_l3 & PTE_SW_MANAGED) != 0) {
2274                 if (pv == NULL) {
2275                         pv = get_pv_entry(pmap, &lock);
2276                         pv->pv_va = va;
2277                 }
2278                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(&lock, pa);
2279                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2280                 m->md.pv_gen++;
2281                 if (pmap_is_write(new_l3))
2282                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2283         }
2284
2285 validate:
2286         /*
2287          * Sync the i-cache on all harts before updating the PTE
2288          * if the new PTE is executable.
2289          */
2290         if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
2291                 pmap_sync_icache(pmap, va, PAGE_SIZE);
2292
2293         /*
2294          * Update the L3 entry.
2295          */
2296         if (orig_l3 != 0) {
2297                 orig_l3 = pmap_load_store(l3, new_l3);
2298                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2299                 KASSERT(PTE_TO_PHYS(orig_l3) == pa,
2300                     ("pmap_enter: invalid update"));
2301                 if (pmap_page_dirty(orig_l3) &&
2302                     (orig_l3 & PTE_SW_MANAGED) != 0)
2303                         vm_page_dirty(m);
2304         } else {
2305                 pmap_load_store(l3, new_l3);
2306         }
2307
2308         if (lock != NULL)
2309                 rw_wunlock(lock);
2310         rw_runlock(&pvh_global_lock);
2311         PMAP_UNLOCK(pmap);
2312         return (KERN_SUCCESS);
2313 }
2314
2315 /*
2316  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
2317  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
2318  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
2319  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
2320  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
2321  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
2322  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
2323  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
2324  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
2325  * corresponding offset from m_start are mapped.
2326  */
2327 void
2328 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
2329     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
2330 {
2331         struct rwlock *lock;
2332         vm_offset_t va;
2333         vm_page_t m, mpte;
2334         vm_pindex_t diff, psize;
2335
2336         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
2337
2338         psize = atop(end - start);
2339         mpte = NULL;
2340         m = m_start;
2341         lock = NULL;
2342         rw_rlock(&pvh_global_lock);
2343         PMAP_LOCK(pmap);
2344         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
2345                 va = start + ptoa(diff);
2346                 mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, mpte, &lock);
2347                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
2348         }
2349         if (lock != NULL)
2350                 rw_wunlock(lock);
2351         rw_runlock(&pvh_global_lock);
2352         PMAP_UNLOCK(pmap);
2353 }
2354
2355 /*
2356  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
2357  * 1. Current pmap & pmap exists.
2358  * 2. Not wired.
2359  * 3. Read access.
2360  * 4. No page table pages.
2361  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
2362  */
2363
2364 void
2365 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
2366 {
2367         struct rwlock *lock;
2368
2369         lock = NULL;
2370         rw_rlock(&pvh_global_lock);
2371         PMAP_LOCK(pmap);
2372         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL, &lock);
2373         if (lock != NULL)
2374                 rw_wunlock(lock);
2375         rw_runlock(&pvh_global_lock);
2376         PMAP_UNLOCK(pmap);
2377 }
2378
2379 static vm_page_t
2380 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
2381     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte, struct rwlock **lockp)
2382 {
2383         struct spglist free;
2384         vm_paddr_t phys;
2385         pd_entry_t *l2;
2386         pt_entry_t *l3;
2387         vm_paddr_t pa;
2388         pt_entry_t entry;
2389         pn_t pn;
2390
2391         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
2392             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
2393             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
2394         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
2395         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2396
2397         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_quick_locked: %p %lx", pmap, va);
2398         /*
2399          * In the case that a page table page is not
2400          * resident, we are creating it here.
2401          */
2402         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2403                 vm_pindex_t l2pindex;
2404
2405                 /*
2406                  * Calculate pagetable page index
2407                  */
2408                 l2pindex = pmap_l2_pindex(va);
2409                 if (mpte && (mpte->pindex == l2pindex)) {
2410                         mpte->wire_count++;
2411                 } else {
2412                         /*
2413                          * Get the l2 entry
2414                          */
2415                         l2 = pmap_l2(pmap, va);
2416
2417                         /*
2418                          * If the page table page is mapped, we just increment
2419                          * the hold count, and activate it.  Otherwise, we
2420                          * attempt to allocate a page table page.  If this
2421                          * attempt fails, we don't retry.  Instead, we give up.
2422                          */
2423                         if (l2 != NULL && pmap_load(l2) != 0) {
2424                                 phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l2));
2425                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
2426                                 mpte->wire_count++;
2427                         } else {
2428                                 /*
2429                                  * Pass NULL instead of the PV list lock
2430                                  * pointer, because we don't intend to sleep.
2431                                  */
2432                                 mpte = _pmap_alloc_l3(pmap, l2pindex, NULL);
2433                                 if (mpte == NULL)
2434                                         return (mpte);
2435                         }
2436                 }
2437                 l3 = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(mpte));
2438                 l3 = &l3[pmap_l3_index(va)];
2439         } else {
2440                 mpte = NULL;
2441                 l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
2442         }
2443         if (l3 == NULL)
2444                 panic("pmap_enter_quick_locked: No l3");
2445         if (pmap_load(l3) != 0) {
2446                 if (mpte != NULL) {
2447                         mpte->wire_count--;
2448                         mpte = NULL;
2449                 }
2450                 return (mpte);
2451         }
2452
2453         /*
2454          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
2455          */
2456         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
2457             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m, lockp)) {
2458                 if (mpte != NULL) {
2459                         SLIST_INIT(&free);
2460                         if (pmap_unwire_l3(pmap, va, mpte, &free)) {
2461                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2462                                 vm_page_free_pages_toq(&free, false);
2463                         }
2464                         mpte = NULL;
2465                 }
2466                 return (mpte);
2467         }
2468
2469         /*
2470          * Increment counters
2471          */
2472         pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
2473
2474         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2475         pn = (pa / PAGE_SIZE);
2476
2477         entry = PTE_V | PTE_R;
2478         if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
2479                 entry |= PTE_X;
2480         entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
2481
2482         /*
2483          * Now validate mapping with RO protection
2484          */
2485         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
2486                 entry |= PTE_SW_MANAGED;
2487
2488         /*
2489          * Sync the i-cache on all harts before updating the PTE
2490          * if the new PTE is executable.
2491          */
2492         if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
2493                 pmap_sync_icache(pmap, va, PAGE_SIZE);
2494
2495         pmap_load_store(l3, entry);
2496
2497         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2498         return (mpte);
2499 }
2500
2501 /*
2502  * This code maps large physical mmap regions into the
2503  * processor address space.  Note that some shortcuts
2504  * are taken, but the code works.
2505  */
2506 void
2507 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
2508     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
2509 {
2510
2511         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
2512         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
2513             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
2514 }
2515
2516 /*
2517  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
2518  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
2519  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
2520  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
2521  *
2522  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
2523  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
2524  */
2525 void
2526 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2527 {
2528         vm_offset_t va_next;
2529         pd_entry_t *l1, *l2;
2530         pt_entry_t *l3;
2531         boolean_t pv_lists_locked;
2532
2533         pv_lists_locked = FALSE;
2534         PMAP_LOCK(pmap);
2535         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2536                 l1 = pmap_l1(pmap, sva);
2537                 if (pmap_load(l1) == 0) {
2538                         va_next = (sva + L1_SIZE) & ~L1_OFFSET;
2539                         if (va_next < sva)
2540                                 va_next = eva;
2541                         continue;
2542                 }
2543
2544                 va_next = (sva + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
2545                 if (va_next < sva)
2546                         va_next = eva;
2547
2548                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, sva);
2549                 if (pmap_load(l2) == 0)
2550                         continue;
2551
2552                 if (va_next > eva)
2553                         va_next = eva;
2554                 for (l3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva); sva != va_next; l3++,
2555                     sva += L3_SIZE) {
2556                         if (pmap_load(l3) == 0)
2557                                 continue;
2558                         if ((pmap_load(l3) & PTE_SW_WIRED) == 0)
2559                                 panic("pmap_unwire: l3 %#jx is missing "
2560                                     "PTE_SW_WIRED", (uintmax_t)*l3);
2561
2562                         /*
2563                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
2564                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
2565                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
2566                          */
2567                         atomic_clear_long(l3, PTE_SW_WIRED);
2568                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2569                 }
2570         }
2571         if (pv_lists_locked)
2572                 rw_runlock(&pvh_global_lock);
2573         PMAP_UNLOCK(pmap);
2574 }
2575
2576 /*
2577  *      Copy the range specified by src_addr/len
2578  *      from the source map to the range dst_addr/len
2579  *      in the destination map.
2580  *
2581  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2582  */
2583
2584 void
2585 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
2586     vm_offset_t src_addr)
2587 {
2588
2589 }
2590
2591 /*
2592  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping
2593  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
2594  */
2595 void
2596 pmap_zero_page(vm_page_t m)
2597 {
2598         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2599
2600         pagezero((void *)va);
2601 }
2602
2603 /*
2604  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
2605  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
2606  *
2607  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2608  */
2609 void
2610 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
2611 {
2612         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2613
2614         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE)
2615                 pagezero((void *)va);
2616         else
2617                 bzero((char *)va + off, size);
2618 }
2619
2620 /*
2621  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
2622  *      page by mapping the page into virtual memory and using
2623  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
2624  *      time.
2625  */
2626 void
2627 pmap_copy_page(vm_page_t msrc, vm_page_t mdst)
2628 {
2629         vm_offset_t src = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(msrc));
2630         vm_offset_t dst = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(mdst));
2631
2632         pagecopy((void *)src, (void *)dst);
2633 }
2634
2635 int unmapped_buf_allowed = 1;
2636
2637 void
2638 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
2639     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
2640 {
2641         void *a_cp, *b_cp;
2642         vm_page_t m_a, m_b;
2643         vm_paddr_t p_a, p_b;
2644         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
2645         int cnt;
2646
2647         while (xfersize > 0) {
2648                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
2649                 m_a = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
2650                 p_a = m_a->phys_addr;
2651                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
2652                 m_b = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
2653                 p_b = m_b->phys_addr;
2654                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
2655                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
2656                 if (__predict_false(!PHYS_IN_DMAP(p_a))) {
2657                         panic("!DMAP a %lx", p_a);
2658                 } else {
2659                         a_cp = (char *)PHYS_TO_DMAP(p_a) + a_pg_offset;
2660                 }
2661                 if (__predict_false(!PHYS_IN_DMAP(p_b))) {
2662                         panic("!DMAP b %lx", p_b);
2663                 } else {
2664                         b_cp = (char *)PHYS_TO_DMAP(p_b) + b_pg_offset;
2665                 }
2666                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
2667                 a_offset += cnt;
2668                 b_offset += cnt;
2669                 xfersize -= cnt;
2670         }
2671 }
2672
2673 vm_offset_t
2674 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
2675 {
2676
2677         return (PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m)));
2678 }
2679
2680 void
2681 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
2682 {
2683 }
2684
2685 /*
2686  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
2687  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
2688  * be changed upwards or downwards in the future; it
2689  * is only necessary that true be returned for a small
2690  * subset of pmaps for proper page aging.
2691  */
2692 boolean_t
2693 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2694 {
2695         struct rwlock *lock;
2696         pv_entry_t pv;
2697         int loops = 0;
2698         boolean_t rv;
2699
2700         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2701             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
2702         rv = FALSE;
2703         rw_rlock(&pvh_global_lock);
2704         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
2705         rw_rlock(lock);
2706         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
2707                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
2708                         rv = TRUE;
2709                         break;
2710                 }
2711                 loops++;
2712                 if (loops >= 16)
2713                         break;
2714         }
2715         rw_runlock(lock);
2716         rw_runlock(&pvh_global_lock);
2717         return (rv);
2718 }
2719
2720 /*
2721  *      pmap_page_wired_mappings:
2722  *
2723  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
2724  *      that are wired.
2725  */
2726 int
2727 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
2728 {
2729         struct rwlock *lock;
2730         pmap_t pmap;
2731         pt_entry_t *l3;
2732         pv_entry_t pv;
2733         int count, md_gen;
2734
2735         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
2736                 return (0);
2737         rw_rlock(&pvh_global_lock);
2738         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
2739         rw_rlock(lock);
2740 restart:
2741         count = 0;
2742         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
2743                 pmap = PV_PMAP(pv);
2744                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2745                         md_gen = m->md.pv_gen;
2746                         rw_runlock(lock);
2747                         PMAP_LOCK(pmap);
2748                         rw_rlock(lock);
2749                         if (md_gen != m->md.pv_gen) {
2750                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2751                                 goto restart;
2752                         }
2753                 }
2754                 l3 = pmap_l3(pmap, pv->pv_va);
2755                 if (l3 != NULL && (pmap_load(l3) & PTE_SW_WIRED) != 0)
2756                         count++;
2757                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2758         }
2759         rw_runlock(lock);
2760         rw_runlock(&pvh_global_lock);
2761         return (count);
2762 }
2763
2764 /*
2765  * Destroy all managed, non-wired mappings in the given user-space
2766  * pmap.  This pmap cannot be active on any processor besides the
2767  * caller.
2768  *
2769  * This function cannot be applied to the kernel pmap.  Moreover, it
2770  * is not intended for general use.  It is only to be used during
2771  * process termination.  Consequently, it can be implemented in ways
2772  * that make it faster than pmap_remove().  First, it can more quickly
2773  * destroy mappings by iterating over the pmap's collection of PV
2774  * entries, rather than searching the page table.  Second, it doesn't
2775  * have to test and clear the page table entries atomically, because
2776  * no processor is currently accessing the user address space.  In
2777  * particular, a page table entry's dirty bit won't change state once
2778  * this function starts.
2779  */
2780 void
2781 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
2782 {
2783         pd_entry_t ptepde, *l2;
2784         pt_entry_t *l3, tl3;
2785         struct spglist free;
2786         vm_page_t m;
2787         pv_entry_t pv;
2788         struct pv_chunk *pc, *npc;
2789         struct rwlock *lock;
2790         int64_t bit;
2791         uint64_t inuse, bitmask;
2792         int allfree, field, freed, idx;
2793         vm_paddr_t pa;
2794
2795         lock = NULL;
2796
2797         SLIST_INIT(&free);
2798         rw_rlock(&pvh_global_lock);
2799         PMAP_LOCK(pmap);
2800         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
2801                 allfree = 1;
2802                 freed = 0;
2803                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2804                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2805                         while (inuse != 0) {
2806                                 bit = ffsl(inuse) - 1;
2807                                 bitmask = 1UL << bit;
2808                                 idx = field * 64 + bit;
2809                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
2810                                 inuse &= ~bitmask;
2811
2812                                 l2 = pmap_l2(pmap, pv->pv_va);
2813                                 ptepde = pmap_load(l2);
2814                                 l3 = pmap_l2_to_l3(l2, pv->pv_va);
2815                                 tl3 = pmap_load(l3);
2816
2817 /*
2818  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
2819  */
2820                                 if (tl3 & PTE_SW_WIRED) {
2821                                         allfree = 0;
2822                                         continue;
2823                                 }
2824
2825                                 pa = PTE_TO_PHYS(tl3);
2826                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2827                                 KASSERT(m->phys_addr == pa,
2828                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
2829                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
2830                                     (uintmax_t)tl3));
2831
2832                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
2833                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2834                                     ("pmap_remove_pages: bad l3 %#jx",
2835                                     (uintmax_t)tl3));
2836
2837                                 pmap_load_clear(l3);
2838                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
2839
2840                                 /*
2841                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
2842                                  */
2843                                 if (pmap_page_dirty(tl3))
2844                                         vm_page_dirty(m);
2845
2846                                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(&lock, m);
2847
2848                                 /* Mark free */
2849                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
2850
2851                                 pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
2852                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2853                                 m->md.pv_gen++;
2854
2855                                 pmap_unuse_l3(pmap, pv->pv_va, ptepde, &free);
2856                                 freed++;
2857                         }
2858                 }
2859                 PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_frees, freed));
2860                 PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, freed));
2861                 PV_STAT(atomic_subtract_long(&pv_entry_count, freed));
2862                 if (allfree) {
2863                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2864                         free_pv_chunk(pc);
2865                 }
2866         }
2867         pmap_invalidate_all(pmap);
2868         if (lock != NULL)
2869                 rw_wunlock(lock);
2870         rw_runlock(&pvh_global_lock);
2871         PMAP_UNLOCK(pmap);
2872         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
2873 }
2874
2875 /*
2876  * This is used to check if a page has been accessed or modified. As we
2877  * don't have a bit to see if it has been modified we have to assume it
2878  * has been if the page is read/write.
2879  */
2880 static boolean_t
2881 pmap_page_test_mappings(vm_page_t m, boolean_t accessed, boolean_t modified)
2882 {
2883         struct rwlock *lock;
2884         pv_entry_t pv;
2885         pt_entry_t *l3, mask, value;
2886         pmap_t pmap;
2887         int md_gen;
2888         boolean_t rv;
2889
2890         rv = FALSE;
2891         rw_rlock(&pvh_global_lock);
2892         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
2893         rw_rlock(lock);
2894 restart:
2895         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
2896                 pmap = PV_PMAP(pv);
2897                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2898                         md_gen = m->md.pv_gen;
2899                         rw_runlock(lock);
2900                         PMAP_LOCK(pmap);
2901                         rw_rlock(lock);
2902                         if (md_gen != m->md.pv_gen) {
2903                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2904                                 goto restart;
2905                         }
2906                 }
2907                 l3 = pmap_l3(pmap, pv->pv_va);
2908                 mask = 0;
2909                 value = 0;
2910                 if (modified) {
2911                         mask |= PTE_D;
2912                         value |= PTE_D;
2913                 }
2914                 if (accessed) {
2915                         mask |= PTE_A;
2916                         value |= PTE_A;
2917                 }
2918
2919 #if 0
2920                 if (modified) {
2921                         mask |= ATTR_AP_RW_BIT;
2922                         value |= ATTR_AP(ATTR_AP_RW);
2923                 }
2924                 if (accessed) {
2925                         mask |= ATTR_AF | ATTR_DESCR_MASK;
2926                         value |= ATTR_AF | L3_PAGE;
2927                 }
2928 #endif
2929
2930                 rv = (pmap_load(l3) & mask) == value;
2931                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2932                 if (rv)
2933                         goto out;
2934         }
2935 out:
2936         rw_runlock(lock);
2937         rw_runlock(&pvh_global_lock);
2938         return (rv);
2939 }
2940
2941 /*
2942  *      pmap_is_modified:
2943  *
2944  *      Return whether or not the specified physical page was modified
2945  *      in any physical maps.
2946  */
2947 boolean_t
2948 pmap_is_modified(vm_page_t m)
2949 {
2950
2951         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2952             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
2953
2954         /*
2955          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
2956          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
2957          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
2958          */
2959         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
2960         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
2961                 return (FALSE);
2962         return (pmap_page_test_mappings(m, FALSE, TRUE));
2963 }
2964
2965 /*
2966  *      pmap_is_prefaultable:
2967  *
2968  *      Return whether or not the specified virtual address is eligible
2969  *      for prefault.
2970  */
2971 boolean_t
2972 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2973 {
2974         pt_entry_t *l3;
2975         boolean_t rv;
2976
2977         rv = FALSE;
2978         PMAP_LOCK(pmap);
2979         l3 = pmap_l3(pmap, addr);
2980         if (l3 != NULL && pmap_load(l3) != 0) {
2981                 rv = TRUE;
2982         }
2983         PMAP_UNLOCK(pmap);
2984         return (rv);
2985 }
2986
2987 /*
2988  *      pmap_is_referenced:
2989  *
2990  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
2991  *      in any physical maps.
2992  */
2993 boolean_t
2994 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
2995 {
2996
2997         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2998             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
2999         return (pmap_page_test_mappings(m, TRUE, FALSE));
3000 }
3001
3002 /*
3003  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
3004  */
3005 void
3006 pmap_remove_write(vm_page_t m)
3007 {
3008         pmap_t pmap;
3009         struct rwlock *lock;
3010         pv_entry_t pv;
3011         pt_entry_t *l3, oldl3;
3012         pt_entry_t newl3;
3013         int md_gen;
3014
3015         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3016             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
3017
3018         /*
3019          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
3020          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
3021          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
3022          */
3023         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3024         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
3025                 return;
3026         rw_rlock(&pvh_global_lock);
3027         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3028 retry_pv_loop:
3029         rw_wlock(lock);
3030         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3031                 pmap = PV_PMAP(pv);
3032                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3033                         md_gen = m->md.pv_gen;
3034                         rw_wunlock(lock);
3035                         PMAP_LOCK(pmap);
3036                         rw_wlock(lock);
3037                         if (md_gen != m->md.pv_gen) {
3038                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3039                                 rw_wunlock(lock);
3040                                 goto retry_pv_loop;
3041                         }
3042                 }
3043                 l3 = pmap_l3(pmap, pv->pv_va);
3044 retry:
3045                 oldl3 = pmap_load(l3);
3046
3047                 if (pmap_is_write(oldl3)) {
3048                         newl3 = oldl3 & ~(PTE_W);
3049                         if (!atomic_cmpset_long(l3, oldl3, newl3))
3050                                 goto retry;
3051                         /* TODO: use pmap_page_dirty(oldl3) ? */
3052                         if ((oldl3 & PTE_A) != 0)
3053                                 vm_page_dirty(m);
3054                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3055                 }
3056                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3057         }
3058         rw_wunlock(lock);
3059         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3060         rw_runlock(&pvh_global_lock);
3061 }
3062
3063 static __inline boolean_t
3064 safe_to_clear_referenced(pmap_t pmap, pt_entry_t pte)
3065 {
3066
3067         return (FALSE);
3068 }
3069
3070 /*
3071  *      pmap_ts_referenced:
3072  *
3073  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3074  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3075  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3076  *      reference bits set.
3077  *
3078  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
3079  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
3080  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
3081  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
3082  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
3083  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
3084  *      to pmap_is_modified().
3085  */
3086 int
3087 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3088 {
3089         pv_entry_t pv, pvf;
3090         pmap_t pmap;
3091         struct rwlock *lock;
3092         pd_entry_t *l2;
3093         pt_entry_t *l3, old_l3;
3094         vm_paddr_t pa;
3095         int cleared, md_gen, not_cleared;
3096         struct spglist free;
3097
3098         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3099             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
3100         SLIST_INIT(&free);
3101         cleared = 0;
3102         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3103         lock = PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(pa);
3104         rw_rlock(&pvh_global_lock);
3105         rw_wlock(lock);
3106 retry:
3107         not_cleared = 0;
3108         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
3109                 goto out;
3110         pv = pvf;
3111         do {
3112                 if (pvf == NULL)
3113                         pvf = pv;
3114                 pmap = PV_PMAP(pv);
3115                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3116                         md_gen = m->md.pv_gen;
3117                         rw_wunlock(lock);
3118                         PMAP_LOCK(pmap);
3119                         rw_wlock(lock);
3120                         if (md_gen != m->md.pv_gen) {
3121                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3122                                 goto retry;
3123                         }
3124                 }
3125                 l2 = pmap_l2(pmap, pv->pv_va);
3126
3127                 KASSERT((pmap_load(l2) & PTE_RX) == 0,
3128                     ("pmap_ts_referenced: found an invalid l2 table"));
3129
3130                 l3 = pmap_l2_to_l3(l2, pv->pv_va);
3131                 old_l3 = pmap_load(l3);
3132                 if (pmap_page_dirty(old_l3))
3133                         vm_page_dirty(m);
3134                 if ((old_l3 & PTE_A) != 0) {
3135                         if (safe_to_clear_referenced(pmap, old_l3)) {
3136                                 /*
3137                                  * TODO: We don't handle the access flag
3138                                  * at all. We need to be able to set it in
3139                                  * the exception handler.
3140                                  */
3141                                 panic("RISCVTODO: safe_to_clear_referenced\n");
3142                         } else if ((old_l3 & PTE_SW_WIRED) == 0) {
3143                                 /*
3144                                  * Wired pages cannot be paged out so
3145                                  * doing accessed bit emulation for
3146                                  * them is wasted effort. We do the
3147                                  * hard work for unwired pages only.
3148                                  */
3149                                 pmap_remove_l3(pmap, l3, pv->pv_va,
3150                                     pmap_load(l2), &free, &lock);
3151                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3152                                 cleared++;
3153                                 if (pvf == pv)
3154                                         pvf = NULL;
3155                                 pv = NULL;
3156                                 KASSERT(lock == VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m),
3157                                     ("inconsistent pv lock %p %p for page %p",
3158                                     lock, VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m), m));
3159                         } else
3160                                 not_cleared++;
3161                 }
3162                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3163                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
3164                 if (pv != NULL && TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
3165                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3166                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3167                         m->md.pv_gen++;
3168                 }
3169         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && cleared +
3170             not_cleared < PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
3171 out:
3172         rw_wunlock(lock);
3173         rw_runlock(&pvh_global_lock);
3174         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
3175         return (cleared + not_cleared);
3176 }
3177
3178 /*
3179  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
3180  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
3181  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
3182  */
3183 void
3184 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
3185 {
3186 }
3187
3188 /*
3189  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
3190  */
3191 void
3192 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3193 {
3194
3195         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3196             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
3197         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3198         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
3199             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
3200
3201         /*
3202          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
3203          * If the object containing the page is locked and the page is not
3204          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
3205          */
3206         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
3207                 return;
3208
3209         /* RISCVTODO: We lack support for tracking if a page is modified */
3210 }
3211
3212 void *
3213 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3214 {
3215
3216         return ((void *)PHYS_TO_DMAP(pa));
3217 }
3218
3219 void
3220 pmap_unmapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3221 {
3222 }
3223
3224 /*
3225  * Sets the memory attribute for the specified page.
3226  */
3227 void
3228 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
3229 {
3230
3231         m->md.pv_memattr = ma;
3232
3233         /*
3234          * RISCVTODO: Implement the below (from the amd64 pmap)
3235          * If "m" is a normal page, update its direct mapping.  This update
3236          * can be relied upon to perform any cache operations that are
3237          * required for data coherence.
3238          */
3239         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3240             PHYS_IN_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m)))
3241                 panic("RISCVTODO: pmap_page_set_memattr");
3242 }
3243
3244 /*
3245  * perform the pmap work for mincore
3246  */
3247 int
3248 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
3249 {
3250         pt_entry_t *l2, *l3, tpte;
3251         vm_paddr_t pa;
3252         int val;
3253         bool managed;
3254
3255         PMAP_LOCK(pmap);
3256 retry:
3257         managed = false;
3258         val = 0;
3259
3260         l2 = pmap_l2(pmap, addr);
3261         if (l2 != NULL && ((tpte = pmap_load(l2)) & PTE_V) != 0) {
3262                 if ((tpte & (PTE_R | PTE_W | PTE_X)) != 0) {
3263                         pa = PTE_TO_PHYS(tpte) | (addr & L2_OFFSET);
3264                         val = MINCORE_INCORE | MINCORE_SUPER;
3265                 } else {
3266                         l3 = pmap_l2_to_l3(l2, addr);
3267                         tpte = pmap_load(l3);
3268                         if ((tpte & PTE_V) == 0)
3269                                 goto done;
3270                         pa = PTE_TO_PHYS(tpte) | (addr & L3_OFFSET);
3271                         val = MINCORE_INCORE;
3272                 }
3273
3274                 if (pmap_page_dirty(tpte))
3275                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3276                 if (pmap_page_accessed(tpte))
3277                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3278                 managed = (tpte & PTE_SW_MANAGED) == PTE_SW_MANAGED;
3279         }
3280
3281 done:
3282         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
3283             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) && managed) {
3284                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
3285                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
3286                         goto retry;
3287         } else
3288                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
3289         PMAP_UNLOCK(pmap);
3290         return (val);
3291 }
3292
3293 void
3294 pmap_activate(struct thread *td)
3295 {
3296         pmap_t pmap;
3297         uint64_t reg;
3298
3299         critical_enter();
3300         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
3301         td->td_pcb->pcb_l1addr = vtophys(pmap->pm_l1);
3302
3303         reg = SATP_MODE_SV39;
3304         reg |= (td->td_pcb->pcb_l1addr >> PAGE_SHIFT);
3305         load_satp(reg);
3306
3307         pmap_invalidate_all(pmap);
3308         critical_exit();
3309 }
3310
3311 void
3312 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
3313 {
3314         cpuset_t mask;
3315
3316         /*
3317          * From the RISC-V User-Level ISA V2.2:
3318          *
3319          * "To make a store to instruction memory visible to all
3320          * RISC-V harts, the writing hart has to execute a data FENCE
3321          * before requesting that all remote RISC-V harts execute a
3322          * FENCE.I."
3323          */
3324         sched_pin();
3325         mask = all_cpus;
3326         CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &mask);
3327         fence();
3328         sbi_remote_fence_i(mask.__bits);
3329         sched_unpin();
3330 }
3331
3332 /*
3333  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
3334  *      different alignment might result in more superpage mappings.
3335  */
3336 void
3337 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
3338     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
3339 {
3340 }
3341
3342 /**
3343  * Get the kernel virtual address of a set of physical pages. If there are
3344  * physical addresses not covered by the DMAP perform a transient mapping
3345  * that will be removed when calling pmap_unmap_io_transient.
3346  *
3347  * \param page        The pages the caller wishes to obtain the virtual
3348  *                    address on the kernel memory map.
3349  * \param vaddr       On return contains the kernel virtual memory address
3350  *                    of the pages passed in the page parameter.
3351  * \param count       Number of pages passed in.
3352  * \param can_fault   TRUE if the thread using the mapped pages can take
3353  *                    page faults, FALSE otherwise.
3354  *
3355  * \returns TRUE if the caller must call pmap_unmap_io_transient when
3356  *          finished or FALSE otherwise.
3357  *
3358  */
3359 boolean_t
3360 pmap_map_io_transient(vm_page_t page[], vm_offset_t vaddr[], int count,
3361     boolean_t can_fault)
3362 {
3363         vm_paddr_t paddr;
3364         boolean_t needs_mapping;
3365         int error, i;
3366
3367         /*
3368          * Allocate any KVA space that we need, this is done in a separate
3369          * loop to prevent calling vmem_alloc while pinned.
3370          */
3371         needs_mapping = FALSE;
3372         for (i = 0; i < count; i++) {
3373                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
3374                 if (__predict_false(paddr >= DMAP_MAX_PHYSADDR)) {
3375                         error = vmem_alloc(kernel_arena, PAGE_SIZE,
3376                             M_BESTFIT | M_WAITOK, &vaddr[i]);
3377                         KASSERT(error == 0, ("vmem_alloc failed: %d", error));
3378                         needs_mapping = TRUE;
3379                 } else {
3380                         vaddr[i] = PHYS_TO_DMAP(paddr);
3381                 }
3382         }
3383
3384         /* Exit early if everything is covered by the DMAP */
3385         if (!needs_mapping)
3386                 return (FALSE);
3387
3388         if (!can_fault)
3389                 sched_pin();
3390         for (i = 0; i < count; i++) {
3391                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
3392                 if (paddr >= DMAP_MAX_PHYSADDR) {
3393                         panic(
3394                            "pmap_map_io_transient: TODO: Map out of DMAP data");
3395                 }
3396         }
3397
3398         return (needs_mapping);
3399 }
3400
3401 void
3402 pmap_unmap_io_transient(vm_page_t page[], vm_offset_t vaddr[], int count,
3403     boolean_t can_fault)
3404 {
3405         vm_paddr_t paddr;
3406         int i;
3407
3408         if (!can_fault)
3409                 sched_unpin();
3410         for (i = 0; i < count; i++) {
3411                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
3412                 if (paddr >= DMAP_MAX_PHYSADDR) {
3413                         panic("RISCVTODO: pmap_unmap_io_transient: Unmap data");
3414                 }
3415         }
3416 }
3417
3418 boolean_t
3419 pmap_is_valid_memattr(pmap_t pmap __unused, vm_memattr_t mode)
3420 {
3421
3422         return (mode >= VM_MEMATTR_DEVICE && mode <= VM_MEMATTR_WRITE_BACK);
3423 }