]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/riscv/riscv/pmap.c
MFC r340159 (by jhb):
[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 = LIST_HEAD_INITIALIZER();
215
216 struct pmap kernel_pmap_store;
217
218 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
219 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
220 vm_offset_t kernel_vm_end = 0;
221
222 vm_paddr_t dmap_phys_base;      /* The start of the dmap region */
223 vm_paddr_t dmap_phys_max;       /* The limit of the dmap region */
224 vm_offset_t dmap_max_addr;      /* The virtual address limit of the dmap */
225
226 /* This code assumes all L1 DMAP entries will be used */
227 CTASSERT((DMAP_MIN_ADDRESS  & ~L1_OFFSET) == DMAP_MIN_ADDRESS);
228 CTASSERT((DMAP_MAX_ADDRESS  & ~L1_OFFSET) == DMAP_MAX_ADDRESS);
229
230 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
231 static struct mtx_padalign allpmaps_lock;
232
233 /*
234  * Data for the pv entry allocation mechanism
235  */
236 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
237 static struct mtx pv_chunks_mutex;
238 static struct rwlock pv_list_locks[NPV_LIST_LOCKS];
239
240 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
241 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
242 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, struct rwlock **lockp);
243 static vm_page_t reclaim_pv_chunk(pmap_t locked_pmap, struct rwlock **lockp);
244 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
245 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
246                     vm_offset_t va);
247 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
248     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte, struct rwlock **lockp);
249 static int pmap_remove_l3(pmap_t pmap, pt_entry_t *l3, vm_offset_t sva,
250     pd_entry_t ptepde, struct spglist *free, struct rwlock **lockp);
251 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
252     vm_page_t m, struct rwlock **lockp);
253
254 static vm_page_t _pmap_alloc_l3(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex,
255                 struct rwlock **lockp);
256
257 static void _pmap_unwire_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
258     struct spglist *free);
259 static int pmap_unuse_l3(pmap_t, vm_offset_t, pd_entry_t, struct spglist *);
260
261 #define pmap_clear(pte)                 pmap_store(pte, 0)
262 #define pmap_clear_bits(pte, bits)      atomic_clear_64(pte, bits)
263 #define pmap_load_store(pte, entry)     atomic_swap_64(pte, entry)
264 #define pmap_load_clear(pte)            pmap_load_store(pte, 0)
265 #define pmap_load(pte)                  atomic_load_64(pte)
266 #define pmap_store(pte, entry)          atomic_store_64(pte, entry)
267 #define pmap_store_bits(pte, bits)      atomic_set_64(pte, bits)
268
269 /********************/
270 /* Inline functions */
271 /********************/
272
273 static __inline void
274 pagecopy(void *s, void *d)
275 {
276
277         memcpy(d, s, PAGE_SIZE);
278 }
279
280 static __inline void
281 pagezero(void *p)
282 {
283
284         bzero(p, PAGE_SIZE);
285 }
286
287 #define pmap_l1_index(va)       (((va) >> L1_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK)
288 #define pmap_l2_index(va)       (((va) >> L2_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK)
289 #define pmap_l3_index(va)       (((va) >> L3_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK)
290
291 #define PTE_TO_PHYS(pte)        ((pte >> PTE_PPN0_S) * PAGE_SIZE)
292
293 static __inline pd_entry_t *
294 pmap_l1(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
295 {
296
297         return (&pmap->pm_l1[pmap_l1_index(va)]);
298 }
299
300 static __inline pd_entry_t *
301 pmap_l1_to_l2(pd_entry_t *l1, vm_offset_t va)
302 {
303         vm_paddr_t phys;
304         pd_entry_t *l2;
305
306         phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l1));
307         l2 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(phys);
308
309         return (&l2[pmap_l2_index(va)]);
310 }
311
312 static __inline pd_entry_t *
313 pmap_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
314 {
315         pd_entry_t *l1;
316
317         l1 = pmap_l1(pmap, va);
318         if ((pmap_load(l1) & PTE_V) == 0)
319                 return (NULL);
320         if ((pmap_load(l1) & PTE_RX) != 0)
321                 return (NULL);
322
323         return (pmap_l1_to_l2(l1, va));
324 }
325
326 static __inline pt_entry_t *
327 pmap_l2_to_l3(pd_entry_t *l2, vm_offset_t va)
328 {
329         vm_paddr_t phys;
330         pt_entry_t *l3;
331
332         phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l2));
333         l3 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(phys);
334
335         return (&l3[pmap_l3_index(va)]);
336 }
337
338 static __inline pt_entry_t *
339 pmap_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
340 {
341         pd_entry_t *l2;
342
343         l2 = pmap_l2(pmap, va);
344         if (l2 == NULL)
345                 return (NULL);
346         if ((pmap_load(l2) & PTE_V) == 0)
347                 return (NULL);
348         if ((pmap_load(l2) & PTE_RX) != 0)
349                 return (NULL);
350
351         return (pmap_l2_to_l3(l2, va));
352 }
353
354 static __inline void
355 pmap_resident_count_inc(pmap_t pmap, int count)
356 {
357
358         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
359         pmap->pm_stats.resident_count += count;
360 }
361
362 static __inline void
363 pmap_resident_count_dec(pmap_t pmap, int count)
364 {
365
366         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
367         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count >= count,
368             ("pmap %p resident count underflow %ld %d", pmap,
369             pmap->pm_stats.resident_count, count));
370         pmap->pm_stats.resident_count -= count;
371 }
372
373 static void
374 pmap_distribute_l1(struct pmap *pmap, vm_pindex_t l1index,
375     pt_entry_t entry)
376 {
377         struct pmap *user_pmap;
378         pd_entry_t *l1;
379
380         /* Distribute new kernel L1 entry to all the user pmaps */
381         if (pmap != kernel_pmap)
382                 return;
383
384         mtx_lock(&allpmaps_lock);
385         LIST_FOREACH(user_pmap, &allpmaps, pm_list) {
386                 l1 = &user_pmap->pm_l1[l1index];
387                 pmap_store(l1, entry);
388         }
389         mtx_unlock(&allpmaps_lock);
390 }
391
392 static pt_entry_t *
393 pmap_early_page_idx(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va, u_int *l1_slot,
394     u_int *l2_slot)
395 {
396         pt_entry_t *l2;
397         pd_entry_t *l1;
398
399         l1 = (pd_entry_t *)l1pt;
400         *l1_slot = (va >> L1_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK;
401
402         /* Check locore has used a table L1 map */
403         KASSERT((l1[*l1_slot] & PTE_RX) == 0,
404                 ("Invalid bootstrap L1 table"));
405
406         /* Find the address of the L2 table */
407         l2 = (pt_entry_t *)init_pt_va;
408         *l2_slot = pmap_l2_index(va);
409
410         return (l2);
411 }
412
413 static vm_paddr_t
414 pmap_early_vtophys(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va)
415 {
416         u_int l1_slot, l2_slot;
417         pt_entry_t *l2;
418         u_int ret;
419
420         l2 = pmap_early_page_idx(l1pt, va, &l1_slot, &l2_slot);
421
422         /* Check locore has used L2 superpages */
423         KASSERT((l2[l2_slot] & PTE_RX) != 0,
424                 ("Invalid bootstrap L2 table"));
425
426         /* L2 is superpages */
427         ret = (l2[l2_slot] >> PTE_PPN1_S) << L2_SHIFT;
428         ret += (va & L2_OFFSET);
429
430         return (ret);
431 }
432
433 static void
434 pmap_bootstrap_dmap(vm_offset_t kern_l1, vm_paddr_t min_pa, vm_paddr_t max_pa)
435 {
436         vm_offset_t va;
437         vm_paddr_t pa;
438         pd_entry_t *l1;
439         u_int l1_slot;
440         pt_entry_t entry;
441         pn_t pn;
442
443         pa = dmap_phys_base = min_pa & ~L1_OFFSET;
444         va = DMAP_MIN_ADDRESS;
445         l1 = (pd_entry_t *)kern_l1;
446         l1_slot = pmap_l1_index(DMAP_MIN_ADDRESS);
447
448         for (; va < DMAP_MAX_ADDRESS && pa < max_pa;
449             pa += L1_SIZE, va += L1_SIZE, l1_slot++) {
450                 KASSERT(l1_slot < Ln_ENTRIES, ("Invalid L1 index"));
451
452                 /* superpages */
453                 pn = (pa / PAGE_SIZE);
454                 entry = PTE_KERN;
455                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
456                 pmap_store(&l1[l1_slot], entry);
457         }
458
459         /* Set the upper limit of the DMAP region */
460         dmap_phys_max = pa;
461         dmap_max_addr = va;
462
463         sfence_vma();
464 }
465
466 static vm_offset_t
467 pmap_bootstrap_l3(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va, vm_offset_t l3_start)
468 {
469         vm_offset_t l3pt;
470         pt_entry_t entry;
471         pd_entry_t *l2;
472         vm_paddr_t pa;
473         u_int l2_slot;
474         pn_t pn;
475
476         KASSERT((va & L2_OFFSET) == 0, ("Invalid virtual address"));
477
478         l2 = pmap_l2(kernel_pmap, va);
479         l2 = (pd_entry_t *)((uintptr_t)l2 & ~(PAGE_SIZE - 1));
480         l2_slot = pmap_l2_index(va);
481         l3pt = l3_start;
482
483         for (; va < VM_MAX_KERNEL_ADDRESS; l2_slot++, va += L2_SIZE) {
484                 KASSERT(l2_slot < Ln_ENTRIES, ("Invalid L2 index"));
485
486                 pa = pmap_early_vtophys(l1pt, l3pt);
487                 pn = (pa / PAGE_SIZE);
488                 entry = (PTE_V);
489                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
490                 pmap_store(&l2[l2_slot], entry);
491                 l3pt += PAGE_SIZE;
492         }
493
494
495         /* Clean the L2 page table */
496         memset((void *)l3_start, 0, l3pt - l3_start);
497
498         return (l3pt);
499 }
500
501 /*
502  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
503  */
504 void
505 pmap_bootstrap(vm_offset_t l1pt, vm_paddr_t kernstart, vm_size_t kernlen)
506 {
507         u_int l1_slot, l2_slot, avail_slot, map_slot;
508         vm_offset_t freemempos;
509         vm_offset_t dpcpu, msgbufpv;
510         vm_paddr_t end, max_pa, min_pa, pa, start;
511         int i;
512
513         printf("pmap_bootstrap %lx %lx %lx\n", l1pt, kernstart, kernlen);
514         printf("%lx\n", l1pt);
515         printf("%lx\n", (KERNBASE >> L1_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK);
516
517         /* Set this early so we can use the pagetable walking functions */
518         kernel_pmap_store.pm_l1 = (pd_entry_t *)l1pt;
519         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
520
521         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
522
523         /* Assume the address we were loaded to is a valid physical address. */
524         min_pa = max_pa = kernstart;
525
526         /*
527          * Find the minimum physical address. physmap is sorted,
528          * but may contain empty ranges.
529          */
530         for (i = 0; i < physmap_idx * 2; i += 2) {
531                 if (physmap[i] == physmap[i + 1])
532                         continue;
533                 if (physmap[i] <= min_pa)
534                         min_pa = physmap[i];
535                 if (physmap[i + 1] > max_pa)
536                         max_pa = physmap[i + 1];
537         }
538         printf("physmap_idx %lx\n", physmap_idx);
539         printf("min_pa %lx\n", min_pa);
540         printf("max_pa %lx\n", max_pa);
541
542         /* Create a direct map region early so we can use it for pa -> va */
543         pmap_bootstrap_dmap(l1pt, min_pa, max_pa);
544
545         /*
546          * Read the page table to find out what is already mapped.
547          * This assumes we have mapped a block of memory from KERNBASE
548          * using a single L1 entry.
549          */
550         (void)pmap_early_page_idx(l1pt, KERNBASE, &l1_slot, &l2_slot);
551
552         /* Sanity check the index, KERNBASE should be the first VA */
553         KASSERT(l2_slot == 0, ("The L2 index is non-zero"));
554
555         freemempos = roundup2(KERNBASE + kernlen, PAGE_SIZE);
556
557         /* Create the l3 tables for the early devmap */
558         freemempos = pmap_bootstrap_l3(l1pt,
559             VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - L2_SIZE, freemempos);
560
561         sfence_vma();
562
563 #define alloc_pages(var, np)                                            \
564         (var) = freemempos;                                             \
565         freemempos += (np * PAGE_SIZE);                                 \
566         memset((char *)(var), 0, ((np) * PAGE_SIZE));
567
568         /* Allocate dynamic per-cpu area. */
569         alloc_pages(dpcpu, DPCPU_SIZE / PAGE_SIZE);
570         dpcpu_init((void *)dpcpu, 0);
571
572         /* Allocate memory for the msgbuf, e.g. for /sbin/dmesg */
573         alloc_pages(msgbufpv, round_page(msgbufsize) / PAGE_SIZE);
574         msgbufp = (void *)msgbufpv;
575
576         virtual_avail = roundup2(freemempos, L2_SIZE);
577         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - L2_SIZE;
578         kernel_vm_end = virtual_avail;
579         
580         pa = pmap_early_vtophys(l1pt, freemempos);
581
582         /* Initialize phys_avail. */
583         for (avail_slot = map_slot = physmem = 0; map_slot < physmap_idx * 2;
584             map_slot += 2) {
585                 start = physmap[map_slot];
586                 end = physmap[map_slot + 1];
587
588                 if (start == end)
589                         continue;
590                 if (start >= kernstart && end <= pa)
591                         continue;
592
593                 if (start < kernstart && end > kernstart)
594                         end = kernstart;
595                 else if (start < pa && end > pa)
596                         start = pa;
597                 phys_avail[avail_slot] = start;
598                 phys_avail[avail_slot + 1] = end;
599                 physmem += (end - start) >> PAGE_SHIFT;
600                 avail_slot += 2;
601
602                 if (end != physmap[map_slot + 1] && end > pa) {
603                         phys_avail[avail_slot] = pa;
604                         phys_avail[avail_slot + 1] = physmap[map_slot + 1];
605                         physmem += (physmap[map_slot + 1] - pa) >> PAGE_SHIFT;
606                         avail_slot += 2;
607                 }
608         }
609         phys_avail[avail_slot] = 0;
610         phys_avail[avail_slot + 1] = 0;
611
612         /*
613          * Maxmem isn't the "maximum memory", it's one larger than the
614          * highest page of the physical address space.  It should be
615          * called something like "Maxphyspage".
616          */
617         Maxmem = atop(phys_avail[avail_slot - 1]);
618 }
619
620 /*
621  *      Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
622  */
623 void
624 pmap_page_init(vm_page_t m)
625 {
626
627         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
628         m->md.pv_memattr = VM_MEMATTR_WRITE_BACK;
629 }
630
631 /*
632  *      Initialize the pmap module.
633  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
634  *      system needs to map virtual memory.
635  */
636 void
637 pmap_init(void)
638 {
639         int i;
640
641         /*
642          * Initialize the pv chunk and pmap list mutexes.
643          */
644         mtx_init(&pv_chunks_mutex, "pmap pv chunk list", NULL, MTX_DEF);
645         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_DEF);
646
647         /*
648          * Initialize the pool of pv list locks.
649          */
650         for (i = 0; i < NPV_LIST_LOCKS; i++)
651                 rw_init(&pv_list_locks[i], "pmap pv list");
652 }
653
654 #ifdef SMP
655 /*
656  * For SMP, these functions have to use IPIs for coherence.
657  *
658  * In general, the calling thread uses a plain fence to order the
659  * writes to the page tables before invoking an SBI callback to invoke
660  * sfence_vma() on remote CPUs.
661  *
662  * Since the riscv pmap does not yet have a pm_active field, IPIs are
663  * sent to all CPUs in the system.
664  */
665 static void
666 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
667 {
668         cpuset_t mask;
669
670         sched_pin();
671         mask = all_cpus;
672         CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &mask);
673         fence();
674         sbi_remote_sfence_vma(mask.__bits, va, 1);
675         sfence_vma_page(va);
676         sched_unpin();
677 }
678
679 static void
680 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
681 {
682         cpuset_t mask;
683
684         sched_pin();
685         mask = all_cpus;
686         CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &mask);
687         fence();
688         sbi_remote_sfence_vma(mask.__bits, sva, eva - sva + 1);
689
690         /*
691          * Might consider a loop of sfence_vma_page() for a small
692          * number of pages in the future.
693          */
694         sfence_vma();
695         sched_unpin();
696 }
697
698 static void
699 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
700 {
701         cpuset_t mask;
702
703         sched_pin();
704         mask = all_cpus;
705         CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &mask);
706         fence();
707
708         /*
709          * XXX: The SBI doc doesn't detail how to specify x0 as the
710          * address to perform a global fence.  BBL currently treats
711          * all sfence_vma requests as global however.
712          */
713         sbi_remote_sfence_vma(mask.__bits, 0, 0);
714         sfence_vma();
715         sched_unpin();
716 }
717 #else
718 /*
719  * Normal, non-SMP, invalidation functions.
720  * We inline these within pmap.c for speed.
721  */
722 static __inline void
723 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
724 {
725
726         sfence_vma_page(va);
727 }
728
729 static __inline void
730 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
731 {
732
733         /*
734          * Might consider a loop of sfence_vma_page() for a small
735          * number of pages in the future.
736          */
737         sfence_vma();
738 }
739
740 static __inline void
741 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
742 {
743
744         sfence_vma();
745 }
746 #endif
747
748 /*
749  *      Routine:        pmap_extract
750  *      Function:
751  *              Extract the physical page address associated
752  *              with the given map/virtual_address pair.
753  */
754 vm_paddr_t 
755 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
756 {
757         pd_entry_t *l2p, l2;
758         pt_entry_t *l3p, l3;
759         vm_paddr_t pa;
760
761         pa = 0;
762         PMAP_LOCK(pmap);
763         /*
764          * Start with the l2 tabel. We are unable to allocate
765          * pages in the l1 table.
766          */
767         l2p = pmap_l2(pmap, va);
768         if (l2p != NULL) {
769                 l2 = pmap_load(l2p);
770                 if ((l2 & PTE_RX) == 0) {
771                         l3p = pmap_l2_to_l3(l2p, va);
772                         if (l3p != NULL) {
773                                 l3 = pmap_load(l3p);
774                                 pa = PTE_TO_PHYS(l3);
775                                 pa |= (va & L3_OFFSET);
776                         }
777                 } else {
778                         /* L2 is superpages */
779                         pa = (l2 >> PTE_PPN1_S) << L2_SHIFT;
780                         pa |= (va & L2_OFFSET);
781                 }
782         }
783         PMAP_UNLOCK(pmap);
784         return (pa);
785 }
786
787 /*
788  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
789  *      Function:
790  *              Atomically extract and hold the physical page
791  *              with the given pmap and virtual address pair
792  *              if that mapping permits the given protection.
793  */
794 vm_page_t
795 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
796 {
797         pt_entry_t *l3p, l3;
798         vm_paddr_t phys;
799         vm_paddr_t pa;
800         vm_page_t m;
801
802         pa = 0;
803         m = NULL;
804         PMAP_LOCK(pmap);
805 retry:
806         l3p = pmap_l3(pmap, va);
807         if (l3p != NULL && (l3 = pmap_load(l3p)) != 0) {
808                 if ((l3 & PTE_W) != 0 || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
809                         phys = PTE_TO_PHYS(l3);
810                         if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, phys, &pa))
811                                 goto retry;
812                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
813                         vm_page_hold(m);
814                 }
815         }
816         PA_UNLOCK_COND(pa);
817         PMAP_UNLOCK(pmap);
818         return (m);
819 }
820
821 vm_paddr_t
822 pmap_kextract(vm_offset_t va)
823 {
824         pd_entry_t *l2;
825         pt_entry_t *l3;
826         vm_paddr_t pa;
827
828         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS) {
829                 pa = DMAP_TO_PHYS(va);
830         } else {
831                 l2 = pmap_l2(kernel_pmap, va);
832                 if (l2 == NULL)
833                         panic("pmap_kextract: No l2");
834                 if ((pmap_load(l2) & PTE_RX) != 0) {
835                         /* superpages */
836                         pa = (pmap_load(l2) >> PTE_PPN1_S) << L2_SHIFT;
837                         pa |= (va & L2_OFFSET);
838                         return (pa);
839                 }
840
841                 l3 = pmap_l2_to_l3(l2, va);
842                 if (l3 == NULL)
843                         panic("pmap_kextract: No l3...");
844                 pa = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l3));
845                 pa |= (va & PAGE_MASK);
846         }
847         return (pa);
848 }
849
850 /***************************************************
851  * Low level mapping routines.....
852  ***************************************************/
853
854 void
855 pmap_kenter_device(vm_offset_t sva, vm_size_t size, vm_paddr_t pa)
856 {
857         pt_entry_t entry;
858         pt_entry_t *l3;
859         vm_offset_t va;
860         pn_t pn;
861
862         KASSERT((pa & L3_OFFSET) == 0,
863            ("pmap_kenter_device: Invalid physical address"));
864         KASSERT((sva & L3_OFFSET) == 0,
865            ("pmap_kenter_device: Invalid virtual address"));
866         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
867             ("pmap_kenter_device: Mapping is not page-sized"));
868
869         va = sva;
870         while (size != 0) {
871                 l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
872                 KASSERT(l3 != NULL, ("Invalid page table, va: 0x%lx", va));
873
874                 pn = (pa / PAGE_SIZE);
875                 entry = PTE_KERN;
876                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
877                 pmap_store(l3, entry);
878
879                 va += PAGE_SIZE;
880                 pa += PAGE_SIZE;
881                 size -= PAGE_SIZE;
882         }
883         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
884 }
885
886 /*
887  * Remove a page from the kernel pagetables.
888  * Note: not SMP coherent.
889  */
890 PMAP_INLINE void
891 pmap_kremove(vm_offset_t va)
892 {
893         pt_entry_t *l3;
894
895         l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
896         KASSERT(l3 != NULL, ("pmap_kremove: Invalid address"));
897
898         pmap_clear(l3);
899         sfence_vma();
900 }
901
902 void
903 pmap_kremove_device(vm_offset_t sva, vm_size_t size)
904 {
905         pt_entry_t *l3;
906         vm_offset_t va;
907
908         KASSERT((sva & L3_OFFSET) == 0,
909            ("pmap_kremove_device: Invalid virtual address"));
910         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
911             ("pmap_kremove_device: Mapping is not page-sized"));
912
913         va = sva;
914         while (size != 0) {
915                 l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
916                 KASSERT(l3 != NULL, ("Invalid page table, va: 0x%lx", va));
917                 pmap_clear(l3);
918
919                 va += PAGE_SIZE;
920                 size -= PAGE_SIZE;
921         }
922
923         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
924 }
925
926 /*
927  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
928  *      virtual address space.
929  *
930  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
931  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
932  *      physical to virtual region can return the appropriate address
933  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
934  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
935  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
936  *      region.
937  */
938 vm_offset_t
939 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
940 {
941
942         return PHYS_TO_DMAP(start);
943 }
944
945
946 /*
947  * Add a list of wired pages to the kva
948  * this routine is only used for temporary
949  * kernel mappings that do not need to have
950  * page modification or references recorded.
951  * Note that old mappings are simply written
952  * over.  The page *must* be wired.
953  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
954  */
955 void
956 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
957 {
958         pt_entry_t *l3, pa;
959         vm_offset_t va;
960         vm_page_t m;
961         pt_entry_t entry;
962         pn_t pn;
963         int i;
964
965         va = sva;
966         for (i = 0; i < count; i++) {
967                 m = ma[i];
968                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
969                 pn = (pa / PAGE_SIZE);
970                 l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
971
972                 entry = PTE_KERN;
973                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
974                 pmap_store(l3, entry);
975
976                 va += L3_SIZE;
977         }
978         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
979 }
980
981 /*
982  * This routine tears out page mappings from the
983  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
984  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
985  */
986 void
987 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
988 {
989         pt_entry_t *l3;
990         vm_offset_t va;
991
992         KASSERT(sva >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS, ("usermode va %lx", sva));
993
994         for (va = sva; count-- > 0; va += PAGE_SIZE) {
995                 l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
996                 KASSERT(l3 != NULL, ("pmap_kremove: Invalid address"));
997                 pmap_clear(l3);
998         }
999         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1000 }
1001
1002 /***************************************************
1003  * Page table page management routines.....
1004  ***************************************************/
1005 /*
1006  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1007  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1008  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1009  */
1010 static __inline void
1011 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1012     boolean_t set_PG_ZERO)
1013 {
1014
1015         if (set_PG_ZERO)
1016                 m->flags |= PG_ZERO;
1017         else
1018                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1019         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1020 }
1021         
1022 /*
1023  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1024  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1025  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1026  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1027  */
1028 static inline boolean_t
1029 pmap_unwire_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, struct spglist *free)
1030 {
1031
1032         --m->wire_count;
1033         if (m->wire_count == 0) {
1034                 _pmap_unwire_l3(pmap, va, m, free);
1035                 return (TRUE);
1036         } else {
1037                 return (FALSE);
1038         }
1039 }
1040
1041 static void
1042 _pmap_unwire_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, struct spglist *free)
1043 {
1044         vm_paddr_t phys;
1045
1046         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1047         /*
1048          * unmap the page table page
1049          */
1050         if (m->pindex >= NUPDE) {
1051                 /* PD page */
1052                 pd_entry_t *l1;
1053                 l1 = pmap_l1(pmap, va);
1054                 pmap_clear(l1);
1055                 pmap_distribute_l1(pmap, pmap_l1_index(va), 0);
1056         } else {
1057                 /* PTE page */
1058                 pd_entry_t *l2;
1059                 l2 = pmap_l2(pmap, va);
1060                 pmap_clear(l2);
1061         }
1062         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
1063         if (m->pindex < NUPDE) {
1064                 pd_entry_t *l1;
1065                 /* We just released a PT, unhold the matching PD */
1066                 vm_page_t pdpg;
1067
1068                 l1 = pmap_l1(pmap, va);
1069                 phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l1));
1070                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
1071                 pmap_unwire_l3(pmap, va, pdpg, free);
1072         }
1073         pmap_invalidate_page(pmap, va);
1074
1075         vm_wire_sub(1);
1076
1077         /* 
1078          * Put page on a list so that it is released after
1079          * *ALL* TLB shootdown is done
1080          */
1081         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1082 }
1083
1084 /*
1085  * After removing an l3 entry, this routine is used to
1086  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1087  */
1088 static int
1089 pmap_unuse_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t ptepde,
1090     struct spglist *free)
1091 {
1092         vm_paddr_t phys;
1093         vm_page_t mpte;
1094
1095         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1096                 return (0);
1097         KASSERT(ptepde != 0, ("pmap_unuse_pt: ptepde != 0"));
1098
1099         phys = PTE_TO_PHYS(ptepde);
1100
1101         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
1102         return (pmap_unwire_l3(pmap, va, mpte, free));
1103 }
1104
1105 void
1106 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1107 {
1108
1109         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1110         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof(pmap->pm_stats));
1111         pmap->pm_l1 = kernel_pmap->pm_l1;
1112 }
1113
1114 int
1115 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1116 {
1117         vm_paddr_t l1phys;
1118         vm_page_t l1pt;
1119
1120         /*
1121          * allocate the l1 page
1122          */
1123         while ((l1pt = vm_page_alloc(NULL, 0xdeadbeef, VM_ALLOC_NORMAL |
1124             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL)
1125                 vm_wait(NULL);
1126
1127         l1phys = VM_PAGE_TO_PHYS(l1pt);
1128         pmap->pm_l1 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(l1phys);
1129
1130         if ((l1pt->flags & PG_ZERO) == 0)
1131                 pagezero(pmap->pm_l1);
1132
1133         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof(pmap->pm_stats));
1134
1135         /* Install kernel pagetables */
1136         memcpy(pmap->pm_l1, kernel_pmap->pm_l1, PAGE_SIZE);
1137
1138         /* Add to the list of all user pmaps */
1139         mtx_lock(&allpmaps_lock);
1140         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1141         mtx_unlock(&allpmaps_lock);
1142
1143         return (1);
1144 }
1145
1146 /*
1147  * This routine is called if the desired page table page does not exist.
1148  *
1149  * If page table page allocation fails, this routine may sleep before
1150  * returning NULL.  It sleeps only if a lock pointer was given.
1151  *
1152  * Note: If a page allocation fails at page table level two or three,
1153  * one or two pages may be held during the wait, only to be released
1154  * afterwards.  This conservative approach is easily argued to avoid
1155  * race conditions.
1156  */
1157 static vm_page_t
1158 _pmap_alloc_l3(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex, struct rwlock **lockp)
1159 {
1160         vm_page_t m, /*pdppg, */pdpg;
1161         pt_entry_t entry;
1162         vm_paddr_t phys;
1163         pn_t pn;
1164
1165         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1166
1167         /*
1168          * Allocate a page table page.
1169          */
1170         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1171             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1172                 if (lockp != NULL) {
1173                         RELEASE_PV_LIST_LOCK(lockp);
1174                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1175                         rw_runlock(&pvh_global_lock);
1176                         vm_wait(NULL);
1177                         rw_rlock(&pvh_global_lock);
1178                         PMAP_LOCK(pmap);
1179                 }
1180
1181                 /*
1182                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1183                  * page may have been allocated.
1184                  */
1185                 return (NULL);
1186         }
1187
1188         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1189                 pmap_zero_page(m);
1190
1191         /*
1192          * Map the pagetable page into the process address space, if
1193          * it isn't already there.
1194          */
1195
1196         if (ptepindex >= NUPDE) {
1197                 pd_entry_t *l1;
1198                 vm_pindex_t l1index;
1199
1200                 l1index = ptepindex - NUPDE;
1201                 l1 = &pmap->pm_l1[l1index];
1202
1203                 pn = (VM_PAGE_TO_PHYS(m) / PAGE_SIZE);
1204                 entry = (PTE_V);
1205                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
1206                 pmap_store(l1, entry);
1207                 pmap_distribute_l1(pmap, l1index, entry);
1208         } else {
1209                 vm_pindex_t l1index;
1210                 pd_entry_t *l1, *l2;
1211
1212                 l1index = ptepindex >> (L1_SHIFT - L2_SHIFT);
1213                 l1 = &pmap->pm_l1[l1index];
1214                 if (pmap_load(l1) == 0) {
1215                         /* recurse for allocating page dir */
1216                         if (_pmap_alloc_l3(pmap, NUPDE + l1index,
1217                             lockp) == NULL) {
1218                                 vm_page_unwire_noq(m);
1219                                 vm_page_free_zero(m);
1220                                 return (NULL);
1221                         }
1222                 } else {
1223                         phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l1));
1224                         pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
1225                         pdpg->wire_count++;
1226                 }
1227
1228                 phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l1));
1229                 l2 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(phys);
1230                 l2 = &l2[ptepindex & Ln_ADDR_MASK];
1231
1232                 pn = (VM_PAGE_TO_PHYS(m) / PAGE_SIZE);
1233                 entry = (PTE_V);
1234                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
1235                 pmap_store(l2, entry);
1236         }
1237
1238         pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
1239
1240         return (m);
1241 }
1242
1243 static vm_page_t
1244 pmap_alloc_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct rwlock **lockp)
1245 {
1246         vm_pindex_t ptepindex;
1247         pd_entry_t *l2;
1248         vm_paddr_t phys;
1249         vm_page_t m;
1250
1251         /*
1252          * Calculate pagetable page index
1253          */
1254         ptepindex = pmap_l2_pindex(va);
1255 retry:
1256         /*
1257          * Get the page directory entry
1258          */
1259         l2 = pmap_l2(pmap, va);
1260
1261         /*
1262          * If the page table page is mapped, we just increment the
1263          * hold count, and activate it.
1264          */
1265         if (l2 != NULL && pmap_load(l2) != 0) {
1266                 phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l2));
1267                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
1268                 m->wire_count++;
1269         } else {
1270                 /*
1271                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been
1272                  * deallocated.
1273                  */
1274                 m = _pmap_alloc_l3(pmap, ptepindex, lockp);
1275                 if (m == NULL && lockp != NULL)
1276                         goto retry;
1277         }
1278         return (m);
1279 }
1280
1281
1282 /***************************************************
1283  * Pmap allocation/deallocation routines.
1284  ***************************************************/
1285
1286 /*
1287  * Release any resources held by the given physical map.
1288  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1289  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1290  */
1291 void
1292 pmap_release(pmap_t pmap)
1293 {
1294         vm_page_t m;
1295
1296         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
1297             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
1298             pmap->pm_stats.resident_count));
1299
1300         mtx_lock(&allpmaps_lock);
1301         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
1302         mtx_unlock(&allpmaps_lock);
1303
1304         m = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pmap->pm_l1));
1305         vm_page_unwire_noq(m);
1306         vm_page_free(m);
1307 }
1308
1309 #if 0
1310 static int
1311 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1312 {
1313         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
1314
1315         return sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req);
1316 }
1317 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1318     0, 0, kvm_size, "LU", "Size of KVM");
1319
1320 static int
1321 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1322 {
1323         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
1324
1325         return sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req);
1326 }
1327 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1328     0, 0, kvm_free, "LU", "Amount of KVM free");
1329 #endif /* 0 */
1330
1331 /*
1332  * grow the number of kernel page table entries, if needed
1333  */
1334 void
1335 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1336 {
1337         vm_paddr_t paddr;
1338         vm_page_t nkpg;
1339         pd_entry_t *l1, *l2;
1340         pt_entry_t entry;
1341         pn_t pn;
1342
1343         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
1344
1345         addr = roundup2(addr, L2_SIZE);
1346         if (addr - 1 >= vm_map_max(kernel_map))
1347                 addr = vm_map_max(kernel_map);
1348         while (kernel_vm_end < addr) {
1349                 l1 = pmap_l1(kernel_pmap, kernel_vm_end);
1350                 if (pmap_load(l1) == 0) {
1351                         /* We need a new PDP entry */
1352                         nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> L1_SHIFT,
1353                             VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ |
1354                             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1355                         if (nkpg == NULL)
1356                                 panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1357                         if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1358                                 pmap_zero_page(nkpg);
1359                         paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1360
1361                         pn = (paddr / PAGE_SIZE);
1362                         entry = (PTE_V);
1363                         entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
1364                         pmap_store(l1, entry);
1365                         pmap_distribute_l1(kernel_pmap,
1366                             pmap_l1_index(kernel_vm_end), entry);
1367                         continue; /* try again */
1368                 }
1369                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, kernel_vm_end);
1370                 if ((pmap_load(l2) & PTE_V) != 0 &&
1371                     (pmap_load(l2) & PTE_RWX) == 0) {
1372                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
1373                         if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
1374                                 kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
1375                                 break;
1376                         }
1377                         continue;
1378                 }
1379
1380                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> L2_SHIFT,
1381                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
1382                     VM_ALLOC_ZERO);
1383                 if (nkpg == NULL)
1384                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1385                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0) {
1386                         pmap_zero_page(nkpg);
1387                 }
1388                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1389
1390                 pn = (paddr / PAGE_SIZE);
1391                 entry = (PTE_V);
1392                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
1393                 pmap_store(l2, entry);
1394
1395                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, kernel_vm_end);
1396
1397                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
1398                 if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
1399                         kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
1400                         break;                       
1401                 }
1402         }
1403 }
1404
1405
1406 /***************************************************
1407  * page management routines.
1408  ***************************************************/
1409
1410 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
1411 CTASSERT(_NPCM == 3);
1412 CTASSERT(_NPCPV == 168);
1413
1414 static __inline struct pv_chunk *
1415 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
1416 {
1417
1418         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
1419 }
1420
1421 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
1422
1423 #define PC_FREE0        0xfffffffffffffffful
1424 #define PC_FREE1        0xfffffffffffffffful
1425 #define PC_FREE2        0x000000fffffffffful
1426
1427 static const uint64_t pc_freemask[_NPCM] = { PC_FREE0, PC_FREE1, PC_FREE2 };
1428
1429 #if 0
1430 #ifdef PV_STATS
1431 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
1432
1433 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
1434         "Current number of pv entry chunks");
1435 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
1436         "Current number of pv entry chunks allocated");
1437 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
1438         "Current number of pv entry chunks frees");
1439 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
1440         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
1441
1442 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs, pv_entry_count;
1443 static int pv_entry_spare;
1444
1445 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
1446         "Current number of pv entry frees");
1447 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
1448         "Current number of pv entry allocs");
1449 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
1450         "Current number of pv entries");
1451 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
1452         "Current number of spare pv entries");
1453 #endif
1454 #endif /* 0 */
1455
1456 /*
1457  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
1458  * drastic measures to free some pages so we can allocate
1459  * another pv entry chunk.
1460  *
1461  * Returns NULL if PV entries were reclaimed from the specified pmap.
1462  *
1463  * We do not, however, unmap 2mpages because subsequent accesses will
1464  * allocate per-page pv entries until repromotion occurs, thereby
1465  * exacerbating the shortage of free pv entries.
1466  */
1467 static vm_page_t
1468 reclaim_pv_chunk(pmap_t locked_pmap, struct rwlock **lockp)
1469 {
1470
1471         panic("RISCVTODO: reclaim_pv_chunk");
1472 }
1473
1474 /*
1475  * free the pv_entry back to the free list
1476  */
1477 static void
1478 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
1479 {
1480         struct pv_chunk *pc;
1481         int idx, field, bit;
1482
1483         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1484         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1485         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_frees, 1));
1486         PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, 1));
1487         PV_STAT(atomic_subtract_long(&pv_entry_count, 1));
1488         pc = pv_to_chunk(pv);
1489         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
1490         field = idx / 64;
1491         bit = idx % 64;
1492         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
1493         if (pc->pc_map[0] != PC_FREE0 || pc->pc_map[1] != PC_FREE1 ||
1494             pc->pc_map[2] != PC_FREE2) {
1495                 /* 98% of the time, pc is already at the head of the list. */
1496                 if (__predict_false(pc != TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk))) {
1497                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1498                         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1499                 }
1500                 return;
1501         }
1502         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1503         free_pv_chunk(pc);
1504 }
1505
1506 static void
1507 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
1508 {
1509         vm_page_t m;
1510
1511         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1512         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1513         mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
1514         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pv_entry_spare, _NPCPV));
1515         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pc_chunk_count, 1));
1516         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_frees, 1));
1517         /* entire chunk is free, return it */
1518         m = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pc));
1519 #if 0 /* TODO: For minidump */
1520         dump_drop_page(m->phys_addr);
1521 #endif
1522         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
1523         vm_page_free(m);
1524 }
1525
1526 /*
1527  * Returns a new PV entry, allocating a new PV chunk from the system when
1528  * needed.  If this PV chunk allocation fails and a PV list lock pointer was
1529  * given, a PV chunk is reclaimed from an arbitrary pmap.  Otherwise, NULL is
1530  * returned.
1531  *
1532  * The given PV list lock may be released.
1533  */
1534 static pv_entry_t
1535 get_pv_entry(pmap_t pmap, struct rwlock **lockp)
1536 {
1537         int bit, field;
1538         pv_entry_t pv;
1539         struct pv_chunk *pc;
1540         vm_page_t m;
1541
1542         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1543         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1544         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_allocs, 1));
1545 retry:
1546         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
1547         if (pc != NULL) {
1548                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
1549                         if (pc->pc_map[field]) {
1550                                 bit = ffsl(pc->pc_map[field]) - 1;
1551                                 break;
1552                         }
1553                 }
1554                 if (field < _NPCM) {
1555                         pv = &pc->pc_pventry[field * 64 + bit];
1556                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
1557                         /* If this was the last item, move it to tail */
1558                         if (pc->pc_map[0] == 0 && pc->pc_map[1] == 0 &&
1559                             pc->pc_map[2] == 0) {
1560                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1561                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc,
1562                                     pc_list);
1563                         }
1564                         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_count, 1));
1565                         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pv_entry_spare, 1));
1566                         return (pv);
1567                 }
1568         }
1569         /* No free items, allocate another chunk */
1570         m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1571             VM_ALLOC_WIRED);
1572         if (m == NULL) {
1573                 if (lockp == NULL) {
1574                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
1575                         return (NULL);
1576                 }
1577                 m = reclaim_pv_chunk(pmap, lockp);
1578                 if (m == NULL)
1579                         goto retry;
1580         }
1581         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_count, 1));
1582         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_allocs, 1));
1583 #if 0 /* TODO: This is for minidump */
1584         dump_add_page(m->phys_addr);
1585 #endif
1586         pc = (void *)PHYS_TO_DMAP(m->phys_addr);
1587         pc->pc_pmap = pmap;
1588         pc->pc_map[0] = PC_FREE0 & ~1ul;        /* preallocated bit 0 */
1589         pc->pc_map[1] = PC_FREE1;
1590         pc->pc_map[2] = PC_FREE2;
1591         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1592         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1593         mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
1594         pv = &pc->pc_pventry[0];
1595         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1596         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_count, 1));
1597         PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, _NPCPV - 1));
1598         return (pv);
1599 }
1600
1601 /*
1602  * First find and then remove the pv entry for the specified pmap and virtual
1603  * address from the specified pv list.  Returns the pv entry if found and NULL
1604  * otherwise.  This operation can be performed on pv lists for either 4KB or
1605  * 2MB page mappings.
1606  */
1607 static __inline pv_entry_t
1608 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1609 {
1610         pv_entry_t pv;
1611
1612         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1613         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
1614                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
1615                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
1616                         pvh->pv_gen++;
1617                         break;
1618                 }
1619         }
1620         return (pv);
1621 }
1622
1623 /*
1624  * First find and then destroy the pv entry for the specified pmap and virtual
1625  * address.  This operation can be performed on pv lists for either 4KB or 2MB
1626  * page mappings.
1627  */
1628 static void
1629 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1630 {
1631         pv_entry_t pv;
1632
1633         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
1634
1635         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
1636         free_pv_entry(pmap, pv);
1637 }
1638
1639 /*
1640  * Conditionally create the PV entry for a 4KB page mapping if the required
1641  * memory can be allocated without resorting to reclamation.
1642  */
1643 static boolean_t
1644 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
1645     struct rwlock **lockp)
1646 {
1647         pv_entry_t pv;
1648
1649         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1650         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1651         /* Pass NULL instead of the lock pointer to disable reclamation. */
1652         if ((pv = get_pv_entry(pmap, NULL)) != NULL) {
1653                 pv->pv_va = va;
1654                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m);
1655                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
1656                 m->md.pv_gen++;
1657                 return (TRUE);
1658         } else
1659                 return (FALSE);
1660 }
1661
1662 /*
1663  * pmap_remove_l3: do the things to unmap a page in a process
1664  */
1665 static int
1666 pmap_remove_l3(pmap_t pmap, pt_entry_t *l3, vm_offset_t va, 
1667     pd_entry_t l2e, struct spglist *free, struct rwlock **lockp)
1668 {
1669         pt_entry_t old_l3;
1670         vm_paddr_t phys;
1671         vm_page_t m;
1672
1673         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1674         old_l3 = pmap_load_clear(l3);
1675         pmap_invalidate_page(pmap, va);
1676         if (old_l3 & PTE_SW_WIRED)
1677                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
1678         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
1679         if (old_l3 & PTE_SW_MANAGED) {
1680                 phys = PTE_TO_PHYS(old_l3);
1681                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
1682                 if ((old_l3 & PTE_D) != 0)
1683                         vm_page_dirty(m);
1684                 if (old_l3 & PTE_A)
1685                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
1686                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m);
1687                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
1688         }
1689
1690         return (pmap_unuse_l3(pmap, va, l2e, free));
1691 }
1692
1693 /*
1694  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
1695  *
1696  *      It is assumed that the start and end are properly
1697  *      rounded to the page size.
1698  */
1699 void
1700 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1701 {
1702         struct rwlock *lock;
1703         vm_offset_t va, va_next;
1704         pd_entry_t *l1, *l2;
1705         pt_entry_t l3_pte, *l3;
1706         struct spglist free;
1707
1708         /*
1709          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
1710          */
1711         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1712                 return;
1713
1714         SLIST_INIT(&free);
1715
1716         rw_rlock(&pvh_global_lock);
1717         PMAP_LOCK(pmap);
1718
1719         lock = NULL;
1720         for (; sva < eva; sva = va_next) {
1721                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1722                         break;
1723
1724                 l1 = pmap_l1(pmap, sva);
1725                 if (pmap_load(l1) == 0) {
1726                         va_next = (sva + L1_SIZE) & ~L1_OFFSET;
1727                         if (va_next < sva)
1728                                 va_next = eva;
1729                         continue;
1730                 }
1731
1732                 /*
1733                  * Calculate index for next page table.
1734                  */
1735                 va_next = (sva + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
1736                 if (va_next < sva)
1737                         va_next = eva;
1738
1739                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, sva);
1740                 if (l2 == NULL)
1741                         continue;
1742
1743                 l3_pte = pmap_load(l2);
1744
1745                 /*
1746                  * Weed out invalid mappings.
1747                  */
1748                 if (l3_pte == 0)
1749                         continue;
1750                 if ((pmap_load(l2) & PTE_RX) != 0)
1751                         continue;
1752
1753                 /*
1754                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1755                  * by the current page table page, or to the end of the
1756                  * range being removed.
1757                  */
1758                 if (va_next > eva)
1759                         va_next = eva;
1760
1761                 va = va_next;
1762                 for (l3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva); sva != va_next; l3++,
1763                     sva += L3_SIZE) {
1764                         if (l3 == NULL)
1765                                 panic("l3 == NULL");
1766                         if (pmap_load(l3) == 0) {
1767                                 if (va != va_next) {
1768                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
1769                                         va = va_next;
1770                                 }
1771                                 continue;
1772                         }
1773                         if (va == va_next)
1774                                 va = sva;
1775                         if (pmap_remove_l3(pmap, l3, sva, l3_pte, &free,
1776                             &lock)) {
1777                                 sva += L3_SIZE;
1778                                 break;
1779                         }
1780                 }
1781                 if (va != va_next)
1782                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
1783         }
1784         if (lock != NULL)
1785                 rw_wunlock(lock);
1786         rw_runlock(&pvh_global_lock);   
1787         PMAP_UNLOCK(pmap);
1788         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
1789 }
1790
1791 /*
1792  *      Routine:        pmap_remove_all
1793  *      Function:
1794  *              Removes this physical page from
1795  *              all physical maps in which it resides.
1796  *              Reflects back modify bits to the pager.
1797  *
1798  *      Notes:
1799  *              Original versions of this routine were very
1800  *              inefficient because they iteratively called
1801  *              pmap_remove (slow...)
1802  */
1803
1804 void
1805 pmap_remove_all(vm_page_t m)
1806 {
1807         pv_entry_t pv;
1808         pmap_t pmap;
1809         pt_entry_t *l3, tl3;
1810         pd_entry_t *l2, tl2;
1811         struct spglist free;
1812
1813         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
1814             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
1815         SLIST_INIT(&free);
1816         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1817         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
1818                 pmap = PV_PMAP(pv);
1819                 PMAP_LOCK(pmap);
1820                 pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
1821                 l2 = pmap_l2(pmap, pv->pv_va);
1822                 KASSERT(l2 != NULL, ("pmap_remove_all: no l2 table found"));
1823                 tl2 = pmap_load(l2);
1824
1825                 KASSERT((tl2 & PTE_RX) == 0,
1826                     ("pmap_remove_all: found a table when expecting "
1827                     "a block in %p's pv list", m));
1828
1829                 l3 = pmap_l2_to_l3(l2, pv->pv_va);
1830                 tl3 = pmap_load_clear(l3);
1831                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
1832                 if (tl3 & PTE_SW_WIRED)
1833                         pmap->pm_stats.wired_count--;
1834                 if ((tl3 & PTE_A) != 0)
1835                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
1836
1837                 /*
1838                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
1839                  */
1840                 if ((tl3 & PTE_D) != 0)
1841                         vm_page_dirty(m);
1842                 pmap_unuse_l3(pmap, pv->pv_va, pmap_load(l2), &free);
1843                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
1844                 m->md.pv_gen++;
1845                 free_pv_entry(pmap, pv);
1846                 PMAP_UNLOCK(pmap);
1847         }
1848         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
1849         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1850         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
1851 }
1852
1853 /*
1854  *      Set the physical protection on the
1855  *      specified range of this map as requested.
1856  */
1857 void
1858 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
1859 {
1860         pd_entry_t *l1, *l2;
1861         pt_entry_t *l3, l3e, mask;
1862         vm_page_t m;
1863         vm_offset_t va_next;
1864
1865         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
1866                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
1867                 return;
1868         }
1869
1870         if ((prot & (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE)) ==
1871             (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE))
1872                 return;
1873
1874         mask = 0;
1875         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
1876                 mask |= PTE_W | PTE_D;
1877         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
1878                 mask |= PTE_X;
1879
1880         PMAP_LOCK(pmap);
1881         for (; sva < eva; sva = va_next) {
1882                 l1 = pmap_l1(pmap, sva);
1883                 if (pmap_load(l1) == 0) {
1884                         va_next = (sva + L1_SIZE) & ~L1_OFFSET;
1885                         if (va_next < sva)
1886                                 va_next = eva;
1887                         continue;
1888                 }
1889
1890                 va_next = (sva + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
1891                 if (va_next < sva)
1892                         va_next = eva;
1893
1894                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, sva);
1895                 if (l2 == NULL || pmap_load(l2) == 0)
1896                         continue;
1897                 if ((pmap_load(l2) & PTE_RX) != 0)
1898                         continue;
1899
1900                 if (va_next > eva)
1901                         va_next = eva;
1902
1903                 for (l3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva); sva != va_next; l3++,
1904                     sva += L3_SIZE) {
1905                         l3e = pmap_load(l3);
1906 retry:
1907                         if ((l3e & PTE_V) == 0)
1908                                 continue;
1909                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0 &&
1910                             (l3e & (PTE_SW_MANAGED | PTE_D)) ==
1911                             (PTE_SW_MANAGED | PTE_D)) {
1912                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_TO_PHYS(l3e));
1913                                 vm_page_dirty(m);
1914                         }
1915                         if (!atomic_fcmpset_long(l3, &l3e, l3e & ~mask))
1916                                 goto retry;
1917                         /* XXX: Use pmap_invalidate_range */
1918                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
1919                 }
1920         }
1921         PMAP_UNLOCK(pmap);
1922 }
1923
1924 int
1925 pmap_fault_fixup(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t ftype)
1926 {
1927         pt_entry_t orig_l3;
1928         pt_entry_t new_l3;
1929         pt_entry_t *l3;
1930         int rv;
1931
1932         rv = 0;
1933
1934         PMAP_LOCK(pmap);
1935
1936         l3 = pmap_l3(pmap, va);
1937         if (l3 == NULL)
1938                 goto done;
1939
1940         orig_l3 = pmap_load(l3);
1941         if ((orig_l3 & PTE_V) == 0 ||
1942             (ftype == VM_PROT_WRITE && (orig_l3 & PTE_W) == 0) ||
1943             (ftype == VM_PROT_EXECUTE && (orig_l3 & PTE_X) == 0) ||
1944             (ftype == VM_PROT_READ && (orig_l3 & PTE_R) == 0))
1945                 goto done;
1946
1947         new_l3 = orig_l3 | PTE_A;
1948         if (ftype == VM_PROT_WRITE)
1949                 new_l3 |= PTE_D;
1950
1951         if (orig_l3 != new_l3) {
1952                 pmap_store(l3, new_l3);
1953                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
1954                 rv = 1;
1955                 goto done;
1956         }
1957
1958         /*      
1959          * XXX: This case should never happen since it means
1960          * the PTE shouldn't have resulted in a fault.
1961          */
1962
1963 done:
1964         PMAP_UNLOCK(pmap);
1965
1966         return (rv);
1967 }
1968
1969 /*
1970  *      Insert the given physical page (p) at
1971  *      the specified virtual address (v) in the
1972  *      target physical map with the protection requested.
1973  *
1974  *      If specified, the page will be wired down, meaning
1975  *      that the related pte can not be reclaimed.
1976  *
1977  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
1978  *      or lose information.  That is, this routine must actually
1979  *      insert this page into the given map NOW.
1980  */
1981 int
1982 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
1983     u_int flags, int8_t psind __unused)
1984 {
1985         struct rwlock *lock;
1986         pd_entry_t *l1, *l2;
1987         pt_entry_t new_l3, orig_l3;
1988         pt_entry_t *l3;
1989         pv_entry_t pv;
1990         vm_paddr_t opa, pa, l2_pa, l3_pa;
1991         vm_page_t mpte, om, l2_m, l3_m;
1992         boolean_t nosleep;
1993         pt_entry_t entry;
1994         pn_t l2_pn;
1995         pn_t l3_pn;
1996         pn_t pn;
1997
1998         va = trunc_page(va);
1999         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
2000                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
2001         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2002         pn = (pa / PAGE_SIZE);
2003
2004         new_l3 = PTE_V | PTE_R | PTE_A;
2005         if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
2006                 new_l3 |= PTE_X;
2007         if (flags & VM_PROT_WRITE)
2008                 new_l3 |= PTE_D;
2009         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2010                 new_l3 |= PTE_W;
2011         if ((va >> 63) == 0)
2012                 new_l3 |= PTE_U;
2013
2014         new_l3 |= (pn << PTE_PPN0_S);
2015         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
2016                 new_l3 |= PTE_SW_WIRED;
2017
2018         /*
2019          * Set modified bit gratuitously for writeable mappings if
2020          * the page is unmanaged. We do not want to take a fault
2021          * to do the dirty bit accounting for these mappings.
2022          */
2023         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0) {
2024                 if (prot & VM_PROT_WRITE)
2025                         new_l3 |= PTE_D;
2026         } else
2027                 new_l3 |= PTE_SW_MANAGED;
2028
2029         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter: %.16lx -> %.16lx", va, pa);
2030
2031         mpte = NULL;
2032
2033         lock = NULL;
2034         rw_rlock(&pvh_global_lock);
2035         PMAP_LOCK(pmap);
2036
2037         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2038                 nosleep = (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0;
2039                 mpte = pmap_alloc_l3(pmap, va, nosleep ? NULL : &lock);
2040                 if (mpte == NULL && nosleep) {
2041                         CTR0(KTR_PMAP, "pmap_enter: mpte == NULL");
2042                         if (lock != NULL)
2043                                 rw_wunlock(lock);
2044                         rw_runlock(&pvh_global_lock);
2045                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2046                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
2047                 }
2048                 l3 = pmap_l3(pmap, va);
2049         } else {
2050                 l3 = pmap_l3(pmap, va);
2051                 /* TODO: This is not optimal, but should mostly work */
2052                 if (l3 == NULL) {
2053                         l2 = pmap_l2(pmap, va);
2054                         if (l2 == NULL) {
2055                                 l2_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2056                                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2057                                     VM_ALLOC_ZERO);
2058                                 if (l2_m == NULL)
2059                                         panic("pmap_enter: l2 pte_m == NULL");
2060                                 if ((l2_m->flags & PG_ZERO) == 0)
2061                                         pmap_zero_page(l2_m);
2062
2063                                 l2_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(l2_m);
2064                                 l2_pn = (l2_pa / PAGE_SIZE);
2065
2066                                 l1 = pmap_l1(pmap, va);
2067                                 entry = (PTE_V);
2068                                 entry |= (l2_pn << PTE_PPN0_S);
2069                                 pmap_store(l1, entry);
2070                                 pmap_distribute_l1(pmap, pmap_l1_index(va), entry);
2071                                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, va);
2072                         }
2073
2074                         KASSERT(l2 != NULL,
2075                             ("No l2 table after allocating one"));
2076
2077                         l3_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2078                             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
2079                         if (l3_m == NULL)
2080                                 panic("pmap_enter: l3 pte_m == NULL");
2081                         if ((l3_m->flags & PG_ZERO) == 0)
2082                                 pmap_zero_page(l3_m);
2083
2084                         l3_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(l3_m);
2085                         l3_pn = (l3_pa / PAGE_SIZE);
2086                         entry = (PTE_V);
2087                         entry |= (l3_pn << PTE_PPN0_S);
2088                         pmap_store(l2, entry);
2089                         l3 = pmap_l2_to_l3(l2, va);
2090                 }
2091                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2092         }
2093
2094         orig_l3 = pmap_load(l3);
2095         opa = PTE_TO_PHYS(orig_l3);
2096         pv = NULL;
2097
2098         /*
2099          * Is the specified virtual address already mapped?
2100          */
2101         if ((orig_l3 & PTE_V) != 0) {
2102                 /*
2103                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2104                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2105                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2106                  * the PT page will be also.
2107                  */
2108                 if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0 &&
2109                     (orig_l3 & PTE_SW_WIRED) == 0)
2110                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2111                 else if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) == 0 &&
2112                     (orig_l3 & PTE_SW_WIRED) != 0)
2113                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2114
2115                 /*
2116                  * Remove the extra PT page reference.
2117                  */
2118                 if (mpte != NULL) {
2119                         mpte->wire_count--;
2120                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
2121                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
2122                              " va: 0x%lx", va));
2123                 }
2124
2125                 /*
2126                  * Has the physical page changed?
2127                  */
2128                 if (opa == pa) {
2129                         /*
2130                          * No, might be a protection or wiring change.
2131                          */
2132                         if ((orig_l3 & PTE_SW_MANAGED) != 0 &&
2133                             (new_l3 & PTE_W) != 0)
2134                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2135                         goto validate;
2136                 }
2137
2138                 /*
2139                  * The physical page has changed.  Temporarily invalidate
2140                  * the mapping.  This ensures that all threads sharing the
2141                  * pmap keep a consistent view of the mapping, which is
2142                  * necessary for the correct handling of COW faults.  It
2143                  * also permits reuse of the old mapping's PV entry,
2144                  * avoiding an allocation.
2145                  *
2146                  * For consistency, handle unmanaged mappings the same way.
2147                  */
2148                 orig_l3 = pmap_load_clear(l3);
2149                 KASSERT(PTE_TO_PHYS(orig_l3) == opa,
2150                     ("pmap_enter: unexpected pa update for %#lx", va));
2151                 if ((orig_l3 & PTE_SW_MANAGED) != 0) {
2152                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2153
2154                         /*
2155                          * The pmap lock is sufficient to synchronize with
2156                          * concurrent calls to pmap_page_test_mappings() and
2157                          * pmap_ts_referenced().
2158                          */
2159                         if ((orig_l3 & PTE_D) != 0)
2160                                 vm_page_dirty(om);
2161                         if ((orig_l3 & PTE_A) != 0)
2162                                 vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
2163                         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(&lock, opa);
2164                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
2165                         if ((new_l3 & PTE_SW_MANAGED) == 0)
2166                                 free_pv_entry(pmap, pv);
2167                         if ((om->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
2168                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list))
2169                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
2170                 }
2171                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2172                 orig_l3 = 0;
2173         } else {
2174                 /*
2175                  * Increment the counters.
2176                  */
2177                 if ((new_l3 & PTE_SW_WIRED) != 0)
2178                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2179                 pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
2180         }
2181         /*
2182          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
2183          */
2184         if ((new_l3 & PTE_SW_MANAGED) != 0) {
2185                 if (pv == NULL) {
2186                         pv = get_pv_entry(pmap, &lock);
2187                         pv->pv_va = va;
2188                 }
2189                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(&lock, pa);
2190                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2191                 m->md.pv_gen++;
2192                 if ((new_l3 & PTE_W) != 0)
2193                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2194         }
2195
2196 validate:
2197         /*
2198          * Sync the i-cache on all harts before updating the PTE
2199          * if the new PTE is executable.
2200          */
2201         if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
2202                 pmap_sync_icache(pmap, va, PAGE_SIZE);
2203
2204         /*
2205          * Update the L3 entry.
2206          */
2207         if (orig_l3 != 0) {
2208                 orig_l3 = pmap_load_store(l3, new_l3);
2209                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2210                 KASSERT(PTE_TO_PHYS(orig_l3) == pa,
2211                     ("pmap_enter: invalid update"));
2212                 if ((orig_l3 & (PTE_D | PTE_SW_MANAGED)) ==
2213                     (PTE_D | PTE_SW_MANAGED))
2214                         vm_page_dirty(m);
2215         } else {
2216                 pmap_store(l3, new_l3);
2217         }
2218
2219         if (lock != NULL)
2220                 rw_wunlock(lock);
2221         rw_runlock(&pvh_global_lock);
2222         PMAP_UNLOCK(pmap);
2223         return (KERN_SUCCESS);
2224 }
2225
2226 /*
2227  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
2228  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
2229  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
2230  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
2231  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
2232  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
2233  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
2234  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
2235  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
2236  * corresponding offset from m_start are mapped.
2237  */
2238 void
2239 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
2240     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
2241 {
2242         struct rwlock *lock;
2243         vm_offset_t va;
2244         vm_page_t m, mpte;
2245         vm_pindex_t diff, psize;
2246
2247         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
2248
2249         psize = atop(end - start);
2250         mpte = NULL;
2251         m = m_start;
2252         lock = NULL;
2253         rw_rlock(&pvh_global_lock);
2254         PMAP_LOCK(pmap);
2255         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
2256                 va = start + ptoa(diff);
2257                 mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, mpte, &lock);
2258                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
2259         }
2260         if (lock != NULL)
2261                 rw_wunlock(lock);
2262         rw_runlock(&pvh_global_lock);
2263         PMAP_UNLOCK(pmap);
2264 }
2265
2266 /*
2267  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
2268  * 1. Current pmap & pmap exists.
2269  * 2. Not wired.
2270  * 3. Read access.
2271  * 4. No page table pages.
2272  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
2273  */
2274
2275 void
2276 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
2277 {
2278         struct rwlock *lock;
2279
2280         lock = NULL;
2281         rw_rlock(&pvh_global_lock);
2282         PMAP_LOCK(pmap);
2283         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL, &lock);
2284         if (lock != NULL)
2285                 rw_wunlock(lock);
2286         rw_runlock(&pvh_global_lock);
2287         PMAP_UNLOCK(pmap);
2288 }
2289
2290 static vm_page_t
2291 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
2292     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte, struct rwlock **lockp)
2293 {
2294         struct spglist free;
2295         vm_paddr_t phys;
2296         pd_entry_t *l2;
2297         pt_entry_t *l3, newl3;
2298
2299         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
2300             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
2301             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
2302         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
2303         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2304
2305         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_quick_locked: %p %lx", pmap, va);
2306         /*
2307          * In the case that a page table page is not
2308          * resident, we are creating it here.
2309          */
2310         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2311                 vm_pindex_t l2pindex;
2312
2313                 /*
2314                  * Calculate pagetable page index
2315                  */
2316                 l2pindex = pmap_l2_pindex(va);
2317                 if (mpte && (mpte->pindex == l2pindex)) {
2318                         mpte->wire_count++;
2319                 } else {
2320                         /*
2321                          * Get the l2 entry
2322                          */
2323                         l2 = pmap_l2(pmap, va);
2324
2325                         /*
2326                          * If the page table page is mapped, we just increment
2327                          * the hold count, and activate it.  Otherwise, we
2328                          * attempt to allocate a page table page.  If this
2329                          * attempt fails, we don't retry.  Instead, we give up.
2330                          */
2331                         if (l2 != NULL && pmap_load(l2) != 0) {
2332                                 phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l2));
2333                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
2334                                 mpte->wire_count++;
2335                         } else {
2336                                 /*
2337                                  * Pass NULL instead of the PV list lock
2338                                  * pointer, because we don't intend to sleep.
2339                                  */
2340                                 mpte = _pmap_alloc_l3(pmap, l2pindex, NULL);
2341                                 if (mpte == NULL)
2342                                         return (mpte);
2343                         }
2344                 }
2345                 l3 = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(mpte));
2346                 l3 = &l3[pmap_l3_index(va)];
2347         } else {
2348                 mpte = NULL;
2349                 l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
2350         }
2351         if (l3 == NULL)
2352                 panic("pmap_enter_quick_locked: No l3");
2353         if (pmap_load(l3) != 0) {
2354                 if (mpte != NULL) {
2355                         mpte->wire_count--;
2356                         mpte = NULL;
2357                 }
2358                 return (mpte);
2359         }
2360
2361         /*
2362          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
2363          */
2364         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
2365             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m, lockp)) {
2366                 if (mpte != NULL) {
2367                         SLIST_INIT(&free);
2368                         if (pmap_unwire_l3(pmap, va, mpte, &free)) {
2369                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2370                                 vm_page_free_pages_toq(&free, false);
2371                         }
2372                         mpte = NULL;
2373                 }
2374                 return (mpte);
2375         }
2376
2377         /*
2378          * Increment counters
2379          */
2380         pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
2381
2382         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2383         pn = (pa / PAGE_SIZE);
2384
2385         entry = PTE_V | PTE_R;
2386         if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
2387                 entry |= PTE_X;
2388         entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
2389
2390         /*
2391          * Now validate mapping with RO protection
2392          */
2393         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
2394                 entry |= PTE_SW_MANAGED;
2395
2396         /*
2397          * Sync the i-cache on all harts before updating the PTE
2398          * if the new PTE is executable.
2399          */
2400         if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
2401                 pmap_sync_icache(pmap, va, PAGE_SIZE);
2402
2403         pmap_store(l3, entry);
2404
2405         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2406         return (mpte);
2407 }
2408
2409 /*
2410  * This code maps large physical mmap regions into the
2411  * processor address space.  Note that some shortcuts
2412  * are taken, but the code works.
2413  */
2414 void
2415 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
2416     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
2417 {
2418
2419         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
2420         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
2421             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
2422 }
2423
2424 /*
2425  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
2426  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
2427  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
2428  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
2429  *
2430  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
2431  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
2432  */
2433 void
2434 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2435 {
2436         vm_offset_t va_next;
2437         pd_entry_t *l1, *l2;
2438         pt_entry_t *l3;
2439         boolean_t pv_lists_locked;
2440
2441         pv_lists_locked = FALSE;
2442         PMAP_LOCK(pmap);
2443         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2444                 l1 = pmap_l1(pmap, sva);
2445                 if (pmap_load(l1) == 0) {
2446                         va_next = (sva + L1_SIZE) & ~L1_OFFSET;
2447                         if (va_next < sva)
2448                                 va_next = eva;
2449                         continue;
2450                 }
2451
2452                 va_next = (sva + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
2453                 if (va_next < sva)
2454                         va_next = eva;
2455
2456                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, sva);
2457                 if (pmap_load(l2) == 0)
2458                         continue;
2459
2460                 if (va_next > eva)
2461                         va_next = eva;
2462                 for (l3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva); sva != va_next; l3++,
2463                     sva += L3_SIZE) {
2464                         if (pmap_load(l3) == 0)
2465                                 continue;
2466                         if ((pmap_load(l3) & PTE_SW_WIRED) == 0)
2467                                 panic("pmap_unwire: l3 %#jx is missing "
2468                                     "PTE_SW_WIRED", (uintmax_t)*l3);
2469
2470                         /*
2471                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
2472                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
2473                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
2474                          */
2475                         atomic_clear_long(l3, PTE_SW_WIRED);
2476                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2477                 }
2478         }
2479         if (pv_lists_locked)
2480                 rw_runlock(&pvh_global_lock);
2481         PMAP_UNLOCK(pmap);
2482 }
2483
2484 /*
2485  *      Copy the range specified by src_addr/len
2486  *      from the source map to the range dst_addr/len
2487  *      in the destination map.
2488  *
2489  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2490  */
2491
2492 void
2493 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
2494     vm_offset_t src_addr)
2495 {
2496
2497 }
2498
2499 /*
2500  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping
2501  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
2502  */
2503 void
2504 pmap_zero_page(vm_page_t m)
2505 {
2506         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2507
2508         pagezero((void *)va);
2509 }
2510
2511 /*
2512  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
2513  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
2514  *
2515  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2516  */
2517 void
2518 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
2519 {
2520         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2521
2522         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE)
2523                 pagezero((void *)va);
2524         else
2525                 bzero((char *)va + off, size);
2526 }
2527
2528 /*
2529  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
2530  *      page by mapping the page into virtual memory and using
2531  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
2532  *      time.
2533  */
2534 void
2535 pmap_copy_page(vm_page_t msrc, vm_page_t mdst)
2536 {
2537         vm_offset_t src = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(msrc));
2538         vm_offset_t dst = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(mdst));
2539
2540         pagecopy((void *)src, (void *)dst);
2541 }
2542
2543 int unmapped_buf_allowed = 1;
2544
2545 void
2546 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
2547     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
2548 {
2549         void *a_cp, *b_cp;
2550         vm_page_t m_a, m_b;
2551         vm_paddr_t p_a, p_b;
2552         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
2553         int cnt;
2554
2555         while (xfersize > 0) {
2556                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
2557                 m_a = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
2558                 p_a = m_a->phys_addr;
2559                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
2560                 m_b = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
2561                 p_b = m_b->phys_addr;
2562                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
2563                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
2564                 if (__predict_false(!PHYS_IN_DMAP(p_a))) {
2565                         panic("!DMAP a %lx", p_a);
2566                 } else {
2567                         a_cp = (char *)PHYS_TO_DMAP(p_a) + a_pg_offset;
2568                 }
2569                 if (__predict_false(!PHYS_IN_DMAP(p_b))) {
2570                         panic("!DMAP b %lx", p_b);
2571                 } else {
2572                         b_cp = (char *)PHYS_TO_DMAP(p_b) + b_pg_offset;
2573                 }
2574                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
2575                 a_offset += cnt;
2576                 b_offset += cnt;
2577                 xfersize -= cnt;
2578         }
2579 }
2580
2581 vm_offset_t
2582 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
2583 {
2584
2585         return (PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m)));
2586 }
2587
2588 void
2589 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
2590 {
2591 }
2592
2593 /*
2594  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
2595  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
2596  * be changed upwards or downwards in the future; it
2597  * is only necessary that true be returned for a small
2598  * subset of pmaps for proper page aging.
2599  */
2600 boolean_t
2601 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2602 {
2603         struct rwlock *lock;
2604         pv_entry_t pv;
2605         int loops = 0;
2606         boolean_t rv;
2607
2608         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2609             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
2610         rv = FALSE;
2611         rw_rlock(&pvh_global_lock);
2612         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
2613         rw_rlock(lock);
2614         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
2615                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
2616                         rv = TRUE;
2617                         break;
2618                 }
2619                 loops++;
2620                 if (loops >= 16)
2621                         break;
2622         }
2623         rw_runlock(lock);
2624         rw_runlock(&pvh_global_lock);
2625         return (rv);
2626 }
2627
2628 /*
2629  *      pmap_page_wired_mappings:
2630  *
2631  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
2632  *      that are wired.
2633  */
2634 int
2635 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
2636 {
2637         struct rwlock *lock;
2638         pmap_t pmap;
2639         pt_entry_t *l3;
2640         pv_entry_t pv;
2641         int count, md_gen;
2642
2643         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
2644                 return (0);
2645         rw_rlock(&pvh_global_lock);
2646         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
2647         rw_rlock(lock);
2648 restart:
2649         count = 0;
2650         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
2651                 pmap = PV_PMAP(pv);
2652                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2653                         md_gen = m->md.pv_gen;
2654                         rw_runlock(lock);
2655                         PMAP_LOCK(pmap);
2656                         rw_rlock(lock);
2657                         if (md_gen != m->md.pv_gen) {
2658                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2659                                 goto restart;
2660                         }
2661                 }
2662                 l3 = pmap_l3(pmap, pv->pv_va);
2663                 if ((pmap_load(l3) & PTE_SW_WIRED) != 0)
2664                         count++;
2665                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2666         }
2667         rw_runlock(lock);
2668         rw_runlock(&pvh_global_lock);
2669         return (count);
2670 }
2671
2672 /*
2673  * Destroy all managed, non-wired mappings in the given user-space
2674  * pmap.  This pmap cannot be active on any processor besides the
2675  * caller.
2676  *
2677  * This function cannot be applied to the kernel pmap.  Moreover, it
2678  * is not intended for general use.  It is only to be used during
2679  * process termination.  Consequently, it can be implemented in ways
2680  * that make it faster than pmap_remove().  First, it can more quickly
2681  * destroy mappings by iterating over the pmap's collection of PV
2682  * entries, rather than searching the page table.  Second, it doesn't
2683  * have to test and clear the page table entries atomically, because
2684  * no processor is currently accessing the user address space.  In
2685  * particular, a page table entry's dirty bit won't change state once
2686  * this function starts.
2687  */
2688 void
2689 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
2690 {
2691         pd_entry_t ptepde, *l2;
2692         pt_entry_t *l3, tl3;
2693         struct spglist free;
2694         vm_page_t m;
2695         pv_entry_t pv;
2696         struct pv_chunk *pc, *npc;
2697         struct rwlock *lock;
2698         int64_t bit;
2699         uint64_t inuse, bitmask;
2700         int allfree, field, freed, idx;
2701         vm_paddr_t pa;
2702
2703         lock = NULL;
2704
2705         SLIST_INIT(&free);
2706         rw_rlock(&pvh_global_lock);
2707         PMAP_LOCK(pmap);
2708         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
2709                 allfree = 1;
2710                 freed = 0;
2711                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2712                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2713                         while (inuse != 0) {
2714                                 bit = ffsl(inuse) - 1;
2715                                 bitmask = 1UL << bit;
2716                                 idx = field * 64 + bit;
2717                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
2718                                 inuse &= ~bitmask;
2719
2720                                 l2 = pmap_l2(pmap, pv->pv_va);
2721                                 ptepde = pmap_load(l2);
2722                                 l3 = pmap_l2_to_l3(l2, pv->pv_va);
2723                                 tl3 = pmap_load(l3);
2724
2725                                 /*
2726                                  * We cannot remove wired pages from a
2727                                  * process' mapping at this time.
2728                                  */
2729                                 if (tl3 & PTE_SW_WIRED) {
2730                                         allfree = 0;
2731                                         continue;
2732                                 }
2733
2734                                 pa = PTE_TO_PHYS(tl3);
2735                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2736                                 KASSERT(m->phys_addr == pa,
2737                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
2738                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
2739                                     (uintmax_t)tl3));
2740
2741                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
2742                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2743                                     ("pmap_remove_pages: bad l3 %#jx",
2744                                     (uintmax_t)tl3));
2745
2746                                 pmap_clear(l3);
2747
2748                                 /*
2749                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
2750                                  */
2751                                 if ((tl3 & PTE_D) != 0)
2752                                         vm_page_dirty(m);
2753
2754                                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(&lock, m);
2755
2756                                 /* Mark free */
2757                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
2758
2759                                 pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
2760                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2761                                 m->md.pv_gen++;
2762                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2763                                     (m->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0)
2764                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2765
2766                                 pmap_unuse_l3(pmap, pv->pv_va, ptepde, &free);
2767                                 freed++;
2768                         }
2769                 }
2770                 PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_frees, freed));
2771                 PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, freed));
2772                 PV_STAT(atomic_subtract_long(&pv_entry_count, freed));
2773                 if (allfree) {
2774                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2775                         free_pv_chunk(pc);
2776                 }
2777         }
2778         if (lock != NULL)
2779                 rw_wunlock(lock);
2780         pmap_invalidate_all(pmap);
2781         rw_runlock(&pvh_global_lock);
2782         PMAP_UNLOCK(pmap);
2783         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
2784 }
2785
2786 /*
2787  * This is used to check if a page has been accessed or modified. As we
2788  * don't have a bit to see if it has been modified we have to assume it
2789  * has been if the page is read/write.
2790  */
2791 static boolean_t
2792 pmap_page_test_mappings(vm_page_t m, boolean_t accessed, boolean_t modified)
2793 {
2794         struct rwlock *lock;
2795         pv_entry_t pv;
2796         pt_entry_t *l3, mask, value;
2797         pmap_t pmap;
2798         int md_gen;
2799         boolean_t rv;
2800
2801         rv = FALSE;
2802         rw_rlock(&pvh_global_lock);
2803         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
2804         rw_rlock(lock);
2805 restart:
2806         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
2807                 pmap = PV_PMAP(pv);
2808                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2809                         md_gen = m->md.pv_gen;
2810                         rw_runlock(lock);
2811                         PMAP_LOCK(pmap);
2812                         rw_rlock(lock);
2813                         if (md_gen != m->md.pv_gen) {
2814                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2815                                 goto restart;
2816                         }
2817                 }
2818                 l3 = pmap_l3(pmap, pv->pv_va);
2819                 mask = 0;
2820                 value = 0;
2821                 if (modified) {
2822                         mask |= PTE_D;
2823                         value |= PTE_D;
2824                 }
2825                 if (accessed) {
2826                         mask |= PTE_A;
2827                         value |= PTE_A;
2828                 }
2829
2830 #if 0
2831                 if (modified) {
2832                         mask |= ATTR_AP_RW_BIT;
2833                         value |= ATTR_AP(ATTR_AP_RW);
2834                 }
2835                 if (accessed) {
2836                         mask |= ATTR_AF | ATTR_DESCR_MASK;
2837                         value |= ATTR_AF | L3_PAGE;
2838                 }
2839 #endif
2840
2841                 rv = (pmap_load(l3) & mask) == value;
2842                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2843                 if (rv)
2844                         goto out;
2845         }
2846 out:
2847         rw_runlock(lock);
2848         rw_runlock(&pvh_global_lock);
2849         return (rv);
2850 }
2851
2852 /*
2853  *      pmap_is_modified:
2854  *
2855  *      Return whether or not the specified physical page was modified
2856  *      in any physical maps.
2857  */
2858 boolean_t
2859 pmap_is_modified(vm_page_t m)
2860 {
2861
2862         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2863             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
2864
2865         /*
2866          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
2867          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
2868          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
2869          */
2870         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
2871         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
2872                 return (FALSE);
2873         return (pmap_page_test_mappings(m, FALSE, TRUE));
2874 }
2875
2876 /*
2877  *      pmap_is_prefaultable:
2878  *
2879  *      Return whether or not the specified virtual address is eligible
2880  *      for prefault.
2881  */
2882 boolean_t
2883 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2884 {
2885         pt_entry_t *l3;
2886         boolean_t rv;
2887
2888         rv = FALSE;
2889         PMAP_LOCK(pmap);
2890         l3 = pmap_l3(pmap, addr);
2891         if (l3 != NULL && pmap_load(l3) != 0) {
2892                 rv = TRUE;
2893         }
2894         PMAP_UNLOCK(pmap);
2895         return (rv);
2896 }
2897
2898 /*
2899  *      pmap_is_referenced:
2900  *
2901  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
2902  *      in any physical maps.
2903  */
2904 boolean_t
2905 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
2906 {
2907
2908         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2909             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
2910         return (pmap_page_test_mappings(m, TRUE, FALSE));
2911 }
2912
2913 /*
2914  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
2915  */
2916 void
2917 pmap_remove_write(vm_page_t m)
2918 {
2919         pmap_t pmap;
2920         struct rwlock *lock;
2921         pv_entry_t pv;
2922         pt_entry_t *l3, oldl3;
2923         pt_entry_t newl3;
2924         int md_gen;
2925
2926         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2927             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
2928
2929         /*
2930          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
2931          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
2932          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
2933          */
2934         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
2935         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
2936                 return;
2937         rw_rlock(&pvh_global_lock);
2938         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
2939 retry_pv_loop:
2940         rw_wlock(lock);
2941         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
2942                 pmap = PV_PMAP(pv);
2943                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2944                         md_gen = m->md.pv_gen;
2945                         rw_wunlock(lock);
2946                         PMAP_LOCK(pmap);
2947                         rw_wlock(lock);
2948                         if (md_gen != m->md.pv_gen) {
2949                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2950                                 rw_wunlock(lock);
2951                                 goto retry_pv_loop;
2952                         }
2953                 }
2954                 l3 = pmap_l3(pmap, pv->pv_va);
2955                 oldl3 = pmap_load(l3);
2956 retry:
2957                 if ((oldl3 & PTE_W) != 0) {
2958                         newl3 = oldl3 & ~(PTE_D | PTE_W);
2959                         if (!atomic_fcmpset_long(l3, &oldl3, newl3))
2960                                 goto retry;
2961                         if ((oldl3 & PTE_D) != 0)
2962                                 vm_page_dirty(m);
2963                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
2964                 }
2965                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2966         }
2967         rw_wunlock(lock);
2968         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2969         rw_runlock(&pvh_global_lock);
2970 }
2971
2972 static __inline boolean_t
2973 safe_to_clear_referenced(pmap_t pmap, pt_entry_t pte)
2974 {
2975
2976         return (FALSE);
2977 }
2978
2979 /*
2980  *      pmap_ts_referenced:
2981  *
2982  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
2983  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
2984  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
2985  *      reference bits set.
2986  *
2987  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
2988  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
2989  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
2990  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
2991  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
2992  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
2993  *      to pmap_is_modified().
2994  */
2995 int
2996 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
2997 {
2998         pv_entry_t pv, pvf;
2999         pmap_t pmap;
3000         struct rwlock *lock;
3001         pd_entry_t *l2;
3002         pt_entry_t *l3, old_l3;
3003         vm_paddr_t pa;
3004         int cleared, md_gen, not_cleared;
3005         struct spglist free;
3006
3007         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3008             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
3009         SLIST_INIT(&free);
3010         cleared = 0;
3011         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3012         lock = PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(pa);
3013         rw_rlock(&pvh_global_lock);
3014         rw_wlock(lock);
3015 retry:
3016         not_cleared = 0;
3017         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
3018                 goto out;
3019         pv = pvf;
3020         do {
3021                 if (pvf == NULL)
3022                         pvf = pv;
3023                 pmap = PV_PMAP(pv);
3024                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3025                         md_gen = m->md.pv_gen;
3026                         rw_wunlock(lock);
3027                         PMAP_LOCK(pmap);
3028                         rw_wlock(lock);
3029                         if (md_gen != m->md.pv_gen) {
3030                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3031                                 goto retry;
3032                         }
3033                 }
3034                 l2 = pmap_l2(pmap, pv->pv_va);
3035
3036                 KASSERT((pmap_load(l2) & PTE_RX) == 0,
3037                     ("pmap_ts_referenced: found an invalid l2 table"));
3038
3039                 l3 = pmap_l2_to_l3(l2, pv->pv_va);
3040                 old_l3 = pmap_load(l3);
3041                 if ((old_l3 & PTE_D) != 0)
3042                         vm_page_dirty(m);
3043                 if ((old_l3 & PTE_A) != 0) {
3044                         if (safe_to_clear_referenced(pmap, old_l3)) {
3045                                 /*
3046                                  * TODO: We don't handle the access flag
3047                                  * at all. We need to be able to set it in
3048                                  * the exception handler.
3049                                  */
3050                                 panic("RISCVTODO: safe_to_clear_referenced\n");
3051                         } else if ((old_l3 & PTE_SW_WIRED) == 0) {
3052                                 /*
3053                                  * Wired pages cannot be paged out so
3054                                  * doing accessed bit emulation for
3055                                  * them is wasted effort. We do the
3056                                  * hard work for unwired pages only.
3057                                  */
3058                                 pmap_remove_l3(pmap, l3, pv->pv_va,
3059                                     pmap_load(l2), &free, &lock);
3060                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3061                                 cleared++;
3062                                 if (pvf == pv)
3063                                         pvf = NULL;
3064                                 pv = NULL;
3065                                 KASSERT(lock == VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m),
3066                                     ("inconsistent pv lock %p %p for page %p",
3067                                     lock, VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m), m));
3068                         } else
3069                                 not_cleared++;
3070                 }
3071                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3072                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
3073                 if (pv != NULL && TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
3074                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3075                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3076                         m->md.pv_gen++;
3077                 }
3078         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && cleared +
3079             not_cleared < PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
3080 out:
3081         rw_wunlock(lock);
3082         rw_runlock(&pvh_global_lock);
3083         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
3084         return (cleared + not_cleared);
3085 }
3086
3087 /*
3088  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
3089  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
3090  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
3091  */
3092 void
3093 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
3094 {
3095 }
3096
3097 /*
3098  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
3099  */
3100 void
3101 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3102 {
3103
3104         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3105             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
3106         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3107         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
3108             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
3109
3110         /*
3111          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
3112          * If the object containing the page is locked and the page is not
3113          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
3114          */
3115         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
3116                 return;
3117
3118         /* RISCVTODO: We lack support for tracking if a page is modified */
3119 }
3120
3121 void *
3122 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3123 {
3124
3125         return ((void *)PHYS_TO_DMAP(pa));
3126 }
3127
3128 void
3129 pmap_unmapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3130 {
3131 }
3132
3133 /*
3134  * Sets the memory attribute for the specified page.
3135  */
3136 void
3137 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
3138 {
3139
3140         m->md.pv_memattr = ma;
3141 }
3142
3143 /*
3144  * perform the pmap work for mincore
3145  */
3146 int
3147 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
3148 {
3149         pt_entry_t *l2, *l3, tpte;
3150         vm_paddr_t pa;
3151         int val;
3152         bool managed;
3153
3154         PMAP_LOCK(pmap);
3155 retry:
3156         managed = false;
3157         val = 0;
3158
3159         l2 = pmap_l2(pmap, addr);
3160         if (l2 != NULL && ((tpte = pmap_load(l2)) & PTE_V) != 0) {
3161                 if ((tpte & (PTE_R | PTE_W | PTE_X)) != 0) {
3162                         pa = PTE_TO_PHYS(tpte) | (addr & L2_OFFSET);
3163                         val = MINCORE_INCORE | MINCORE_SUPER;
3164                 } else {
3165                         l3 = pmap_l2_to_l3(l2, addr);
3166                         tpte = pmap_load(l3);
3167                         if ((tpte & PTE_V) == 0)
3168                                 goto done;
3169                         pa = PTE_TO_PHYS(tpte) | (addr & L3_OFFSET);
3170                         val = MINCORE_INCORE;
3171                 }
3172
3173                 if ((tpte & PTE_D) != 0)
3174                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3175                 if ((tpte & PTE_A) != 0)
3176                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3177                 managed = (tpte & PTE_SW_MANAGED) == PTE_SW_MANAGED;
3178         }
3179
3180 done:
3181         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
3182             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) && managed) {
3183                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
3184                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
3185                         goto retry;
3186         } else
3187                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
3188         PMAP_UNLOCK(pmap);
3189         return (val);
3190 }
3191
3192 void
3193 pmap_activate(struct thread *td)
3194 {
3195         pmap_t pmap;
3196         uint64_t reg;
3197
3198         critical_enter();
3199         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
3200         td->td_pcb->pcb_l1addr = vtophys(pmap->pm_l1);
3201
3202         reg = SATP_MODE_SV39;
3203         reg |= (td->td_pcb->pcb_l1addr >> PAGE_SHIFT);
3204         load_satp(reg);
3205
3206         pmap_invalidate_all(pmap);
3207         critical_exit();
3208 }
3209
3210 void
3211 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
3212 {
3213         cpuset_t mask;
3214
3215         /*
3216          * From the RISC-V User-Level ISA V2.2:
3217          *
3218          * "To make a store to instruction memory visible to all
3219          * RISC-V harts, the writing hart has to execute a data FENCE
3220          * before requesting that all remote RISC-V harts execute a
3221          * FENCE.I."
3222          */
3223         sched_pin();
3224         mask = all_cpus;
3225         CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &mask);
3226         fence();
3227         sbi_remote_fence_i(mask.__bits);
3228         sched_unpin();
3229 }
3230
3231 /*
3232  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
3233  *      different alignment might result in more superpage mappings.
3234  */
3235 void
3236 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
3237     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
3238 {
3239 }
3240
3241 /**
3242  * Get the kernel virtual address of a set of physical pages. If there are
3243  * physical addresses not covered by the DMAP perform a transient mapping
3244  * that will be removed when calling pmap_unmap_io_transient.
3245  *
3246  * \param page        The pages the caller wishes to obtain the virtual
3247  *                    address on the kernel memory map.
3248  * \param vaddr       On return contains the kernel virtual memory address
3249  *                    of the pages passed in the page parameter.
3250  * \param count       Number of pages passed in.
3251  * \param can_fault   TRUE if the thread using the mapped pages can take
3252  *                    page faults, FALSE otherwise.
3253  *
3254  * \returns TRUE if the caller must call pmap_unmap_io_transient when
3255  *          finished or FALSE otherwise.
3256  *
3257  */
3258 boolean_t
3259 pmap_map_io_transient(vm_page_t page[], vm_offset_t vaddr[], int count,
3260     boolean_t can_fault)
3261 {
3262         vm_paddr_t paddr;
3263         boolean_t needs_mapping;
3264         int error, i;
3265
3266         /*
3267          * Allocate any KVA space that we need, this is done in a separate
3268          * loop to prevent calling vmem_alloc while pinned.
3269          */
3270         needs_mapping = FALSE;
3271         for (i = 0; i < count; i++) {
3272                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
3273                 if (__predict_false(paddr >= DMAP_MAX_PHYSADDR)) {
3274                         error = vmem_alloc(kernel_arena, PAGE_SIZE,
3275                             M_BESTFIT | M_WAITOK, &vaddr[i]);
3276                         KASSERT(error == 0, ("vmem_alloc failed: %d", error));
3277                         needs_mapping = TRUE;
3278                 } else {
3279                         vaddr[i] = PHYS_TO_DMAP(paddr);
3280                 }
3281         }
3282
3283         /* Exit early if everything is covered by the DMAP */
3284         if (!needs_mapping)
3285                 return (FALSE);
3286
3287         if (!can_fault)
3288                 sched_pin();
3289         for (i = 0; i < count; i++) {
3290                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
3291                 if (paddr >= DMAP_MAX_PHYSADDR) {
3292                         panic(
3293                            "pmap_map_io_transient: TODO: Map out of DMAP data");
3294                 }
3295         }
3296
3297         return (needs_mapping);
3298 }
3299
3300 void
3301 pmap_unmap_io_transient(vm_page_t page[], vm_offset_t vaddr[], int count,
3302     boolean_t can_fault)
3303 {
3304         vm_paddr_t paddr;
3305         int i;
3306
3307         if (!can_fault)
3308                 sched_unpin();
3309         for (i = 0; i < count; i++) {
3310                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
3311                 if (paddr >= DMAP_MAX_PHYSADDR) {
3312                         panic("RISCVTODO: pmap_unmap_io_transient: Unmap data");
3313                 }
3314         }
3315 }
3316
3317 boolean_t
3318 pmap_is_valid_memattr(pmap_t pmap __unused, vm_memattr_t mode)
3319 {
3320
3321         return (mode >= VM_MEMATTR_DEVICE && mode <= VM_MEMATTR_WRITE_BACK);
3322 }