]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/riscv/riscv/pmap.c
Skip the vm.pmap.kernel_maps sysctl by default.
[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/systm.h>
122 #include <sys/bitstring.h>
123 #include <sys/bus.h>
124 #include <sys/cpuset.h>
125 #include <sys/kernel.h>
126 #include <sys/ktr.h>
127 #include <sys/lock.h>
128 #include <sys/malloc.h>
129 #include <sys/mman.h>
130 #include <sys/msgbuf.h>
131 #include <sys/mutex.h>
132 #include <sys/physmem.h>
133 #include <sys/proc.h>
134 #include <sys/rwlock.h>
135 #include <sys/sbuf.h>
136 #include <sys/sx.h>
137 #include <sys/vmem.h>
138 #include <sys/vmmeter.h>
139 #include <sys/sched.h>
140 #include <sys/sysctl.h>
141 #include <sys/smp.h>
142
143 #include <vm/vm.h>
144 #include <vm/vm_param.h>
145 #include <vm/vm_kern.h>
146 #include <vm/vm_page.h>
147 #include <vm/vm_map.h>
148 #include <vm/vm_object.h>
149 #include <vm/vm_extern.h>
150 #include <vm/vm_pageout.h>
151 #include <vm/vm_pager.h>
152 #include <vm/vm_phys.h>
153 #include <vm/vm_radix.h>
154 #include <vm/vm_reserv.h>
155 #include <vm/vm_dumpset.h>
156 #include <vm/uma.h>
157
158 #include <machine/machdep.h>
159 #include <machine/md_var.h>
160 #include <machine/pcb.h>
161 #include <machine/sbi.h>
162
163 #define NUL1E           (Ln_ENTRIES * Ln_ENTRIES)
164 #define NUL2E           (Ln_ENTRIES * NUL1E)
165
166 #if !defined(DIAGNOSTIC)
167 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
168 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
169 #else
170 #define PMAP_INLINE     extern inline
171 #endif
172 #else
173 #define PMAP_INLINE
174 #endif
175
176 #ifdef PV_STATS
177 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
178 #else
179 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
180 #endif
181
182 #define pmap_l2_pindex(v)       ((v) >> L2_SHIFT)
183 #define pa_to_pvh(pa)           (&pv_table[pa_index(pa)])
184
185 #define NPV_LIST_LOCKS  MAXCPU
186
187 #define PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(pa)        \
188                         (&pv_list_locks[pmap_l2_pindex(pa) % NPV_LIST_LOCKS])
189
190 #define CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa)  do {    \
191         struct rwlock **_lockp = (lockp);               \
192         struct rwlock *_new_lock;                       \
193                                                         \
194         _new_lock = PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(pa);           \
195         if (_new_lock != *_lockp) {                     \
196                 if (*_lockp != NULL)                    \
197                         rw_wunlock(*_lockp);            \
198                 *_lockp = _new_lock;                    \
199                 rw_wlock(*_lockp);                      \
200         }                                               \
201 } while (0)
202
203 #define CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m)        \
204                         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, VM_PAGE_TO_PHYS(m))
205
206 #define RELEASE_PV_LIST_LOCK(lockp)             do {    \
207         struct rwlock **_lockp = (lockp);               \
208                                                         \
209         if (*_lockp != NULL) {                          \
210                 rw_wunlock(*_lockp);                    \
211                 *_lockp = NULL;                         \
212         }                                               \
213 } while (0)
214
215 #define VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m)      \
216                         PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(VM_PAGE_TO_PHYS(m))
217
218 /* The list of all the user pmaps */
219 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
220 static struct pmaplist allpmaps = LIST_HEAD_INITIALIZER();
221
222 struct pmap kernel_pmap_store;
223
224 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
225 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
226 vm_offset_t kernel_vm_end = 0;
227
228 vm_paddr_t dmap_phys_base;      /* The start of the dmap region */
229 vm_paddr_t dmap_phys_max;       /* The limit of the dmap region */
230 vm_offset_t dmap_max_addr;      /* The virtual address limit of the dmap */
231
232 /* This code assumes all L1 DMAP entries will be used */
233 CTASSERT((DMAP_MIN_ADDRESS  & ~L1_OFFSET) == DMAP_MIN_ADDRESS);
234 CTASSERT((DMAP_MAX_ADDRESS  & ~L1_OFFSET) == DMAP_MAX_ADDRESS);
235
236 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
237 static struct mtx_padalign allpmaps_lock;
238
239 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
240     "VM/pmap parameters");
241
242 static int superpages_enabled = 1;
243 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, superpages_enabled,
244     CTLFLAG_RDTUN, &superpages_enabled, 0,
245     "Enable support for transparent superpages");
246
247 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, l2, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
248     "2MB page mapping counters");
249
250 static u_long pmap_l2_demotions;
251 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_l2, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
252     &pmap_l2_demotions, 0,
253     "2MB page demotions");
254
255 static u_long pmap_l2_mappings;
256 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_l2, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
257     &pmap_l2_mappings, 0,
258     "2MB page mappings");
259
260 static u_long pmap_l2_p_failures;
261 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_l2, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
262     &pmap_l2_p_failures, 0,
263     "2MB page promotion failures");
264
265 static u_long pmap_l2_promotions;
266 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_l2, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
267     &pmap_l2_promotions, 0,
268     "2MB page promotions");
269
270 /*
271  * Data for the pv entry allocation mechanism
272  */
273 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
274 static struct mtx pv_chunks_mutex;
275 static struct rwlock pv_list_locks[NPV_LIST_LOCKS];
276 static struct md_page *pv_table;
277 static struct md_page pv_dummy;
278
279 extern cpuset_t all_harts;
280
281 /*
282  * Internal flags for pmap_enter()'s helper functions.
283  */
284 #define PMAP_ENTER_NORECLAIM    0x1000000       /* Don't reclaim PV entries. */
285 #define PMAP_ENTER_NOREPLACE    0x2000000       /* Don't replace mappings. */
286
287 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
288 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
289 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, struct rwlock **lockp);
290 static vm_page_t reclaim_pv_chunk(pmap_t locked_pmap, struct rwlock **lockp);
291 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
292 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
293                     vm_offset_t va);
294 static bool     pmap_demote_l2(pmap_t pmap, pd_entry_t *l2, vm_offset_t va);
295 static bool     pmap_demote_l2_locked(pmap_t pmap, pd_entry_t *l2,
296                     vm_offset_t va, struct rwlock **lockp);
297 static int      pmap_enter_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t new_l2,
298                     u_int flags, vm_page_t m, struct rwlock **lockp);
299 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
300     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte, struct rwlock **lockp);
301 static int pmap_remove_l3(pmap_t pmap, pt_entry_t *l3, vm_offset_t sva,
302     pd_entry_t ptepde, struct spglist *free, struct rwlock **lockp);
303 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
304     vm_page_t m, struct rwlock **lockp);
305
306 static vm_page_t _pmap_alloc_l3(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex,
307                 struct rwlock **lockp);
308
309 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
310     struct spglist *free);
311 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, pd_entry_t, struct spglist *);
312
313 #define pmap_clear(pte)                 pmap_store(pte, 0)
314 #define pmap_clear_bits(pte, bits)      atomic_clear_64(pte, bits)
315 #define pmap_load_store(pte, entry)     atomic_swap_64(pte, entry)
316 #define pmap_load_clear(pte)            pmap_load_store(pte, 0)
317 #define pmap_load(pte)                  atomic_load_64(pte)
318 #define pmap_store(pte, entry)          atomic_store_64(pte, entry)
319 #define pmap_store_bits(pte, bits)      atomic_set_64(pte, bits)
320
321 /********************/
322 /* Inline functions */
323 /********************/
324
325 static __inline void
326 pagecopy(void *s, void *d)
327 {
328
329         memcpy(d, s, PAGE_SIZE);
330 }
331
332 static __inline void
333 pagezero(void *p)
334 {
335
336         bzero(p, PAGE_SIZE);
337 }
338
339 #define pmap_l1_index(va)       (((va) >> L1_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK)
340 #define pmap_l2_index(va)       (((va) >> L2_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK)
341 #define pmap_l3_index(va)       (((va) >> L3_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK)
342
343 #define PTE_TO_PHYS(pte) \
344     ((((pte) & ~PTE_HI_MASK) >> PTE_PPN0_S) * PAGE_SIZE)
345 #define L2PTE_TO_PHYS(l2) \
346     ((((l2) & ~PTE_HI_MASK) >> PTE_PPN1_S) << L2_SHIFT)
347
348 static __inline pd_entry_t *
349 pmap_l1(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
350 {
351
352         return (&pmap->pm_l1[pmap_l1_index(va)]);
353 }
354
355 static __inline pd_entry_t *
356 pmap_l1_to_l2(pd_entry_t *l1, vm_offset_t va)
357 {
358         vm_paddr_t phys;
359         pd_entry_t *l2;
360
361         phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l1));
362         l2 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(phys);
363
364         return (&l2[pmap_l2_index(va)]);
365 }
366
367 static __inline pd_entry_t *
368 pmap_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
369 {
370         pd_entry_t *l1;
371
372         l1 = pmap_l1(pmap, va);
373         if ((pmap_load(l1) & PTE_V) == 0)
374                 return (NULL);
375         if ((pmap_load(l1) & PTE_RX) != 0)
376                 return (NULL);
377
378         return (pmap_l1_to_l2(l1, va));
379 }
380
381 static __inline pt_entry_t *
382 pmap_l2_to_l3(pd_entry_t *l2, vm_offset_t va)
383 {
384         vm_paddr_t phys;
385         pt_entry_t *l3;
386
387         phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l2));
388         l3 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(phys);
389
390         return (&l3[pmap_l3_index(va)]);
391 }
392
393 static __inline pt_entry_t *
394 pmap_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
395 {
396         pd_entry_t *l2;
397
398         l2 = pmap_l2(pmap, va);
399         if (l2 == NULL)
400                 return (NULL);
401         if ((pmap_load(l2) & PTE_V) == 0)
402                 return (NULL);
403         if ((pmap_load(l2) & PTE_RX) != 0)
404                 return (NULL);
405
406         return (pmap_l2_to_l3(l2, va));
407 }
408
409 static __inline void
410 pmap_resident_count_inc(pmap_t pmap, int count)
411 {
412
413         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
414         pmap->pm_stats.resident_count += count;
415 }
416
417 static __inline void
418 pmap_resident_count_dec(pmap_t pmap, int count)
419 {
420
421         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
422         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count >= count,
423             ("pmap %p resident count underflow %ld %d", pmap,
424             pmap->pm_stats.resident_count, count));
425         pmap->pm_stats.resident_count -= count;
426 }
427
428 static void
429 pmap_distribute_l1(struct pmap *pmap, vm_pindex_t l1index,
430     pt_entry_t entry)
431 {
432         struct pmap *user_pmap;
433         pd_entry_t *l1;
434
435         /* Distribute new kernel L1 entry to all the user pmaps */
436         if (pmap != kernel_pmap)
437                 return;
438
439         mtx_lock(&allpmaps_lock);
440         LIST_FOREACH(user_pmap, &allpmaps, pm_list) {
441                 l1 = &user_pmap->pm_l1[l1index];
442                 pmap_store(l1, entry);
443         }
444         mtx_unlock(&allpmaps_lock);
445 }
446
447 static pt_entry_t *
448 pmap_early_page_idx(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va, u_int *l1_slot,
449     u_int *l2_slot)
450 {
451         pt_entry_t *l2;
452         pd_entry_t *l1;
453
454         l1 = (pd_entry_t *)l1pt;
455         *l1_slot = (va >> L1_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK;
456
457         /* Check locore has used a table L1 map */
458         KASSERT((l1[*l1_slot] & PTE_RX) == 0,
459                 ("Invalid bootstrap L1 table"));
460
461         /* Find the address of the L2 table */
462         l2 = (pt_entry_t *)init_pt_va;
463         *l2_slot = pmap_l2_index(va);
464
465         return (l2);
466 }
467
468 static vm_paddr_t
469 pmap_early_vtophys(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va)
470 {
471         u_int l1_slot, l2_slot;
472         pt_entry_t *l2;
473         vm_paddr_t ret;
474
475         l2 = pmap_early_page_idx(l1pt, va, &l1_slot, &l2_slot);
476
477         /* Check locore has used L2 superpages */
478         KASSERT((l2[l2_slot] & PTE_RX) != 0,
479                 ("Invalid bootstrap L2 table"));
480
481         /* L2 is superpages */
482         ret = L2PTE_TO_PHYS(l2[l2_slot]);
483         ret += (va & L2_OFFSET);
484
485         return (ret);
486 }
487
488 static void
489 pmap_bootstrap_dmap(vm_offset_t kern_l1, vm_paddr_t min_pa, vm_paddr_t max_pa)
490 {
491         vm_offset_t va;
492         vm_paddr_t pa;
493         pd_entry_t *l1;
494         u_int l1_slot;
495         pt_entry_t entry;
496         pn_t pn;
497
498         pa = dmap_phys_base = min_pa & ~L1_OFFSET;
499         va = DMAP_MIN_ADDRESS;
500         l1 = (pd_entry_t *)kern_l1;
501         l1_slot = pmap_l1_index(DMAP_MIN_ADDRESS);
502
503         for (; va < DMAP_MAX_ADDRESS && pa < max_pa;
504             pa += L1_SIZE, va += L1_SIZE, l1_slot++) {
505                 KASSERT(l1_slot < Ln_ENTRIES, ("Invalid L1 index"));
506
507                 /* superpages */
508                 pn = (pa / PAGE_SIZE);
509                 entry = PTE_KERN;
510                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
511                 pmap_store(&l1[l1_slot], entry);
512         }
513
514         /* Set the upper limit of the DMAP region */
515         dmap_phys_max = pa;
516         dmap_max_addr = va;
517
518         sfence_vma();
519 }
520
521 static vm_offset_t
522 pmap_bootstrap_l3(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va, vm_offset_t l3_start)
523 {
524         vm_offset_t l3pt;
525         pt_entry_t entry;
526         pd_entry_t *l2;
527         vm_paddr_t pa;
528         u_int l2_slot;
529         pn_t pn;
530
531         KASSERT((va & L2_OFFSET) == 0, ("Invalid virtual address"));
532
533         l2 = pmap_l2(kernel_pmap, va);
534         l2 = (pd_entry_t *)((uintptr_t)l2 & ~(PAGE_SIZE - 1));
535         l2_slot = pmap_l2_index(va);
536         l3pt = l3_start;
537
538         for (; va < VM_MAX_KERNEL_ADDRESS; l2_slot++, va += L2_SIZE) {
539                 KASSERT(l2_slot < Ln_ENTRIES, ("Invalid L2 index"));
540
541                 pa = pmap_early_vtophys(l1pt, l3pt);
542                 pn = (pa / PAGE_SIZE);
543                 entry = (PTE_V);
544                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
545                 pmap_store(&l2[l2_slot], entry);
546                 l3pt += PAGE_SIZE;
547         }
548
549         /* Clean the L2 page table */
550         memset((void *)l3_start, 0, l3pt - l3_start);
551
552         return (l3pt);
553 }
554
555 /*
556  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
557  */
558 void
559 pmap_bootstrap(vm_offset_t l1pt, vm_paddr_t kernstart, vm_size_t kernlen)
560 {
561         u_int l1_slot, l2_slot;
562         vm_offset_t freemempos;
563         vm_offset_t dpcpu, msgbufpv;
564         vm_paddr_t max_pa, min_pa, pa;
565         pt_entry_t *l2p;
566         int i;
567
568         printf("pmap_bootstrap %lx %lx %lx\n", l1pt, kernstart, kernlen);
569
570         /* Set this early so we can use the pagetable walking functions */
571         kernel_pmap_store.pm_l1 = (pd_entry_t *)l1pt;
572         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
573
574         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
575
576         /*
577          * Set the current CPU as active in the kernel pmap. Secondary cores
578          * will add themselves later in init_secondary(). The SBI firmware
579          * may rely on this mask being precise, so CPU_FILL() is not used.
580          */
581         CPU_SET(PCPU_GET(hart), &kernel_pmap->pm_active);
582
583         /* Assume the address we were loaded to is a valid physical address. */
584         min_pa = max_pa = kernstart;
585
586         physmap_idx = physmem_avail(physmap, nitems(physmap));
587         physmap_idx /= 2;
588
589         /*
590          * Find the minimum physical address. physmap is sorted,
591          * but may contain empty ranges.
592          */
593         for (i = 0; i < physmap_idx * 2; i += 2) {
594                 if (physmap[i] == physmap[i + 1])
595                         continue;
596                 if (physmap[i] <= min_pa)
597                         min_pa = physmap[i];
598                 if (physmap[i + 1] > max_pa)
599                         max_pa = physmap[i + 1];
600         }
601         printf("physmap_idx %u\n", physmap_idx);
602         printf("min_pa %lx\n", min_pa);
603         printf("max_pa %lx\n", max_pa);
604
605         /* Create a direct map region early so we can use it for pa -> va */
606         pmap_bootstrap_dmap(l1pt, min_pa, max_pa);
607
608         /*
609          * Read the page table to find out what is already mapped.
610          * This assumes we have mapped a block of memory from KERNBASE
611          * using a single L1 entry.
612          */
613         (void)pmap_early_page_idx(l1pt, KERNBASE, &l1_slot, &l2_slot);
614
615         /* Sanity check the index, KERNBASE should be the first VA */
616         KASSERT(l2_slot == 0, ("The L2 index is non-zero"));
617
618         freemempos = roundup2(KERNBASE + kernlen, PAGE_SIZE);
619
620         /* Create the l3 tables for the early devmap */
621         freemempos = pmap_bootstrap_l3(l1pt,
622             VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - L2_SIZE, freemempos);
623
624         /*
625          * Invalidate the mapping we created for the DTB. At this point a copy
626          * has been created, and we no longer need it. We want to avoid the
627          * possibility of an aliased mapping in the future.
628          */
629         l2p = pmap_l2(kernel_pmap, VM_EARLY_DTB_ADDRESS);
630         if ((pmap_load(l2p) & PTE_V) != 0)
631                 pmap_clear(l2p);
632
633         sfence_vma();
634
635 #define alloc_pages(var, np)                                            \
636         (var) = freemempos;                                             \
637         freemempos += (np * PAGE_SIZE);                                 \
638         memset((char *)(var), 0, ((np) * PAGE_SIZE));
639
640         /* Allocate dynamic per-cpu area. */
641         alloc_pages(dpcpu, DPCPU_SIZE / PAGE_SIZE);
642         dpcpu_init((void *)dpcpu, 0);
643
644         /* Allocate memory for the msgbuf, e.g. for /sbin/dmesg */
645         alloc_pages(msgbufpv, round_page(msgbufsize) / PAGE_SIZE);
646         msgbufp = (void *)msgbufpv;
647
648         virtual_avail = roundup2(freemempos, L2_SIZE);
649         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - L2_SIZE;
650         kernel_vm_end = virtual_avail;
651
652         pa = pmap_early_vtophys(l1pt, freemempos);
653
654         physmem_exclude_region(kernstart, pa - kernstart, EXFLAG_NOALLOC);
655 }
656
657 /*
658  *      Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
659  */
660 void
661 pmap_page_init(vm_page_t m)
662 {
663
664         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
665         m->md.pv_memattr = VM_MEMATTR_WRITE_BACK;
666 }
667
668 /*
669  *      Initialize the pmap module.
670  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
671  *      system needs to map virtual memory.
672  */
673 void
674 pmap_init(void)
675 {
676         vm_size_t s;
677         int i, pv_npg;
678
679         /*
680          * Initialize the pv chunk and pmap list mutexes.
681          */
682         mtx_init(&pv_chunks_mutex, "pmap pv chunk list", NULL, MTX_DEF);
683         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_DEF);
684
685         /*
686          * Initialize the pool of pv list locks.
687          */
688         for (i = 0; i < NPV_LIST_LOCKS; i++)
689                 rw_init(&pv_list_locks[i], "pmap pv list");
690
691         /*
692          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
693          */
694         pv_npg = howmany(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end, L2_SIZE);
695
696         /*
697          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
698          */
699         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
700         s = round_page(s);
701         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(s, M_WAITOK | M_ZERO);
702         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
703                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
704         TAILQ_INIT(&pv_dummy.pv_list);
705
706         if (superpages_enabled)
707                 pagesizes[1] = L2_SIZE;
708 }
709
710 #ifdef SMP
711 /*
712  * For SMP, these functions have to use IPIs for coherence.
713  *
714  * In general, the calling thread uses a plain fence to order the
715  * writes to the page tables before invoking an SBI callback to invoke
716  * sfence_vma() on remote CPUs.
717  */
718 static void
719 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
720 {
721         cpuset_t mask;
722
723         sched_pin();
724         mask = pmap->pm_active;
725         CPU_CLR(PCPU_GET(hart), &mask);
726         fence();
727         if (!CPU_EMPTY(&mask) && smp_started)
728                 sbi_remote_sfence_vma(mask.__bits, va, 1);
729         sfence_vma_page(va);
730         sched_unpin();
731 }
732
733 static void
734 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
735 {
736         cpuset_t mask;
737
738         sched_pin();
739         mask = pmap->pm_active;
740         CPU_CLR(PCPU_GET(hart), &mask);
741         fence();
742         if (!CPU_EMPTY(&mask) && smp_started)
743                 sbi_remote_sfence_vma(mask.__bits, sva, eva - sva + 1);
744
745         /*
746          * Might consider a loop of sfence_vma_page() for a small
747          * number of pages in the future.
748          */
749         sfence_vma();
750         sched_unpin();
751 }
752
753 static void
754 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
755 {
756         cpuset_t mask;
757
758         sched_pin();
759         mask = pmap->pm_active;
760         CPU_CLR(PCPU_GET(hart), &mask);
761
762         /*
763          * XXX: The SBI doc doesn't detail how to specify x0 as the
764          * address to perform a global fence.  BBL currently treats
765          * all sfence_vma requests as global however.
766          */
767         fence();
768         if (!CPU_EMPTY(&mask) && smp_started)
769                 sbi_remote_sfence_vma(mask.__bits, 0, 0);
770         sfence_vma();
771         sched_unpin();
772 }
773 #else
774 /*
775  * Normal, non-SMP, invalidation functions.
776  * We inline these within pmap.c for speed.
777  */
778 static __inline void
779 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
780 {
781
782         sfence_vma_page(va);
783 }
784
785 static __inline void
786 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
787 {
788
789         /*
790          * Might consider a loop of sfence_vma_page() for a small
791          * number of pages in the future.
792          */
793         sfence_vma();
794 }
795
796 static __inline void
797 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
798 {
799
800         sfence_vma();
801 }
802 #endif
803
804 /*
805  *      Routine:        pmap_extract
806  *      Function:
807  *              Extract the physical page address associated
808  *              with the given map/virtual_address pair.
809  */
810 vm_paddr_t 
811 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
812 {
813         pd_entry_t *l2p, l2;
814         pt_entry_t *l3p, l3;
815         vm_paddr_t pa;
816
817         pa = 0;
818         PMAP_LOCK(pmap);
819         /*
820          * Start with the l2 tabel. We are unable to allocate
821          * pages in the l1 table.
822          */
823         l2p = pmap_l2(pmap, va);
824         if (l2p != NULL) {
825                 l2 = pmap_load(l2p);
826                 if ((l2 & PTE_RX) == 0) {
827                         l3p = pmap_l2_to_l3(l2p, va);
828                         if (l3p != NULL) {
829                                 l3 = pmap_load(l3p);
830                                 pa = PTE_TO_PHYS(l3);
831                                 pa |= (va & L3_OFFSET);
832                         }
833                 } else {
834                         /* L2 is superpages */
835                         pa = L2PTE_TO_PHYS(l2);
836                         pa |= (va & L2_OFFSET);
837                 }
838         }
839         PMAP_UNLOCK(pmap);
840         return (pa);
841 }
842
843 /*
844  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
845  *      Function:
846  *              Atomically extract and hold the physical page
847  *              with the given pmap and virtual address pair
848  *              if that mapping permits the given protection.
849  */
850 vm_page_t
851 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
852 {
853         pt_entry_t *l3p, l3;
854         vm_paddr_t phys;
855         vm_page_t m;
856
857         m = NULL;
858         PMAP_LOCK(pmap);
859         l3p = pmap_l3(pmap, va);
860         if (l3p != NULL && (l3 = pmap_load(l3p)) != 0) {
861                 if ((l3 & PTE_W) != 0 || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
862                         phys = PTE_TO_PHYS(l3);
863                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
864                         if (!vm_page_wire_mapped(m))
865                                 m = NULL;
866                 }
867         }
868         PMAP_UNLOCK(pmap);
869         return (m);
870 }
871
872 vm_paddr_t
873 pmap_kextract(vm_offset_t va)
874 {
875         pd_entry_t *l2;
876         pt_entry_t *l3;
877         vm_paddr_t pa;
878
879         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS) {
880                 pa = DMAP_TO_PHYS(va);
881         } else {
882                 l2 = pmap_l2(kernel_pmap, va);
883                 if (l2 == NULL)
884                         panic("pmap_kextract: No l2");
885                 if ((pmap_load(l2) & PTE_RX) != 0) {
886                         /* superpages */
887                         pa = L2PTE_TO_PHYS(pmap_load(l2));
888                         pa |= (va & L2_OFFSET);
889                         return (pa);
890                 }
891
892                 l3 = pmap_l2_to_l3(l2, va);
893                 if (l3 == NULL)
894                         panic("pmap_kextract: No l3...");
895                 pa = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l3));
896                 pa |= (va & PAGE_MASK);
897         }
898         return (pa);
899 }
900
901 /***************************************************
902  * Low level mapping routines.....
903  ***************************************************/
904
905 void
906 pmap_kenter_device(vm_offset_t sva, vm_size_t size, vm_paddr_t pa)
907 {
908         pt_entry_t entry;
909         pt_entry_t *l3;
910         vm_offset_t va;
911         pn_t pn;
912
913         KASSERT((pa & L3_OFFSET) == 0,
914            ("pmap_kenter_device: Invalid physical address"));
915         KASSERT((sva & L3_OFFSET) == 0,
916            ("pmap_kenter_device: Invalid virtual address"));
917         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
918             ("pmap_kenter_device: Mapping is not page-sized"));
919
920         va = sva;
921         while (size != 0) {
922                 l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
923                 KASSERT(l3 != NULL, ("Invalid page table, va: 0x%lx", va));
924
925                 pn = (pa / PAGE_SIZE);
926                 entry = PTE_KERN;
927                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
928                 pmap_store(l3, entry);
929
930                 va += PAGE_SIZE;
931                 pa += PAGE_SIZE;
932                 size -= PAGE_SIZE;
933         }
934         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
935 }
936
937 /*
938  * Remove a page from the kernel pagetables.
939  * Note: not SMP coherent.
940  */
941 PMAP_INLINE void
942 pmap_kremove(vm_offset_t va)
943 {
944         pt_entry_t *l3;
945
946         l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
947         KASSERT(l3 != NULL, ("pmap_kremove: Invalid address"));
948
949         pmap_clear(l3);
950         sfence_vma();
951 }
952
953 void
954 pmap_kremove_device(vm_offset_t sva, vm_size_t size)
955 {
956         pt_entry_t *l3;
957         vm_offset_t va;
958
959         KASSERT((sva & L3_OFFSET) == 0,
960            ("pmap_kremove_device: Invalid virtual address"));
961         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
962             ("pmap_kremove_device: Mapping is not page-sized"));
963
964         va = sva;
965         while (size != 0) {
966                 l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
967                 KASSERT(l3 != NULL, ("Invalid page table, va: 0x%lx", va));
968                 pmap_clear(l3);
969
970                 va += PAGE_SIZE;
971                 size -= PAGE_SIZE;
972         }
973
974         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
975 }
976
977 /*
978  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
979  *      virtual address space.
980  *
981  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
982  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
983  *      physical to virtual region can return the appropriate address
984  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
985  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
986  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
987  *      region.
988  */
989 vm_offset_t
990 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
991 {
992
993         return PHYS_TO_DMAP(start);
994 }
995
996 /*
997  * Add a list of wired pages to the kva
998  * this routine is only used for temporary
999  * kernel mappings that do not need to have
1000  * page modification or references recorded.
1001  * Note that old mappings are simply written
1002  * over.  The page *must* be wired.
1003  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1004  */
1005 void
1006 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1007 {
1008         pt_entry_t *l3, pa;
1009         vm_offset_t va;
1010         vm_page_t m;
1011         pt_entry_t entry;
1012         pn_t pn;
1013         int i;
1014
1015         va = sva;
1016         for (i = 0; i < count; i++) {
1017                 m = ma[i];
1018                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1019                 pn = (pa / PAGE_SIZE);
1020                 l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
1021
1022                 entry = PTE_KERN;
1023                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
1024                 pmap_store(l3, entry);
1025
1026                 va += L3_SIZE;
1027         }
1028         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1029 }
1030
1031 /*
1032  * This routine tears out page mappings from the
1033  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1034  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1035  */
1036 void
1037 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1038 {
1039         pt_entry_t *l3;
1040         vm_offset_t va;
1041
1042         KASSERT(sva >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS, ("usermode va %lx", sva));
1043
1044         for (va = sva; count-- > 0; va += PAGE_SIZE) {
1045                 l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
1046                 KASSERT(l3 != NULL, ("pmap_kremove: Invalid address"));
1047                 pmap_clear(l3);
1048         }
1049         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1050 }
1051
1052 bool
1053 pmap_ps_enabled(pmap_t pmap __unused)
1054 {
1055
1056         return (superpages_enabled);
1057 }
1058
1059 /***************************************************
1060  * Page table page management routines.....
1061  ***************************************************/
1062 /*
1063  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1064  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1065  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1066  */
1067 static __inline void
1068 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1069     boolean_t set_PG_ZERO)
1070 {
1071
1072         if (set_PG_ZERO)
1073                 m->flags |= PG_ZERO;
1074         else
1075                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1076         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1077 }
1078
1079 /*
1080  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1081  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1082  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1083  * ordered by this virtual address range.
1084  *
1085  * If "promoted" is false, then the page table page "ml3" must be zero filled.
1086  */
1087 static __inline int
1088 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t ml3, bool promoted)
1089 {
1090
1091         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1092         ml3->valid = promoted ? VM_PAGE_BITS_ALL : 0;
1093         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, ml3));
1094 }
1095
1096 /*
1097  * Removes the page table page mapping the specified virtual address from the
1098  * specified pmap's collection of idle page table pages, and returns it.
1099  * Otherwise, returns NULL if there is no page table page corresponding to the
1100  * specified virtual address.
1101  */
1102 static __inline vm_page_t
1103 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1104 {
1105
1106         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1107         return (vm_radix_remove(&pmap->pm_root, pmap_l2_pindex(va)));
1108 }
1109
1110 /*
1111  * Decrements a page table page's reference count, which is used to record the
1112  * number of valid page table entries within the page.  If the reference count
1113  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1114  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1115  */
1116 static inline boolean_t
1117 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, struct spglist *free)
1118 {
1119
1120         --m->ref_count;
1121         if (m->ref_count == 0) {
1122                 _pmap_unwire_ptp(pmap, va, m, free);
1123                 return (TRUE);
1124         } else {
1125                 return (FALSE);
1126         }
1127 }
1128
1129 static void
1130 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, struct spglist *free)
1131 {
1132         vm_paddr_t phys;
1133
1134         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1135         if (m->pindex >= NUL1E) {
1136                 pd_entry_t *l1;
1137                 l1 = pmap_l1(pmap, va);
1138                 pmap_clear(l1);
1139                 pmap_distribute_l1(pmap, pmap_l1_index(va), 0);
1140         } else {
1141                 pd_entry_t *l2;
1142                 l2 = pmap_l2(pmap, va);
1143                 pmap_clear(l2);
1144         }
1145         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
1146         if (m->pindex < NUL1E) {
1147                 pd_entry_t *l1;
1148                 vm_page_t pdpg;
1149
1150                 l1 = pmap_l1(pmap, va);
1151                 phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l1));
1152                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
1153                 pmap_unwire_ptp(pmap, va, pdpg, free);
1154         }
1155         pmap_invalidate_page(pmap, va);
1156
1157         vm_wire_sub(1);
1158
1159         /* 
1160          * Put page on a list so that it is released after
1161          * *ALL* TLB shootdown is done
1162          */
1163         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1164 }
1165
1166 /*
1167  * After removing a page table entry, this routine is used to
1168  * conditionally free the page, and manage the reference count.
1169  */
1170 static int
1171 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t ptepde,
1172     struct spglist *free)
1173 {
1174         vm_page_t mpte;
1175
1176         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1177                 return (0);
1178         KASSERT(ptepde != 0, ("pmap_unuse_pt: ptepde != 0"));
1179         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_TO_PHYS(ptepde));
1180         return (pmap_unwire_ptp(pmap, va, mpte, free));
1181 }
1182
1183 void
1184 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1185 {
1186
1187         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1188         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof(pmap->pm_stats));
1189         pmap->pm_l1 = kernel_pmap->pm_l1;
1190         pmap->pm_satp = SATP_MODE_SV39 | (vtophys(pmap->pm_l1) >> PAGE_SHIFT);
1191         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1192         pmap_activate_boot(pmap);
1193 }
1194
1195 int
1196 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1197 {
1198         vm_paddr_t l1phys;
1199         vm_page_t l1pt;
1200
1201         /*
1202          * allocate the l1 page
1203          */
1204         while ((l1pt = vm_page_alloc(NULL, 0xdeadbeef, VM_ALLOC_NORMAL |
1205             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL)
1206                 vm_wait(NULL);
1207
1208         l1phys = VM_PAGE_TO_PHYS(l1pt);
1209         pmap->pm_l1 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(l1phys);
1210         pmap->pm_satp = SATP_MODE_SV39 | (l1phys >> PAGE_SHIFT);
1211
1212         if ((l1pt->flags & PG_ZERO) == 0)
1213                 pagezero(pmap->pm_l1);
1214
1215         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof(pmap->pm_stats));
1216
1217         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1218
1219         /* Install kernel pagetables */
1220         memcpy(pmap->pm_l1, kernel_pmap->pm_l1, PAGE_SIZE);
1221
1222         /* Add to the list of all user pmaps */
1223         mtx_lock(&allpmaps_lock);
1224         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1225         mtx_unlock(&allpmaps_lock);
1226
1227         vm_radix_init(&pmap->pm_root);
1228
1229         return (1);
1230 }
1231
1232 /*
1233  * This routine is called if the desired page table page does not exist.
1234  *
1235  * If page table page allocation fails, this routine may sleep before
1236  * returning NULL.  It sleeps only if a lock pointer was given.
1237  *
1238  * Note: If a page allocation fails at page table level two or three,
1239  * one or two pages may be held during the wait, only to be released
1240  * afterwards.  This conservative approach is easily argued to avoid
1241  * race conditions.
1242  */
1243 static vm_page_t
1244 _pmap_alloc_l3(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex, struct rwlock **lockp)
1245 {
1246         vm_page_t m, /*pdppg, */pdpg;
1247         pt_entry_t entry;
1248         vm_paddr_t phys;
1249         pn_t pn;
1250
1251         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1252
1253         /*
1254          * Allocate a page table page.
1255          */
1256         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1257             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1258                 if (lockp != NULL) {
1259                         RELEASE_PV_LIST_LOCK(lockp);
1260                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1261                         rw_runlock(&pvh_global_lock);
1262                         vm_wait(NULL);
1263                         rw_rlock(&pvh_global_lock);
1264                         PMAP_LOCK(pmap);
1265                 }
1266
1267                 /*
1268                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1269                  * page may have been allocated.
1270                  */
1271                 return (NULL);
1272         }
1273
1274         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1275                 pmap_zero_page(m);
1276
1277         /*
1278          * Map the pagetable page into the process address space, if
1279          * it isn't already there.
1280          */
1281
1282         if (ptepindex >= NUL1E) {
1283                 pd_entry_t *l1;
1284                 vm_pindex_t l1index;
1285
1286                 l1index = ptepindex - NUL1E;
1287                 l1 = &pmap->pm_l1[l1index];
1288
1289                 pn = (VM_PAGE_TO_PHYS(m) / PAGE_SIZE);
1290                 entry = (PTE_V);
1291                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
1292                 pmap_store(l1, entry);
1293                 pmap_distribute_l1(pmap, l1index, entry);
1294         } else {
1295                 vm_pindex_t l1index;
1296                 pd_entry_t *l1, *l2;
1297
1298                 l1index = ptepindex >> (L1_SHIFT - L2_SHIFT);
1299                 l1 = &pmap->pm_l1[l1index];
1300                 if (pmap_load(l1) == 0) {
1301                         /* recurse for allocating page dir */
1302                         if (_pmap_alloc_l3(pmap, NUL1E + l1index,
1303                             lockp) == NULL) {
1304                                 vm_page_unwire_noq(m);
1305                                 vm_page_free_zero(m);
1306                                 return (NULL);
1307                         }
1308                 } else {
1309                         phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l1));
1310                         pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
1311                         pdpg->ref_count++;
1312                 }
1313
1314                 phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l1));
1315                 l2 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(phys);
1316                 l2 = &l2[ptepindex & Ln_ADDR_MASK];
1317
1318                 pn = (VM_PAGE_TO_PHYS(m) / PAGE_SIZE);
1319                 entry = (PTE_V);
1320                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
1321                 pmap_store(l2, entry);
1322         }
1323
1324         pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
1325
1326         return (m);
1327 }
1328
1329 static vm_page_t
1330 pmap_alloc_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct rwlock **lockp)
1331 {
1332         pd_entry_t *l1;
1333         vm_page_t l2pg;
1334         vm_pindex_t l2pindex;
1335
1336 retry:
1337         l1 = pmap_l1(pmap, va);
1338         if (l1 != NULL && (pmap_load(l1) & PTE_RWX) == 0) {
1339                 /* Add a reference to the L2 page. */
1340                 l2pg = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_TO_PHYS(pmap_load(l1)));
1341                 l2pg->ref_count++;
1342         } else {
1343                 /* Allocate a L2 page. */
1344                 l2pindex = pmap_l2_pindex(va) >> Ln_ENTRIES_SHIFT;
1345                 l2pg = _pmap_alloc_l3(pmap, NUL2E + l2pindex, lockp);
1346                 if (l2pg == NULL && lockp != NULL)
1347                         goto retry;
1348         }
1349         return (l2pg);
1350 }
1351
1352 static vm_page_t
1353 pmap_alloc_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct rwlock **lockp)
1354 {
1355         vm_pindex_t ptepindex;
1356         pd_entry_t *l2;
1357         vm_paddr_t phys;
1358         vm_page_t m;
1359
1360         /*
1361          * Calculate pagetable page index
1362          */
1363         ptepindex = pmap_l2_pindex(va);
1364 retry:
1365         /*
1366          * Get the page directory entry
1367          */
1368         l2 = pmap_l2(pmap, va);
1369
1370         /*
1371          * If the page table page is mapped, we just increment the
1372          * hold count, and activate it.
1373          */
1374         if (l2 != NULL && pmap_load(l2) != 0) {
1375                 phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l2));
1376                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
1377                 m->ref_count++;
1378         } else {
1379                 /*
1380                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been
1381                  * deallocated.
1382                  */
1383                 m = _pmap_alloc_l3(pmap, ptepindex, lockp);
1384                 if (m == NULL && lockp != NULL)
1385                         goto retry;
1386         }
1387         return (m);
1388 }
1389
1390 /***************************************************
1391  * Pmap allocation/deallocation routines.
1392  ***************************************************/
1393
1394 /*
1395  * Release any resources held by the given physical map.
1396  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1397  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1398  */
1399 void
1400 pmap_release(pmap_t pmap)
1401 {
1402         vm_page_t m;
1403
1404         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
1405             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
1406             pmap->pm_stats.resident_count));
1407         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
1408             ("releasing active pmap %p", pmap));
1409
1410         mtx_lock(&allpmaps_lock);
1411         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
1412         mtx_unlock(&allpmaps_lock);
1413
1414         m = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pmap->pm_l1));
1415         vm_page_unwire_noq(m);
1416         vm_page_free(m);
1417 }
1418
1419 static int
1420 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1421 {
1422         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
1423
1424         return sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req);
1425 }
1426 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG | CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE,
1427     0, 0, kvm_size, "LU",
1428     "Size of KVM");
1429
1430 static int
1431 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1432 {
1433         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
1434
1435         return sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req);
1436 }
1437 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG | CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE,
1438     0, 0, kvm_free, "LU",
1439     "Amount of KVM free");
1440
1441 /*
1442  * grow the number of kernel page table entries, if needed
1443  */
1444 void
1445 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1446 {
1447         vm_paddr_t paddr;
1448         vm_page_t nkpg;
1449         pd_entry_t *l1, *l2;
1450         pt_entry_t entry;
1451         pn_t pn;
1452
1453         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
1454
1455         addr = roundup2(addr, L2_SIZE);
1456         if (addr - 1 >= vm_map_max(kernel_map))
1457                 addr = vm_map_max(kernel_map);
1458         while (kernel_vm_end < addr) {
1459                 l1 = pmap_l1(kernel_pmap, kernel_vm_end);
1460                 if (pmap_load(l1) == 0) {
1461                         /* We need a new PDP entry */
1462                         nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> L1_SHIFT,
1463                             VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ |
1464                             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1465                         if (nkpg == NULL)
1466                                 panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1467                         if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1468                                 pmap_zero_page(nkpg);
1469                         paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1470
1471                         pn = (paddr / PAGE_SIZE);
1472                         entry = (PTE_V);
1473                         entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
1474                         pmap_store(l1, entry);
1475                         pmap_distribute_l1(kernel_pmap,
1476                             pmap_l1_index(kernel_vm_end), entry);
1477                         continue; /* try again */
1478                 }
1479                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, kernel_vm_end);
1480                 if ((pmap_load(l2) & PTE_V) != 0 &&
1481                     (pmap_load(l2) & PTE_RWX) == 0) {
1482                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
1483                         if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
1484                                 kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
1485                                 break;
1486                         }
1487                         continue;
1488                 }
1489
1490                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> L2_SHIFT,
1491                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
1492                     VM_ALLOC_ZERO);
1493                 if (nkpg == NULL)
1494                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1495                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0) {
1496                         pmap_zero_page(nkpg);
1497                 }
1498                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1499
1500                 pn = (paddr / PAGE_SIZE);
1501                 entry = (PTE_V);
1502                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
1503                 pmap_store(l2, entry);
1504
1505                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, kernel_vm_end);
1506
1507                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
1508                 if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
1509                         kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
1510                         break;                       
1511                 }
1512         }
1513 }
1514
1515 /***************************************************
1516  * page management routines.
1517  ***************************************************/
1518
1519 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
1520 CTASSERT(_NPCM == 3);
1521 CTASSERT(_NPCPV == 168);
1522
1523 static __inline struct pv_chunk *
1524 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
1525 {
1526
1527         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
1528 }
1529
1530 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
1531
1532 #define PC_FREE0        0xfffffffffffffffful
1533 #define PC_FREE1        0xfffffffffffffffful
1534 #define PC_FREE2        0x000000fffffffffful
1535
1536 static const uint64_t pc_freemask[_NPCM] = { PC_FREE0, PC_FREE1, PC_FREE2 };
1537
1538 #if 0
1539 #ifdef PV_STATS
1540 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
1541
1542 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
1543         "Current number of pv entry chunks");
1544 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
1545         "Current number of pv entry chunks allocated");
1546 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
1547         "Current number of pv entry chunks frees");
1548 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
1549         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
1550
1551 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs, pv_entry_count;
1552 static int pv_entry_spare;
1553
1554 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
1555         "Current number of pv entry frees");
1556 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
1557         "Current number of pv entry allocs");
1558 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
1559         "Current number of pv entries");
1560 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
1561         "Current number of spare pv entries");
1562 #endif
1563 #endif /* 0 */
1564
1565 /*
1566  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
1567  * drastic measures to free some pages so we can allocate
1568  * another pv entry chunk.
1569  *
1570  * Returns NULL if PV entries were reclaimed from the specified pmap.
1571  *
1572  * We do not, however, unmap 2mpages because subsequent accesses will
1573  * allocate per-page pv entries until repromotion occurs, thereby
1574  * exacerbating the shortage of free pv entries.
1575  */
1576 static vm_page_t
1577 reclaim_pv_chunk(pmap_t locked_pmap, struct rwlock **lockp)
1578 {
1579
1580         panic("RISCVTODO: reclaim_pv_chunk");
1581 }
1582
1583 /*
1584  * free the pv_entry back to the free list
1585  */
1586 static void
1587 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
1588 {
1589         struct pv_chunk *pc;
1590         int idx, field, bit;
1591
1592         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1593         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1594         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_frees, 1));
1595         PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, 1));
1596         PV_STAT(atomic_subtract_long(&pv_entry_count, 1));
1597         pc = pv_to_chunk(pv);
1598         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
1599         field = idx / 64;
1600         bit = idx % 64;
1601         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
1602         if (pc->pc_map[0] != PC_FREE0 || pc->pc_map[1] != PC_FREE1 ||
1603             pc->pc_map[2] != PC_FREE2) {
1604                 /* 98% of the time, pc is already at the head of the list. */
1605                 if (__predict_false(pc != TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk))) {
1606                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1607                         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1608                 }
1609                 return;
1610         }
1611         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1612         free_pv_chunk(pc);
1613 }
1614
1615 static void
1616 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
1617 {
1618         vm_page_t m;
1619
1620         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1621         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1622         mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
1623         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pv_entry_spare, _NPCPV));
1624         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pc_chunk_count, 1));
1625         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_frees, 1));
1626         /* entire chunk is free, return it */
1627         m = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pc));
1628         dump_drop_page(m->phys_addr);
1629         vm_page_unwire_noq(m);
1630         vm_page_free(m);
1631 }
1632
1633 /*
1634  * Returns a new PV entry, allocating a new PV chunk from the system when
1635  * needed.  If this PV chunk allocation fails and a PV list lock pointer was
1636  * given, a PV chunk is reclaimed from an arbitrary pmap.  Otherwise, NULL is
1637  * returned.
1638  *
1639  * The given PV list lock may be released.
1640  */
1641 static pv_entry_t
1642 get_pv_entry(pmap_t pmap, struct rwlock **lockp)
1643 {
1644         int bit, field;
1645         pv_entry_t pv;
1646         struct pv_chunk *pc;
1647         vm_page_t m;
1648
1649         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1650         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1651         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_allocs, 1));
1652 retry:
1653         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
1654         if (pc != NULL) {
1655                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
1656                         if (pc->pc_map[field]) {
1657                                 bit = ffsl(pc->pc_map[field]) - 1;
1658                                 break;
1659                         }
1660                 }
1661                 if (field < _NPCM) {
1662                         pv = &pc->pc_pventry[field * 64 + bit];
1663                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
1664                         /* If this was the last item, move it to tail */
1665                         if (pc->pc_map[0] == 0 && pc->pc_map[1] == 0 &&
1666                             pc->pc_map[2] == 0) {
1667                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1668                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc,
1669                                     pc_list);
1670                         }
1671                         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_count, 1));
1672                         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pv_entry_spare, 1));
1673                         return (pv);
1674                 }
1675         }
1676         /* No free items, allocate another chunk */
1677         m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1678             VM_ALLOC_WIRED);
1679         if (m == NULL) {
1680                 if (lockp == NULL) {
1681                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
1682                         return (NULL);
1683                 }
1684                 m = reclaim_pv_chunk(pmap, lockp);
1685                 if (m == NULL)
1686                         goto retry;
1687         }
1688         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_count, 1));
1689         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_allocs, 1));
1690         dump_add_page(m->phys_addr);
1691         pc = (void *)PHYS_TO_DMAP(m->phys_addr);
1692         pc->pc_pmap = pmap;
1693         pc->pc_map[0] = PC_FREE0 & ~1ul;        /* preallocated bit 0 */
1694         pc->pc_map[1] = PC_FREE1;
1695         pc->pc_map[2] = PC_FREE2;
1696         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1697         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1698         mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
1699         pv = &pc->pc_pventry[0];
1700         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1701         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_count, 1));
1702         PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, _NPCPV - 1));
1703         return (pv);
1704 }
1705
1706 /*
1707  * Ensure that the number of spare PV entries in the specified pmap meets or
1708  * exceeds the given count, "needed".
1709  *
1710  * The given PV list lock may be released.
1711  */
1712 static void
1713 reserve_pv_entries(pmap_t pmap, int needed, struct rwlock **lockp)
1714 {
1715         struct pch new_tail;
1716         struct pv_chunk *pc;
1717         vm_page_t m;
1718         int avail, free;
1719         bool reclaimed;
1720
1721         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1722         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1723         KASSERT(lockp != NULL, ("reserve_pv_entries: lockp is NULL"));
1724
1725         /*
1726          * Newly allocated PV chunks must be stored in a private list until
1727          * the required number of PV chunks have been allocated.  Otherwise,
1728          * reclaim_pv_chunk() could recycle one of these chunks.  In
1729          * contrast, these chunks must be added to the pmap upon allocation.
1730          */
1731         TAILQ_INIT(&new_tail);
1732 retry:
1733         avail = 0;
1734         TAILQ_FOREACH(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list) {
1735                 bit_count((bitstr_t *)pc->pc_map, 0,
1736                     sizeof(pc->pc_map) * NBBY, &free);
1737                 if (free == 0)
1738                         break;
1739                 avail += free;
1740                 if (avail >= needed)
1741                         break;
1742         }
1743         for (reclaimed = false; avail < needed; avail += _NPCPV) {
1744                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1745                     VM_ALLOC_WIRED);
1746                 if (m == NULL) {
1747                         m = reclaim_pv_chunk(pmap, lockp);
1748                         if (m == NULL)
1749                                 goto retry;
1750                         reclaimed = true;
1751                 }
1752                 /* XXX PV STATS */
1753 #if 0
1754                 dump_add_page(m->phys_addr);
1755 #endif
1756                 pc = (void *)PHYS_TO_DMAP(m->phys_addr);
1757                 pc->pc_pmap = pmap;
1758                 pc->pc_map[0] = PC_FREE0;
1759                 pc->pc_map[1] = PC_FREE1;
1760                 pc->pc_map[2] = PC_FREE2;
1761                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1762                 TAILQ_INSERT_TAIL(&new_tail, pc, pc_lru);
1763
1764                 /*
1765                  * The reclaim might have freed a chunk from the current pmap.
1766                  * If that chunk contained available entries, we need to
1767                  * re-count the number of available entries.
1768                  */
1769                 if (reclaimed)
1770                         goto retry;
1771         }
1772         if (!TAILQ_EMPTY(&new_tail)) {
1773                 mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1774                 TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &new_tail, pc_lru);
1775                 mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
1776         }
1777 }
1778
1779 /*
1780  * First find and then remove the pv entry for the specified pmap and virtual
1781  * address from the specified pv list.  Returns the pv entry if found and NULL
1782  * otherwise.  This operation can be performed on pv lists for either 4KB or
1783  * 2MB page mappings.
1784  */
1785 static __inline pv_entry_t
1786 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1787 {
1788         pv_entry_t pv;
1789
1790         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1791         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
1792                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
1793                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
1794                         pvh->pv_gen++;
1795                         break;
1796                 }
1797         }
1798         return (pv);
1799 }
1800
1801 /*
1802  * First find and then destroy the pv entry for the specified pmap and virtual
1803  * address.  This operation can be performed on pv lists for either 4KB or 2MB
1804  * page mappings.
1805  */
1806 static void
1807 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1808 {
1809         pv_entry_t pv;
1810
1811         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
1812
1813         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found for %#lx", va));
1814         free_pv_entry(pmap, pv);
1815 }
1816
1817 /*
1818  * Conditionally create the PV entry for a 4KB page mapping if the required
1819  * memory can be allocated without resorting to reclamation.
1820  */
1821 static boolean_t
1822 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
1823     struct rwlock **lockp)
1824 {
1825         pv_entry_t pv;
1826
1827         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1828         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1829         /* Pass NULL instead of the lock pointer to disable reclamation. */
1830         if ((pv = get_pv_entry(pmap, NULL)) != NULL) {
1831                 pv->pv_va = va;
1832                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m);
1833                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
1834                 m->md.pv_gen++;
1835                 return (TRUE);
1836         } else
1837                 return (FALSE);
1838 }
1839
1840 /*
1841  * After demotion from a 2MB page mapping to 512 4KB page mappings,
1842  * destroy the pv entry for the 2MB page mapping and reinstantiate the pv
1843  * entries for each of the 4KB page mappings.
1844  */
1845 static void __unused
1846 pmap_pv_demote_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa,
1847     struct rwlock **lockp)
1848 {
1849         struct md_page *pvh;
1850         struct pv_chunk *pc;
1851         pv_entry_t pv;
1852         vm_page_t m;
1853         vm_offset_t va_last;
1854         int bit, field;
1855
1856         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1857         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1858         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa);
1859
1860         /*
1861          * Transfer the 2mpage's pv entry for this mapping to the first
1862          * page's pv list.  Once this transfer begins, the pv list lock
1863          * must not be released until the last pv entry is reinstantiated.
1864          */
1865         pvh = pa_to_pvh(pa);
1866         va &= ~L2_OFFSET;
1867         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
1868         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_l2: pv not found"));
1869         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1870         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
1871         m->md.pv_gen++;
1872         /* Instantiate the remaining 511 pv entries. */
1873         va_last = va + L2_SIZE - PAGE_SIZE;
1874         for (;;) {
1875                 pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
1876                 KASSERT(pc->pc_map[0] != 0 || pc->pc_map[1] != 0 ||
1877                     pc->pc_map[2] != 0, ("pmap_pv_demote_l2: missing spare"));
1878                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
1879                         while (pc->pc_map[field] != 0) {
1880                                 bit = ffsl(pc->pc_map[field]) - 1;
1881                                 pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
1882                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 64 + bit];
1883                                 va += PAGE_SIZE;
1884                                 pv->pv_va = va;
1885                                 m++;
1886                                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
1887                             ("pmap_pv_demote_l2: page %p is not managed", m));
1888                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
1889                                 m->md.pv_gen++;
1890                                 if (va == va_last)
1891                                         goto out;
1892                         }
1893                 }
1894                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1895                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1896         }
1897 out:
1898         if (pc->pc_map[0] == 0 && pc->pc_map[1] == 0 && pc->pc_map[2] == 0) {
1899                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1900                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1901         }
1902         /* XXX PV stats */
1903 }
1904
1905 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1906 static void
1907 pmap_pv_promote_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa,
1908     struct rwlock **lockp)
1909 {
1910         struct md_page *pvh;
1911         pv_entry_t pv;
1912         vm_page_t m;
1913         vm_offset_t va_last;
1914
1915         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1916         KASSERT((va & L2_OFFSET) == 0,
1917             ("pmap_pv_promote_l2: misaligned va %#lx", va));
1918
1919         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa);
1920
1921         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1922         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
1923         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_l2: pv for %#lx not found", va));
1924         pvh = pa_to_pvh(pa);
1925         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
1926         pvh->pv_gen++;
1927
1928         va_last = va + L2_SIZE - PAGE_SIZE;
1929         do {
1930                 m++;
1931                 va += PAGE_SIZE;
1932                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
1933         } while (va < va_last);
1934 }
1935 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
1936
1937 /*
1938  * Create the PV entry for a 2MB page mapping.  Always returns true unless the
1939  * flag PMAP_ENTER_NORECLAIM is specified.  If that flag is specified, returns
1940  * false if the PV entry cannot be allocated without resorting to reclamation.
1941  */
1942 static bool
1943 pmap_pv_insert_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t l2e, u_int flags,
1944     struct rwlock **lockp)
1945 {
1946         struct md_page *pvh;
1947         pv_entry_t pv;
1948         vm_paddr_t pa;
1949
1950         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1951         /* Pass NULL instead of the lock pointer to disable reclamation. */
1952         if ((pv = get_pv_entry(pmap, (flags & PMAP_ENTER_NORECLAIM) != 0 ?
1953             NULL : lockp)) == NULL)
1954                 return (false);
1955         pv->pv_va = va;
1956         pa = PTE_TO_PHYS(l2e);
1957         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa);
1958         pvh = pa_to_pvh(pa);
1959         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
1960         pvh->pv_gen++;
1961         return (true);
1962 }
1963
1964 static void
1965 pmap_remove_kernel_l2(pmap_t pmap, pt_entry_t *l2, vm_offset_t va)
1966 {
1967         pt_entry_t newl2, oldl2;
1968         vm_page_t ml3;
1969         vm_paddr_t ml3pa;
1970
1971         KASSERT(!VIRT_IN_DMAP(va), ("removing direct mapping of %#lx", va));
1972         KASSERT(pmap == kernel_pmap, ("pmap %p is not kernel_pmap", pmap));
1973         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1974
1975         ml3 = pmap_remove_pt_page(pmap, va);
1976         if (ml3 == NULL)
1977                 panic("pmap_remove_kernel_l2: Missing pt page");
1978
1979         ml3pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ml3);
1980         newl2 = ml3pa | PTE_V;
1981
1982         /*
1983          * If this page table page was unmapped by a promotion, then it
1984          * contains valid mappings.  Zero it to invalidate those mappings.
1985          */
1986         if (ml3->valid != 0)
1987                 pagezero((void *)PHYS_TO_DMAP(ml3pa));
1988
1989         /*
1990          * Demote the mapping.
1991          */
1992         oldl2 = pmap_load_store(l2, newl2);
1993         KASSERT(oldl2 == 0, ("%s: found existing mapping at %p: %#lx",
1994             __func__, l2, oldl2));
1995 }
1996
1997 /*
1998  * pmap_remove_l2: Do the things to unmap a level 2 superpage.
1999  */
2000 static int
2001 pmap_remove_l2(pmap_t pmap, pt_entry_t *l2, vm_offset_t sva,
2002     pd_entry_t l1e, struct spglist *free, struct rwlock **lockp)
2003 {
2004         struct md_page *pvh;
2005         pt_entry_t oldl2;
2006         vm_offset_t eva, va;
2007         vm_page_t m, ml3;
2008
2009         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2010         KASSERT((sva & L2_OFFSET) == 0, ("pmap_remove_l2: sva is not aligned"));
2011         oldl2 = pmap_load_clear(l2);
2012         KASSERT((oldl2 & PTE_RWX) != 0,
2013             ("pmap_remove_l2: L2e %lx is not a superpage mapping", oldl2));
2014
2015         /*
2016          * The sfence.vma documentation states that it is sufficient to specify
2017          * a single address within a superpage mapping.  However, since we do
2018          * not perform any invalidation upon promotion, TLBs may still be
2019          * caching 4KB mappings within the superpage, so we must invalidate the
2020          * entire range.
2021          */
2022         pmap_invalidate_range(pmap, sva, sva + L2_SIZE);
2023         if ((oldl2 & PTE_SW_WIRED) != 0)
2024                 pmap->pm_stats.wired_count -= L2_SIZE / PAGE_SIZE;
2025         pmap_resident_count_dec(pmap, L2_SIZE / PAGE_SIZE);
2026         if ((oldl2 & PTE_SW_MANAGED) != 0) {
2027                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, PTE_TO_PHYS(oldl2));
2028                 pvh = pa_to_pvh(PTE_TO_PHYS(oldl2));
2029                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2030                 eva = sva + L2_SIZE;
2031                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_TO_PHYS(oldl2));
2032                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2033                         if ((oldl2 & PTE_D) != 0)
2034                                 vm_page_dirty(m);
2035                         if ((oldl2 & PTE_A) != 0)
2036                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2037                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2038                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2039                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2040                 }
2041         }
2042         if (pmap == kernel_pmap) {
2043                 pmap_remove_kernel_l2(pmap, l2, sva);
2044         } else {
2045                 ml3 = pmap_remove_pt_page(pmap, sva);
2046                 if (ml3 != NULL) {
2047                         KASSERT(ml3->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
2048                             ("pmap_remove_l2: l3 page not promoted"));
2049                         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
2050                         KASSERT(ml3->ref_count == Ln_ENTRIES,
2051                             ("pmap_remove_l2: l3 page ref count error"));
2052                         ml3->ref_count = 1;
2053                         vm_page_unwire_noq(ml3);
2054                         pmap_add_delayed_free_list(ml3, free, FALSE);
2055                 }
2056         }
2057         return (pmap_unuse_pt(pmap, sva, l1e, free));
2058 }
2059
2060 /*
2061  * pmap_remove_l3: do the things to unmap a page in a process
2062  */
2063 static int
2064 pmap_remove_l3(pmap_t pmap, pt_entry_t *l3, vm_offset_t va, 
2065     pd_entry_t l2e, struct spglist *free, struct rwlock **lockp)
2066 {
2067         struct md_page *pvh;
2068         pt_entry_t old_l3;
2069         vm_paddr_t phys;
2070         vm_page_t m;
2071
2072         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2073         old_l3 = pmap_load_clear(l3);
2074         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2075         if (old_l3 & PTE_SW_WIRED)
2076                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2077         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
2078         if (old_l3 & PTE_SW_MANAGED) {
2079                 phys = PTE_TO_PHYS(old_l3);
2080                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
2081                 if ((old_l3 & PTE_D) != 0)
2082                         vm_page_dirty(m);
2083                 if (old_l3 & PTE_A)
2084                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2085                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m);
2086                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2087                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2088                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2089                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2090                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2091                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2092                 }
2093         }
2094
2095         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, l2e, free));
2096 }
2097
2098 /*
2099  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2100  *
2101  *      It is assumed that the start and end are properly
2102  *      rounded to the page size.
2103  */
2104 void
2105 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2106 {
2107         struct spglist free;
2108         struct rwlock *lock;
2109         vm_offset_t va, va_next;
2110         pd_entry_t *l1, *l2, l2e;
2111         pt_entry_t *l3;
2112
2113         /*
2114          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2115          */
2116         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2117                 return;
2118
2119         SLIST_INIT(&free);
2120
2121         rw_rlock(&pvh_global_lock);
2122         PMAP_LOCK(pmap);
2123
2124         lock = NULL;
2125         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2126                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2127                         break;
2128
2129                 l1 = pmap_l1(pmap, sva);
2130                 if (pmap_load(l1) == 0) {
2131                         va_next = (sva + L1_SIZE) & ~L1_OFFSET;
2132                         if (va_next < sva)
2133                                 va_next = eva;
2134                         continue;
2135                 }
2136
2137                 /*
2138                  * Calculate index for next page table.
2139                  */
2140                 va_next = (sva + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
2141                 if (va_next < sva)
2142                         va_next = eva;
2143
2144                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, sva);
2145                 if (l2 == NULL)
2146                         continue;
2147                 if ((l2e = pmap_load(l2)) == 0)
2148                         continue;
2149                 if ((l2e & PTE_RWX) != 0) {
2150                         if (sva + L2_SIZE == va_next && eva >= va_next) {
2151                                 (void)pmap_remove_l2(pmap, l2, sva,
2152                                     pmap_load(l1), &free, &lock);
2153                                 continue;
2154                         } else if (!pmap_demote_l2_locked(pmap, l2, sva,
2155                             &lock)) {
2156                                 /*
2157                                  * The large page mapping was destroyed.
2158                                  */
2159                                 continue;
2160                         }
2161                         l2e = pmap_load(l2);
2162                 }
2163
2164                 /*
2165                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2166                  * by the current page table page, or to the end of the
2167                  * range being removed.
2168                  */
2169                 if (va_next > eva)
2170                         va_next = eva;
2171
2172                 va = va_next;
2173                 for (l3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva); sva != va_next; l3++,
2174                     sva += L3_SIZE) {
2175                         if (pmap_load(l3) == 0) {
2176                                 if (va != va_next) {
2177                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
2178                                         va = va_next;
2179                                 }
2180                                 continue;
2181                         }
2182                         if (va == va_next)
2183                                 va = sva;
2184                         if (pmap_remove_l3(pmap, l3, sva, l2e, &free, &lock)) {
2185                                 sva += L3_SIZE;
2186                                 break;
2187                         }
2188                 }
2189                 if (va != va_next)
2190                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
2191         }
2192         if (lock != NULL)
2193                 rw_wunlock(lock);
2194         rw_runlock(&pvh_global_lock);
2195         PMAP_UNLOCK(pmap);
2196         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
2197 }
2198
2199 /*
2200  *      Routine:        pmap_remove_all
2201  *      Function:
2202  *              Removes this physical page from
2203  *              all physical maps in which it resides.
2204  *              Reflects back modify bits to the pager.
2205  *
2206  *      Notes:
2207  *              Original versions of this routine were very
2208  *              inefficient because they iteratively called
2209  *              pmap_remove (slow...)
2210  */
2211
2212 void
2213 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2214 {
2215         struct spglist free;
2216         struct md_page *pvh;
2217         pmap_t pmap;
2218         pt_entry_t *l3, l3e;
2219         pd_entry_t *l2, l2e;
2220         pv_entry_t pv;
2221         vm_offset_t va;
2222
2223         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2224             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
2225         SLIST_INIT(&free);
2226         pvh = (m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ? &pv_dummy :
2227             pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2228
2229         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2230         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
2231                 pmap = PV_PMAP(pv);
2232                 PMAP_LOCK(pmap);
2233                 va = pv->pv_va;
2234                 l2 = pmap_l2(pmap, va);
2235                 (void)pmap_demote_l2(pmap, l2, va);
2236                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2237         }
2238         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2239                 pmap = PV_PMAP(pv);
2240                 PMAP_LOCK(pmap);
2241                 pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
2242                 l2 = pmap_l2(pmap, pv->pv_va);
2243                 KASSERT(l2 != NULL, ("pmap_remove_all: no l2 table found"));
2244                 l2e = pmap_load(l2);
2245
2246                 KASSERT((l2e & PTE_RX) == 0,
2247                     ("pmap_remove_all: found a superpage in %p's pv list", m));
2248
2249                 l3 = pmap_l2_to_l3(l2, pv->pv_va);
2250                 l3e = pmap_load_clear(l3);
2251                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
2252                 if (l3e & PTE_SW_WIRED)
2253                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2254                 if ((l3e & PTE_A) != 0)
2255                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2256
2257                 /*
2258                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2259                  */
2260                 if ((l3e & PTE_D) != 0)
2261                         vm_page_dirty(m);
2262                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pmap_load(l2), &free);
2263                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2264                 m->md.pv_gen++;
2265                 free_pv_entry(pmap, pv);
2266                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2267         }
2268         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2269         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2270         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
2271 }
2272
2273 /*
2274  *      Set the physical protection on the
2275  *      specified range of this map as requested.
2276  */
2277 void
2278 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2279 {
2280         pd_entry_t *l1, *l2, l2e;
2281         pt_entry_t *l3, l3e, mask;
2282         vm_page_t m, mt;
2283         vm_paddr_t pa;
2284         vm_offset_t va_next;
2285         bool anychanged, pv_lists_locked;
2286
2287         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2288                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2289                 return;
2290         }
2291
2292         if ((prot & (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE)) ==
2293             (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE))
2294                 return;
2295
2296         anychanged = false;
2297         pv_lists_locked = false;
2298         mask = 0;
2299         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
2300                 mask |= PTE_W | PTE_D;
2301         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
2302                 mask |= PTE_X;
2303 resume:
2304         PMAP_LOCK(pmap);
2305         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2306                 l1 = pmap_l1(pmap, sva);
2307                 if (pmap_load(l1) == 0) {
2308                         va_next = (sva + L1_SIZE) & ~L1_OFFSET;
2309                         if (va_next < sva)
2310                                 va_next = eva;
2311                         continue;
2312                 }
2313
2314                 va_next = (sva + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
2315                 if (va_next < sva)
2316                         va_next = eva;
2317
2318                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, sva);
2319                 if (l2 == NULL || (l2e = pmap_load(l2)) == 0)
2320                         continue;
2321                 if ((l2e & PTE_RWX) != 0) {
2322                         if (sva + L2_SIZE == va_next && eva >= va_next) {
2323 retryl2:
2324                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0 &&
2325                                     (l2e & (PTE_SW_MANAGED | PTE_D)) ==
2326                                     (PTE_SW_MANAGED | PTE_D)) {
2327                                         pa = PTE_TO_PHYS(l2e);
2328                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2329                                         for (mt = m; mt < &m[Ln_ENTRIES]; mt++)
2330                                                 vm_page_dirty(mt);
2331                                 }
2332                                 if (!atomic_fcmpset_long(l2, &l2e, l2e & ~mask))
2333                                         goto retryl2;
2334                                 anychanged = true;
2335                                 continue;
2336                         } else {
2337                                 if (!pv_lists_locked) {
2338                                         pv_lists_locked = true;
2339                                         if (!rw_try_rlock(&pvh_global_lock)) {
2340                                                 if (anychanged)
2341                                                         pmap_invalidate_all(
2342                                                             pmap);
2343                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2344                                                 rw_rlock(&pvh_global_lock);
2345                                                 goto resume;
2346                                         }
2347                                 }
2348                                 if (!pmap_demote_l2(pmap, l2, sva)) {
2349                                         /*
2350                                          * The large page mapping was destroyed.
2351                                          */
2352                                         continue;
2353                                 }
2354                         }
2355                 }
2356
2357                 if (va_next > eva)
2358                         va_next = eva;
2359
2360                 for (l3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva); sva != va_next; l3++,
2361                     sva += L3_SIZE) {
2362                         l3e = pmap_load(l3);
2363 retryl3:
2364                         if ((l3e & PTE_V) == 0)
2365                                 continue;
2366                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0 &&
2367                             (l3e & (PTE_SW_MANAGED | PTE_D)) ==
2368                             (PTE_SW_MANAGED | PTE_D)) {
2369                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_TO_PHYS(l3e));
2370                                 vm_page_dirty(m);
2371                         }
2372                         if (!atomic_fcmpset_long(l3, &l3e, l3e & ~mask))
2373                                 goto retryl3;
2374                         anychanged = true;
2375                 }
2376         }
2377         if (anychanged)
2378                 pmap_invalidate_all(pmap);
2379         if (pv_lists_locked)
2380                 rw_runlock(&pvh_global_lock);
2381         PMAP_UNLOCK(pmap);
2382 }
2383
2384 int
2385 pmap_fault_fixup(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t ftype)
2386 {
2387         pd_entry_t *l2, l2e;
2388         pt_entry_t bits, *pte, oldpte;
2389         int rv;
2390
2391         rv = 0;
2392         PMAP_LOCK(pmap);
2393         l2 = pmap_l2(pmap, va);
2394         if (l2 == NULL || ((l2e = pmap_load(l2)) & PTE_V) == 0)
2395                 goto done;
2396         if ((l2e & PTE_RWX) == 0) {
2397                 pte = pmap_l2_to_l3(l2, va);
2398                 if (pte == NULL || ((oldpte = pmap_load(pte)) & PTE_V) == 0)
2399                         goto done;
2400         } else {
2401                 pte = l2;
2402                 oldpte = l2e;
2403         }
2404
2405         if ((pmap != kernel_pmap && (oldpte & PTE_U) == 0) ||
2406             (ftype == VM_PROT_WRITE && (oldpte & PTE_W) == 0) ||
2407             (ftype == VM_PROT_EXECUTE && (oldpte & PTE_X) == 0) ||
2408             (ftype == VM_PROT_READ && (oldpte & PTE_R) == 0))
2409                 goto done;
2410
2411         bits = PTE_A;
2412         if (ftype == VM_PROT_WRITE)
2413                 bits |= PTE_D;
2414
2415         /*
2416          * Spurious faults can occur if the implementation caches invalid
2417          * entries in the TLB, or if simultaneous accesses on multiple CPUs
2418          * race with each other.
2419          */
2420         if ((oldpte & bits) != bits)
2421                 pmap_store_bits(pte, bits);
2422         sfence_vma();
2423         rv = 1;
2424 done:
2425         PMAP_UNLOCK(pmap);
2426         return (rv);
2427 }
2428
2429 static bool
2430 pmap_demote_l2(pmap_t pmap, pd_entry_t *l2, vm_offset_t va)
2431 {
2432         struct rwlock *lock;
2433         bool rv;
2434
2435         lock = NULL;
2436         rv = pmap_demote_l2_locked(pmap, l2, va, &lock);
2437         if (lock != NULL)
2438                 rw_wunlock(lock);
2439         return (rv);
2440 }
2441
2442 /*
2443  * Tries to demote a 2MB page mapping.  If demotion fails, the 2MB page
2444  * mapping is invalidated.
2445  */
2446 static bool
2447 pmap_demote_l2_locked(pmap_t pmap, pd_entry_t *l2, vm_offset_t va,
2448     struct rwlock **lockp)
2449 {
2450         struct spglist free;
2451         vm_page_t mpte;
2452         pd_entry_t newl2, oldl2;
2453         pt_entry_t *firstl3, newl3;
2454         vm_paddr_t mptepa;
2455         int i;
2456
2457         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2458
2459         oldl2 = pmap_load(l2);
2460         KASSERT((oldl2 & PTE_RWX) != 0,
2461             ("pmap_demote_l2_locked: oldl2 is not a leaf entry"));
2462         if ((oldl2 & PTE_A) == 0 || (mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va)) ==
2463             NULL) {
2464                 if ((oldl2 & PTE_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2465                     pmap_l2_pindex(va), (VIRT_IN_DMAP(va) ? VM_ALLOC_INTERRUPT :
2466                     VM_ALLOC_NORMAL) | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) ==
2467                     NULL) {
2468                         SLIST_INIT(&free);
2469                         (void)pmap_remove_l2(pmap, l2, va & ~L2_OFFSET,
2470                             pmap_load(pmap_l1(pmap, va)), &free, lockp);
2471                         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2472                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_l2_locked: "
2473                             "failure for va %#lx in pmap %p", va, pmap);
2474                         return (false);
2475                 }
2476                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2477                         mpte->ref_count = Ln_ENTRIES;
2478                         pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
2479                 }
2480         }
2481         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2482         firstl3 = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(mptepa);
2483         newl2 = ((mptepa / PAGE_SIZE) << PTE_PPN0_S) | PTE_V;
2484         KASSERT((oldl2 & PTE_A) != 0,
2485             ("pmap_demote_l2_locked: oldl2 is missing PTE_A"));
2486         KASSERT((oldl2 & (PTE_D | PTE_W)) != PTE_W,
2487             ("pmap_demote_l2_locked: oldl2 is missing PTE_D"));
2488         newl3 = oldl2;
2489
2490         /*
2491          * If the page table page is not leftover from an earlier promotion,
2492          * initialize it.
2493          */
2494         if (mpte->valid == 0) {
2495                 for (i = 0; i < Ln_ENTRIES; i++)
2496                         pmap_store(firstl3 + i, newl3 + (i << PTE_PPN0_S));
2497         }
2498         KASSERT(PTE_TO_PHYS(pmap_load(firstl3)) == PTE_TO_PHYS(newl3),
2499             ("pmap_demote_l2_locked: firstl3 and newl3 map different physical "
2500             "addresses"));
2501
2502         /*
2503          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2504          * entries.
2505          */
2506         if ((pmap_load(firstl3) & PTE_PROMOTE) != (newl3 & PTE_PROMOTE))
2507                 for (i = 0; i < Ln_ENTRIES; i++)
2508                         pmap_store(firstl3 + i, newl3 + (i << PTE_PPN0_S));
2509
2510         /*
2511          * The spare PV entries must be reserved prior to demoting the
2512          * mapping, that is, prior to changing the L2 entry.  Otherwise, the
2513          * state of the L2 entry and the PV lists will be inconsistent, which
2514          * can result in reclaim_pv_chunk() attempting to remove a PV entry from
2515          * the wrong PV list and pmap_pv_demote_l2() failing to find the
2516          * expected PV entry for the 2MB page mapping that is being demoted.
2517          */
2518         if ((oldl2 & PTE_SW_MANAGED) != 0)
2519                 reserve_pv_entries(pmap, Ln_ENTRIES - 1, lockp);
2520
2521         /*
2522          * Demote the mapping.
2523          */
2524         pmap_store(l2, newl2);
2525
2526         /*
2527          * Demote the PV entry.
2528          */
2529         if ((oldl2 & PTE_SW_MANAGED) != 0)
2530                 pmap_pv_demote_l2(pmap, va, PTE_TO_PHYS(oldl2), lockp);
2531
2532         atomic_add_long(&pmap_l2_demotions, 1);
2533         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_l2_locked: success for va %#lx in pmap %p",
2534             va, pmap);
2535         return (true);
2536 }
2537
2538 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2539 static void
2540 pmap_promote_l2(pmap_t pmap, pd_entry_t *l2, vm_offset_t va,
2541     struct rwlock **lockp)
2542 {
2543         pt_entry_t *firstl3, *l3;
2544         vm_paddr_t pa;
2545         vm_page_t ml3;
2546
2547         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2548
2549         va &= ~L2_OFFSET;
2550         KASSERT((pmap_load(l2) & PTE_RWX) == 0,
2551             ("pmap_promote_l2: invalid l2 entry %p", l2));
2552
2553         firstl3 = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(PTE_TO_PHYS(pmap_load(l2)));
2554         pa = PTE_TO_PHYS(pmap_load(firstl3));
2555         if ((pa & L2_OFFSET) != 0) {
2556                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_l2: failure for va %#lx pmap %p",
2557                     va, pmap);
2558                 atomic_add_long(&pmap_l2_p_failures, 1);
2559                 return;
2560         }
2561
2562         pa += PAGE_SIZE;
2563         for (l3 = firstl3 + 1; l3 < firstl3 + Ln_ENTRIES; l3++) {
2564                 if (PTE_TO_PHYS(pmap_load(l3)) != pa) {
2565                         CTR2(KTR_PMAP,
2566                             "pmap_promote_l2: failure for va %#lx pmap %p",
2567                             va, pmap);
2568                         atomic_add_long(&pmap_l2_p_failures, 1);
2569                         return;
2570                 }
2571                 if ((pmap_load(l3) & PTE_PROMOTE) !=
2572                     (pmap_load(firstl3) & PTE_PROMOTE)) {
2573                         CTR2(KTR_PMAP,
2574                             "pmap_promote_l2: failure for va %#lx pmap %p",
2575                             va, pmap);
2576                         atomic_add_long(&pmap_l2_p_failures, 1);
2577                         return;
2578                 }
2579                 pa += PAGE_SIZE;
2580         }
2581
2582         ml3 = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_TO_PHYS(pmap_load(l2)));
2583         KASSERT(ml3->pindex == pmap_l2_pindex(va),
2584             ("pmap_promote_l2: page table page's pindex is wrong"));
2585         if (pmap_insert_pt_page(pmap, ml3, true)) {
2586                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_l2: failure for va %#lx pmap %p",
2587                     va, pmap);
2588                 atomic_add_long(&pmap_l2_p_failures, 1);
2589                 return;
2590         }
2591
2592         if ((pmap_load(firstl3) & PTE_SW_MANAGED) != 0)
2593                 pmap_pv_promote_l2(pmap, va, PTE_TO_PHYS(pmap_load(firstl3)),
2594                     lockp);
2595
2596         pmap_store(l2, pmap_load(firstl3));
2597
2598         atomic_add_long(&pmap_l2_promotions, 1);
2599         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_l2: success for va %#lx in pmap %p", va,
2600             pmap);
2601 }
2602 #endif
2603
2604 /*
2605  *      Insert the given physical page (p) at
2606  *      the specified virtual address (v) in the
2607  *      target physical map with the protection requested.
2608  *
2609  *      If specified, the page will be wired down, meaning
2610  *      that the related pte can not be reclaimed.
2611  *
2612  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
2613  *      or lose information.  That is, this routine must actually
2614  *      insert this page into the given map NOW.
2615  */
2616 int
2617 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2618     u_int flags, int8_t psind)
2619 {
2620         struct rwlock *lock;
2621         pd_entry_t *l1, *l2, l2e;
2622         pt_entry_t new_l3, orig_l3;
2623         pt_entry_t *l3;
2624         pv_entry_t pv;
2625         vm_paddr_t opa, pa, l2_pa, l3_pa;
2626         vm_page_t mpte, om, l2_m, l3_m;
2627         pt_entry_t entry;
2628         pn_t l2_pn, l3_pn, pn;
2629         int rv;
2630         bool nosleep;
2631
2632         va = trunc_page(va);
2633         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
2634                 VM_PAGE_OBJECT_BUSY_ASSERT(m);
2635         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2636         pn = (pa / PAGE_SIZE);
2637
2638         new_l3 = PTE_V | PTE_R | PTE_A;
2639         if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
2640                 new_l3 |= PTE_X;
2641         if (flags & VM_PROT_WRITE)
2642                 new_l3 |= PTE_D;
2643         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2644                 new_l3 |= PTE_W;
2645         if (va < VM_MAX_USER_ADDRESS)
2646                 new_l3 |= PTE_U;
2647
2648         new_l3 |= (pn << PTE_PPN0_S);
2649         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
2650                 new_l3 |= PTE_SW_WIRED;
2651
2652         /*
2653          * Set modified bit gratuitously for writeable mappings if
2654          * the page is unmanaged. We do not want to take a fault
2655          * to do the dirty bit accounting for these mappings.
2656          */
2657         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0) {
2658                 if (prot & VM_PROT_WRITE)
2659                         new_l3 |= PTE_D;
2660         } else
2661                 new_l3 |= PTE_SW_MANAGED;
2662
2663         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter: %.16lx -> %.16lx", va, pa);
2664
2665         lock = NULL;
2666         mpte = NULL;
2667         rw_rlock(&pvh_global_lock);
2668         PMAP_LOCK(pmap);
2669         if (psind == 1) {
2670                 /* Assert the required virtual and physical alignment. */
2671                 KASSERT((va & L2_OFFSET) == 0,
2672                     ("pmap_enter: va %#lx unaligned", va));
2673                 KASSERT(m->psind > 0, ("pmap_enter: m->psind < psind"));
2674                 rv = pmap_enter_l2(pmap, va, new_l3, flags, m, &lock);
2675                 goto out;
2676         }
2677
2678         l2 = pmap_l2(pmap, va);
2679         if (l2 != NULL && ((l2e = pmap_load(l2)) & PTE_V) != 0 &&
2680             ((l2e & PTE_RWX) == 0 || pmap_demote_l2_locked(pmap, l2,
2681             va, &lock))) {
2682                 l3 = pmap_l2_to_l3(l2, va);
2683                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2684                         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_TO_PHYS(pmap_load(l2)));
2685                         mpte->ref_count++;
2686                 }
2687         } else if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2688                 nosleep = (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0;
2689                 mpte = pmap_alloc_l3(pmap, va, nosleep ? NULL : &lock);
2690                 if (mpte == NULL && nosleep) {
2691                         CTR0(KTR_PMAP, "pmap_enter: mpte == NULL");
2692                         if (lock != NULL)
2693                                 rw_wunlock(lock);
2694                         rw_runlock(&pvh_global_lock);
2695                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2696                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
2697                 }
2698                 l3 = pmap_l3(pmap, va);
2699         } else {
2700                 l3 = pmap_l3(pmap, va);
2701                 /* TODO: This is not optimal, but should mostly work */
2702                 if (l3 == NULL) {
2703                         if (l2 == NULL) {
2704                                 l2_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2705                                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2706                                     VM_ALLOC_ZERO);
2707                                 if (l2_m == NULL)
2708                                         panic("pmap_enter: l2 pte_m == NULL");
2709                                 if ((l2_m->flags & PG_ZERO) == 0)
2710                                         pmap_zero_page(l2_m);
2711
2712                                 l2_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(l2_m);
2713                                 l2_pn = (l2_pa / PAGE_SIZE);
2714
2715                                 l1 = pmap_l1(pmap, va);
2716                                 entry = (PTE_V);
2717                                 entry |= (l2_pn << PTE_PPN0_S);
2718                                 pmap_store(l1, entry);
2719                                 pmap_distribute_l1(pmap, pmap_l1_index(va), entry);
2720                                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, va);
2721                         }
2722
2723                         l3_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2724                             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
2725                         if (l3_m == NULL)
2726                                 panic("pmap_enter: l3 pte_m == NULL");
2727                         if ((l3_m->flags & PG_ZERO) == 0)
2728                                 pmap_zero_page(l3_m);
2729
2730                         l3_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(l3_m);
2731                         l3_pn = (l3_pa / PAGE_SIZE);
2732                         entry = (PTE_V);
2733                         entry |= (l3_pn << PTE_PPN0_S);
2734                         pmap_store(l2, entry);
2735                         l3 = pmap_l2_to_l3(l2, va);
2736                 }
2737                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2738         }
2739
2740         orig_l3 = pmap_load(l3);
2741         opa = PTE_TO_PHYS(orig_l3);
2742         pv = NULL;
2743
2744         /*
2745          * Is the specified virtual address already mapped?
2746          */
2747         if ((orig_l3 & PTE_V) != 0) {
2748                 /*
2749                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2750                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2751                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2752                  * the PT page will be also.
2753                  */
2754                 if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0 &&
2755                     (orig_l3 & PTE_SW_WIRED) == 0)
2756                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2757                 else if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) == 0 &&
2758                     (orig_l3 & PTE_SW_WIRED) != 0)
2759                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2760
2761                 /*
2762                  * Remove the extra PT page reference.
2763                  */
2764                 if (mpte != NULL) {
2765                         mpte->ref_count--;
2766                         KASSERT(mpte->ref_count > 0,
2767                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
2768                              " va: 0x%lx", va));
2769                 }
2770
2771                 /*
2772                  * Has the physical page changed?
2773                  */
2774                 if (opa == pa) {
2775                         /*
2776                          * No, might be a protection or wiring change.
2777                          */
2778                         if ((orig_l3 & PTE_SW_MANAGED) != 0 &&
2779                             (new_l3 & PTE_W) != 0)
2780                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2781                         goto validate;
2782                 }
2783
2784                 /*
2785                  * The physical page has changed.  Temporarily invalidate
2786                  * the mapping.  This ensures that all threads sharing the
2787                  * pmap keep a consistent view of the mapping, which is
2788                  * necessary for the correct handling of COW faults.  It
2789                  * also permits reuse of the old mapping's PV entry,
2790                  * avoiding an allocation.
2791                  *
2792                  * For consistency, handle unmanaged mappings the same way.
2793                  */
2794                 orig_l3 = pmap_load_clear(l3);
2795                 KASSERT(PTE_TO_PHYS(orig_l3) == opa,
2796                     ("pmap_enter: unexpected pa update for %#lx", va));
2797                 if ((orig_l3 & PTE_SW_MANAGED) != 0) {
2798                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2799
2800                         /*
2801                          * The pmap lock is sufficient to synchronize with
2802                          * concurrent calls to pmap_page_test_mappings() and
2803                          * pmap_ts_referenced().
2804                          */
2805                         if ((orig_l3 & PTE_D) != 0)
2806                                 vm_page_dirty(om);
2807                         if ((orig_l3 & PTE_A) != 0)
2808                                 vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
2809                         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(&lock, opa);
2810                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
2811                         KASSERT(pv != NULL,
2812                             ("pmap_enter: no PV entry for %#lx", va));
2813                         if ((new_l3 & PTE_SW_MANAGED) == 0)
2814                                 free_pv_entry(pmap, pv);
2815                         if ((om->a.flags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
2816                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
2817                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
2818                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
2819                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
2820                 }
2821                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2822                 orig_l3 = 0;
2823         } else {
2824                 /*
2825                  * Increment the counters.
2826                  */
2827                 if ((new_l3 & PTE_SW_WIRED) != 0)
2828                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2829                 pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
2830         }
2831         /*
2832          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
2833          */
2834         if ((new_l3 & PTE_SW_MANAGED) != 0) {
2835                 if (pv == NULL) {
2836                         pv = get_pv_entry(pmap, &lock);
2837                         pv->pv_va = va;
2838                 }
2839                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(&lock, pa);
2840                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2841                 m->md.pv_gen++;
2842                 if ((new_l3 & PTE_W) != 0)
2843                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2844         }
2845
2846 validate:
2847         /*
2848          * Sync the i-cache on all harts before updating the PTE
2849          * if the new PTE is executable.
2850          */
2851         if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
2852                 pmap_sync_icache(pmap, va, PAGE_SIZE);
2853
2854         /*
2855          * Update the L3 entry.
2856          */
2857         if (orig_l3 != 0) {
2858                 orig_l3 = pmap_load_store(l3, new_l3);
2859                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2860                 KASSERT(PTE_TO_PHYS(orig_l3) == pa,
2861                     ("pmap_enter: invalid update"));
2862                 if ((orig_l3 & (PTE_D | PTE_SW_MANAGED)) ==
2863                     (PTE_D | PTE_SW_MANAGED))
2864                         vm_page_dirty(m);
2865         } else {
2866                 pmap_store(l3, new_l3);
2867         }
2868
2869 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2870         if (mpte != NULL && mpte->ref_count == Ln_ENTRIES &&
2871             pmap_ps_enabled(pmap) &&
2872             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
2873             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
2874                 pmap_promote_l2(pmap, l2, va, &lock);
2875 #endif
2876
2877         rv = KERN_SUCCESS;
2878 out:
2879         if (lock != NULL)
2880                 rw_wunlock(lock);
2881         rw_runlock(&pvh_global_lock);
2882         PMAP_UNLOCK(pmap);
2883         return (rv);
2884 }
2885
2886 /*
2887  * Tries to create a read- and/or execute-only 2MB page mapping.  Returns true
2888  * if successful.  Returns false if (1) a page table page cannot be allocated
2889  * without sleeping, (2) a mapping already exists at the specified virtual
2890  * address, or (3) a PV entry cannot be allocated without reclaiming another
2891  * PV entry.
2892  */
2893 static bool
2894 pmap_enter_2mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2895     struct rwlock **lockp)
2896 {
2897         pd_entry_t new_l2;
2898         pn_t pn;
2899
2900         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2901
2902         pn = VM_PAGE_TO_PHYS(m) / PAGE_SIZE;
2903         new_l2 = (pd_entry_t)((pn << PTE_PPN0_S) | PTE_R | PTE_V);
2904         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
2905                 new_l2 |= PTE_SW_MANAGED;
2906         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) != 0)
2907                 new_l2 |= PTE_X;
2908         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2909                 new_l2 |= PTE_U;
2910         return (pmap_enter_l2(pmap, va, new_l2, PMAP_ENTER_NOSLEEP |
2911             PMAP_ENTER_NOREPLACE | PMAP_ENTER_NORECLAIM, NULL, lockp) ==
2912             KERN_SUCCESS);
2913 }
2914
2915 /*
2916  * Tries to create the specified 2MB page mapping.  Returns KERN_SUCCESS if
2917  * the mapping was created, and either KERN_FAILURE or KERN_RESOURCE_SHORTAGE
2918  * otherwise.  Returns KERN_FAILURE if PMAP_ENTER_NOREPLACE was specified and
2919  * a mapping already exists at the specified virtual address.  Returns
2920  * KERN_RESOURCE_SHORTAGE if PMAP_ENTER_NOSLEEP was specified and a page table
2921  * page allocation failed.  Returns KERN_RESOURCE_SHORTAGE if
2922  * PMAP_ENTER_NORECLAIM was specified and a PV entry allocation failed.
2923  *
2924  * The parameter "m" is only used when creating a managed, writeable mapping.
2925  */
2926 static int
2927 pmap_enter_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t new_l2, u_int flags,
2928     vm_page_t m, struct rwlock **lockp)
2929 {
2930         struct spglist free;
2931         pd_entry_t *l2, *l3, oldl2;
2932         vm_offset_t sva;
2933         vm_page_t l2pg, mt;
2934
2935         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2936
2937         if ((l2pg = pmap_alloc_l2(pmap, va, (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0 ?
2938             NULL : lockp)) == NULL) {
2939                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_l2: failure for va %#lx in pmap %p",
2940                     va, pmap);
2941                 return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
2942         }
2943
2944         l2 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(l2pg));
2945         l2 = &l2[pmap_l2_index(va)];
2946         if ((oldl2 = pmap_load(l2)) != 0) {
2947                 KASSERT(l2pg->ref_count > 1,
2948                     ("pmap_enter_l2: l2pg's ref count is too low"));
2949                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOREPLACE) != 0) {
2950                         l2pg->ref_count--;
2951                         CTR2(KTR_PMAP,
2952                             "pmap_enter_l2: failure for va %#lx in pmap %p",
2953                             va, pmap);
2954                         return (KERN_FAILURE);
2955                 }
2956                 SLIST_INIT(&free);
2957                 if ((oldl2 & PTE_RWX) != 0)
2958                         (void)pmap_remove_l2(pmap, l2, va,
2959                             pmap_load(pmap_l1(pmap, va)), &free, lockp);
2960                 else
2961                         for (sva = va; sva < va + L2_SIZE; sva += PAGE_SIZE) {
2962                                 l3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva);
2963                                 if ((pmap_load(l3) & PTE_V) != 0 &&
2964                                     pmap_remove_l3(pmap, l3, sva, oldl2, &free,
2965                                     lockp) != 0)
2966                                         break;
2967                         }
2968                 vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2969                 if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2970                         /*
2971                          * Both pmap_remove_l2() and pmap_remove_l3() will
2972                          * leave the kernel page table page zero filled.
2973                          */
2974                         mt = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_TO_PHYS(pmap_load(l2)));
2975                         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mt, false))
2976                                 panic("pmap_enter_l2: trie insert failed");
2977                 } else
2978                         KASSERT(pmap_load(l2) == 0,
2979                             ("pmap_enter_l2: non-zero L2 entry %p", l2));
2980         }
2981
2982         if ((new_l2 & PTE_SW_MANAGED) != 0) {
2983                 /*
2984                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
2985                  */
2986                 if (!pmap_pv_insert_l2(pmap, va, new_l2, flags, lockp)) {
2987                         SLIST_INIT(&free);
2988                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, va, l2pg, &free)) {
2989                                 /*
2990                                  * Although "va" is not mapped, paging-structure
2991                                  * caches could nonetheless have entries that
2992                                  * refer to the freed page table pages.
2993                                  * Invalidate those entries.
2994                                  */
2995                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2996                                 vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2997                         }
2998                         CTR2(KTR_PMAP,
2999                             "pmap_enter_l2: failure for va %#lx in pmap %p",
3000                             va, pmap);
3001                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3002                 }
3003                 if ((new_l2 & PTE_W) != 0)
3004                         for (mt = m; mt < &m[L2_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
3005                                 vm_page_aflag_set(mt, PGA_WRITEABLE);
3006         }
3007
3008         /*
3009          * Increment counters.
3010          */
3011         if ((new_l2 & PTE_SW_WIRED) != 0)
3012                 pmap->pm_stats.wired_count += L2_SIZE / PAGE_SIZE;
3013         pmap->pm_stats.resident_count += L2_SIZE / PAGE_SIZE;
3014
3015         /*
3016          * Map the superpage.
3017          */
3018         pmap_store(l2, new_l2);
3019
3020         atomic_add_long(&pmap_l2_mappings, 1);
3021         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_l2: success for va %#lx in pmap %p",
3022             va, pmap);
3023
3024         return (KERN_SUCCESS);
3025 }
3026
3027 /*
3028  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3029  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3030  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3031  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3032  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3033  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3034  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3035  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3036  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3037  * corresponding offset from m_start are mapped.
3038  */
3039 void
3040 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3041     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3042 {
3043         struct rwlock *lock;
3044         vm_offset_t va;
3045         vm_page_t m, mpte;
3046         vm_pindex_t diff, psize;
3047
3048         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
3049
3050         psize = atop(end - start);
3051         mpte = NULL;
3052         m = m_start;
3053         lock = NULL;
3054         rw_rlock(&pvh_global_lock);
3055         PMAP_LOCK(pmap);
3056         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3057                 va = start + ptoa(diff);
3058                 if ((va & L2_OFFSET) == 0 && va + L2_SIZE <= end &&
3059                     m->psind == 1 && pmap_ps_enabled(pmap) &&
3060                     pmap_enter_2mpage(pmap, va, m, prot, &lock))
3061                         m = &m[L2_SIZE / PAGE_SIZE - 1];
3062                 else
3063                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, mpte,
3064                             &lock);
3065                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3066         }
3067         if (lock != NULL)
3068                 rw_wunlock(lock);
3069         rw_runlock(&pvh_global_lock);
3070         PMAP_UNLOCK(pmap);
3071 }
3072
3073 /*
3074  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3075  * 1. Current pmap & pmap exists.
3076  * 2. Not wired.
3077  * 3. Read access.
3078  * 4. No page table pages.
3079  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3080  */
3081
3082 void
3083 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3084 {
3085         struct rwlock *lock;
3086
3087         lock = NULL;
3088         rw_rlock(&pvh_global_lock);
3089         PMAP_LOCK(pmap);
3090         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL, &lock);
3091         if (lock != NULL)
3092                 rw_wunlock(lock);
3093         rw_runlock(&pvh_global_lock);
3094         PMAP_UNLOCK(pmap);
3095 }
3096
3097 static vm_page_t
3098 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3099     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte, struct rwlock **lockp)
3100 {
3101         struct spglist free;
3102         vm_paddr_t phys;
3103         pd_entry_t *l2;
3104         pt_entry_t *l3, newl3;
3105
3106         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3107             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
3108             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3109         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
3110         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3111
3112         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_quick_locked: %p %lx", pmap, va);
3113         /*
3114          * In the case that a page table page is not
3115          * resident, we are creating it here.
3116          */
3117         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3118                 vm_pindex_t l2pindex;
3119
3120                 /*
3121                  * Calculate pagetable page index
3122                  */
3123                 l2pindex = pmap_l2_pindex(va);
3124                 if (mpte && (mpte->pindex == l2pindex)) {
3125                         mpte->ref_count++;
3126                 } else {
3127                         /*
3128                          * Get the l2 entry
3129                          */
3130                         l2 = pmap_l2(pmap, va);
3131
3132                         /*
3133                          * If the page table page is mapped, we just increment
3134                          * the hold count, and activate it.  Otherwise, we
3135                          * attempt to allocate a page table page.  If this
3136                          * attempt fails, we don't retry.  Instead, we give up.
3137                          */
3138                         if (l2 != NULL && pmap_load(l2) != 0) {
3139                                 phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l2));
3140                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
3141                                 mpte->ref_count++;
3142                         } else {
3143                                 /*
3144                                  * Pass NULL instead of the PV list lock
3145                                  * pointer, because we don't intend to sleep.
3146                                  */
3147                                 mpte = _pmap_alloc_l3(pmap, l2pindex, NULL);
3148                                 if (mpte == NULL)
3149                                         return (mpte);
3150                         }
3151                 }
3152                 l3 = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(mpte));
3153                 l3 = &l3[pmap_l3_index(va)];
3154         } else {
3155                 mpte = NULL;
3156                 l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
3157         }
3158         if (l3 == NULL)
3159                 panic("pmap_enter_quick_locked: No l3");
3160         if (pmap_load(l3) != 0) {
3161                 if (mpte != NULL) {
3162                         mpte->ref_count--;
3163                         mpte = NULL;
3164                 }
3165                 return (mpte);
3166         }
3167
3168         /*
3169          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3170          */
3171         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3172             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m, lockp)) {
3173                 if (mpte != NULL) {
3174                         SLIST_INIT(&free);
3175                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, va, mpte, &free)) {
3176                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3177                                 vm_page_free_pages_toq(&free, false);
3178                         }
3179                         mpte = NULL;
3180                 }
3181                 return (mpte);
3182         }
3183
3184         /*
3185          * Increment counters
3186          */
3187         pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
3188
3189         newl3 = ((VM_PAGE_TO_PHYS(m) / PAGE_SIZE) << PTE_PPN0_S) |
3190             PTE_V | PTE_R;
3191         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) != 0)
3192                 newl3 |= PTE_X;
3193         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3194                 newl3 |= PTE_SW_MANAGED;
3195         if (va < VM_MAX_USER_ADDRESS)
3196                 newl3 |= PTE_U;
3197
3198         /*
3199          * Sync the i-cache on all harts before updating the PTE
3200          * if the new PTE is executable.
3201          */
3202         if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
3203                 pmap_sync_icache(pmap, va, PAGE_SIZE);
3204
3205         pmap_store(l3, newl3);
3206
3207         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3208         return (mpte);
3209 }
3210
3211 /*
3212  * This code maps large physical mmap regions into the
3213  * processor address space.  Note that some shortcuts
3214  * are taken, but the code works.
3215  */
3216 void
3217 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3218     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3219 {
3220
3221         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3222         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3223             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3224 }
3225
3226 /*
3227  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
3228  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
3229  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
3230  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
3231  *
3232  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
3233  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
3234  */
3235 void
3236 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3237 {
3238         vm_offset_t va_next;
3239         pd_entry_t *l1, *l2, l2e;
3240         pt_entry_t *l3, l3e;
3241         bool pv_lists_locked;
3242
3243         pv_lists_locked = false;
3244 retry:
3245         PMAP_LOCK(pmap);
3246         for (; sva < eva; sva = va_next) {
3247                 l1 = pmap_l1(pmap, sva);
3248                 if (pmap_load(l1) == 0) {
3249                         va_next = (sva + L1_SIZE) & ~L1_OFFSET;
3250                         if (va_next < sva)
3251                                 va_next = eva;
3252                         continue;
3253                 }
3254
3255                 va_next = (sva + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
3256                 if (va_next < sva)
3257                         va_next = eva;
3258
3259                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, sva);
3260                 if ((l2e = pmap_load(l2)) == 0)
3261                         continue;
3262                 if ((l2e & PTE_RWX) != 0) {
3263                         if (sva + L2_SIZE == va_next && eva >= va_next) {
3264                                 if ((l2e & PTE_SW_WIRED) == 0)
3265                                         panic("pmap_unwire: l2 %#jx is missing "
3266                                             "PTE_SW_WIRED", (uintmax_t)l2e);
3267                                 pmap_clear_bits(l2, PTE_SW_WIRED);
3268                                 continue;
3269                         } else {
3270                                 if (!pv_lists_locked) {
3271                                         pv_lists_locked = true;
3272                                         if (!rw_try_rlock(&pvh_global_lock)) {
3273                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3274                                                 rw_rlock(&pvh_global_lock);
3275                                                 /* Repeat sva. */
3276                                                 goto retry;
3277                                         }
3278                                 }
3279                                 if (!pmap_demote_l2(pmap, l2, sva))
3280                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
3281                         }
3282                 }
3283
3284                 if (va_next > eva)
3285                         va_next = eva;
3286                 for (l3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva); sva != va_next; l3++,
3287                     sva += L3_SIZE) {
3288                         if ((l3e = pmap_load(l3)) == 0)
3289                                 continue;
3290                         if ((l3e & PTE_SW_WIRED) == 0)
3291                                 panic("pmap_unwire: l3 %#jx is missing "
3292                                     "PTE_SW_WIRED", (uintmax_t)l3e);
3293
3294                         /*
3295                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
3296                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
3297                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
3298                          */
3299                         pmap_clear_bits(l3, PTE_SW_WIRED);
3300                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3301                 }
3302         }
3303         if (pv_lists_locked)
3304                 rw_runlock(&pvh_global_lock);
3305         PMAP_UNLOCK(pmap);
3306 }
3307
3308 /*
3309  *      Copy the range specified by src_addr/len
3310  *      from the source map to the range dst_addr/len
3311  *      in the destination map.
3312  *
3313  *      This routine is only advisory and need not do anything.
3314  */
3315
3316 void
3317 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
3318     vm_offset_t src_addr)
3319 {
3320
3321 }
3322
3323 /*
3324  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping
3325  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3326  */
3327 void
3328 pmap_zero_page(vm_page_t m)
3329 {
3330         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3331
3332         pagezero((void *)va);
3333 }
3334
3335 /*
3336  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
3337  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3338  *
3339  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
3340  */
3341 void
3342 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
3343 {
3344         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3345
3346         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE)
3347                 pagezero((void *)va);
3348         else
3349                 bzero((char *)va + off, size);
3350 }
3351
3352 /*
3353  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
3354  *      page by mapping the page into virtual memory and using
3355  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
3356  *      time.
3357  */
3358 void
3359 pmap_copy_page(vm_page_t msrc, vm_page_t mdst)
3360 {
3361         vm_offset_t src = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(msrc));
3362         vm_offset_t dst = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(mdst));
3363
3364         pagecopy((void *)src, (void *)dst);
3365 }
3366
3367 int unmapped_buf_allowed = 1;
3368
3369 void
3370 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
3371     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
3372 {
3373         void *a_cp, *b_cp;
3374         vm_page_t m_a, m_b;
3375         vm_paddr_t p_a, p_b;
3376         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
3377         int cnt;
3378
3379         while (xfersize > 0) {
3380                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
3381                 m_a = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
3382                 p_a = m_a->phys_addr;
3383                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
3384                 m_b = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
3385                 p_b = m_b->phys_addr;
3386                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
3387                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
3388                 if (__predict_false(!PHYS_IN_DMAP(p_a))) {
3389                         panic("!DMAP a %lx", p_a);
3390                 } else {
3391                         a_cp = (char *)PHYS_TO_DMAP(p_a) + a_pg_offset;
3392                 }
3393                 if (__predict_false(!PHYS_IN_DMAP(p_b))) {
3394                         panic("!DMAP b %lx", p_b);
3395                 } else {
3396                         b_cp = (char *)PHYS_TO_DMAP(p_b) + b_pg_offset;
3397                 }
3398                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
3399                 a_offset += cnt;
3400                 b_offset += cnt;
3401                 xfersize -= cnt;
3402         }
3403 }
3404
3405 vm_offset_t
3406 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
3407 {
3408
3409         return (PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m)));
3410 }
3411
3412 void
3413 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
3414 {
3415 }
3416
3417 /*
3418  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
3419  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
3420  * be changed upwards or downwards in the future; it
3421  * is only necessary that true be returned for a small
3422  * subset of pmaps for proper page aging.
3423  */
3424 boolean_t
3425 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
3426 {
3427         struct md_page *pvh;
3428         struct rwlock *lock;
3429         pv_entry_t pv;
3430         int loops = 0;
3431         boolean_t rv;
3432
3433         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3434             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
3435         rv = FALSE;
3436         rw_rlock(&pvh_global_lock);
3437         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3438         rw_rlock(lock);
3439         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3440                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
3441                         rv = TRUE;
3442                         break;
3443                 }
3444                 loops++;
3445                 if (loops >= 16)
3446                         break;
3447         }
3448         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3449                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3450                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3451                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
3452                                 rv = TRUE;
3453                                 break;
3454                         }
3455                         loops++;
3456                         if (loops >= 16)
3457                                 break;
3458                 }
3459         }
3460         rw_runlock(lock);
3461         rw_runlock(&pvh_global_lock);
3462         return (rv);
3463 }
3464
3465 /*
3466  *      pmap_page_wired_mappings:
3467  *
3468  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
3469  *      that are wired.
3470  */
3471 int
3472 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
3473 {
3474         struct md_page *pvh;
3475         struct rwlock *lock;
3476         pmap_t pmap;
3477         pd_entry_t *l2;
3478         pt_entry_t *l3;
3479         pv_entry_t pv;
3480         int count, md_gen, pvh_gen;
3481
3482         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3483                 return (0);
3484         rw_rlock(&pvh_global_lock);
3485         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3486         rw_rlock(lock);
3487 restart:
3488         count = 0;
3489         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3490                 pmap = PV_PMAP(pv);
3491                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3492                         md_gen = m->md.pv_gen;
3493                         rw_runlock(lock);
3494                         PMAP_LOCK(pmap);
3495                         rw_rlock(lock);
3496                         if (md_gen != m->md.pv_gen) {
3497                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3498                                 goto restart;
3499                         }
3500                 }
3501                 l3 = pmap_l3(pmap, pv->pv_va);
3502                 if ((pmap_load(l3) & PTE_SW_WIRED) != 0)
3503                         count++;
3504                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3505         }
3506         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3507                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3508                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3509                         pmap = PV_PMAP(pv);
3510                         if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3511                                 md_gen = m->md.pv_gen;
3512                                 pvh_gen = pvh->pv_gen;
3513                                 rw_runlock(lock);
3514                                 PMAP_LOCK(pmap);
3515                                 rw_rlock(lock);
3516                                 if (md_gen != m->md.pv_gen ||
3517                                     pvh_gen != pvh->pv_gen) {
3518                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3519                                         goto restart;
3520                                 }
3521                         }
3522                         l2 = pmap_l2(pmap, pv->pv_va);
3523                         if ((pmap_load(l2) & PTE_SW_WIRED) != 0)
3524                                 count++;
3525                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3526                 }
3527         }
3528         rw_runlock(lock);
3529         rw_runlock(&pvh_global_lock);
3530         return (count);
3531 }
3532
3533 /*
3534  * Returns true if the given page is mapped individually or as part of
3535  * a 2mpage.  Otherwise, returns false.
3536  */
3537 bool
3538 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
3539 {
3540         struct rwlock *lock;
3541         bool rv;
3542
3543         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3544                 return (false);
3545         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3546         rw_rlock(lock);
3547         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
3548             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3549             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
3550         rw_runlock(lock);
3551         return (rv);
3552 }
3553
3554 static void
3555 pmap_remove_pages_pv(pmap_t pmap, vm_page_t m, pv_entry_t pv,
3556     struct spglist *free, bool superpage)
3557 {
3558         struct md_page *pvh;
3559         vm_page_t mpte, mt;
3560
3561         if (superpage) {
3562                 pmap_resident_count_dec(pmap, Ln_ENTRIES);
3563                 pvh = pa_to_pvh(m->phys_addr);
3564                 TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
3565                 pvh->pv_gen++;
3566                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
3567                         for (mt = m; mt < &m[Ln_ENTRIES]; mt++)
3568                                 if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list) &&
3569                                     (mt->a.flags & PGA_WRITEABLE) != 0)
3570                                         vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
3571                 }
3572                 mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, pv->pv_va);
3573                 if (mpte != NULL) {
3574                         KASSERT(mpte->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3575                             ("pmap_remove_pages: pte page not promoted"));
3576                         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
3577                         KASSERT(mpte->ref_count == Ln_ENTRIES,
3578                             ("pmap_remove_pages: pte page ref count error"));
3579                         mpte->ref_count = 0;
3580                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
3581                 }
3582         } else {
3583                 pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
3584                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3585                 m->md.pv_gen++;
3586                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
3587                     (m->a.flags & PGA_WRITEABLE) != 0) {
3588                         pvh = pa_to_pvh(m->phys_addr);
3589                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
3590                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3591                 }
3592         }
3593 }
3594
3595 /*
3596  * Destroy all managed, non-wired mappings in the given user-space
3597  * pmap.  This pmap cannot be active on any processor besides the
3598  * caller.
3599  *
3600  * This function cannot be applied to the kernel pmap.  Moreover, it
3601  * is not intended for general use.  It is only to be used during
3602  * process termination.  Consequently, it can be implemented in ways
3603  * that make it faster than pmap_remove().  First, it can more quickly
3604  * destroy mappings by iterating over the pmap's collection of PV
3605  * entries, rather than searching the page table.  Second, it doesn't
3606  * have to test and clear the page table entries atomically, because
3607  * no processor is currently accessing the user address space.  In
3608  * particular, a page table entry's dirty bit won't change state once
3609  * this function starts.
3610  */
3611 void
3612 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
3613 {
3614         struct spglist free;
3615         pd_entry_t ptepde;
3616         pt_entry_t *pte, tpte;
3617         vm_page_t m, mt;
3618         pv_entry_t pv;
3619         struct pv_chunk *pc, *npc;
3620         struct rwlock *lock;
3621         int64_t bit;
3622         uint64_t inuse, bitmask;
3623         int allfree, field, freed, idx;
3624         bool superpage;
3625
3626         lock = NULL;
3627
3628         SLIST_INIT(&free);
3629         rw_rlock(&pvh_global_lock);
3630         PMAP_LOCK(pmap);
3631         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
3632                 allfree = 1;
3633                 freed = 0;
3634                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
3635                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
3636                         while (inuse != 0) {
3637                                 bit = ffsl(inuse) - 1;
3638                                 bitmask = 1UL << bit;
3639                                 idx = field * 64 + bit;
3640                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
3641                                 inuse &= ~bitmask;
3642
3643                                 pte = pmap_l1(pmap, pv->pv_va);
3644                                 ptepde = pmap_load(pte);
3645                                 pte = pmap_l1_to_l2(pte, pv->pv_va);
3646                                 tpte = pmap_load(pte);
3647                                 if ((tpte & PTE_RWX) != 0) {
3648                                         superpage = true;
3649                                 } else {
3650                                         ptepde = tpte;
3651                                         pte = pmap_l2_to_l3(pte, pv->pv_va);
3652                                         tpte = pmap_load(pte);
3653                                         superpage = false;
3654                                 }
3655
3656                                 /*
3657                                  * We cannot remove wired pages from a
3658                                  * process' mapping at this time.
3659                                  */
3660                                 if (tpte & PTE_SW_WIRED) {
3661                                         allfree = 0;
3662                                         continue;
3663                                 }
3664
3665                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_TO_PHYS(tpte));
3666                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3667                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3668                                     ("pmap_remove_pages: bad pte %#jx",
3669                                     (uintmax_t)tpte));
3670
3671                                 pmap_clear(pte);
3672
3673                                 /*
3674                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
3675                                  */
3676                                 if ((tpte & (PTE_D | PTE_W)) ==
3677                                     (PTE_D | PTE_W)) {
3678                                         if (superpage)
3679                                                 for (mt = m;
3680                                                     mt < &m[Ln_ENTRIES]; mt++)
3681                                                         vm_page_dirty(mt);
3682                                         else
3683                                                 vm_page_dirty(m);
3684                                 }
3685
3686                                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(&lock, m);
3687
3688                                 /* Mark free */
3689                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
3690
3691                                 pmap_remove_pages_pv(pmap, m, pv, &free,
3692                                     superpage);
3693                                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, ptepde, &free);
3694                                 freed++;
3695                         }
3696                 }
3697                 PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_frees, freed));
3698                 PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, freed));
3699                 PV_STAT(atomic_subtract_long(&pv_entry_count, freed));
3700                 if (allfree) {
3701                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3702                         free_pv_chunk(pc);
3703                 }
3704         }
3705         if (lock != NULL)
3706                 rw_wunlock(lock);
3707         pmap_invalidate_all(pmap);
3708         rw_runlock(&pvh_global_lock);
3709         PMAP_UNLOCK(pmap);
3710         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
3711 }
3712
3713 static bool
3714 pmap_page_test_mappings(vm_page_t m, boolean_t accessed, boolean_t modified)
3715 {
3716         struct md_page *pvh;
3717         struct rwlock *lock;
3718         pd_entry_t *l2;
3719         pt_entry_t *l3, mask;
3720         pv_entry_t pv;
3721         pmap_t pmap;
3722         int md_gen, pvh_gen;
3723         bool rv;
3724
3725         mask = 0;
3726         if (modified)
3727                 mask |= PTE_D;
3728         if (accessed)
3729                 mask |= PTE_A;
3730
3731         rv = FALSE;
3732         rw_rlock(&pvh_global_lock);
3733         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3734         rw_rlock(lock);
3735 restart:
3736         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3737                 pmap = PV_PMAP(pv);
3738                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3739                         md_gen = m->md.pv_gen;
3740                         rw_runlock(lock);
3741                         PMAP_LOCK(pmap);
3742                         rw_rlock(lock);
3743                         if (md_gen != m->md.pv_gen) {
3744                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3745                                 goto restart;
3746                         }
3747                 }
3748                 l3 = pmap_l3(pmap, pv->pv_va);
3749                 rv = (pmap_load(l3) & mask) == mask;
3750                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3751                 if (rv)
3752                         goto out;
3753         }
3754         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3755                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3756                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3757                         pmap = PV_PMAP(pv);
3758                         if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3759                                 md_gen = m->md.pv_gen;
3760                                 pvh_gen = pvh->pv_gen;
3761                                 rw_runlock(lock);
3762                                 PMAP_LOCK(pmap);
3763                                 rw_rlock(lock);
3764                                 if (md_gen != m->md.pv_gen ||
3765                                     pvh_gen != pvh->pv_gen) {
3766                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3767                                         goto restart;
3768                                 }
3769                         }
3770                         l2 = pmap_l2(pmap, pv->pv_va);
3771                         rv = (pmap_load(l2) & mask) == mask;
3772                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3773                         if (rv)
3774                                 goto out;
3775                 }
3776         }
3777 out:
3778         rw_runlock(lock);
3779         rw_runlock(&pvh_global_lock);
3780         return (rv);
3781 }
3782
3783 /*
3784  *      pmap_is_modified:
3785  *
3786  *      Return whether or not the specified physical page was modified
3787  *      in any physical maps.
3788  */
3789 boolean_t
3790 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3791 {
3792
3793         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3794             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
3795
3796         /*
3797          * If the page is not busied then this check is racy.
3798          */
3799         if (!pmap_page_is_write_mapped(m))
3800                 return (FALSE);
3801         return (pmap_page_test_mappings(m, FALSE, TRUE));
3802 }
3803
3804 /*
3805  *      pmap_is_prefaultable:
3806  *
3807  *      Return whether or not the specified virtual address is eligible
3808  *      for prefault.
3809  */
3810 boolean_t
3811 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3812 {
3813         pt_entry_t *l3;
3814         boolean_t rv;
3815
3816         rv = FALSE;
3817         PMAP_LOCK(pmap);
3818         l3 = pmap_l3(pmap, addr);
3819         if (l3 != NULL && pmap_load(l3) != 0) {
3820                 rv = TRUE;
3821         }
3822         PMAP_UNLOCK(pmap);
3823         return (rv);
3824 }
3825
3826 /*
3827  *      pmap_is_referenced:
3828  *
3829  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
3830  *      in any physical maps.
3831  */
3832 boolean_t
3833 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
3834 {
3835
3836         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3837             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
3838         return (pmap_page_test_mappings(m, TRUE, FALSE));
3839 }
3840
3841 /*
3842  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
3843  */
3844 void
3845 pmap_remove_write(vm_page_t m)
3846 {
3847         struct md_page *pvh;
3848         struct rwlock *lock;
3849         pmap_t pmap;
3850         pd_entry_t *l2;
3851         pt_entry_t *l3, oldl3, newl3;
3852         pv_entry_t next_pv, pv;
3853         vm_offset_t va;
3854         int md_gen, pvh_gen;
3855
3856         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3857             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
3858         vm_page_assert_busied(m);
3859
3860         if (!pmap_page_is_write_mapped(m))
3861                 return;
3862         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3863         pvh = (m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ? &pv_dummy :
3864             pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3865         rw_rlock(&pvh_global_lock);
3866 retry_pv_loop:
3867         rw_wlock(lock);
3868         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
3869                 pmap = PV_PMAP(pv);
3870                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3871                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
3872                         rw_wunlock(lock);
3873                         PMAP_LOCK(pmap);
3874                         rw_wlock(lock);
3875                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen) {
3876                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3877                                 rw_wunlock(lock);
3878                                 goto retry_pv_loop;
3879                         }
3880                 }
3881                 va = pv->pv_va;
3882                 l2 = pmap_l2(pmap, va);
3883                 if ((pmap_load(l2) & PTE_W) != 0)
3884                         (void)pmap_demote_l2_locked(pmap, l2, va, &lock);
3885                 KASSERT(lock == VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m),
3886                     ("inconsistent pv lock %p %p for page %p",
3887                     lock, VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m), m));
3888                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3889         }
3890         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3891                 pmap = PV_PMAP(pv);
3892                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3893                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
3894                         md_gen = m->md.pv_gen;
3895                         rw_wunlock(lock);
3896                         PMAP_LOCK(pmap);
3897                         rw_wlock(lock);
3898                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen || md_gen != m->md.pv_gen) {
3899                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3900                                 rw_wunlock(lock);
3901                                 goto retry_pv_loop;
3902                         }
3903                 }
3904                 l3 = pmap_l3(pmap, pv->pv_va);
3905                 oldl3 = pmap_load(l3);
3906 retry:
3907                 if ((oldl3 & PTE_W) != 0) {
3908                         newl3 = oldl3 & ~(PTE_D | PTE_W);
3909                         if (!atomic_fcmpset_long(l3, &oldl3, newl3))
3910                                 goto retry;
3911                         if ((oldl3 & PTE_D) != 0)
3912                                 vm_page_dirty(m);
3913                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3914                 }
3915                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3916         }
3917         rw_wunlock(lock);
3918         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3919         rw_runlock(&pvh_global_lock);
3920 }
3921
3922 /*
3923  *      pmap_ts_referenced:
3924  *
3925  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3926  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3927  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3928  *      reference bits set.
3929  *
3930  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
3931  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
3932  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
3933  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
3934  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
3935  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
3936  *      to pmap_is_modified().
3937  */
3938 int
3939 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3940 {
3941         struct spglist free;
3942         struct md_page *pvh;
3943         struct rwlock *lock;
3944         pv_entry_t pv, pvf;
3945         pmap_t pmap;
3946         pd_entry_t *l2, l2e;
3947         pt_entry_t *l3, l3e;
3948         vm_paddr_t pa;
3949         vm_offset_t va;
3950         int cleared, md_gen, not_cleared, pvh_gen;
3951
3952         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3953             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
3954         SLIST_INIT(&free);
3955         cleared = 0;
3956         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3957         pvh = (m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ? &pv_dummy : pa_to_pvh(pa);
3958
3959         lock = PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(pa);
3960         rw_rlock(&pvh_global_lock);
3961         rw_wlock(lock);
3962 retry:
3963         not_cleared = 0;
3964         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
3965                 goto small_mappings;
3966         pv = pvf;
3967         do {
3968                 pmap = PV_PMAP(pv);
3969                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3970                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
3971                         rw_wunlock(lock);
3972                         PMAP_LOCK(pmap);
3973                         rw_wlock(lock);
3974                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen) {
3975                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3976                                 goto retry;
3977                         }
3978                 }
3979                 va = pv->pv_va;
3980                 l2 = pmap_l2(pmap, va);
3981                 l2e = pmap_load(l2);
3982                 if ((l2e & (PTE_W | PTE_D)) == (PTE_W | PTE_D)) {
3983                         /*
3984                          * Although l2e is mapping a 2MB page, because
3985                          * this function is called at a 4KB page granularity,
3986                          * we only update the 4KB page under test.
3987                          */
3988                         vm_page_dirty(m);
3989                 }
3990                 if ((l2e & PTE_A) != 0) {
3991                         /*
3992                          * Since this reference bit is shared by 512 4KB
3993                          * pages, it should not be cleared every time it is
3994                          * tested.  Apply a simple "hash" function on the
3995                          * physical page number, the virtual superpage number,
3996                          * and the pmap address to select one 4KB page out of
3997                          * the 512 on which testing the reference bit will
3998                          * result in clearing that reference bit.  This
3999                          * function is designed to avoid the selection of the
4000                          * same 4KB page for every 2MB page mapping.
4001                          *
4002                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
4003                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
4004                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
4005                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
4006                          * since the superpage is wired, the current state of
4007                          * its reference bit won't affect page replacement.
4008                          */
4009                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> L2_SHIFT) ^
4010                             (uintptr_t)pmap) & (Ln_ENTRIES - 1)) == 0 &&
4011                             (l2e & PTE_SW_WIRED) == 0) {
4012                                 pmap_clear_bits(l2, PTE_A);
4013                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
4014                                 cleared++;
4015                         } else
4016                                 not_cleared++;
4017                 }
4018                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4019                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4020                 if (pv != NULL && TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4021                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4022                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4023                         pvh->pv_gen++;
4024                 }
4025                 if (cleared + not_cleared >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
4026                         goto out;
4027         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
4028 small_mappings:
4029         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
4030                 goto out;
4031         pv = pvf;
4032         do {
4033                 pmap = PV_PMAP(pv);
4034                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
4035                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
4036                         md_gen = m->md.pv_gen;
4037                         rw_wunlock(lock);
4038                         PMAP_LOCK(pmap);
4039                         rw_wlock(lock);
4040                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen || md_gen != m->md.pv_gen) {
4041                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4042                                 goto retry;
4043                         }
4044                 }
4045                 l2 = pmap_l2(pmap, pv->pv_va);
4046
4047                 KASSERT((pmap_load(l2) & PTE_RX) == 0,
4048                     ("pmap_ts_referenced: found an invalid l2 table"));
4049
4050                 l3 = pmap_l2_to_l3(l2, pv->pv_va);
4051                 l3e = pmap_load(l3);
4052                 if ((l3e & PTE_D) != 0)
4053                         vm_page_dirty(m);
4054                 if ((l3e & PTE_A) != 0) {
4055                         if ((l3e & PTE_SW_WIRED) == 0) {
4056                                 /*
4057                                  * Wired pages cannot be paged out so
4058                                  * doing accessed bit emulation for
4059                                  * them is wasted effort. We do the
4060                                  * hard work for unwired pages only.
4061                                  */
4062                                 pmap_clear_bits(l3, PTE_A);
4063                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4064                                 cleared++;
4065                         } else
4066                                 not_cleared++;
4067                 }
4068                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4069                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4070                 if (pv != NULL && TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4071                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4072                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4073                         m->md.pv_gen++;
4074                 }
4075         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && cleared +
4076             not_cleared < PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
4077 out:
4078         rw_wunlock(lock);
4079         rw_runlock(&pvh_global_lock);
4080         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
4081         return (cleared + not_cleared);
4082 }
4083
4084 /*
4085  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
4086  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
4087  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
4088  */
4089 void
4090 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
4091 {
4092 }
4093
4094 /*
4095  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
4096  */
4097 void
4098 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
4099 {
4100         struct md_page *pvh;
4101         struct rwlock *lock;
4102         pmap_t pmap;
4103         pv_entry_t next_pv, pv;
4104         pd_entry_t *l2, oldl2;
4105         pt_entry_t *l3;
4106         vm_offset_t va;
4107         int md_gen, pvh_gen;
4108
4109         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4110             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
4111         vm_page_assert_busied(m);
4112
4113         if (!pmap_page_is_write_mapped(m))
4114                 return;
4115
4116         /*
4117          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
4118          * If the object containing the page is locked and the page is not
4119          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
4120          */
4121         if ((m->a.flags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4122                 return;
4123         pvh = (m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ? &pv_dummy :
4124             pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4125         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
4126         rw_rlock(&pvh_global_lock);
4127         rw_wlock(lock);
4128 restart:
4129         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4130                 pmap = PV_PMAP(pv);
4131                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
4132                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
4133                         rw_wunlock(lock);
4134                         PMAP_LOCK(pmap);
4135                         rw_wlock(lock);
4136                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen) {
4137                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4138                                 goto restart;
4139                         }
4140                 }
4141                 va = pv->pv_va;
4142                 l2 = pmap_l2(pmap, va);
4143                 oldl2 = pmap_load(l2);
4144                 /* If oldl2 has PTE_W set, then it also has PTE_D set. */
4145                 if ((oldl2 & PTE_W) != 0 &&
4146                     pmap_demote_l2_locked(pmap, l2, va, &lock) &&
4147                     (oldl2 & PTE_SW_WIRED) == 0) {
4148                         /*
4149                          * Write protect the mapping to a single page so that
4150                          * a subsequent write access may repromote.
4151                          */
4152                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - PTE_TO_PHYS(oldl2);
4153                         l3 = pmap_l2_to_l3(l2, va);
4154                         pmap_clear_bits(l3, PTE_D | PTE_W);
4155                         vm_page_dirty(m);
4156                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
4157                 }
4158                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4159         }
4160         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4161                 pmap = PV_PMAP(pv);
4162                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
4163                         md_gen = m->md.pv_gen;
4164                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
4165                         rw_wunlock(lock);
4166                         PMAP_LOCK(pmap);
4167                         rw_wlock(lock);
4168                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen || md_gen != m->md.pv_gen) {
4169                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4170                                 goto restart;
4171                         }
4172                 }
4173                 l2 = pmap_l2(pmap, pv->pv_va);
4174                 KASSERT((pmap_load(l2) & PTE_RWX) == 0,
4175                     ("pmap_clear_modify: found a 2mpage in page %p's pv list",
4176                     m));
4177                 l3 = pmap_l2_to_l3(l2, pv->pv_va);
4178                 if ((pmap_load(l3) & (PTE_D | PTE_W)) == (PTE_D | PTE_W)) {
4179                         pmap_clear_bits(l3, PTE_D | PTE_W);
4180                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4181                 }
4182                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4183         }
4184         rw_wunlock(lock);
4185         rw_runlock(&pvh_global_lock);
4186 }
4187
4188 void *
4189 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4190 {
4191
4192         return ((void *)PHYS_TO_DMAP(pa));
4193 }
4194
4195 void
4196 pmap_unmapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4197 {
4198 }
4199
4200 /*
4201  * Sets the memory attribute for the specified page.
4202  */
4203 void
4204 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
4205 {
4206
4207         m->md.pv_memattr = ma;
4208 }
4209
4210 /*
4211  * Perform the pmap work for mincore(2).  If the page is not both referenced and
4212  * modified by this pmap, returns its physical address so that the caller can
4213  * find other mappings.
4214  */
4215 int
4216 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *pap)
4217 {
4218         pt_entry_t *l2, *l3, tpte;
4219         vm_paddr_t pa;
4220         int val;
4221         bool managed;
4222
4223         PMAP_LOCK(pmap);
4224         l2 = pmap_l2(pmap, addr);
4225         if (l2 != NULL && ((tpte = pmap_load(l2)) & PTE_V) != 0) {
4226                 if ((tpte & PTE_RWX) != 0) {
4227                         pa = PTE_TO_PHYS(tpte) | (addr & L2_OFFSET);
4228                         val = MINCORE_INCORE | MINCORE_PSIND(1);
4229                 } else {
4230                         l3 = pmap_l2_to_l3(l2, addr);
4231                         tpte = pmap_load(l3);
4232                         if ((tpte & PTE_V) == 0) {
4233                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4234                                 return (0);
4235                         }
4236                         pa = PTE_TO_PHYS(tpte) | (addr & L3_OFFSET);
4237                         val = MINCORE_INCORE;
4238                 }
4239
4240                 if ((tpte & PTE_D) != 0)
4241                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4242                 if ((tpte & PTE_A) != 0)
4243                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4244                 managed = (tpte & PTE_SW_MANAGED) == PTE_SW_MANAGED;
4245         } else {
4246                 managed = false;
4247                 val = 0;
4248         }
4249         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
4250             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) && managed) {
4251                 *pap = pa;
4252         }
4253         PMAP_UNLOCK(pmap);
4254         return (val);
4255 }
4256
4257 void
4258 pmap_activate_sw(struct thread *td)
4259 {
4260         pmap_t oldpmap, pmap;
4261         u_int hart;
4262
4263         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
4264         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
4265         if (pmap == oldpmap)
4266                 return;
4267         load_satp(pmap->pm_satp);
4268
4269         hart = PCPU_GET(hart);
4270 #ifdef SMP
4271         CPU_SET_ATOMIC(hart, &pmap->pm_active);
4272         CPU_CLR_ATOMIC(hart, &oldpmap->pm_active);
4273 #else
4274         CPU_SET(hart, &pmap->pm_active);
4275         CPU_CLR(hart, &oldpmap->pm_active);
4276 #endif
4277         PCPU_SET(curpmap, pmap);
4278
4279         sfence_vma();
4280 }
4281
4282 void
4283 pmap_activate(struct thread *td)
4284 {
4285
4286         critical_enter();
4287         pmap_activate_sw(td);
4288         critical_exit();
4289 }
4290
4291 void
4292 pmap_activate_boot(pmap_t pmap)
4293 {
4294         u_int hart;
4295
4296         hart = PCPU_GET(hart);
4297 #ifdef SMP
4298         CPU_SET_ATOMIC(hart, &pmap->pm_active);
4299 #else
4300         CPU_SET(hart, &pmap->pm_active);
4301 #endif
4302         PCPU_SET(curpmap, pmap);
4303 }
4304
4305 void
4306 pmap_sync_icache(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
4307 {
4308         cpuset_t mask;
4309
4310         /*
4311          * From the RISC-V User-Level ISA V2.2:
4312          *
4313          * "To make a store to instruction memory visible to all
4314          * RISC-V harts, the writing hart has to execute a data FENCE
4315          * before requesting that all remote RISC-V harts execute a
4316          * FENCE.I."
4317          *
4318          * However, this is slightly misleading; we still need to
4319          * perform a FENCE.I for the local hart, as FENCE does nothing
4320          * for its icache. FENCE.I alone is also sufficient for the
4321          * local hart.
4322          */
4323         sched_pin();
4324         mask = all_harts;
4325         CPU_CLR(PCPU_GET(hart), &mask);
4326         fence_i();
4327         if (!CPU_EMPTY(&mask) && smp_started) {
4328                 fence();
4329                 sbi_remote_fence_i(mask.__bits);
4330         }
4331         sched_unpin();
4332 }
4333
4334 /*
4335  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
4336  *      different alignment might result in more superpage mappings.
4337  */
4338 void
4339 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
4340     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
4341 {
4342         vm_offset_t superpage_offset;
4343
4344         if (size < L2_SIZE)
4345                 return;
4346         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
4347                 offset += ptoa(object->pg_color);
4348         superpage_offset = offset & L2_OFFSET;
4349         if (size - ((L2_SIZE - superpage_offset) & L2_OFFSET) < L2_SIZE ||
4350             (*addr & L2_OFFSET) == superpage_offset)
4351                 return;
4352         if ((*addr & L2_OFFSET) < superpage_offset)
4353                 *addr = (*addr & ~L2_OFFSET) + superpage_offset;
4354         else
4355                 *addr = ((*addr + L2_OFFSET) & ~L2_OFFSET) + superpage_offset;
4356 }
4357
4358 /**
4359  * Get the kernel virtual address of a set of physical pages. If there are
4360  * physical addresses not covered by the DMAP perform a transient mapping
4361  * that will be removed when calling pmap_unmap_io_transient.
4362  *
4363  * \param page        The pages the caller wishes to obtain the virtual
4364  *                    address on the kernel memory map.
4365  * \param vaddr       On return contains the kernel virtual memory address
4366  *                    of the pages passed in the page parameter.
4367  * \param count       Number of pages passed in.
4368  * \param can_fault   TRUE if the thread using the mapped pages can take
4369  *                    page faults, FALSE otherwise.
4370  *
4371  * \returns TRUE if the caller must call pmap_unmap_io_transient when
4372  *          finished or FALSE otherwise.
4373  *
4374  */
4375 boolean_t
4376 pmap_map_io_transient(vm_page_t page[], vm_offset_t vaddr[], int count,
4377     boolean_t can_fault)
4378 {
4379         vm_paddr_t paddr;
4380         boolean_t needs_mapping;
4381         int error, i;
4382
4383         /*
4384          * Allocate any KVA space that we need, this is done in a separate
4385          * loop to prevent calling vmem_alloc while pinned.
4386          */
4387         needs_mapping = FALSE;
4388         for (i = 0; i < count; i++) {
4389                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
4390                 if (__predict_false(paddr >= DMAP_MAX_PHYSADDR)) {
4391                         error = vmem_alloc(kernel_arena, PAGE_SIZE,
4392                             M_BESTFIT | M_WAITOK, &vaddr[i]);
4393                         KASSERT(error == 0, ("vmem_alloc failed: %d", error));
4394                         needs_mapping = TRUE;
4395                 } else {
4396                         vaddr[i] = PHYS_TO_DMAP(paddr);
4397                 }
4398         }
4399
4400         /* Exit early if everything is covered by the DMAP */
4401         if (!needs_mapping)
4402                 return (FALSE);
4403
4404         if (!can_fault)
4405                 sched_pin();
4406         for (i = 0; i < count; i++) {
4407                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
4408                 if (paddr >= DMAP_MAX_PHYSADDR) {
4409                         panic(
4410                            "pmap_map_io_transient: TODO: Map out of DMAP data");
4411                 }
4412         }
4413
4414         return (needs_mapping);
4415 }
4416
4417 void
4418 pmap_unmap_io_transient(vm_page_t page[], vm_offset_t vaddr[], int count,
4419     boolean_t can_fault)
4420 {
4421         vm_paddr_t paddr;
4422         int i;
4423
4424         if (!can_fault)
4425                 sched_unpin();
4426         for (i = 0; i < count; i++) {
4427                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
4428                 if (paddr >= DMAP_MAX_PHYSADDR) {
4429                         panic("RISCVTODO: pmap_unmap_io_transient: Unmap data");
4430                 }
4431         }
4432 }
4433
4434 boolean_t
4435 pmap_is_valid_memattr(pmap_t pmap __unused, vm_memattr_t mode)
4436 {
4437
4438         return (mode >= VM_MEMATTR_DEVICE && mode <= VM_MEMATTR_WRITE_BACK);
4439 }
4440
4441 bool
4442 pmap_get_tables(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t **l1, pd_entry_t **l2,
4443     pt_entry_t **l3)
4444 {
4445         pd_entry_t *l1p, *l2p;
4446
4447         /* Get l1 directory entry. */
4448         l1p = pmap_l1(pmap, va);
4449         *l1 = l1p;
4450
4451         if (l1p == NULL || (pmap_load(l1p) & PTE_V) == 0)
4452                 return (false);
4453
4454         if ((pmap_load(l1p) & PTE_RX) != 0) {
4455                 *l2 = NULL;
4456                 *l3 = NULL;
4457                 return (true);
4458         }
4459
4460         /* Get l2 directory entry. */
4461         l2p = pmap_l1_to_l2(l1p, va);
4462         *l2 = l2p;
4463
4464         if (l2p == NULL || (pmap_load(l2p) & PTE_V) == 0)
4465                 return (false);
4466
4467         if ((pmap_load(l2p) & PTE_RX) != 0) {
4468                 *l3 = NULL;
4469                 return (true);
4470         }
4471
4472         /* Get l3 page table entry. */
4473         *l3 = pmap_l2_to_l3(l2p, va);
4474
4475         return (true);
4476 }
4477
4478 /*
4479  * Track a range of the kernel's virtual address space that is contiguous
4480  * in various mapping attributes.
4481  */
4482 struct pmap_kernel_map_range {
4483         vm_offset_t sva;
4484         pt_entry_t attrs;
4485         int l3pages;
4486         int l2pages;
4487         int l1pages;
4488 };
4489
4490 static void
4491 sysctl_kmaps_dump(struct sbuf *sb, struct pmap_kernel_map_range *range,
4492     vm_offset_t eva)
4493 {
4494
4495         if (eva <= range->sva)
4496                 return;
4497
4498         sbuf_printf(sb, "0x%016lx-0x%016lx r%c%c%c%c %d %d %d\n",
4499             range->sva, eva,
4500             (range->attrs & PTE_W) == PTE_W ? 'w' : '-',
4501             (range->attrs & PTE_X) == PTE_X ? 'x' : '-',
4502             (range->attrs & PTE_U) == PTE_U ? 'u' : 's',
4503             (range->attrs & PTE_G) == PTE_G ? 'g' : '-',
4504             range->l1pages, range->l2pages, range->l3pages);
4505
4506         /* Reset to sentinel value. */
4507         range->sva = 0xfffffffffffffffful;
4508 }
4509
4510 /*
4511  * Determine whether the attributes specified by a page table entry match those
4512  * being tracked by the current range.
4513  */
4514 static bool
4515 sysctl_kmaps_match(struct pmap_kernel_map_range *range, pt_entry_t attrs)
4516 {
4517
4518         return (range->attrs == attrs);
4519 }
4520
4521 static void
4522 sysctl_kmaps_reinit(struct pmap_kernel_map_range *range, vm_offset_t va,
4523     pt_entry_t attrs)
4524 {
4525
4526         memset(range, 0, sizeof(*range));
4527         range->sva = va;
4528         range->attrs = attrs;
4529 }
4530
4531 /*
4532  * Given a leaf PTE, derive the mapping's attributes. If they do not match
4533  * those of the current run, dump the address range and its attributes, and
4534  * begin a new run.
4535  */
4536 static void
4537 sysctl_kmaps_check(struct sbuf *sb, struct pmap_kernel_map_range *range,
4538     vm_offset_t va, pd_entry_t l1e, pd_entry_t l2e, pt_entry_t l3e)
4539 {
4540         pt_entry_t attrs;
4541
4542         /* The PTE global bit is inherited by lower levels. */
4543         attrs = l1e & PTE_G;
4544         if ((l1e & PTE_RWX) != 0)
4545                 attrs |= l1e & (PTE_RWX | PTE_U);
4546         else if (l2e != 0)
4547                 attrs |= l2e & PTE_G;
4548         if ((l2e & PTE_RWX) != 0)
4549                 attrs |= l2e & (PTE_RWX | PTE_U);
4550         else if (l3e != 0)
4551                 attrs |= l3e & (PTE_RWX | PTE_U | PTE_G);
4552
4553         if (range->sva > va || !sysctl_kmaps_match(range, attrs)) {
4554                 sysctl_kmaps_dump(sb, range, va);
4555                 sysctl_kmaps_reinit(range, va, attrs);
4556         }
4557 }
4558
4559 static int
4560 sysctl_kmaps(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
4561 {
4562         struct pmap_kernel_map_range range;
4563         struct sbuf sbuf, *sb;
4564         pd_entry_t l1e, *l2, l2e;
4565         pt_entry_t *l3, l3e;
4566         vm_offset_t sva;
4567         vm_paddr_t pa;
4568         int error, i, j, k;
4569
4570         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
4571         if (error != 0)
4572                 return (error);
4573         sb = &sbuf;
4574         sbuf_new_for_sysctl(sb, NULL, PAGE_SIZE, req);
4575
4576         /* Sentinel value. */
4577         range.sva = 0xfffffffffffffffful;
4578
4579         /*
4580          * Iterate over the kernel page tables without holding the kernel pmap
4581          * lock. Kernel page table pages are never freed, so at worst we will
4582          * observe inconsistencies in the output.
4583          */
4584         sva = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
4585         for (i = pmap_l1_index(sva); i < Ln_ENTRIES; i++) {
4586                 if (i == pmap_l1_index(DMAP_MIN_ADDRESS))
4587                         sbuf_printf(sb, "\nDirect map:\n");
4588                 else if (i == pmap_l1_index(VM_MIN_KERNEL_ADDRESS))
4589                         sbuf_printf(sb, "\nKernel map:\n");
4590
4591                 l1e = kernel_pmap->pm_l1[i];
4592                 if ((l1e & PTE_V) == 0) {
4593                         sysctl_kmaps_dump(sb, &range, sva);
4594                         sva += L1_SIZE;
4595                         continue;
4596                 }
4597                 if ((l1e & PTE_RWX) != 0) {
4598                         sysctl_kmaps_check(sb, &range, sva, l1e, 0, 0);
4599                         range.l1pages++;
4600                         sva += L1_SIZE;
4601                         continue;
4602                 }
4603                 pa = PTE_TO_PHYS(l1e);
4604                 l2 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pa);
4605
4606                 for (j = pmap_l2_index(sva); j < Ln_ENTRIES; j++) {
4607                         l2e = l2[j];
4608                         if ((l2e & PTE_V) == 0) {
4609                                 sysctl_kmaps_dump(sb, &range, sva);
4610                                 sva += L2_SIZE;
4611                                 continue;
4612                         }
4613                         if ((l2e & PTE_RWX) != 0) {
4614                                 sysctl_kmaps_check(sb, &range, sva, l1e, l2e, 0);
4615                                 range.l2pages++;
4616                                 sva += L2_SIZE;
4617                                 continue;
4618                         }
4619                         pa = PTE_TO_PHYS(l2e);
4620                         l3 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pa);
4621
4622                         for (k = pmap_l3_index(sva); k < Ln_ENTRIES; k++,
4623                             sva += L3_SIZE) {
4624                                 l3e = l3[k];
4625                                 if ((l3e & PTE_V) == 0) {
4626                                         sysctl_kmaps_dump(sb, &range, sva);
4627                                         continue;
4628                                 }
4629                                 sysctl_kmaps_check(sb, &range, sva,
4630                                     l1e, l2e, l3e);
4631                                 range.l3pages++;
4632                         }
4633                 }
4634         }
4635
4636         error = sbuf_finish(sb);
4637         sbuf_delete(sb);
4638         return (error);
4639 }
4640 SYSCTL_OID(_vm_pmap, OID_AUTO, kernel_maps,
4641     CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE | CTLFLAG_SKIP,
4642     NULL, 0, sysctl_kmaps, "A",
4643     "Dump kernel address layout");