]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/riscv/riscv/pmap.c
dts: Update our copy for arm, arm64 and riscv dts to Linux 5.5
[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/proc.h>
133 #include <sys/rwlock.h>
134 #include <sys/sbuf.h>
135 #include <sys/sx.h>
136 #include <sys/vmem.h>
137 #include <sys/vmmeter.h>
138 #include <sys/sched.h>
139 #include <sys/sysctl.h>
140 #include <sys/smp.h>
141
142 #include <vm/vm.h>
143 #include <vm/vm_param.h>
144 #include <vm/vm_kern.h>
145 #include <vm/vm_page.h>
146 #include <vm/vm_map.h>
147 #include <vm/vm_object.h>
148 #include <vm/vm_extern.h>
149 #include <vm/vm_pageout.h>
150 #include <vm/vm_pager.h>
151 #include <vm/vm_phys.h>
152 #include <vm/vm_radix.h>
153 #include <vm/vm_reserv.h>
154 #include <vm/uma.h>
155
156 #include <machine/machdep.h>
157 #include <machine/md_var.h>
158 #include <machine/pcb.h>
159 #include <machine/sbi.h>
160
161 #define NUL1E           (Ln_ENTRIES * Ln_ENTRIES)
162 #define NUL2E           (Ln_ENTRIES * NUL1E)
163
164 #if !defined(DIAGNOSTIC)
165 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
166 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
167 #else
168 #define PMAP_INLINE     extern inline
169 #endif
170 #else
171 #define PMAP_INLINE
172 #endif
173
174 #ifdef PV_STATS
175 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
176 #else
177 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
178 #endif
179
180 #define pmap_l2_pindex(v)       ((v) >> L2_SHIFT)
181 #define pa_to_pvh(pa)           (&pv_table[pa_index(pa)])
182
183 #define NPV_LIST_LOCKS  MAXCPU
184
185 #define PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(pa)        \
186                         (&pv_list_locks[pmap_l2_pindex(pa) % NPV_LIST_LOCKS])
187
188 #define CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa)  do {    \
189         struct rwlock **_lockp = (lockp);               \
190         struct rwlock *_new_lock;                       \
191                                                         \
192         _new_lock = PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(pa);           \
193         if (_new_lock != *_lockp) {                     \
194                 if (*_lockp != NULL)                    \
195                         rw_wunlock(*_lockp);            \
196                 *_lockp = _new_lock;                    \
197                 rw_wlock(*_lockp);                      \
198         }                                               \
199 } while (0)
200
201 #define CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m)        \
202                         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, VM_PAGE_TO_PHYS(m))
203
204 #define RELEASE_PV_LIST_LOCK(lockp)             do {    \
205         struct rwlock **_lockp = (lockp);               \
206                                                         \
207         if (*_lockp != NULL) {                          \
208                 rw_wunlock(*_lockp);                    \
209                 *_lockp = NULL;                         \
210         }                                               \
211 } while (0)
212
213 #define VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m)      \
214                         PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(VM_PAGE_TO_PHYS(m))
215
216 /* The list of all the user pmaps */
217 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
218 static struct pmaplist allpmaps = LIST_HEAD_INITIALIZER();
219
220 struct pmap kernel_pmap_store;
221
222 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
223 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
224 vm_offset_t kernel_vm_end = 0;
225
226 vm_paddr_t dmap_phys_base;      /* The start of the dmap region */
227 vm_paddr_t dmap_phys_max;       /* The limit of the dmap region */
228 vm_offset_t dmap_max_addr;      /* The virtual address limit of the dmap */
229
230 /* This code assumes all L1 DMAP entries will be used */
231 CTASSERT((DMAP_MIN_ADDRESS  & ~L1_OFFSET) == DMAP_MIN_ADDRESS);
232 CTASSERT((DMAP_MAX_ADDRESS  & ~L1_OFFSET) == DMAP_MAX_ADDRESS);
233
234 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
235 static struct mtx_padalign allpmaps_lock;
236
237 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
238     "VM/pmap parameters");
239
240 static int superpages_enabled = 1;
241 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, superpages_enabled,
242     CTLFLAG_RDTUN, &superpages_enabled, 0,
243     "Enable support for transparent superpages");
244
245 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, l2, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
246     "2MB page mapping counters");
247
248 static u_long pmap_l2_demotions;
249 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_l2, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
250     &pmap_l2_demotions, 0,
251     "2MB page demotions");
252
253 static u_long pmap_l2_mappings;
254 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_l2, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
255     &pmap_l2_mappings, 0,
256     "2MB page mappings");
257
258 static u_long pmap_l2_p_failures;
259 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_l2, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
260     &pmap_l2_p_failures, 0,
261     "2MB page promotion failures");
262
263 static u_long pmap_l2_promotions;
264 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_l2, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
265     &pmap_l2_promotions, 0,
266     "2MB page promotions");
267
268 /*
269  * Data for the pv entry allocation mechanism
270  */
271 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
272 static struct mtx pv_chunks_mutex;
273 static struct rwlock pv_list_locks[NPV_LIST_LOCKS];
274 static struct md_page *pv_table;
275 static struct md_page pv_dummy;
276
277 extern cpuset_t all_harts;
278
279 /*
280  * Internal flags for pmap_enter()'s helper functions.
281  */
282 #define PMAP_ENTER_NORECLAIM    0x1000000       /* Don't reclaim PV entries. */
283 #define PMAP_ENTER_NOREPLACE    0x2000000       /* Don't replace mappings. */
284
285 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
286 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
287 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, struct rwlock **lockp);
288 static vm_page_t reclaim_pv_chunk(pmap_t locked_pmap, struct rwlock **lockp);
289 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
290 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
291                     vm_offset_t va);
292 static bool     pmap_demote_l2(pmap_t pmap, pd_entry_t *l2, vm_offset_t va);
293 static bool     pmap_demote_l2_locked(pmap_t pmap, pd_entry_t *l2,
294                     vm_offset_t va, struct rwlock **lockp);
295 static int      pmap_enter_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t new_l2,
296                     u_int flags, vm_page_t m, struct rwlock **lockp);
297 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
298     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte, struct rwlock **lockp);
299 static int pmap_remove_l3(pmap_t pmap, pt_entry_t *l3, vm_offset_t sva,
300     pd_entry_t ptepde, struct spglist *free, struct rwlock **lockp);
301 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
302     vm_page_t m, struct rwlock **lockp);
303
304 static vm_page_t _pmap_alloc_l3(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex,
305                 struct rwlock **lockp);
306
307 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
308     struct spglist *free);
309 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, pd_entry_t, struct spglist *);
310
311 #define pmap_clear(pte)                 pmap_store(pte, 0)
312 #define pmap_clear_bits(pte, bits)      atomic_clear_64(pte, bits)
313 #define pmap_load_store(pte, entry)     atomic_swap_64(pte, entry)
314 #define pmap_load_clear(pte)            pmap_load_store(pte, 0)
315 #define pmap_load(pte)                  atomic_load_64(pte)
316 #define pmap_store(pte, entry)          atomic_store_64(pte, entry)
317 #define pmap_store_bits(pte, bits)      atomic_set_64(pte, bits)
318
319 /********************/
320 /* Inline functions */
321 /********************/
322
323 static __inline void
324 pagecopy(void *s, void *d)
325 {
326
327         memcpy(d, s, PAGE_SIZE);
328 }
329
330 static __inline void
331 pagezero(void *p)
332 {
333
334         bzero(p, PAGE_SIZE);
335 }
336
337 #define pmap_l1_index(va)       (((va) >> L1_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK)
338 #define pmap_l2_index(va)       (((va) >> L2_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK)
339 #define pmap_l3_index(va)       (((va) >> L3_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK)
340
341 #define PTE_TO_PHYS(pte)        ((pte >> PTE_PPN0_S) * PAGE_SIZE)
342
343 static __inline pd_entry_t *
344 pmap_l1(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
345 {
346
347         return (&pmap->pm_l1[pmap_l1_index(va)]);
348 }
349
350 static __inline pd_entry_t *
351 pmap_l1_to_l2(pd_entry_t *l1, vm_offset_t va)
352 {
353         vm_paddr_t phys;
354         pd_entry_t *l2;
355
356         phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l1));
357         l2 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(phys);
358
359         return (&l2[pmap_l2_index(va)]);
360 }
361
362 static __inline pd_entry_t *
363 pmap_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
364 {
365         pd_entry_t *l1;
366
367         l1 = pmap_l1(pmap, va);
368         if ((pmap_load(l1) & PTE_V) == 0)
369                 return (NULL);
370         if ((pmap_load(l1) & PTE_RX) != 0)
371                 return (NULL);
372
373         return (pmap_l1_to_l2(l1, va));
374 }
375
376 static __inline pt_entry_t *
377 pmap_l2_to_l3(pd_entry_t *l2, vm_offset_t va)
378 {
379         vm_paddr_t phys;
380         pt_entry_t *l3;
381
382         phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l2));
383         l3 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(phys);
384
385         return (&l3[pmap_l3_index(va)]);
386 }
387
388 static __inline pt_entry_t *
389 pmap_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
390 {
391         pd_entry_t *l2;
392
393         l2 = pmap_l2(pmap, va);
394         if (l2 == NULL)
395                 return (NULL);
396         if ((pmap_load(l2) & PTE_V) == 0)
397                 return (NULL);
398         if ((pmap_load(l2) & PTE_RX) != 0)
399                 return (NULL);
400
401         return (pmap_l2_to_l3(l2, va));
402 }
403
404 static __inline void
405 pmap_resident_count_inc(pmap_t pmap, int count)
406 {
407
408         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
409         pmap->pm_stats.resident_count += count;
410 }
411
412 static __inline void
413 pmap_resident_count_dec(pmap_t pmap, int count)
414 {
415
416         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
417         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count >= count,
418             ("pmap %p resident count underflow %ld %d", pmap,
419             pmap->pm_stats.resident_count, count));
420         pmap->pm_stats.resident_count -= count;
421 }
422
423 static void
424 pmap_distribute_l1(struct pmap *pmap, vm_pindex_t l1index,
425     pt_entry_t entry)
426 {
427         struct pmap *user_pmap;
428         pd_entry_t *l1;
429
430         /* Distribute new kernel L1 entry to all the user pmaps */
431         if (pmap != kernel_pmap)
432                 return;
433
434         mtx_lock(&allpmaps_lock);
435         LIST_FOREACH(user_pmap, &allpmaps, pm_list) {
436                 l1 = &user_pmap->pm_l1[l1index];
437                 pmap_store(l1, entry);
438         }
439         mtx_unlock(&allpmaps_lock);
440 }
441
442 static pt_entry_t *
443 pmap_early_page_idx(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va, u_int *l1_slot,
444     u_int *l2_slot)
445 {
446         pt_entry_t *l2;
447         pd_entry_t *l1;
448
449         l1 = (pd_entry_t *)l1pt;
450         *l1_slot = (va >> L1_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK;
451
452         /* Check locore has used a table L1 map */
453         KASSERT((l1[*l1_slot] & PTE_RX) == 0,
454                 ("Invalid bootstrap L1 table"));
455
456         /* Find the address of the L2 table */
457         l2 = (pt_entry_t *)init_pt_va;
458         *l2_slot = pmap_l2_index(va);
459
460         return (l2);
461 }
462
463 static vm_paddr_t
464 pmap_early_vtophys(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va)
465 {
466         u_int l1_slot, l2_slot;
467         pt_entry_t *l2;
468         vm_paddr_t ret;
469
470         l2 = pmap_early_page_idx(l1pt, va, &l1_slot, &l2_slot);
471
472         /* Check locore has used L2 superpages */
473         KASSERT((l2[l2_slot] & PTE_RX) != 0,
474                 ("Invalid bootstrap L2 table"));
475
476         /* L2 is superpages */
477         ret = (l2[l2_slot] >> PTE_PPN1_S) << L2_SHIFT;
478         ret += (va & L2_OFFSET);
479
480         return (ret);
481 }
482
483 static void
484 pmap_bootstrap_dmap(vm_offset_t kern_l1, vm_paddr_t min_pa, vm_paddr_t max_pa)
485 {
486         vm_offset_t va;
487         vm_paddr_t pa;
488         pd_entry_t *l1;
489         u_int l1_slot;
490         pt_entry_t entry;
491         pn_t pn;
492
493         pa = dmap_phys_base = min_pa & ~L1_OFFSET;
494         va = DMAP_MIN_ADDRESS;
495         l1 = (pd_entry_t *)kern_l1;
496         l1_slot = pmap_l1_index(DMAP_MIN_ADDRESS);
497
498         for (; va < DMAP_MAX_ADDRESS && pa < max_pa;
499             pa += L1_SIZE, va += L1_SIZE, l1_slot++) {
500                 KASSERT(l1_slot < Ln_ENTRIES, ("Invalid L1 index"));
501
502                 /* superpages */
503                 pn = (pa / PAGE_SIZE);
504                 entry = PTE_KERN;
505                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
506                 pmap_store(&l1[l1_slot], entry);
507         }
508
509         /* Set the upper limit of the DMAP region */
510         dmap_phys_max = pa;
511         dmap_max_addr = va;
512
513         sfence_vma();
514 }
515
516 static vm_offset_t
517 pmap_bootstrap_l3(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va, vm_offset_t l3_start)
518 {
519         vm_offset_t l3pt;
520         pt_entry_t entry;
521         pd_entry_t *l2;
522         vm_paddr_t pa;
523         u_int l2_slot;
524         pn_t pn;
525
526         KASSERT((va & L2_OFFSET) == 0, ("Invalid virtual address"));
527
528         l2 = pmap_l2(kernel_pmap, va);
529         l2 = (pd_entry_t *)((uintptr_t)l2 & ~(PAGE_SIZE - 1));
530         l2_slot = pmap_l2_index(va);
531         l3pt = l3_start;
532
533         for (; va < VM_MAX_KERNEL_ADDRESS; l2_slot++, va += L2_SIZE) {
534                 KASSERT(l2_slot < Ln_ENTRIES, ("Invalid L2 index"));
535
536                 pa = pmap_early_vtophys(l1pt, l3pt);
537                 pn = (pa / PAGE_SIZE);
538                 entry = (PTE_V);
539                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
540                 pmap_store(&l2[l2_slot], entry);
541                 l3pt += PAGE_SIZE;
542         }
543
544
545         /* Clean the L2 page table */
546         memset((void *)l3_start, 0, l3pt - l3_start);
547
548         return (l3pt);
549 }
550
551 /*
552  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
553  */
554 void
555 pmap_bootstrap(vm_offset_t l1pt, vm_paddr_t kernstart, vm_size_t kernlen)
556 {
557         u_int l1_slot, l2_slot, avail_slot, map_slot;
558         vm_offset_t freemempos;
559         vm_offset_t dpcpu, msgbufpv;
560         vm_paddr_t end, max_pa, min_pa, pa, start;
561         int i;
562
563         printf("pmap_bootstrap %lx %lx %lx\n", l1pt, kernstart, kernlen);
564         printf("%lx\n", l1pt);
565         printf("%lx\n", (KERNBASE >> L1_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK);
566
567         /* Set this early so we can use the pagetable walking functions */
568         kernel_pmap_store.pm_l1 = (pd_entry_t *)l1pt;
569         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
570
571         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
572
573         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);
574
575         /* Assume the address we were loaded to is a valid physical address. */
576         min_pa = max_pa = kernstart;
577
578         /*
579          * Find the minimum physical address. physmap is sorted,
580          * but may contain empty ranges.
581          */
582         for (i = 0; i < physmap_idx * 2; i += 2) {
583                 if (physmap[i] == physmap[i + 1])
584                         continue;
585                 if (physmap[i] <= min_pa)
586                         min_pa = physmap[i];
587                 if (physmap[i + 1] > max_pa)
588                         max_pa = physmap[i + 1];
589         }
590         printf("physmap_idx %lx\n", physmap_idx);
591         printf("min_pa %lx\n", min_pa);
592         printf("max_pa %lx\n", max_pa);
593
594         /* Create a direct map region early so we can use it for pa -> va */
595         pmap_bootstrap_dmap(l1pt, min_pa, max_pa);
596
597         /*
598          * Read the page table to find out what is already mapped.
599          * This assumes we have mapped a block of memory from KERNBASE
600          * using a single L1 entry.
601          */
602         (void)pmap_early_page_idx(l1pt, KERNBASE, &l1_slot, &l2_slot);
603
604         /* Sanity check the index, KERNBASE should be the first VA */
605         KASSERT(l2_slot == 0, ("The L2 index is non-zero"));
606
607         freemempos = roundup2(KERNBASE + kernlen, PAGE_SIZE);
608
609         /* Create the l3 tables for the early devmap */
610         freemempos = pmap_bootstrap_l3(l1pt,
611             VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - L2_SIZE, freemempos);
612
613         sfence_vma();
614
615 #define alloc_pages(var, np)                                            \
616         (var) = freemempos;                                             \
617         freemempos += (np * PAGE_SIZE);                                 \
618         memset((char *)(var), 0, ((np) * PAGE_SIZE));
619
620         /* Allocate dynamic per-cpu area. */
621         alloc_pages(dpcpu, DPCPU_SIZE / PAGE_SIZE);
622         dpcpu_init((void *)dpcpu, 0);
623
624         /* Allocate memory for the msgbuf, e.g. for /sbin/dmesg */
625         alloc_pages(msgbufpv, round_page(msgbufsize) / PAGE_SIZE);
626         msgbufp = (void *)msgbufpv;
627
628         virtual_avail = roundup2(freemempos, L2_SIZE);
629         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - L2_SIZE;
630         kernel_vm_end = virtual_avail;
631         
632         pa = pmap_early_vtophys(l1pt, freemempos);
633
634         /* Initialize phys_avail and dump_avail. */
635         for (avail_slot = map_slot = physmem = 0; map_slot < physmap_idx * 2;
636             map_slot += 2) {
637                 start = physmap[map_slot];
638                 end = physmap[map_slot + 1];
639
640                 if (start == end)
641                         continue;
642                 dump_avail[map_slot] = start;
643                 dump_avail[map_slot + 1] = end;
644                 realmem += atop((vm_offset_t)(end - start));
645
646                 if (start >= kernstart && end <= pa)
647                         continue;
648
649                 if (start < kernstart && end > kernstart)
650                         end = kernstart;
651                 else if (start < pa && end > pa)
652                         start = pa;
653                 phys_avail[avail_slot] = start;
654                 phys_avail[avail_slot + 1] = end;
655                 physmem += (end - start) >> PAGE_SHIFT;
656                 avail_slot += 2;
657
658                 if (end != physmap[map_slot + 1] && end > pa) {
659                         phys_avail[avail_slot] = pa;
660                         phys_avail[avail_slot + 1] = physmap[map_slot + 1];
661                         physmem += (physmap[map_slot + 1] - pa) >> PAGE_SHIFT;
662                         avail_slot += 2;
663                 }
664         }
665         phys_avail[avail_slot] = 0;
666         phys_avail[avail_slot + 1] = 0;
667
668         /*
669          * Maxmem isn't the "maximum memory", it's one larger than the
670          * highest page of the physical address space.  It should be
671          * called something like "Maxphyspage".
672          */
673         Maxmem = atop(phys_avail[avail_slot - 1]);
674 }
675
676 /*
677  *      Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
678  */
679 void
680 pmap_page_init(vm_page_t m)
681 {
682
683         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
684         m->md.pv_memattr = VM_MEMATTR_WRITE_BACK;
685 }
686
687 /*
688  *      Initialize the pmap module.
689  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
690  *      system needs to map virtual memory.
691  */
692 void
693 pmap_init(void)
694 {
695         vm_size_t s;
696         int i, pv_npg;
697
698         /*
699          * Initialize the pv chunk and pmap list mutexes.
700          */
701         mtx_init(&pv_chunks_mutex, "pmap pv chunk list", NULL, MTX_DEF);
702         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_DEF);
703
704         /*
705          * Initialize the pool of pv list locks.
706          */
707         for (i = 0; i < NPV_LIST_LOCKS; i++)
708                 rw_init(&pv_list_locks[i], "pmap pv list");
709
710         /*
711          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
712          */
713         pv_npg = howmany(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end, L2_SIZE);
714
715         /*
716          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
717          */
718         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
719         s = round_page(s);
720         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(s, M_WAITOK | M_ZERO);
721         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
722                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
723         TAILQ_INIT(&pv_dummy.pv_list);
724
725         if (superpages_enabled)
726                 pagesizes[1] = L2_SIZE;
727 }
728
729 #ifdef SMP
730 /*
731  * For SMP, these functions have to use IPIs for coherence.
732  *
733  * In general, the calling thread uses a plain fence to order the
734  * writes to the page tables before invoking an SBI callback to invoke
735  * sfence_vma() on remote CPUs.
736  */
737 static void
738 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
739 {
740         cpuset_t mask;
741
742         sched_pin();
743         mask = pmap->pm_active;
744         CPU_CLR(PCPU_GET(hart), &mask);
745         fence();
746         if (!CPU_EMPTY(&mask) && smp_started)
747                 sbi_remote_sfence_vma(mask.__bits, va, 1);
748         sfence_vma_page(va);
749         sched_unpin();
750 }
751
752 static void
753 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
754 {
755         cpuset_t mask;
756
757         sched_pin();
758         mask = pmap->pm_active;
759         CPU_CLR(PCPU_GET(hart), &mask);
760         fence();
761         if (!CPU_EMPTY(&mask) && smp_started)
762                 sbi_remote_sfence_vma(mask.__bits, sva, eva - sva + 1);
763
764         /*
765          * Might consider a loop of sfence_vma_page() for a small
766          * number of pages in the future.
767          */
768         sfence_vma();
769         sched_unpin();
770 }
771
772 static void
773 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
774 {
775         cpuset_t mask;
776
777         sched_pin();
778         mask = pmap->pm_active;
779         CPU_CLR(PCPU_GET(hart), &mask);
780
781         /*
782          * XXX: The SBI doc doesn't detail how to specify x0 as the
783          * address to perform a global fence.  BBL currently treats
784          * all sfence_vma requests as global however.
785          */
786         fence();
787         if (!CPU_EMPTY(&mask) && smp_started)
788                 sbi_remote_sfence_vma(mask.__bits, 0, 0);
789         sfence_vma();
790         sched_unpin();
791 }
792 #else
793 /*
794  * Normal, non-SMP, invalidation functions.
795  * We inline these within pmap.c for speed.
796  */
797 static __inline void
798 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
799 {
800
801         sfence_vma_page(va);
802 }
803
804 static __inline void
805 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
806 {
807
808         /*
809          * Might consider a loop of sfence_vma_page() for a small
810          * number of pages in the future.
811          */
812         sfence_vma();
813 }
814
815 static __inline void
816 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
817 {
818
819         sfence_vma();
820 }
821 #endif
822
823 /*
824  *      Routine:        pmap_extract
825  *      Function:
826  *              Extract the physical page address associated
827  *              with the given map/virtual_address pair.
828  */
829 vm_paddr_t 
830 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
831 {
832         pd_entry_t *l2p, l2;
833         pt_entry_t *l3p, l3;
834         vm_paddr_t pa;
835
836         pa = 0;
837         PMAP_LOCK(pmap);
838         /*
839          * Start with the l2 tabel. We are unable to allocate
840          * pages in the l1 table.
841          */
842         l2p = pmap_l2(pmap, va);
843         if (l2p != NULL) {
844                 l2 = pmap_load(l2p);
845                 if ((l2 & PTE_RX) == 0) {
846                         l3p = pmap_l2_to_l3(l2p, va);
847                         if (l3p != NULL) {
848                                 l3 = pmap_load(l3p);
849                                 pa = PTE_TO_PHYS(l3);
850                                 pa |= (va & L3_OFFSET);
851                         }
852                 } else {
853                         /* L2 is superpages */
854                         pa = (l2 >> PTE_PPN1_S) << L2_SHIFT;
855                         pa |= (va & L2_OFFSET);
856                 }
857         }
858         PMAP_UNLOCK(pmap);
859         return (pa);
860 }
861
862 /*
863  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
864  *      Function:
865  *              Atomically extract and hold the physical page
866  *              with the given pmap and virtual address pair
867  *              if that mapping permits the given protection.
868  */
869 vm_page_t
870 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
871 {
872         pt_entry_t *l3p, l3;
873         vm_paddr_t phys;
874         vm_page_t m;
875
876         m = NULL;
877         PMAP_LOCK(pmap);
878         l3p = pmap_l3(pmap, va);
879         if (l3p != NULL && (l3 = pmap_load(l3p)) != 0) {
880                 if ((l3 & PTE_W) != 0 || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
881                         phys = PTE_TO_PHYS(l3);
882                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
883                         if (!vm_page_wire_mapped(m))
884                                 m = NULL;
885                 }
886         }
887         PMAP_UNLOCK(pmap);
888         return (m);
889 }
890
891 vm_paddr_t
892 pmap_kextract(vm_offset_t va)
893 {
894         pd_entry_t *l2;
895         pt_entry_t *l3;
896         vm_paddr_t pa;
897
898         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS) {
899                 pa = DMAP_TO_PHYS(va);
900         } else {
901                 l2 = pmap_l2(kernel_pmap, va);
902                 if (l2 == NULL)
903                         panic("pmap_kextract: No l2");
904                 if ((pmap_load(l2) & PTE_RX) != 0) {
905                         /* superpages */
906                         pa = (pmap_load(l2) >> PTE_PPN1_S) << L2_SHIFT;
907                         pa |= (va & L2_OFFSET);
908                         return (pa);
909                 }
910
911                 l3 = pmap_l2_to_l3(l2, va);
912                 if (l3 == NULL)
913                         panic("pmap_kextract: No l3...");
914                 pa = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l3));
915                 pa |= (va & PAGE_MASK);
916         }
917         return (pa);
918 }
919
920 /***************************************************
921  * Low level mapping routines.....
922  ***************************************************/
923
924 void
925 pmap_kenter_device(vm_offset_t sva, vm_size_t size, vm_paddr_t pa)
926 {
927         pt_entry_t entry;
928         pt_entry_t *l3;
929         vm_offset_t va;
930         pn_t pn;
931
932         KASSERT((pa & L3_OFFSET) == 0,
933            ("pmap_kenter_device: Invalid physical address"));
934         KASSERT((sva & L3_OFFSET) == 0,
935            ("pmap_kenter_device: Invalid virtual address"));
936         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
937             ("pmap_kenter_device: Mapping is not page-sized"));
938
939         va = sva;
940         while (size != 0) {
941                 l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
942                 KASSERT(l3 != NULL, ("Invalid page table, va: 0x%lx", va));
943
944                 pn = (pa / PAGE_SIZE);
945                 entry = PTE_KERN;
946                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
947                 pmap_store(l3, entry);
948
949                 va += PAGE_SIZE;
950                 pa += PAGE_SIZE;
951                 size -= PAGE_SIZE;
952         }
953         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
954 }
955
956 /*
957  * Remove a page from the kernel pagetables.
958  * Note: not SMP coherent.
959  */
960 PMAP_INLINE void
961 pmap_kremove(vm_offset_t va)
962 {
963         pt_entry_t *l3;
964
965         l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
966         KASSERT(l3 != NULL, ("pmap_kremove: Invalid address"));
967
968         pmap_clear(l3);
969         sfence_vma();
970 }
971
972 void
973 pmap_kremove_device(vm_offset_t sva, vm_size_t size)
974 {
975         pt_entry_t *l3;
976         vm_offset_t va;
977
978         KASSERT((sva & L3_OFFSET) == 0,
979            ("pmap_kremove_device: Invalid virtual address"));
980         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
981             ("pmap_kremove_device: Mapping is not page-sized"));
982
983         va = sva;
984         while (size != 0) {
985                 l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
986                 KASSERT(l3 != NULL, ("Invalid page table, va: 0x%lx", va));
987                 pmap_clear(l3);
988
989                 va += PAGE_SIZE;
990                 size -= PAGE_SIZE;
991         }
992
993         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
994 }
995
996 /*
997  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
998  *      virtual address space.
999  *
1000  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1001  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1002  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1003  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1004  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1005  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1006  *      region.
1007  */
1008 vm_offset_t
1009 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1010 {
1011
1012         return PHYS_TO_DMAP(start);
1013 }
1014
1015
1016 /*
1017  * Add a list of wired pages to the kva
1018  * this routine is only used for temporary
1019  * kernel mappings that do not need to have
1020  * page modification or references recorded.
1021  * Note that old mappings are simply written
1022  * over.  The page *must* be wired.
1023  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1024  */
1025 void
1026 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1027 {
1028         pt_entry_t *l3, pa;
1029         vm_offset_t va;
1030         vm_page_t m;
1031         pt_entry_t entry;
1032         pn_t pn;
1033         int i;
1034
1035         va = sva;
1036         for (i = 0; i < count; i++) {
1037                 m = ma[i];
1038                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1039                 pn = (pa / PAGE_SIZE);
1040                 l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
1041
1042                 entry = PTE_KERN;
1043                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
1044                 pmap_store(l3, entry);
1045
1046                 va += L3_SIZE;
1047         }
1048         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1049 }
1050
1051 /*
1052  * This routine tears out page mappings from the
1053  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1054  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1055  */
1056 void
1057 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1058 {
1059         pt_entry_t *l3;
1060         vm_offset_t va;
1061
1062         KASSERT(sva >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS, ("usermode va %lx", sva));
1063
1064         for (va = sva; count-- > 0; va += PAGE_SIZE) {
1065                 l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
1066                 KASSERT(l3 != NULL, ("pmap_kremove: Invalid address"));
1067                 pmap_clear(l3);
1068         }
1069         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1070 }
1071
1072 bool
1073 pmap_ps_enabled(pmap_t pmap __unused)
1074 {
1075
1076         return (superpages_enabled);
1077 }
1078
1079 /***************************************************
1080  * Page table page management routines.....
1081  ***************************************************/
1082 /*
1083  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1084  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1085  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1086  */
1087 static __inline void
1088 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1089     boolean_t set_PG_ZERO)
1090 {
1091
1092         if (set_PG_ZERO)
1093                 m->flags |= PG_ZERO;
1094         else
1095                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1096         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1097 }
1098
1099 /*
1100  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1101  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1102  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1103  * ordered by this virtual address range.
1104  *
1105  * If "promoted" is false, then the page table page "ml3" must be zero filled.
1106  */
1107 static __inline int
1108 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t ml3, bool promoted)
1109 {
1110
1111         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1112         ml3->valid = promoted ? VM_PAGE_BITS_ALL : 0;
1113         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, ml3));
1114 }
1115
1116 /*
1117  * Removes the page table page mapping the specified virtual address from the
1118  * specified pmap's collection of idle page table pages, and returns it.
1119  * Otherwise, returns NULL if there is no page table page corresponding to the
1120  * specified virtual address.
1121  */
1122 static __inline vm_page_t
1123 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1124 {
1125
1126         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1127         return (vm_radix_remove(&pmap->pm_root, pmap_l2_pindex(va)));
1128 }
1129         
1130 /*
1131  * Decrements a page table page's reference count, which is used to record the
1132  * number of valid page table entries within the page.  If the reference count
1133  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1134  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1135  */
1136 static inline boolean_t
1137 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, struct spglist *free)
1138 {
1139
1140         --m->ref_count;
1141         if (m->ref_count == 0) {
1142                 _pmap_unwire_ptp(pmap, va, m, free);
1143                 return (TRUE);
1144         } else {
1145                 return (FALSE);
1146         }
1147 }
1148
1149 static void
1150 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, struct spglist *free)
1151 {
1152         vm_paddr_t phys;
1153
1154         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1155         if (m->pindex >= NUL1E) {
1156                 pd_entry_t *l1;
1157                 l1 = pmap_l1(pmap, va);
1158                 pmap_clear(l1);
1159                 pmap_distribute_l1(pmap, pmap_l1_index(va), 0);
1160         } else {
1161                 pd_entry_t *l2;
1162                 l2 = pmap_l2(pmap, va);
1163                 pmap_clear(l2);
1164         }
1165         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
1166         if (m->pindex < NUL1E) {
1167                 pd_entry_t *l1;
1168                 vm_page_t pdpg;
1169
1170                 l1 = pmap_l1(pmap, va);
1171                 phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l1));
1172                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
1173                 pmap_unwire_ptp(pmap, va, pdpg, free);
1174         }
1175         pmap_invalidate_page(pmap, va);
1176
1177         vm_wire_sub(1);
1178
1179         /* 
1180          * Put page on a list so that it is released after
1181          * *ALL* TLB shootdown is done
1182          */
1183         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1184 }
1185
1186 /*
1187  * After removing a page table entry, this routine is used to
1188  * conditionally free the page, and manage the reference count.
1189  */
1190 static int
1191 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t ptepde,
1192     struct spglist *free)
1193 {
1194         vm_page_t mpte;
1195
1196         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1197                 return (0);
1198         KASSERT(ptepde != 0, ("pmap_unuse_pt: ptepde != 0"));
1199         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_TO_PHYS(ptepde));
1200         return (pmap_unwire_ptp(pmap, va, mpte, free));
1201 }
1202
1203 void
1204 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1205 {
1206
1207         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1208         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof(pmap->pm_stats));
1209         pmap->pm_l1 = kernel_pmap->pm_l1;
1210         pmap->pm_satp = SATP_MODE_SV39 | (vtophys(pmap->pm_l1) >> PAGE_SHIFT);
1211         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1212         pmap_activate_boot(pmap);
1213 }
1214
1215 int
1216 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1217 {
1218         vm_paddr_t l1phys;
1219         vm_page_t l1pt;
1220
1221         /*
1222          * allocate the l1 page
1223          */
1224         while ((l1pt = vm_page_alloc(NULL, 0xdeadbeef, VM_ALLOC_NORMAL |
1225             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL)
1226                 vm_wait(NULL);
1227
1228         l1phys = VM_PAGE_TO_PHYS(l1pt);
1229         pmap->pm_l1 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(l1phys);
1230         pmap->pm_satp = SATP_MODE_SV39 | (l1phys >> PAGE_SHIFT);
1231
1232         if ((l1pt->flags & PG_ZERO) == 0)
1233                 pagezero(pmap->pm_l1);
1234
1235         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof(pmap->pm_stats));
1236
1237         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1238
1239         /* Install kernel pagetables */
1240         memcpy(pmap->pm_l1, kernel_pmap->pm_l1, PAGE_SIZE);
1241
1242         /* Add to the list of all user pmaps */
1243         mtx_lock(&allpmaps_lock);
1244         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1245         mtx_unlock(&allpmaps_lock);
1246
1247         vm_radix_init(&pmap->pm_root);
1248
1249         return (1);
1250 }
1251
1252 /*
1253  * This routine is called if the desired page table page does not exist.
1254  *
1255  * If page table page allocation fails, this routine may sleep before
1256  * returning NULL.  It sleeps only if a lock pointer was given.
1257  *
1258  * Note: If a page allocation fails at page table level two or three,
1259  * one or two pages may be held during the wait, only to be released
1260  * afterwards.  This conservative approach is easily argued to avoid
1261  * race conditions.
1262  */
1263 static vm_page_t
1264 _pmap_alloc_l3(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex, struct rwlock **lockp)
1265 {
1266         vm_page_t m, /*pdppg, */pdpg;
1267         pt_entry_t entry;
1268         vm_paddr_t phys;
1269         pn_t pn;
1270
1271         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1272
1273         /*
1274          * Allocate a page table page.
1275          */
1276         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1277             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1278                 if (lockp != NULL) {
1279                         RELEASE_PV_LIST_LOCK(lockp);
1280                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1281                         rw_runlock(&pvh_global_lock);
1282                         vm_wait(NULL);
1283                         rw_rlock(&pvh_global_lock);
1284                         PMAP_LOCK(pmap);
1285                 }
1286
1287                 /*
1288                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1289                  * page may have been allocated.
1290                  */
1291                 return (NULL);
1292         }
1293
1294         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1295                 pmap_zero_page(m);
1296
1297         /*
1298          * Map the pagetable page into the process address space, if
1299          * it isn't already there.
1300          */
1301
1302         if (ptepindex >= NUL1E) {
1303                 pd_entry_t *l1;
1304                 vm_pindex_t l1index;
1305
1306                 l1index = ptepindex - NUL1E;
1307                 l1 = &pmap->pm_l1[l1index];
1308
1309                 pn = (VM_PAGE_TO_PHYS(m) / PAGE_SIZE);
1310                 entry = (PTE_V);
1311                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
1312                 pmap_store(l1, entry);
1313                 pmap_distribute_l1(pmap, l1index, entry);
1314         } else {
1315                 vm_pindex_t l1index;
1316                 pd_entry_t *l1, *l2;
1317
1318                 l1index = ptepindex >> (L1_SHIFT - L2_SHIFT);
1319                 l1 = &pmap->pm_l1[l1index];
1320                 if (pmap_load(l1) == 0) {
1321                         /* recurse for allocating page dir */
1322                         if (_pmap_alloc_l3(pmap, NUL1E + l1index,
1323                             lockp) == NULL) {
1324                                 vm_page_unwire_noq(m);
1325                                 vm_page_free_zero(m);
1326                                 return (NULL);
1327                         }
1328                 } else {
1329                         phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l1));
1330                         pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
1331                         pdpg->ref_count++;
1332                 }
1333
1334                 phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l1));
1335                 l2 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(phys);
1336                 l2 = &l2[ptepindex & Ln_ADDR_MASK];
1337
1338                 pn = (VM_PAGE_TO_PHYS(m) / PAGE_SIZE);
1339                 entry = (PTE_V);
1340                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
1341                 pmap_store(l2, entry);
1342         }
1343
1344         pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
1345
1346         return (m);
1347 }
1348
1349 static vm_page_t
1350 pmap_alloc_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct rwlock **lockp)
1351 {
1352         pd_entry_t *l1;
1353         vm_page_t l2pg;
1354         vm_pindex_t l2pindex;
1355
1356 retry:
1357         l1 = pmap_l1(pmap, va);
1358         if (l1 != NULL && (pmap_load(l1) & PTE_RWX) == 0) {
1359                 /* Add a reference to the L2 page. */
1360                 l2pg = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_TO_PHYS(pmap_load(l1)));
1361                 l2pg->ref_count++;
1362         } else {
1363                 /* Allocate a L2 page. */
1364                 l2pindex = pmap_l2_pindex(va) >> Ln_ENTRIES_SHIFT;
1365                 l2pg = _pmap_alloc_l3(pmap, NUL2E + l2pindex, lockp);
1366                 if (l2pg == NULL && lockp != NULL)
1367                         goto retry;
1368         }
1369         return (l2pg);
1370 }
1371
1372 static vm_page_t
1373 pmap_alloc_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct rwlock **lockp)
1374 {
1375         vm_pindex_t ptepindex;
1376         pd_entry_t *l2;
1377         vm_paddr_t phys;
1378         vm_page_t m;
1379
1380         /*
1381          * Calculate pagetable page index
1382          */
1383         ptepindex = pmap_l2_pindex(va);
1384 retry:
1385         /*
1386          * Get the page directory entry
1387          */
1388         l2 = pmap_l2(pmap, va);
1389
1390         /*
1391          * If the page table page is mapped, we just increment the
1392          * hold count, and activate it.
1393          */
1394         if (l2 != NULL && pmap_load(l2) != 0) {
1395                 phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l2));
1396                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
1397                 m->ref_count++;
1398         } else {
1399                 /*
1400                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been
1401                  * deallocated.
1402                  */
1403                 m = _pmap_alloc_l3(pmap, ptepindex, lockp);
1404                 if (m == NULL && lockp != NULL)
1405                         goto retry;
1406         }
1407         return (m);
1408 }
1409
1410
1411 /***************************************************
1412  * Pmap allocation/deallocation routines.
1413  ***************************************************/
1414
1415 /*
1416  * Release any resources held by the given physical map.
1417  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1418  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1419  */
1420 void
1421 pmap_release(pmap_t pmap)
1422 {
1423         vm_page_t m;
1424
1425         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
1426             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
1427             pmap->pm_stats.resident_count));
1428         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
1429             ("releasing active pmap %p", pmap));
1430
1431         mtx_lock(&allpmaps_lock);
1432         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
1433         mtx_unlock(&allpmaps_lock);
1434
1435         m = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pmap->pm_l1));
1436         vm_page_unwire_noq(m);
1437         vm_page_free(m);
1438 }
1439
1440 static int
1441 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1442 {
1443         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
1444
1445         return sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req);
1446 }
1447 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG | CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE,
1448     0, 0, kvm_size, "LU",
1449     "Size of KVM");
1450
1451 static int
1452 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1453 {
1454         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
1455
1456         return sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req);
1457 }
1458 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG | CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE,
1459     0, 0, kvm_free, "LU",
1460     "Amount of KVM free");
1461
1462 /*
1463  * grow the number of kernel page table entries, if needed
1464  */
1465 void
1466 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1467 {
1468         vm_paddr_t paddr;
1469         vm_page_t nkpg;
1470         pd_entry_t *l1, *l2;
1471         pt_entry_t entry;
1472         pn_t pn;
1473
1474         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
1475
1476         addr = roundup2(addr, L2_SIZE);
1477         if (addr - 1 >= vm_map_max(kernel_map))
1478                 addr = vm_map_max(kernel_map);
1479         while (kernel_vm_end < addr) {
1480                 l1 = pmap_l1(kernel_pmap, kernel_vm_end);
1481                 if (pmap_load(l1) == 0) {
1482                         /* We need a new PDP entry */
1483                         nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> L1_SHIFT,
1484                             VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ |
1485                             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1486                         if (nkpg == NULL)
1487                                 panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1488                         if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1489                                 pmap_zero_page(nkpg);
1490                         paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1491
1492                         pn = (paddr / PAGE_SIZE);
1493                         entry = (PTE_V);
1494                         entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
1495                         pmap_store(l1, entry);
1496                         pmap_distribute_l1(kernel_pmap,
1497                             pmap_l1_index(kernel_vm_end), entry);
1498                         continue; /* try again */
1499                 }
1500                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, kernel_vm_end);
1501                 if ((pmap_load(l2) & PTE_V) != 0 &&
1502                     (pmap_load(l2) & PTE_RWX) == 0) {
1503                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
1504                         if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
1505                                 kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
1506                                 break;
1507                         }
1508                         continue;
1509                 }
1510
1511                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> L2_SHIFT,
1512                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
1513                     VM_ALLOC_ZERO);
1514                 if (nkpg == NULL)
1515                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1516                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0) {
1517                         pmap_zero_page(nkpg);
1518                 }
1519                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1520
1521                 pn = (paddr / PAGE_SIZE);
1522                 entry = (PTE_V);
1523                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
1524                 pmap_store(l2, entry);
1525
1526                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, kernel_vm_end);
1527
1528                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
1529                 if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
1530                         kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
1531                         break;                       
1532                 }
1533         }
1534 }
1535
1536
1537 /***************************************************
1538  * page management routines.
1539  ***************************************************/
1540
1541 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
1542 CTASSERT(_NPCM == 3);
1543 CTASSERT(_NPCPV == 168);
1544
1545 static __inline struct pv_chunk *
1546 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
1547 {
1548
1549         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
1550 }
1551
1552 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
1553
1554 #define PC_FREE0        0xfffffffffffffffful
1555 #define PC_FREE1        0xfffffffffffffffful
1556 #define PC_FREE2        0x000000fffffffffful
1557
1558 static const uint64_t pc_freemask[_NPCM] = { PC_FREE0, PC_FREE1, PC_FREE2 };
1559
1560 #if 0
1561 #ifdef PV_STATS
1562 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
1563
1564 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
1565         "Current number of pv entry chunks");
1566 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
1567         "Current number of pv entry chunks allocated");
1568 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
1569         "Current number of pv entry chunks frees");
1570 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
1571         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
1572
1573 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs, pv_entry_count;
1574 static int pv_entry_spare;
1575
1576 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
1577         "Current number of pv entry frees");
1578 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
1579         "Current number of pv entry allocs");
1580 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
1581         "Current number of pv entries");
1582 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
1583         "Current number of spare pv entries");
1584 #endif
1585 #endif /* 0 */
1586
1587 /*
1588  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
1589  * drastic measures to free some pages so we can allocate
1590  * another pv entry chunk.
1591  *
1592  * Returns NULL if PV entries were reclaimed from the specified pmap.
1593  *
1594  * We do not, however, unmap 2mpages because subsequent accesses will
1595  * allocate per-page pv entries until repromotion occurs, thereby
1596  * exacerbating the shortage of free pv entries.
1597  */
1598 static vm_page_t
1599 reclaim_pv_chunk(pmap_t locked_pmap, struct rwlock **lockp)
1600 {
1601
1602         panic("RISCVTODO: reclaim_pv_chunk");
1603 }
1604
1605 /*
1606  * free the pv_entry back to the free list
1607  */
1608 static void
1609 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
1610 {
1611         struct pv_chunk *pc;
1612         int idx, field, bit;
1613
1614         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1615         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1616         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_frees, 1));
1617         PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, 1));
1618         PV_STAT(atomic_subtract_long(&pv_entry_count, 1));
1619         pc = pv_to_chunk(pv);
1620         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
1621         field = idx / 64;
1622         bit = idx % 64;
1623         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
1624         if (pc->pc_map[0] != PC_FREE0 || pc->pc_map[1] != PC_FREE1 ||
1625             pc->pc_map[2] != PC_FREE2) {
1626                 /* 98% of the time, pc is already at the head of the list. */
1627                 if (__predict_false(pc != TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk))) {
1628                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1629                         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1630                 }
1631                 return;
1632         }
1633         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1634         free_pv_chunk(pc);
1635 }
1636
1637 static void
1638 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
1639 {
1640         vm_page_t m;
1641
1642         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1643         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1644         mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
1645         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pv_entry_spare, _NPCPV));
1646         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pc_chunk_count, 1));
1647         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_frees, 1));
1648         /* entire chunk is free, return it */
1649         m = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pc));
1650         dump_drop_page(m->phys_addr);
1651         vm_page_unwire_noq(m);
1652         vm_page_free(m);
1653 }
1654
1655 /*
1656  * Returns a new PV entry, allocating a new PV chunk from the system when
1657  * needed.  If this PV chunk allocation fails and a PV list lock pointer was
1658  * given, a PV chunk is reclaimed from an arbitrary pmap.  Otherwise, NULL is
1659  * returned.
1660  *
1661  * The given PV list lock may be released.
1662  */
1663 static pv_entry_t
1664 get_pv_entry(pmap_t pmap, struct rwlock **lockp)
1665 {
1666         int bit, field;
1667         pv_entry_t pv;
1668         struct pv_chunk *pc;
1669         vm_page_t m;
1670
1671         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1672         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1673         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_allocs, 1));
1674 retry:
1675         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
1676         if (pc != NULL) {
1677                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
1678                         if (pc->pc_map[field]) {
1679                                 bit = ffsl(pc->pc_map[field]) - 1;
1680                                 break;
1681                         }
1682                 }
1683                 if (field < _NPCM) {
1684                         pv = &pc->pc_pventry[field * 64 + bit];
1685                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
1686                         /* If this was the last item, move it to tail */
1687                         if (pc->pc_map[0] == 0 && pc->pc_map[1] == 0 &&
1688                             pc->pc_map[2] == 0) {
1689                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1690                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc,
1691                                     pc_list);
1692                         }
1693                         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_count, 1));
1694                         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pv_entry_spare, 1));
1695                         return (pv);
1696                 }
1697         }
1698         /* No free items, allocate another chunk */
1699         m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1700             VM_ALLOC_WIRED);
1701         if (m == NULL) {
1702                 if (lockp == NULL) {
1703                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
1704                         return (NULL);
1705                 }
1706                 m = reclaim_pv_chunk(pmap, lockp);
1707                 if (m == NULL)
1708                         goto retry;
1709         }
1710         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_count, 1));
1711         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_allocs, 1));
1712         dump_add_page(m->phys_addr);
1713         pc = (void *)PHYS_TO_DMAP(m->phys_addr);
1714         pc->pc_pmap = pmap;
1715         pc->pc_map[0] = PC_FREE0 & ~1ul;        /* preallocated bit 0 */
1716         pc->pc_map[1] = PC_FREE1;
1717         pc->pc_map[2] = PC_FREE2;
1718         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1719         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1720         mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
1721         pv = &pc->pc_pventry[0];
1722         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1723         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_count, 1));
1724         PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, _NPCPV - 1));
1725         return (pv);
1726 }
1727
1728 /*
1729  * Ensure that the number of spare PV entries in the specified pmap meets or
1730  * exceeds the given count, "needed".
1731  *
1732  * The given PV list lock may be released.
1733  */
1734 static void
1735 reserve_pv_entries(pmap_t pmap, int needed, struct rwlock **lockp)
1736 {
1737         struct pch new_tail;
1738         struct pv_chunk *pc;
1739         vm_page_t m;
1740         int avail, free;
1741         bool reclaimed;
1742
1743         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1744         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1745         KASSERT(lockp != NULL, ("reserve_pv_entries: lockp is NULL"));
1746
1747         /*
1748          * Newly allocated PV chunks must be stored in a private list until
1749          * the required number of PV chunks have been allocated.  Otherwise,
1750          * reclaim_pv_chunk() could recycle one of these chunks.  In
1751          * contrast, these chunks must be added to the pmap upon allocation.
1752          */
1753         TAILQ_INIT(&new_tail);
1754 retry:
1755         avail = 0;
1756         TAILQ_FOREACH(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list) {
1757                 bit_count((bitstr_t *)pc->pc_map, 0,
1758                     sizeof(pc->pc_map) * NBBY, &free);
1759                 if (free == 0)
1760                         break;
1761                 avail += free;
1762                 if (avail >= needed)
1763                         break;
1764         }
1765         for (reclaimed = false; avail < needed; avail += _NPCPV) {
1766                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1767                     VM_ALLOC_WIRED);
1768                 if (m == NULL) {
1769                         m = reclaim_pv_chunk(pmap, lockp);
1770                         if (m == NULL)
1771                                 goto retry;
1772                         reclaimed = true;
1773                 }
1774                 /* XXX PV STATS */
1775 #if 0
1776                 dump_add_page(m->phys_addr);
1777 #endif
1778                 pc = (void *)PHYS_TO_DMAP(m->phys_addr);
1779                 pc->pc_pmap = pmap;
1780                 pc->pc_map[0] = PC_FREE0;
1781                 pc->pc_map[1] = PC_FREE1;
1782                 pc->pc_map[2] = PC_FREE2;
1783                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1784                 TAILQ_INSERT_TAIL(&new_tail, pc, pc_lru);
1785
1786                 /*
1787                  * The reclaim might have freed a chunk from the current pmap.
1788                  * If that chunk contained available entries, we need to
1789                  * re-count the number of available entries.
1790                  */
1791                 if (reclaimed)
1792                         goto retry;
1793         }
1794         if (!TAILQ_EMPTY(&new_tail)) {
1795                 mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1796                 TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &new_tail, pc_lru);
1797                 mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
1798         }
1799 }
1800
1801 /*
1802  * First find and then remove the pv entry for the specified pmap and virtual
1803  * address from the specified pv list.  Returns the pv entry if found and NULL
1804  * otherwise.  This operation can be performed on pv lists for either 4KB or
1805  * 2MB page mappings.
1806  */
1807 static __inline pv_entry_t
1808 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1809 {
1810         pv_entry_t pv;
1811
1812         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1813         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
1814                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
1815                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
1816                         pvh->pv_gen++;
1817                         break;
1818                 }
1819         }
1820         return (pv);
1821 }
1822
1823 /*
1824  * First find and then destroy the pv entry for the specified pmap and virtual
1825  * address.  This operation can be performed on pv lists for either 4KB or 2MB
1826  * page mappings.
1827  */
1828 static void
1829 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1830 {
1831         pv_entry_t pv;
1832
1833         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
1834
1835         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found for %#lx", va));
1836         free_pv_entry(pmap, pv);
1837 }
1838
1839 /*
1840  * Conditionally create the PV entry for a 4KB page mapping if the required
1841  * memory can be allocated without resorting to reclamation.
1842  */
1843 static boolean_t
1844 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
1845     struct rwlock **lockp)
1846 {
1847         pv_entry_t pv;
1848
1849         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1850         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1851         /* Pass NULL instead of the lock pointer to disable reclamation. */
1852         if ((pv = get_pv_entry(pmap, NULL)) != NULL) {
1853                 pv->pv_va = va;
1854                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m);
1855                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
1856                 m->md.pv_gen++;
1857                 return (TRUE);
1858         } else
1859                 return (FALSE);
1860 }
1861
1862 /*
1863  * After demotion from a 2MB page mapping to 512 4KB page mappings,
1864  * destroy the pv entry for the 2MB page mapping and reinstantiate the pv
1865  * entries for each of the 4KB page mappings.
1866  */
1867 static void __unused
1868 pmap_pv_demote_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa,
1869     struct rwlock **lockp)
1870 {
1871         struct md_page *pvh;
1872         struct pv_chunk *pc;
1873         pv_entry_t pv;
1874         vm_page_t m;
1875         vm_offset_t va_last;
1876         int bit, field;
1877
1878         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1879         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1880         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa);
1881
1882         /*
1883          * Transfer the 2mpage's pv entry for this mapping to the first
1884          * page's pv list.  Once this transfer begins, the pv list lock
1885          * must not be released until the last pv entry is reinstantiated.
1886          */
1887         pvh = pa_to_pvh(pa);
1888         va &= ~L2_OFFSET;
1889         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
1890         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_l2: pv not found"));
1891         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1892         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
1893         m->md.pv_gen++;
1894         /* Instantiate the remaining 511 pv entries. */
1895         va_last = va + L2_SIZE - PAGE_SIZE;
1896         for (;;) {
1897                 pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
1898                 KASSERT(pc->pc_map[0] != 0 || pc->pc_map[1] != 0 ||
1899                     pc->pc_map[2] != 0, ("pmap_pv_demote_l2: missing spare"));
1900                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
1901                         while (pc->pc_map[field] != 0) {
1902                                 bit = ffsl(pc->pc_map[field]) - 1;
1903                                 pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
1904                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 64 + bit];
1905                                 va += PAGE_SIZE;
1906                                 pv->pv_va = va;
1907                                 m++;
1908                                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
1909                             ("pmap_pv_demote_l2: page %p is not managed", m));
1910                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
1911                                 m->md.pv_gen++;
1912                                 if (va == va_last)
1913                                         goto out;
1914                         }
1915                 }
1916                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1917                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1918         }
1919 out:
1920         if (pc->pc_map[0] == 0 && pc->pc_map[1] == 0 && pc->pc_map[2] == 0) {
1921                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1922                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1923         }
1924         /* XXX PV stats */
1925 }
1926
1927 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1928 static void
1929 pmap_pv_promote_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa,
1930     struct rwlock **lockp)
1931 {
1932         struct md_page *pvh;
1933         pv_entry_t pv;
1934         vm_page_t m;
1935         vm_offset_t va_last;
1936
1937         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1938         KASSERT((va & L2_OFFSET) == 0,
1939             ("pmap_pv_promote_l2: misaligned va %#lx", va));
1940
1941         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa);
1942
1943         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1944         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
1945         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_l2: pv for %#lx not found", va));
1946         pvh = pa_to_pvh(pa);
1947         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
1948         pvh->pv_gen++;
1949
1950         va_last = va + L2_SIZE - PAGE_SIZE;
1951         do {
1952                 m++;
1953                 va += PAGE_SIZE;
1954                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
1955         } while (va < va_last);
1956 }
1957 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
1958
1959 /*
1960  * Create the PV entry for a 2MB page mapping.  Always returns true unless the
1961  * flag PMAP_ENTER_NORECLAIM is specified.  If that flag is specified, returns
1962  * false if the PV entry cannot be allocated without resorting to reclamation.
1963  */
1964 static bool
1965 pmap_pv_insert_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t l2e, u_int flags,
1966     struct rwlock **lockp)
1967 {
1968         struct md_page *pvh;
1969         pv_entry_t pv;
1970         vm_paddr_t pa;
1971
1972         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1973         /* Pass NULL instead of the lock pointer to disable reclamation. */
1974         if ((pv = get_pv_entry(pmap, (flags & PMAP_ENTER_NORECLAIM) != 0 ?
1975             NULL : lockp)) == NULL)
1976                 return (false);
1977         pv->pv_va = va;
1978         pa = PTE_TO_PHYS(l2e);
1979         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa);
1980         pvh = pa_to_pvh(pa);
1981         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
1982         pvh->pv_gen++;
1983         return (true);
1984 }
1985
1986 static void
1987 pmap_remove_kernel_l2(pmap_t pmap, pt_entry_t *l2, vm_offset_t va)
1988 {
1989         pt_entry_t newl2, oldl2;
1990         vm_page_t ml3;
1991         vm_paddr_t ml3pa;
1992
1993         KASSERT(!VIRT_IN_DMAP(va), ("removing direct mapping of %#lx", va));
1994         KASSERT(pmap == kernel_pmap, ("pmap %p is not kernel_pmap", pmap));
1995         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1996
1997         ml3 = pmap_remove_pt_page(pmap, va);
1998         if (ml3 == NULL)
1999                 panic("pmap_remove_kernel_l2: Missing pt page");
2000
2001         ml3pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ml3);
2002         newl2 = ml3pa | PTE_V;
2003
2004         /*
2005          * If this page table page was unmapped by a promotion, then it
2006          * contains valid mappings.  Zero it to invalidate those mappings.
2007          */
2008         if (ml3->valid != 0)
2009                 pagezero((void *)PHYS_TO_DMAP(ml3pa));
2010
2011         /*
2012          * Demote the mapping.
2013          */
2014         oldl2 = pmap_load_store(l2, newl2);
2015         KASSERT(oldl2 == 0, ("%s: found existing mapping at %p: %#lx",
2016             __func__, l2, oldl2));
2017 }
2018
2019 /*
2020  * pmap_remove_l2: Do the things to unmap a level 2 superpage.
2021  */
2022 static int
2023 pmap_remove_l2(pmap_t pmap, pt_entry_t *l2, vm_offset_t sva,
2024     pd_entry_t l1e, struct spglist *free, struct rwlock **lockp)
2025 {
2026         struct md_page *pvh;
2027         pt_entry_t oldl2;
2028         vm_offset_t eva, va;
2029         vm_page_t m, ml3;
2030
2031         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2032         KASSERT((sva & L2_OFFSET) == 0, ("pmap_remove_l2: sva is not aligned"));
2033         oldl2 = pmap_load_clear(l2);
2034         KASSERT((oldl2 & PTE_RWX) != 0,
2035             ("pmap_remove_l2: L2e %lx is not a superpage mapping", oldl2));
2036
2037         /*
2038          * The sfence.vma documentation states that it is sufficient to specify
2039          * a single address within a superpage mapping.  However, since we do
2040          * not perform any invalidation upon promotion, TLBs may still be
2041          * caching 4KB mappings within the superpage, so we must invalidate the
2042          * entire range.
2043          */
2044         pmap_invalidate_range(pmap, sva, sva + L2_SIZE);
2045         if ((oldl2 & PTE_SW_WIRED) != 0)
2046                 pmap->pm_stats.wired_count -= L2_SIZE / PAGE_SIZE;
2047         pmap_resident_count_dec(pmap, L2_SIZE / PAGE_SIZE);
2048         if ((oldl2 & PTE_SW_MANAGED) != 0) {
2049                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, PTE_TO_PHYS(oldl2));
2050                 pvh = pa_to_pvh(PTE_TO_PHYS(oldl2));
2051                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2052                 eva = sva + L2_SIZE;
2053                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_TO_PHYS(oldl2));
2054                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2055                         if ((oldl2 & PTE_D) != 0)
2056                                 vm_page_dirty(m);
2057                         if ((oldl2 & PTE_A) != 0)
2058                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2059                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2060                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2061                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2062                 }
2063         }
2064         if (pmap == kernel_pmap) {
2065                 pmap_remove_kernel_l2(pmap, l2, sva);
2066         } else {
2067                 ml3 = pmap_remove_pt_page(pmap, sva);
2068                 if (ml3 != NULL) {
2069                         KASSERT(ml3->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
2070                             ("pmap_remove_l2: l3 page not promoted"));
2071                         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
2072                         KASSERT(ml3->ref_count == Ln_ENTRIES,
2073                             ("pmap_remove_l2: l3 page ref count error"));
2074                         ml3->ref_count = 1;
2075                         vm_page_unwire_noq(ml3);
2076                         pmap_add_delayed_free_list(ml3, free, FALSE);
2077                 }
2078         }
2079         return (pmap_unuse_pt(pmap, sva, l1e, free));
2080 }
2081
2082 /*
2083  * pmap_remove_l3: do the things to unmap a page in a process
2084  */
2085 static int
2086 pmap_remove_l3(pmap_t pmap, pt_entry_t *l3, vm_offset_t va, 
2087     pd_entry_t l2e, struct spglist *free, struct rwlock **lockp)
2088 {
2089         struct md_page *pvh;
2090         pt_entry_t old_l3;
2091         vm_paddr_t phys;
2092         vm_page_t m;
2093
2094         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2095         old_l3 = pmap_load_clear(l3);
2096         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2097         if (old_l3 & PTE_SW_WIRED)
2098                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2099         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
2100         if (old_l3 & PTE_SW_MANAGED) {
2101                 phys = PTE_TO_PHYS(old_l3);
2102                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
2103                 if ((old_l3 & PTE_D) != 0)
2104                         vm_page_dirty(m);
2105                 if (old_l3 & PTE_A)
2106                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2107                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m);
2108                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2109                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2110                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2111                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2112                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2113                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2114                 }
2115         }
2116
2117         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, l2e, free));
2118 }
2119
2120 /*
2121  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2122  *
2123  *      It is assumed that the start and end are properly
2124  *      rounded to the page size.
2125  */
2126 void
2127 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2128 {
2129         struct spglist free;
2130         struct rwlock *lock;
2131         vm_offset_t va, va_next;
2132         pd_entry_t *l1, *l2, l2e;
2133         pt_entry_t *l3;
2134
2135         /*
2136          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2137          */
2138         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2139                 return;
2140
2141         SLIST_INIT(&free);
2142
2143         rw_rlock(&pvh_global_lock);
2144         PMAP_LOCK(pmap);
2145
2146         lock = NULL;
2147         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2148                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2149                         break;
2150
2151                 l1 = pmap_l1(pmap, sva);
2152                 if (pmap_load(l1) == 0) {
2153                         va_next = (sva + L1_SIZE) & ~L1_OFFSET;
2154                         if (va_next < sva)
2155                                 va_next = eva;
2156                         continue;
2157                 }
2158
2159                 /*
2160                  * Calculate index for next page table.
2161                  */
2162                 va_next = (sva + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
2163                 if (va_next < sva)
2164                         va_next = eva;
2165
2166                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, sva);
2167                 if (l2 == NULL)
2168                         continue;
2169                 if ((l2e = pmap_load(l2)) == 0)
2170                         continue;
2171                 if ((l2e & PTE_RWX) != 0) {
2172                         if (sva + L2_SIZE == va_next && eva >= va_next) {
2173                                 (void)pmap_remove_l2(pmap, l2, sva,
2174                                     pmap_load(l1), &free, &lock);
2175                                 continue;
2176                         } else if (!pmap_demote_l2_locked(pmap, l2, sva,
2177                             &lock)) {
2178                                 /*
2179                                  * The large page mapping was destroyed.
2180                                  */
2181                                 continue;
2182                         }
2183                         l2e = pmap_load(l2);
2184                 }
2185
2186                 /*
2187                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2188                  * by the current page table page, or to the end of the
2189                  * range being removed.
2190                  */
2191                 if (va_next > eva)
2192                         va_next = eva;
2193
2194                 va = va_next;
2195                 for (l3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva); sva != va_next; l3++,
2196                     sva += L3_SIZE) {
2197                         if (pmap_load(l3) == 0) {
2198                                 if (va != va_next) {
2199                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
2200                                         va = va_next;
2201                                 }
2202                                 continue;
2203                         }
2204                         if (va == va_next)
2205                                 va = sva;
2206                         if (pmap_remove_l3(pmap, l3, sva, l2e, &free, &lock)) {
2207                                 sva += L3_SIZE;
2208                                 break;
2209                         }
2210                 }
2211                 if (va != va_next)
2212                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
2213         }
2214         if (lock != NULL)
2215                 rw_wunlock(lock);
2216         rw_runlock(&pvh_global_lock);
2217         PMAP_UNLOCK(pmap);
2218         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
2219 }
2220
2221 /*
2222  *      Routine:        pmap_remove_all
2223  *      Function:
2224  *              Removes this physical page from
2225  *              all physical maps in which it resides.
2226  *              Reflects back modify bits to the pager.
2227  *
2228  *      Notes:
2229  *              Original versions of this routine were very
2230  *              inefficient because they iteratively called
2231  *              pmap_remove (slow...)
2232  */
2233
2234 void
2235 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2236 {
2237         struct spglist free;
2238         struct md_page *pvh;
2239         pmap_t pmap;
2240         pt_entry_t *l3, l3e;
2241         pd_entry_t *l2, l2e;
2242         pv_entry_t pv;
2243         vm_offset_t va;
2244
2245         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2246             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
2247         SLIST_INIT(&free);
2248         pvh = (m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ? &pv_dummy :
2249             pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2250
2251         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2252         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
2253                 pmap = PV_PMAP(pv);
2254                 PMAP_LOCK(pmap);
2255                 va = pv->pv_va;
2256                 l2 = pmap_l2(pmap, va);
2257                 (void)pmap_demote_l2(pmap, l2, va);
2258                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2259         }
2260         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2261                 pmap = PV_PMAP(pv);
2262                 PMAP_LOCK(pmap);
2263                 pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
2264                 l2 = pmap_l2(pmap, pv->pv_va);
2265                 KASSERT(l2 != NULL, ("pmap_remove_all: no l2 table found"));
2266                 l2e = pmap_load(l2);
2267
2268                 KASSERT((l2e & PTE_RX) == 0,
2269                     ("pmap_remove_all: found a superpage in %p's pv list", m));
2270
2271                 l3 = pmap_l2_to_l3(l2, pv->pv_va);
2272                 l3e = pmap_load_clear(l3);
2273                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
2274                 if (l3e & PTE_SW_WIRED)
2275                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2276                 if ((l3e & PTE_A) != 0)
2277                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2278
2279                 /*
2280                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2281                  */
2282                 if ((l3e & PTE_D) != 0)
2283                         vm_page_dirty(m);
2284                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pmap_load(l2), &free);
2285                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2286                 m->md.pv_gen++;
2287                 free_pv_entry(pmap, pv);
2288                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2289         }
2290         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2291         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2292         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
2293 }
2294
2295 /*
2296  *      Set the physical protection on the
2297  *      specified range of this map as requested.
2298  */
2299 void
2300 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2301 {
2302         pd_entry_t *l1, *l2, l2e;
2303         pt_entry_t *l3, l3e, mask;
2304         vm_page_t m, mt;
2305         vm_paddr_t pa;
2306         vm_offset_t va_next;
2307         bool anychanged, pv_lists_locked;
2308
2309         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2310                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2311                 return;
2312         }
2313
2314         if ((prot & (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE)) ==
2315             (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE))
2316                 return;
2317
2318         anychanged = false;
2319         pv_lists_locked = false;
2320         mask = 0;
2321         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
2322                 mask |= PTE_W | PTE_D;
2323         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
2324                 mask |= PTE_X;
2325 resume:
2326         PMAP_LOCK(pmap);
2327         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2328                 l1 = pmap_l1(pmap, sva);
2329                 if (pmap_load(l1) == 0) {
2330                         va_next = (sva + L1_SIZE) & ~L1_OFFSET;
2331                         if (va_next < sva)
2332                                 va_next = eva;
2333                         continue;
2334                 }
2335
2336                 va_next = (sva + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
2337                 if (va_next < sva)
2338                         va_next = eva;
2339
2340                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, sva);
2341                 if (l2 == NULL || (l2e = pmap_load(l2)) == 0)
2342                         continue;
2343                 if ((l2e & PTE_RWX) != 0) {
2344                         if (sva + L2_SIZE == va_next && eva >= va_next) {
2345 retryl2:
2346                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0 &&
2347                                     (l2e & (PTE_SW_MANAGED | PTE_D)) ==
2348                                     (PTE_SW_MANAGED | PTE_D)) {
2349                                         pa = PTE_TO_PHYS(l2e);
2350                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2351                                         for (mt = m; mt < &m[Ln_ENTRIES]; mt++)
2352                                                 vm_page_dirty(mt);
2353                                 }
2354                                 if (!atomic_fcmpset_long(l2, &l2e, l2e & ~mask))
2355                                         goto retryl2;
2356                                 anychanged = true;
2357                         } else {
2358                                 if (!pv_lists_locked) {
2359                                         pv_lists_locked = true;
2360                                         if (!rw_try_rlock(&pvh_global_lock)) {
2361                                                 if (anychanged)
2362                                                         pmap_invalidate_all(
2363                                                             pmap);
2364                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2365                                                 rw_rlock(&pvh_global_lock);
2366                                                 goto resume;
2367                                         }
2368                                 }
2369                                 if (!pmap_demote_l2(pmap, l2, sva)) {
2370                                         /*
2371                                          * The large page mapping was destroyed.
2372                                          */
2373                                         continue;
2374                                 }
2375                         }
2376                 }
2377
2378                 if (va_next > eva)
2379                         va_next = eva;
2380
2381                 for (l3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva); sva != va_next; l3++,
2382                     sva += L3_SIZE) {
2383                         l3e = pmap_load(l3);
2384 retryl3:
2385                         if ((l3e & PTE_V) == 0)
2386                                 continue;
2387                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0 &&
2388                             (l3e & (PTE_SW_MANAGED | PTE_D)) ==
2389                             (PTE_SW_MANAGED | PTE_D)) {
2390                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_TO_PHYS(l3e));
2391                                 vm_page_dirty(m);
2392                         }
2393                         if (!atomic_fcmpset_long(l3, &l3e, l3e & ~mask))
2394                                 goto retryl3;
2395                         anychanged = true;
2396                 }
2397         }
2398         if (anychanged)
2399                 pmap_invalidate_all(pmap);
2400         if (pv_lists_locked)
2401                 rw_runlock(&pvh_global_lock);
2402         PMAP_UNLOCK(pmap);
2403 }
2404
2405 int
2406 pmap_fault_fixup(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t ftype)
2407 {
2408         pd_entry_t *l2, l2e;
2409         pt_entry_t bits, *pte, oldpte;
2410         int rv;
2411
2412         rv = 0;
2413         PMAP_LOCK(pmap);
2414         l2 = pmap_l2(pmap, va);
2415         if (l2 == NULL || ((l2e = pmap_load(l2)) & PTE_V) == 0)
2416                 goto done;
2417         if ((l2e & PTE_RWX) == 0) {
2418                 pte = pmap_l2_to_l3(l2, va);
2419                 if (pte == NULL || ((oldpte = pmap_load(pte) & PTE_V)) == 0)
2420                         goto done;
2421         } else {
2422                 pte = l2;
2423                 oldpte = l2e;
2424         }
2425
2426         if ((pmap != kernel_pmap && (oldpte & PTE_U) == 0) ||
2427             (ftype == VM_PROT_WRITE && (oldpte & PTE_W) == 0) ||
2428             (ftype == VM_PROT_EXECUTE && (oldpte & PTE_X) == 0) ||
2429             (ftype == VM_PROT_READ && (oldpte & PTE_R) == 0))
2430                 goto done;
2431
2432         bits = PTE_A;
2433         if (ftype == VM_PROT_WRITE)
2434                 bits |= PTE_D;
2435
2436         /*
2437          * Spurious faults can occur if the implementation caches invalid
2438          * entries in the TLB, or if simultaneous accesses on multiple CPUs
2439          * race with each other.
2440          */
2441         if ((oldpte & bits) != bits)
2442                 pmap_store_bits(pte, bits);
2443         sfence_vma();
2444         rv = 1;
2445 done:
2446         PMAP_UNLOCK(pmap);
2447         return (rv);
2448 }
2449
2450 static bool
2451 pmap_demote_l2(pmap_t pmap, pd_entry_t *l2, vm_offset_t va)
2452 {
2453         struct rwlock *lock;
2454         bool rv;
2455
2456         lock = NULL;
2457         rv = pmap_demote_l2_locked(pmap, l2, va, &lock);
2458         if (lock != NULL)
2459                 rw_wunlock(lock);
2460         return (rv);
2461 }
2462
2463 /*
2464  * Tries to demote a 2MB page mapping.  If demotion fails, the 2MB page
2465  * mapping is invalidated.
2466  */
2467 static bool
2468 pmap_demote_l2_locked(pmap_t pmap, pd_entry_t *l2, vm_offset_t va,
2469     struct rwlock **lockp)
2470 {
2471         struct spglist free;
2472         vm_page_t mpte;
2473         pd_entry_t newl2, oldl2;
2474         pt_entry_t *firstl3, newl3;
2475         vm_paddr_t mptepa;
2476         int i;
2477
2478         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2479
2480         oldl2 = pmap_load(l2);
2481         KASSERT((oldl2 & PTE_RWX) != 0,
2482             ("pmap_demote_l2_locked: oldl2 is not a leaf entry"));
2483         if ((oldl2 & PTE_A) == 0 || (mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va)) ==
2484             NULL) {
2485                 if ((oldl2 & PTE_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2486                     pmap_l2_pindex(va), (VIRT_IN_DMAP(va) ? VM_ALLOC_INTERRUPT :
2487                     VM_ALLOC_NORMAL) | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) ==
2488                     NULL) {
2489                         SLIST_INIT(&free);
2490                         (void)pmap_remove_l2(pmap, l2, va & ~L2_OFFSET,
2491                             pmap_load(pmap_l1(pmap, va)), &free, lockp);
2492                         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2493                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_l2_locked: "
2494                             "failure for va %#lx in pmap %p", va, pmap);
2495                         return (false);
2496                 }
2497                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2498                         mpte->ref_count = Ln_ENTRIES;
2499                         pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
2500                 }
2501         }
2502         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2503         firstl3 = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(mptepa);
2504         newl2 = ((mptepa / PAGE_SIZE) << PTE_PPN0_S) | PTE_V;
2505         KASSERT((oldl2 & PTE_A) != 0,
2506             ("pmap_demote_l2_locked: oldl2 is missing PTE_A"));
2507         KASSERT((oldl2 & (PTE_D | PTE_W)) != PTE_W,
2508             ("pmap_demote_l2_locked: oldl2 is missing PTE_D"));
2509         newl3 = oldl2;
2510
2511         /*
2512          * If the page table page is not leftover from an earlier promotion,
2513          * initialize it.
2514          */
2515         if (mpte->valid == 0) {
2516                 for (i = 0; i < Ln_ENTRIES; i++)
2517                         pmap_store(firstl3 + i, newl3 + (i << PTE_PPN0_S));
2518         }
2519         KASSERT(PTE_TO_PHYS(pmap_load(firstl3)) == PTE_TO_PHYS(newl3),
2520             ("pmap_demote_l2_locked: firstl3 and newl3 map different physical "
2521             "addresses"));
2522
2523         /*
2524          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2525          * entries.
2526          */
2527         if ((pmap_load(firstl3) & PTE_PROMOTE) != (newl3 & PTE_PROMOTE))
2528                 for (i = 0; i < Ln_ENTRIES; i++)
2529                         pmap_store(firstl3 + i, newl3 + (i << PTE_PPN0_S));
2530
2531         /*
2532          * The spare PV entries must be reserved prior to demoting the
2533          * mapping, that is, prior to changing the L2 entry.  Otherwise, the
2534          * state of the L2 entry and the PV lists will be inconsistent, which
2535          * can result in reclaim_pv_chunk() attempting to remove a PV entry from
2536          * the wrong PV list and pmap_pv_demote_l2() failing to find the
2537          * expected PV entry for the 2MB page mapping that is being demoted.
2538          */
2539         if ((oldl2 & PTE_SW_MANAGED) != 0)
2540                 reserve_pv_entries(pmap, Ln_ENTRIES - 1, lockp);
2541
2542         /*
2543          * Demote the mapping.
2544          */
2545         pmap_store(l2, newl2);
2546
2547         /*
2548          * Demote the PV entry.
2549          */
2550         if ((oldl2 & PTE_SW_MANAGED) != 0)
2551                 pmap_pv_demote_l2(pmap, va, PTE_TO_PHYS(oldl2), lockp);
2552
2553         atomic_add_long(&pmap_l2_demotions, 1);
2554         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_l2_locked: success for va %#lx in pmap %p",
2555             va, pmap);
2556         return (true);
2557 }
2558
2559 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2560 static void
2561 pmap_promote_l2(pmap_t pmap, pd_entry_t *l2, vm_offset_t va,
2562     struct rwlock **lockp)
2563 {
2564         pt_entry_t *firstl3, *l3;
2565         vm_paddr_t pa;
2566         vm_page_t ml3;
2567
2568         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2569
2570         va &= ~L2_OFFSET;
2571         KASSERT((pmap_load(l2) & PTE_RWX) == 0,
2572             ("pmap_promote_l2: invalid l2 entry %p", l2));
2573
2574         firstl3 = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(PTE_TO_PHYS(pmap_load(l2)));
2575         pa = PTE_TO_PHYS(pmap_load(firstl3));
2576         if ((pa & L2_OFFSET) != 0) {
2577                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_l2: failure for va %#lx pmap %p",
2578                     va, pmap);
2579                 atomic_add_long(&pmap_l2_p_failures, 1);
2580                 return;
2581         }
2582
2583         pa += PAGE_SIZE;
2584         for (l3 = firstl3 + 1; l3 < firstl3 + Ln_ENTRIES; l3++) {
2585                 if (PTE_TO_PHYS(pmap_load(l3)) != pa) {
2586                         CTR2(KTR_PMAP,
2587                             "pmap_promote_l2: failure for va %#lx pmap %p",
2588                             va, pmap);
2589                         atomic_add_long(&pmap_l2_p_failures, 1);
2590                         return;
2591                 }
2592                 if ((pmap_load(l3) & PTE_PROMOTE) !=
2593                     (pmap_load(firstl3) & PTE_PROMOTE)) {
2594                         CTR2(KTR_PMAP,
2595                             "pmap_promote_l2: failure for va %#lx pmap %p",
2596                             va, pmap);
2597                         atomic_add_long(&pmap_l2_p_failures, 1);
2598                         return;
2599                 }
2600                 pa += PAGE_SIZE;
2601         }
2602
2603         ml3 = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_TO_PHYS(pmap_load(l2)));
2604         KASSERT(ml3->pindex == pmap_l2_pindex(va),
2605             ("pmap_promote_l2: page table page's pindex is wrong"));
2606         if (pmap_insert_pt_page(pmap, ml3, true)) {
2607                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_l2: failure for va %#lx pmap %p",
2608                     va, pmap);
2609                 atomic_add_long(&pmap_l2_p_failures, 1);
2610                 return;
2611         }
2612
2613         if ((pmap_load(firstl3) & PTE_SW_MANAGED) != 0)
2614                 pmap_pv_promote_l2(pmap, va, PTE_TO_PHYS(pmap_load(firstl3)),
2615                     lockp);
2616
2617         pmap_store(l2, pmap_load(firstl3));
2618
2619         atomic_add_long(&pmap_l2_promotions, 1);
2620         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_l2: success for va %#lx in pmap %p", va,
2621             pmap);
2622 }
2623 #endif
2624
2625 /*
2626  *      Insert the given physical page (p) at
2627  *      the specified virtual address (v) in the
2628  *      target physical map with the protection requested.
2629  *
2630  *      If specified, the page will be wired down, meaning
2631  *      that the related pte can not be reclaimed.
2632  *
2633  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
2634  *      or lose information.  That is, this routine must actually
2635  *      insert this page into the given map NOW.
2636  */
2637 int
2638 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2639     u_int flags, int8_t psind)
2640 {
2641         struct rwlock *lock;
2642         pd_entry_t *l1, *l2, l2e;
2643         pt_entry_t new_l3, orig_l3;
2644         pt_entry_t *l3;
2645         pv_entry_t pv;
2646         vm_paddr_t opa, pa, l2_pa, l3_pa;
2647         vm_page_t mpte, om, l2_m, l3_m;
2648         pt_entry_t entry;
2649         pn_t l2_pn, l3_pn, pn;
2650         int rv;
2651         bool nosleep;
2652
2653         va = trunc_page(va);
2654         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
2655                 VM_PAGE_OBJECT_BUSY_ASSERT(m);
2656         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2657         pn = (pa / PAGE_SIZE);
2658
2659         new_l3 = PTE_V | PTE_R | PTE_A;
2660         if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
2661                 new_l3 |= PTE_X;
2662         if (flags & VM_PROT_WRITE)
2663                 new_l3 |= PTE_D;
2664         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2665                 new_l3 |= PTE_W;
2666         if (va < VM_MAX_USER_ADDRESS)
2667                 new_l3 |= PTE_U;
2668
2669         new_l3 |= (pn << PTE_PPN0_S);
2670         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
2671                 new_l3 |= PTE_SW_WIRED;
2672
2673         /*
2674          * Set modified bit gratuitously for writeable mappings if
2675          * the page is unmanaged. We do not want to take a fault
2676          * to do the dirty bit accounting for these mappings.
2677          */
2678         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0) {
2679                 if (prot & VM_PROT_WRITE)
2680                         new_l3 |= PTE_D;
2681         } else
2682                 new_l3 |= PTE_SW_MANAGED;
2683
2684         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter: %.16lx -> %.16lx", va, pa);
2685
2686         lock = NULL;
2687         mpte = NULL;
2688         rw_rlock(&pvh_global_lock);
2689         PMAP_LOCK(pmap);
2690         if (psind == 1) {
2691                 /* Assert the required virtual and physical alignment. */
2692                 KASSERT((va & L2_OFFSET) == 0,
2693                     ("pmap_enter: va %#lx unaligned", va));
2694                 KASSERT(m->psind > 0, ("pmap_enter: m->psind < psind"));
2695                 rv = pmap_enter_l2(pmap, va, new_l3, flags, m, &lock);
2696                 goto out;
2697         }
2698
2699         l2 = pmap_l2(pmap, va);
2700         if (l2 != NULL && ((l2e = pmap_load(l2)) & PTE_V) != 0 &&
2701             ((l2e & PTE_RWX) == 0 || pmap_demote_l2_locked(pmap, l2,
2702             va, &lock))) {
2703                 l3 = pmap_l2_to_l3(l2, va);
2704                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2705                         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_TO_PHYS(pmap_load(l2)));
2706                         mpte->ref_count++;
2707                 }
2708         } else if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2709                 nosleep = (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0;
2710                 mpte = pmap_alloc_l3(pmap, va, nosleep ? NULL : &lock);
2711                 if (mpte == NULL && nosleep) {
2712                         CTR0(KTR_PMAP, "pmap_enter: mpte == NULL");
2713                         if (lock != NULL)
2714                                 rw_wunlock(lock);
2715                         rw_runlock(&pvh_global_lock);
2716                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2717                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
2718                 }
2719                 l3 = pmap_l3(pmap, va);
2720         } else {
2721                 l3 = pmap_l3(pmap, va);
2722                 /* TODO: This is not optimal, but should mostly work */
2723                 if (l3 == NULL) {
2724                         if (l2 == NULL) {
2725                                 l2_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2726                                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2727                                     VM_ALLOC_ZERO);
2728                                 if (l2_m == NULL)
2729                                         panic("pmap_enter: l2 pte_m == NULL");
2730                                 if ((l2_m->flags & PG_ZERO) == 0)
2731                                         pmap_zero_page(l2_m);
2732
2733                                 l2_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(l2_m);
2734                                 l2_pn = (l2_pa / PAGE_SIZE);
2735
2736                                 l1 = pmap_l1(pmap, va);
2737                                 entry = (PTE_V);
2738                                 entry |= (l2_pn << PTE_PPN0_S);
2739                                 pmap_store(l1, entry);
2740                                 pmap_distribute_l1(pmap, pmap_l1_index(va), entry);
2741                                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, va);
2742                         }
2743
2744                         l3_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2745                             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
2746                         if (l3_m == NULL)
2747                                 panic("pmap_enter: l3 pte_m == NULL");
2748                         if ((l3_m->flags & PG_ZERO) == 0)
2749                                 pmap_zero_page(l3_m);
2750
2751                         l3_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(l3_m);
2752                         l3_pn = (l3_pa / PAGE_SIZE);
2753                         entry = (PTE_V);
2754                         entry |= (l3_pn << PTE_PPN0_S);
2755                         pmap_store(l2, entry);
2756                         l3 = pmap_l2_to_l3(l2, va);
2757                 }
2758                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2759         }
2760
2761         orig_l3 = pmap_load(l3);
2762         opa = PTE_TO_PHYS(orig_l3);
2763         pv = NULL;
2764
2765         /*
2766          * Is the specified virtual address already mapped?
2767          */
2768         if ((orig_l3 & PTE_V) != 0) {
2769                 /*
2770                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2771                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2772                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2773                  * the PT page will be also.
2774                  */
2775                 if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0 &&
2776                     (orig_l3 & PTE_SW_WIRED) == 0)
2777                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2778                 else if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) == 0 &&
2779                     (orig_l3 & PTE_SW_WIRED) != 0)
2780                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2781
2782                 /*
2783                  * Remove the extra PT page reference.
2784                  */
2785                 if (mpte != NULL) {
2786                         mpte->ref_count--;
2787                         KASSERT(mpte->ref_count > 0,
2788                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
2789                              " va: 0x%lx", va));
2790                 }
2791
2792                 /*
2793                  * Has the physical page changed?
2794                  */
2795                 if (opa == pa) {
2796                         /*
2797                          * No, might be a protection or wiring change.
2798                          */
2799                         if ((orig_l3 & PTE_SW_MANAGED) != 0 &&
2800                             (new_l3 & PTE_W) != 0)
2801                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2802                         goto validate;
2803                 }
2804
2805                 /*
2806                  * The physical page has changed.  Temporarily invalidate
2807                  * the mapping.  This ensures that all threads sharing the
2808                  * pmap keep a consistent view of the mapping, which is
2809                  * necessary for the correct handling of COW faults.  It
2810                  * also permits reuse of the old mapping's PV entry,
2811                  * avoiding an allocation.
2812                  *
2813                  * For consistency, handle unmanaged mappings the same way.
2814                  */
2815                 orig_l3 = pmap_load_clear(l3);
2816                 KASSERT(PTE_TO_PHYS(orig_l3) == opa,
2817                     ("pmap_enter: unexpected pa update for %#lx", va));
2818                 if ((orig_l3 & PTE_SW_MANAGED) != 0) {
2819                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2820
2821                         /*
2822                          * The pmap lock is sufficient to synchronize with
2823                          * concurrent calls to pmap_page_test_mappings() and
2824                          * pmap_ts_referenced().
2825                          */
2826                         if ((orig_l3 & PTE_D) != 0)
2827                                 vm_page_dirty(om);
2828                         if ((orig_l3 & PTE_A) != 0)
2829                                 vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
2830                         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(&lock, opa);
2831                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
2832                         KASSERT(pv != NULL,
2833                             ("pmap_enter: no PV entry for %#lx", va));
2834                         if ((new_l3 & PTE_SW_MANAGED) == 0)
2835                                 free_pv_entry(pmap, pv);
2836                         if ((om->a.flags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
2837                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
2838                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
2839                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
2840                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
2841                 }
2842                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2843                 orig_l3 = 0;
2844         } else {
2845                 /*
2846                  * Increment the counters.
2847                  */
2848                 if ((new_l3 & PTE_SW_WIRED) != 0)
2849                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2850                 pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
2851         }
2852         /*
2853          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
2854          */
2855         if ((new_l3 & PTE_SW_MANAGED) != 0) {
2856                 if (pv == NULL) {
2857                         pv = get_pv_entry(pmap, &lock);
2858                         pv->pv_va = va;
2859                 }
2860                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(&lock, pa);
2861                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2862                 m->md.pv_gen++;
2863                 if ((new_l3 & PTE_W) != 0)
2864                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2865         }
2866
2867 validate:
2868         /*
2869          * Sync the i-cache on all harts before updating the PTE
2870          * if the new PTE is executable.
2871          */
2872         if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
2873                 pmap_sync_icache(pmap, va, PAGE_SIZE);
2874
2875         /*
2876          * Update the L3 entry.
2877          */
2878         if (orig_l3 != 0) {
2879                 orig_l3 = pmap_load_store(l3, new_l3);
2880                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2881                 KASSERT(PTE_TO_PHYS(orig_l3) == pa,
2882                     ("pmap_enter: invalid update"));
2883                 if ((orig_l3 & (PTE_D | PTE_SW_MANAGED)) ==
2884                     (PTE_D | PTE_SW_MANAGED))
2885                         vm_page_dirty(m);
2886         } else {
2887                 pmap_store(l3, new_l3);
2888         }
2889
2890 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2891         if (mpte != NULL && mpte->ref_count == Ln_ENTRIES &&
2892             pmap_ps_enabled(pmap) &&
2893             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
2894             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
2895                 pmap_promote_l2(pmap, l2, va, &lock);
2896 #endif
2897
2898         rv = KERN_SUCCESS;
2899 out:
2900         if (lock != NULL)
2901                 rw_wunlock(lock);
2902         rw_runlock(&pvh_global_lock);
2903         PMAP_UNLOCK(pmap);
2904         return (rv);
2905 }
2906
2907 /*
2908  * Tries to create a read- and/or execute-only 2MB page mapping.  Returns true
2909  * if successful.  Returns false if (1) a page table page cannot be allocated
2910  * without sleeping, (2) a mapping already exists at the specified virtual
2911  * address, or (3) a PV entry cannot be allocated without reclaiming another
2912  * PV entry.
2913  */
2914 static bool
2915 pmap_enter_2mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2916     struct rwlock **lockp)
2917 {
2918         pd_entry_t new_l2;
2919         pn_t pn;
2920
2921         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2922
2923         pn = VM_PAGE_TO_PHYS(m) / PAGE_SIZE;
2924         new_l2 = (pd_entry_t)((pn << PTE_PPN0_S) | PTE_R | PTE_V);
2925         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
2926                 new_l2 |= PTE_SW_MANAGED;
2927         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) != 0)
2928                 new_l2 |= PTE_X;
2929         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2930                 new_l2 |= PTE_U;
2931         return (pmap_enter_l2(pmap, va, new_l2, PMAP_ENTER_NOSLEEP |
2932             PMAP_ENTER_NOREPLACE | PMAP_ENTER_NORECLAIM, NULL, lockp) ==
2933             KERN_SUCCESS);
2934 }
2935
2936 /*
2937  * Tries to create the specified 2MB page mapping.  Returns KERN_SUCCESS if
2938  * the mapping was created, and either KERN_FAILURE or KERN_RESOURCE_SHORTAGE
2939  * otherwise.  Returns KERN_FAILURE if PMAP_ENTER_NOREPLACE was specified and
2940  * a mapping already exists at the specified virtual address.  Returns
2941  * KERN_RESOURCE_SHORTAGE if PMAP_ENTER_NOSLEEP was specified and a page table
2942  * page allocation failed.  Returns KERN_RESOURCE_SHORTAGE if
2943  * PMAP_ENTER_NORECLAIM was specified and a PV entry allocation failed.
2944  *
2945  * The parameter "m" is only used when creating a managed, writeable mapping.
2946  */
2947 static int
2948 pmap_enter_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t new_l2, u_int flags,
2949     vm_page_t m, struct rwlock **lockp)
2950 {
2951         struct spglist free;
2952         pd_entry_t *l2, *l3, oldl2;
2953         vm_offset_t sva;
2954         vm_page_t l2pg, mt;
2955
2956         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2957
2958         if ((l2pg = pmap_alloc_l2(pmap, va, (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0 ?
2959             NULL : lockp)) == NULL) {
2960                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_l2: failure for va %#lx in pmap %p",
2961                     va, pmap);
2962                 return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
2963         }
2964
2965         l2 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(l2pg));
2966         l2 = &l2[pmap_l2_index(va)];
2967         if ((oldl2 = pmap_load(l2)) != 0) {
2968                 KASSERT(l2pg->ref_count > 1,
2969                     ("pmap_enter_l2: l2pg's ref count is too low"));
2970                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOREPLACE) != 0) {
2971                         l2pg->ref_count--;
2972                         CTR2(KTR_PMAP,
2973                             "pmap_enter_l2: failure for va %#lx in pmap %p",
2974                             va, pmap);
2975                         return (KERN_FAILURE);
2976                 }
2977                 SLIST_INIT(&free);
2978                 if ((oldl2 & PTE_RWX) != 0)
2979                         (void)pmap_remove_l2(pmap, l2, va,
2980                             pmap_load(pmap_l1(pmap, va)), &free, lockp);
2981                 else
2982                         for (sva = va; sva < va + L2_SIZE; sva += PAGE_SIZE) {
2983                                 l3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva);
2984                                 if ((pmap_load(l3) & PTE_V) != 0 &&
2985                                     pmap_remove_l3(pmap, l3, sva, oldl2, &free,
2986                                     lockp) != 0)
2987                                         break;
2988                         }
2989                 vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2990                 if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2991                         /*
2992                          * Both pmap_remove_l2() and pmap_remove_l3() will
2993                          * leave the kernel page table page zero filled.
2994                          */
2995                         mt = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_TO_PHYS(pmap_load(l2)));
2996                         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mt, false))
2997                                 panic("pmap_enter_l2: trie insert failed");
2998                 } else
2999                         KASSERT(pmap_load(l2) == 0,
3000                             ("pmap_enter_l2: non-zero L2 entry %p", l2));
3001         }
3002
3003         if ((new_l2 & PTE_SW_MANAGED) != 0) {
3004                 /*
3005                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3006                  */
3007                 if (!pmap_pv_insert_l2(pmap, va, new_l2, flags, lockp)) {
3008                         SLIST_INIT(&free);
3009                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, va, l2pg, &free)) {
3010                                 /*
3011                                  * Although "va" is not mapped, paging-structure
3012                                  * caches could nonetheless have entries that
3013                                  * refer to the freed page table pages.
3014                                  * Invalidate those entries.
3015                                  */
3016                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3017                                 vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3018                         }
3019                         CTR2(KTR_PMAP,
3020                             "pmap_enter_l2: failure for va %#lx in pmap %p",
3021                             va, pmap);
3022                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3023                 }
3024                 if ((new_l2 & PTE_W) != 0)
3025                         for (mt = m; mt < &m[L2_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
3026                                 vm_page_aflag_set(mt, PGA_WRITEABLE);
3027         }
3028
3029         /*
3030          * Increment counters.
3031          */
3032         if ((new_l2 & PTE_SW_WIRED) != 0)
3033                 pmap->pm_stats.wired_count += L2_SIZE / PAGE_SIZE;
3034         pmap->pm_stats.resident_count += L2_SIZE / PAGE_SIZE;
3035
3036         /*
3037          * Map the superpage.
3038          */
3039         pmap_store(l2, new_l2);
3040
3041         atomic_add_long(&pmap_l2_mappings, 1);
3042         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_l2: success for va %#lx in pmap %p",
3043             va, pmap);
3044
3045         return (KERN_SUCCESS);
3046 }
3047
3048 /*
3049  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3050  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3051  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3052  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3053  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3054  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3055  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3056  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3057  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3058  * corresponding offset from m_start are mapped.
3059  */
3060 void
3061 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3062     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3063 {
3064         struct rwlock *lock;
3065         vm_offset_t va;
3066         vm_page_t m, mpte;
3067         vm_pindex_t diff, psize;
3068
3069         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
3070
3071         psize = atop(end - start);
3072         mpte = NULL;
3073         m = m_start;
3074         lock = NULL;
3075         rw_rlock(&pvh_global_lock);
3076         PMAP_LOCK(pmap);
3077         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3078                 va = start + ptoa(diff);
3079                 if ((va & L2_OFFSET) == 0 && va + L2_SIZE <= end &&
3080                     m->psind == 1 && pmap_ps_enabled(pmap) &&
3081                     pmap_enter_2mpage(pmap, va, m, prot, &lock))
3082                         m = &m[L2_SIZE / PAGE_SIZE - 1];
3083                 else
3084                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, mpte,
3085                             &lock);
3086                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3087         }
3088         if (lock != NULL)
3089                 rw_wunlock(lock);
3090         rw_runlock(&pvh_global_lock);
3091         PMAP_UNLOCK(pmap);
3092 }
3093
3094 /*
3095  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3096  * 1. Current pmap & pmap exists.
3097  * 2. Not wired.
3098  * 3. Read access.
3099  * 4. No page table pages.
3100  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3101  */
3102
3103 void
3104 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3105 {
3106         struct rwlock *lock;
3107
3108         lock = NULL;
3109         rw_rlock(&pvh_global_lock);
3110         PMAP_LOCK(pmap);
3111         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL, &lock);
3112         if (lock != NULL)
3113                 rw_wunlock(lock);
3114         rw_runlock(&pvh_global_lock);
3115         PMAP_UNLOCK(pmap);
3116 }
3117
3118 static vm_page_t
3119 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3120     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte, struct rwlock **lockp)
3121 {
3122         struct spglist free;
3123         vm_paddr_t phys;
3124         pd_entry_t *l2;
3125         pt_entry_t *l3, newl3;
3126
3127         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3128             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
3129             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3130         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
3131         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3132
3133         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_quick_locked: %p %lx", pmap, va);
3134         /*
3135          * In the case that a page table page is not
3136          * resident, we are creating it here.
3137          */
3138         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3139                 vm_pindex_t l2pindex;
3140
3141                 /*
3142                  * Calculate pagetable page index
3143                  */
3144                 l2pindex = pmap_l2_pindex(va);
3145                 if (mpte && (mpte->pindex == l2pindex)) {
3146                         mpte->ref_count++;
3147                 } else {
3148                         /*
3149                          * Get the l2 entry
3150                          */
3151                         l2 = pmap_l2(pmap, va);
3152
3153                         /*
3154                          * If the page table page is mapped, we just increment
3155                          * the hold count, and activate it.  Otherwise, we
3156                          * attempt to allocate a page table page.  If this
3157                          * attempt fails, we don't retry.  Instead, we give up.
3158                          */
3159                         if (l2 != NULL && pmap_load(l2) != 0) {
3160                                 phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l2));
3161                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
3162                                 mpte->ref_count++;
3163                         } else {
3164                                 /*
3165                                  * Pass NULL instead of the PV list lock
3166                                  * pointer, because we don't intend to sleep.
3167                                  */
3168                                 mpte = _pmap_alloc_l3(pmap, l2pindex, NULL);
3169                                 if (mpte == NULL)
3170                                         return (mpte);
3171                         }
3172                 }
3173                 l3 = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(mpte));
3174                 l3 = &l3[pmap_l3_index(va)];
3175         } else {
3176                 mpte = NULL;
3177                 l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
3178         }
3179         if (l3 == NULL)
3180                 panic("pmap_enter_quick_locked: No l3");
3181         if (pmap_load(l3) != 0) {
3182                 if (mpte != NULL) {
3183                         mpte->ref_count--;
3184                         mpte = NULL;
3185                 }
3186                 return (mpte);
3187         }
3188
3189         /*
3190          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3191          */
3192         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3193             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m, lockp)) {
3194                 if (mpte != NULL) {
3195                         SLIST_INIT(&free);
3196                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, va, mpte, &free)) {
3197                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3198                                 vm_page_free_pages_toq(&free, false);
3199                         }
3200                         mpte = NULL;
3201                 }
3202                 return (mpte);
3203         }
3204
3205         /*
3206          * Increment counters
3207          */
3208         pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
3209
3210         newl3 = ((VM_PAGE_TO_PHYS(m) / PAGE_SIZE) << PTE_PPN0_S) |
3211             PTE_V | PTE_R;
3212         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) != 0)
3213                 newl3 |= PTE_X;
3214         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3215                 newl3 |= PTE_SW_MANAGED;
3216         if (va < VM_MAX_USER_ADDRESS)
3217                 newl3 |= PTE_U;
3218
3219         /*
3220          * Sync the i-cache on all harts before updating the PTE
3221          * if the new PTE is executable.
3222          */
3223         if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
3224                 pmap_sync_icache(pmap, va, PAGE_SIZE);
3225
3226         pmap_store(l3, newl3);
3227
3228         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3229         return (mpte);
3230 }
3231
3232 /*
3233  * This code maps large physical mmap regions into the
3234  * processor address space.  Note that some shortcuts
3235  * are taken, but the code works.
3236  */
3237 void
3238 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3239     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3240 {
3241
3242         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3243         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3244             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3245 }
3246
3247 /*
3248  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
3249  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
3250  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
3251  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
3252  *
3253  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
3254  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
3255  */
3256 void
3257 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3258 {
3259         vm_offset_t va_next;
3260         pd_entry_t *l1, *l2, l2e;
3261         pt_entry_t *l3, l3e;
3262         bool pv_lists_locked;
3263
3264         pv_lists_locked = false;
3265 retry:
3266         PMAP_LOCK(pmap);
3267         for (; sva < eva; sva = va_next) {
3268                 l1 = pmap_l1(pmap, sva);
3269                 if (pmap_load(l1) == 0) {
3270                         va_next = (sva + L1_SIZE) & ~L1_OFFSET;
3271                         if (va_next < sva)
3272                                 va_next = eva;
3273                         continue;
3274                 }
3275
3276                 va_next = (sva + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
3277                 if (va_next < sva)
3278                         va_next = eva;
3279
3280                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, sva);
3281                 if ((l2e = pmap_load(l2)) == 0)
3282                         continue;
3283                 if ((l2e & PTE_RWX) != 0) {
3284                         if (sva + L2_SIZE == va_next && eva >= va_next) {
3285                                 if ((l2e & PTE_SW_WIRED) == 0)
3286                                         panic("pmap_unwire: l2 %#jx is missing "
3287                                             "PTE_SW_WIRED", (uintmax_t)l2e);
3288                                 pmap_clear_bits(l2, PTE_SW_WIRED);
3289                                 continue;
3290                         } else {
3291                                 if (!pv_lists_locked) {
3292                                         pv_lists_locked = true;
3293                                         if (!rw_try_rlock(&pvh_global_lock)) {
3294                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3295                                                 rw_rlock(&pvh_global_lock);
3296                                                 /* Repeat sva. */
3297                                                 goto retry;
3298                                         }
3299                                 }
3300                                 if (!pmap_demote_l2(pmap, l2, sva))
3301                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
3302                         }
3303                 }
3304
3305                 if (va_next > eva)
3306                         va_next = eva;
3307                 for (l3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva); sva != va_next; l3++,
3308                     sva += L3_SIZE) {
3309                         if ((l3e = pmap_load(l3)) == 0)
3310                                 continue;
3311                         if ((l3e & PTE_SW_WIRED) == 0)
3312                                 panic("pmap_unwire: l3 %#jx is missing "
3313                                     "PTE_SW_WIRED", (uintmax_t)l3e);
3314
3315                         /*
3316                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
3317                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
3318                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
3319                          */
3320                         pmap_clear_bits(l3, PTE_SW_WIRED);
3321                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3322                 }
3323         }
3324         if (pv_lists_locked)
3325                 rw_runlock(&pvh_global_lock);
3326         PMAP_UNLOCK(pmap);
3327 }
3328
3329 /*
3330  *      Copy the range specified by src_addr/len
3331  *      from the source map to the range dst_addr/len
3332  *      in the destination map.
3333  *
3334  *      This routine is only advisory and need not do anything.
3335  */
3336
3337 void
3338 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
3339     vm_offset_t src_addr)
3340 {
3341
3342 }
3343
3344 /*
3345  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping
3346  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3347  */
3348 void
3349 pmap_zero_page(vm_page_t m)
3350 {
3351         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3352
3353         pagezero((void *)va);
3354 }
3355
3356 /*
3357  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
3358  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3359  *
3360  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
3361  */
3362 void
3363 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
3364 {
3365         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3366
3367         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE)
3368                 pagezero((void *)va);
3369         else
3370                 bzero((char *)va + off, size);
3371 }
3372
3373 /*
3374  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
3375  *      page by mapping the page into virtual memory and using
3376  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
3377  *      time.
3378  */
3379 void
3380 pmap_copy_page(vm_page_t msrc, vm_page_t mdst)
3381 {
3382         vm_offset_t src = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(msrc));
3383         vm_offset_t dst = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(mdst));
3384
3385         pagecopy((void *)src, (void *)dst);
3386 }
3387
3388 int unmapped_buf_allowed = 1;
3389
3390 void
3391 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
3392     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
3393 {
3394         void *a_cp, *b_cp;
3395         vm_page_t m_a, m_b;
3396         vm_paddr_t p_a, p_b;
3397         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
3398         int cnt;
3399
3400         while (xfersize > 0) {
3401                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
3402                 m_a = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
3403                 p_a = m_a->phys_addr;
3404                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
3405                 m_b = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
3406                 p_b = m_b->phys_addr;
3407                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
3408                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
3409                 if (__predict_false(!PHYS_IN_DMAP(p_a))) {
3410                         panic("!DMAP a %lx", p_a);
3411                 } else {
3412                         a_cp = (char *)PHYS_TO_DMAP(p_a) + a_pg_offset;
3413                 }
3414                 if (__predict_false(!PHYS_IN_DMAP(p_b))) {
3415                         panic("!DMAP b %lx", p_b);
3416                 } else {
3417                         b_cp = (char *)PHYS_TO_DMAP(p_b) + b_pg_offset;
3418                 }
3419                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
3420                 a_offset += cnt;
3421                 b_offset += cnt;
3422                 xfersize -= cnt;
3423         }
3424 }
3425
3426 vm_offset_t
3427 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
3428 {
3429
3430         return (PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m)));
3431 }
3432
3433 void
3434 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
3435 {
3436 }
3437
3438 /*
3439  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
3440  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
3441  * be changed upwards or downwards in the future; it
3442  * is only necessary that true be returned for a small
3443  * subset of pmaps for proper page aging.
3444  */
3445 boolean_t
3446 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
3447 {
3448         struct md_page *pvh;
3449         struct rwlock *lock;
3450         pv_entry_t pv;
3451         int loops = 0;
3452         boolean_t rv;
3453
3454         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3455             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
3456         rv = FALSE;
3457         rw_rlock(&pvh_global_lock);
3458         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3459         rw_rlock(lock);
3460         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3461                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
3462                         rv = TRUE;
3463                         break;
3464                 }
3465                 loops++;
3466                 if (loops >= 16)
3467                         break;
3468         }
3469         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3470                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3471                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3472                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
3473                                 rv = TRUE;
3474                                 break;
3475                         }
3476                         loops++;
3477                         if (loops >= 16)
3478                                 break;
3479                 }
3480         }
3481         rw_runlock(lock);
3482         rw_runlock(&pvh_global_lock);
3483         return (rv);
3484 }
3485
3486 /*
3487  *      pmap_page_wired_mappings:
3488  *
3489  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
3490  *      that are wired.
3491  */
3492 int
3493 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
3494 {
3495         struct md_page *pvh;
3496         struct rwlock *lock;
3497         pmap_t pmap;
3498         pd_entry_t *l2;
3499         pt_entry_t *l3;
3500         pv_entry_t pv;
3501         int count, md_gen, pvh_gen;
3502
3503         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3504                 return (0);
3505         rw_rlock(&pvh_global_lock);
3506         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3507         rw_rlock(lock);
3508 restart:
3509         count = 0;
3510         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3511                 pmap = PV_PMAP(pv);
3512                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3513                         md_gen = m->md.pv_gen;
3514                         rw_runlock(lock);
3515                         PMAP_LOCK(pmap);
3516                         rw_rlock(lock);
3517                         if (md_gen != m->md.pv_gen) {
3518                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3519                                 goto restart;
3520                         }
3521                 }
3522                 l3 = pmap_l3(pmap, pv->pv_va);
3523                 if ((pmap_load(l3) & PTE_SW_WIRED) != 0)
3524                         count++;
3525                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3526         }
3527         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3528                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3529                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3530                         pmap = PV_PMAP(pv);
3531                         if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3532                                 md_gen = m->md.pv_gen;
3533                                 pvh_gen = pvh->pv_gen;
3534                                 rw_runlock(lock);
3535                                 PMAP_LOCK(pmap);
3536                                 rw_rlock(lock);
3537                                 if (md_gen != m->md.pv_gen ||
3538                                     pvh_gen != pvh->pv_gen) {
3539                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3540                                         goto restart;
3541                                 }
3542                         }
3543                         l2 = pmap_l2(pmap, pv->pv_va);
3544                         if ((pmap_load(l2) & PTE_SW_WIRED) != 0)
3545                                 count++;
3546                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3547                 }
3548         }
3549         rw_runlock(lock);
3550         rw_runlock(&pvh_global_lock);
3551         return (count);
3552 }
3553
3554 /*
3555  * Returns true if the given page is mapped individually or as part of
3556  * a 2mpage.  Otherwise, returns false.
3557  */
3558 bool
3559 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
3560 {
3561         struct rwlock *lock;
3562         bool rv;
3563
3564         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3565                 return (false);
3566         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3567         rw_rlock(lock);
3568         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
3569             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3570             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
3571         rw_runlock(lock);
3572         return (rv);
3573 }
3574
3575 static void
3576 pmap_remove_pages_pv(pmap_t pmap, vm_page_t m, pv_entry_t pv,
3577     struct spglist *free, bool superpage)
3578 {
3579         struct md_page *pvh;
3580         vm_page_t mpte, mt;
3581
3582         if (superpage) {
3583                 pmap_resident_count_dec(pmap, Ln_ENTRIES);
3584                 pvh = pa_to_pvh(m->phys_addr);
3585                 TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
3586                 pvh->pv_gen++;
3587                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
3588                         for (mt = m; mt < &m[Ln_ENTRIES]; mt++)
3589                                 if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list) &&
3590                                     (mt->a.flags & PGA_WRITEABLE) != 0)
3591                                         vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
3592                 }
3593                 mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, pv->pv_va);
3594                 if (mpte != NULL) {
3595                         KASSERT(mpte->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3596                             ("pmap_remove_pages: pte page not promoted"));
3597                         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
3598                         KASSERT(mpte->ref_count == Ln_ENTRIES,
3599                             ("pmap_remove_pages: pte page ref count error"));
3600                         mpte->ref_count = 0;
3601                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
3602                 }
3603         } else {
3604                 pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
3605                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3606                 m->md.pv_gen++;
3607                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
3608                     (m->a.flags & PGA_WRITEABLE) != 0) {
3609                         pvh = pa_to_pvh(m->phys_addr);
3610                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
3611                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3612                 }
3613         }
3614 }
3615
3616 /*
3617  * Destroy all managed, non-wired mappings in the given user-space
3618  * pmap.  This pmap cannot be active on any processor besides the
3619  * caller.
3620  *
3621  * This function cannot be applied to the kernel pmap.  Moreover, it
3622  * is not intended for general use.  It is only to be used during
3623  * process termination.  Consequently, it can be implemented in ways
3624  * that make it faster than pmap_remove().  First, it can more quickly
3625  * destroy mappings by iterating over the pmap's collection of PV
3626  * entries, rather than searching the page table.  Second, it doesn't
3627  * have to test and clear the page table entries atomically, because
3628  * no processor is currently accessing the user address space.  In
3629  * particular, a page table entry's dirty bit won't change state once
3630  * this function starts.
3631  */
3632 void
3633 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
3634 {
3635         struct spglist free;
3636         pd_entry_t ptepde;
3637         pt_entry_t *pte, tpte;
3638         vm_page_t m, mt;
3639         pv_entry_t pv;
3640         struct pv_chunk *pc, *npc;
3641         struct rwlock *lock;
3642         int64_t bit;
3643         uint64_t inuse, bitmask;
3644         int allfree, field, freed, idx;
3645         bool superpage;
3646
3647         lock = NULL;
3648
3649         SLIST_INIT(&free);
3650         rw_rlock(&pvh_global_lock);
3651         PMAP_LOCK(pmap);
3652         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
3653                 allfree = 1;
3654                 freed = 0;
3655                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
3656                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
3657                         while (inuse != 0) {
3658                                 bit = ffsl(inuse) - 1;
3659                                 bitmask = 1UL << bit;
3660                                 idx = field * 64 + bit;
3661                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
3662                                 inuse &= ~bitmask;
3663
3664                                 pte = pmap_l1(pmap, pv->pv_va);
3665                                 ptepde = pmap_load(pte);
3666                                 pte = pmap_l1_to_l2(pte, pv->pv_va);
3667                                 tpte = pmap_load(pte);
3668                                 if ((tpte & PTE_RWX) != 0) {
3669                                         superpage = true;
3670                                 } else {
3671                                         ptepde = tpte;
3672                                         pte = pmap_l2_to_l3(pte, pv->pv_va);
3673                                         tpte = pmap_load(pte);
3674                                         superpage = false;
3675                                 }
3676
3677                                 /*
3678                                  * We cannot remove wired pages from a
3679                                  * process' mapping at this time.
3680                                  */
3681                                 if (tpte & PTE_SW_WIRED) {
3682                                         allfree = 0;
3683                                         continue;
3684                                 }
3685
3686                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_TO_PHYS(tpte));
3687                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3688                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3689                                     ("pmap_remove_pages: bad pte %#jx",
3690                                     (uintmax_t)tpte));
3691
3692                                 pmap_clear(pte);
3693
3694                                 /*
3695                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
3696                                  */
3697                                 if ((tpte & (PTE_D | PTE_W)) ==
3698                                     (PTE_D | PTE_W)) {
3699                                         if (superpage)
3700                                                 for (mt = m;
3701                                                     mt < &m[Ln_ENTRIES]; mt++)
3702                                                         vm_page_dirty(mt);
3703                                         else
3704                                                 vm_page_dirty(m);
3705                                 }
3706
3707                                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(&lock, m);
3708
3709                                 /* Mark free */
3710                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
3711
3712                                 pmap_remove_pages_pv(pmap, m, pv, &free,
3713                                     superpage);
3714                                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, ptepde, &free);
3715                                 freed++;
3716                         }
3717                 }
3718                 PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_frees, freed));
3719                 PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, freed));
3720                 PV_STAT(atomic_subtract_long(&pv_entry_count, freed));
3721                 if (allfree) {
3722                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3723                         free_pv_chunk(pc);
3724                 }
3725         }
3726         if (lock != NULL)
3727                 rw_wunlock(lock);
3728         pmap_invalidate_all(pmap);
3729         rw_runlock(&pvh_global_lock);
3730         PMAP_UNLOCK(pmap);
3731         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
3732 }
3733
3734 static bool
3735 pmap_page_test_mappings(vm_page_t m, boolean_t accessed, boolean_t modified)
3736 {
3737         struct md_page *pvh;
3738         struct rwlock *lock;
3739         pd_entry_t *l2;
3740         pt_entry_t *l3, mask;
3741         pv_entry_t pv;
3742         pmap_t pmap;
3743         int md_gen, pvh_gen;
3744         bool rv;
3745
3746         mask = 0;
3747         if (modified)
3748                 mask |= PTE_D;
3749         if (accessed)
3750                 mask |= PTE_A;
3751
3752         rv = FALSE;
3753         rw_rlock(&pvh_global_lock);
3754         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3755         rw_rlock(lock);
3756 restart:
3757         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3758                 pmap = PV_PMAP(pv);
3759                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3760                         md_gen = m->md.pv_gen;
3761                         rw_runlock(lock);
3762                         PMAP_LOCK(pmap);
3763                         rw_rlock(lock);
3764                         if (md_gen != m->md.pv_gen) {
3765                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3766                                 goto restart;
3767                         }
3768                 }
3769                 l3 = pmap_l3(pmap, pv->pv_va);
3770                 rv = (pmap_load(l3) & mask) == mask;
3771                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3772                 if (rv)
3773                         goto out;
3774         }
3775         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3776                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3777                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3778                         pmap = PV_PMAP(pv);
3779                         if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3780                                 md_gen = m->md.pv_gen;
3781                                 pvh_gen = pvh->pv_gen;
3782                                 rw_runlock(lock);
3783                                 PMAP_LOCK(pmap);
3784                                 rw_rlock(lock);
3785                                 if (md_gen != m->md.pv_gen ||
3786                                     pvh_gen != pvh->pv_gen) {
3787                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3788                                         goto restart;
3789                                 }
3790                         }
3791                         l2 = pmap_l2(pmap, pv->pv_va);
3792                         rv = (pmap_load(l2) & mask) == mask;
3793                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3794                         if (rv)
3795                                 goto out;
3796                 }
3797         }
3798 out:
3799         rw_runlock(lock);
3800         rw_runlock(&pvh_global_lock);
3801         return (rv);
3802 }
3803
3804 /*
3805  *      pmap_is_modified:
3806  *
3807  *      Return whether or not the specified physical page was modified
3808  *      in any physical maps.
3809  */
3810 boolean_t
3811 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3812 {
3813
3814         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3815             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
3816
3817         /*
3818          * If the page is not busied then this check is racy.
3819          */
3820         if (!pmap_page_is_write_mapped(m))
3821                 return (FALSE);
3822         return (pmap_page_test_mappings(m, FALSE, TRUE));
3823 }
3824
3825 /*
3826  *      pmap_is_prefaultable:
3827  *
3828  *      Return whether or not the specified virtual address is eligible
3829  *      for prefault.
3830  */
3831 boolean_t
3832 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3833 {
3834         pt_entry_t *l3;
3835         boolean_t rv;
3836
3837         rv = FALSE;
3838         PMAP_LOCK(pmap);
3839         l3 = pmap_l3(pmap, addr);
3840         if (l3 != NULL && pmap_load(l3) != 0) {
3841                 rv = TRUE;
3842         }
3843         PMAP_UNLOCK(pmap);
3844         return (rv);
3845 }
3846
3847 /*
3848  *      pmap_is_referenced:
3849  *
3850  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
3851  *      in any physical maps.
3852  */
3853 boolean_t
3854 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
3855 {
3856
3857         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3858             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
3859         return (pmap_page_test_mappings(m, TRUE, FALSE));
3860 }
3861
3862 /*
3863  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
3864  */
3865 void
3866 pmap_remove_write(vm_page_t m)
3867 {
3868         struct md_page *pvh;
3869         struct rwlock *lock;
3870         pmap_t pmap;
3871         pd_entry_t *l2;
3872         pt_entry_t *l3, oldl3, newl3;
3873         pv_entry_t next_pv, pv;
3874         vm_offset_t va;
3875         int md_gen, pvh_gen;
3876
3877         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3878             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
3879         vm_page_assert_busied(m);
3880
3881         if (!pmap_page_is_write_mapped(m))
3882                 return;
3883         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3884         pvh = (m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ? &pv_dummy :
3885             pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3886         rw_rlock(&pvh_global_lock);
3887 retry_pv_loop:
3888         rw_wlock(lock);
3889         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
3890                 pmap = PV_PMAP(pv);
3891                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3892                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
3893                         rw_wunlock(lock);
3894                         PMAP_LOCK(pmap);
3895                         rw_wlock(lock);
3896                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen) {
3897                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3898                                 rw_wunlock(lock);
3899                                 goto retry_pv_loop;
3900                         }
3901                 }
3902                 va = pv->pv_va;
3903                 l2 = pmap_l2(pmap, va);
3904                 if ((pmap_load(l2) & PTE_W) != 0)
3905                         (void)pmap_demote_l2_locked(pmap, l2, va, &lock);
3906                 KASSERT(lock == VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m),
3907                     ("inconsistent pv lock %p %p for page %p",
3908                     lock, VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m), m));
3909                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3910         }
3911         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3912                 pmap = PV_PMAP(pv);
3913                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3914                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
3915                         md_gen = m->md.pv_gen;
3916                         rw_wunlock(lock);
3917                         PMAP_LOCK(pmap);
3918                         rw_wlock(lock);
3919                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen || md_gen != m->md.pv_gen) {
3920                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3921                                 rw_wunlock(lock);
3922                                 goto retry_pv_loop;
3923                         }
3924                 }
3925                 l3 = pmap_l3(pmap, pv->pv_va);
3926                 oldl3 = pmap_load(l3);
3927 retry:
3928                 if ((oldl3 & PTE_W) != 0) {
3929                         newl3 = oldl3 & ~(PTE_D | PTE_W);
3930                         if (!atomic_fcmpset_long(l3, &oldl3, newl3))
3931                                 goto retry;
3932                         if ((oldl3 & PTE_D) != 0)
3933                                 vm_page_dirty(m);
3934                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3935                 }
3936                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3937         }
3938         rw_wunlock(lock);
3939         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3940         rw_runlock(&pvh_global_lock);
3941 }
3942
3943 /*
3944  *      pmap_ts_referenced:
3945  *
3946  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3947  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3948  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3949  *      reference bits set.
3950  *
3951  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
3952  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
3953  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
3954  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
3955  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
3956  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
3957  *      to pmap_is_modified().
3958  */
3959 int
3960 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3961 {
3962         struct spglist free;
3963         struct md_page *pvh;
3964         struct rwlock *lock;
3965         pv_entry_t pv, pvf;
3966         pmap_t pmap;
3967         pd_entry_t *l2, l2e;
3968         pt_entry_t *l3, l3e;
3969         vm_paddr_t pa;
3970         vm_offset_t va;
3971         int cleared, md_gen, not_cleared, pvh_gen;
3972
3973         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3974             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
3975         SLIST_INIT(&free);
3976         cleared = 0;
3977         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3978         pvh = (m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ? &pv_dummy : pa_to_pvh(pa);
3979
3980         lock = PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(pa);
3981         rw_rlock(&pvh_global_lock);
3982         rw_wlock(lock);
3983 retry:
3984         not_cleared = 0;
3985         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
3986                 goto small_mappings;
3987         pv = pvf;
3988         do {
3989                 pmap = PV_PMAP(pv);
3990                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3991                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
3992                         rw_wunlock(lock);
3993                         PMAP_LOCK(pmap);
3994                         rw_wlock(lock);
3995                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen) {
3996                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3997                                 goto retry;
3998                         }
3999                 }
4000                 va = pv->pv_va;
4001                 l2 = pmap_l2(pmap, va);
4002                 l2e = pmap_load(l2);
4003                 if ((l2e & (PTE_W | PTE_D)) == (PTE_W | PTE_D)) {
4004                         /*
4005                          * Although l2e is mapping a 2MB page, because
4006                          * this function is called at a 4KB page granularity,
4007                          * we only update the 4KB page under test.
4008                          */
4009                         vm_page_dirty(m);
4010                 }
4011                 if ((l2e & PTE_A) != 0) {
4012                         /*
4013                          * Since this reference bit is shared by 512 4KB
4014                          * pages, it should not be cleared every time it is
4015                          * tested.  Apply a simple "hash" function on the
4016                          * physical page number, the virtual superpage number,
4017                          * and the pmap address to select one 4KB page out of
4018                          * the 512 on which testing the reference bit will
4019                          * result in clearing that reference bit.  This
4020                          * function is designed to avoid the selection of the
4021                          * same 4KB page for every 2MB page mapping.
4022                          *
4023                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
4024                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
4025                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
4026                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
4027                          * since the superpage is wired, the current state of
4028                          * its reference bit won't affect page replacement.
4029                          */
4030                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> L2_SHIFT) ^
4031                             (uintptr_t)pmap) & (Ln_ENTRIES - 1)) == 0 &&
4032                             (l2e & PTE_SW_WIRED) == 0) {
4033                                 pmap_clear_bits(l2, PTE_A);
4034                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
4035                                 cleared++;
4036                         } else
4037                                 not_cleared++;
4038                 }
4039                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4040                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4041                 if (pv != NULL && TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4042                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4043                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4044                         pvh->pv_gen++;
4045                 }
4046                 if (cleared + not_cleared >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
4047                         goto out;
4048         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
4049 small_mappings:
4050         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
4051                 goto out;
4052         pv = pvf;
4053         do {
4054                 pmap = PV_PMAP(pv);
4055                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
4056                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
4057                         md_gen = m->md.pv_gen;
4058                         rw_wunlock(lock);
4059                         PMAP_LOCK(pmap);
4060                         rw_wlock(lock);
4061                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen || md_gen != m->md.pv_gen) {
4062                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4063                                 goto retry;
4064                         }
4065                 }
4066                 l2 = pmap_l2(pmap, pv->pv_va);
4067
4068                 KASSERT((pmap_load(l2) & PTE_RX) == 0,
4069                     ("pmap_ts_referenced: found an invalid l2 table"));
4070
4071                 l3 = pmap_l2_to_l3(l2, pv->pv_va);
4072                 l3e = pmap_load(l3);
4073                 if ((l3e & PTE_D) != 0)
4074                         vm_page_dirty(m);
4075                 if ((l3e & PTE_A) != 0) {
4076                         if ((l3e & PTE_SW_WIRED) == 0) {
4077                                 /*
4078                                  * Wired pages cannot be paged out so
4079                                  * doing accessed bit emulation for
4080                                  * them is wasted effort. We do the
4081                                  * hard work for unwired pages only.
4082                                  */
4083                                 pmap_clear_bits(l3, PTE_A);
4084                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4085                                 cleared++;
4086                         } else
4087                                 not_cleared++;
4088                 }
4089                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4090                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4091                 if (pv != NULL && TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4092                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4093                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4094                         m->md.pv_gen++;
4095                 }
4096         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && cleared +
4097             not_cleared < PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
4098 out:
4099         rw_wunlock(lock);
4100         rw_runlock(&pvh_global_lock);
4101         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
4102         return (cleared + not_cleared);
4103 }
4104
4105 /*
4106  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
4107  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
4108  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
4109  */
4110 void
4111 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
4112 {
4113 }
4114
4115 /*
4116  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
4117  */
4118 void
4119 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
4120 {
4121         struct md_page *pvh;
4122         struct rwlock *lock;
4123         pmap_t pmap;
4124         pv_entry_t next_pv, pv;
4125         pd_entry_t *l2, oldl2;
4126         pt_entry_t *l3;
4127         vm_offset_t va;
4128         int md_gen, pvh_gen;
4129
4130         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4131             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
4132         vm_page_assert_busied(m);
4133
4134         if (!pmap_page_is_write_mapped(m))
4135                 return;
4136
4137         /*
4138          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
4139          * If the object containing the page is locked and the page is not
4140          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
4141          */
4142         if ((m->a.flags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4143                 return;
4144         pvh = (m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ? &pv_dummy :
4145             pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4146         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
4147         rw_rlock(&pvh_global_lock);
4148         rw_wlock(lock);
4149 restart:
4150         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4151                 pmap = PV_PMAP(pv);
4152                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
4153                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
4154                         rw_wunlock(lock);
4155                         PMAP_LOCK(pmap);
4156                         rw_wlock(lock);
4157                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen) {
4158                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4159                                 goto restart;
4160                         }
4161                 }
4162                 va = pv->pv_va;
4163                 l2 = pmap_l2(pmap, va);
4164                 oldl2 = pmap_load(l2);
4165                 /* If oldl2 has PTE_W set, then it also has PTE_D set. */
4166                 if ((oldl2 & PTE_W) != 0 &&
4167                     pmap_demote_l2_locked(pmap, l2, va, &lock) &&
4168                     (oldl2 & PTE_SW_WIRED) == 0) {
4169                         /*
4170                          * Write protect the mapping to a single page so that
4171                          * a subsequent write access may repromote.
4172                          */
4173                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - PTE_TO_PHYS(oldl2);
4174                         l3 = pmap_l2_to_l3(l2, va);
4175                         pmap_clear_bits(l3, PTE_D | PTE_W);
4176                         vm_page_dirty(m);
4177                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
4178                 }
4179                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4180         }
4181         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4182                 pmap = PV_PMAP(pv);
4183                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
4184                         md_gen = m->md.pv_gen;
4185                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
4186                         rw_wunlock(lock);
4187                         PMAP_LOCK(pmap);
4188                         rw_wlock(lock);
4189                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen || md_gen != m->md.pv_gen) {
4190                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4191                                 goto restart;
4192                         }
4193                 }
4194                 l2 = pmap_l2(pmap, pv->pv_va);
4195                 KASSERT((pmap_load(l2) & PTE_RWX) == 0,
4196                     ("pmap_clear_modify: found a 2mpage in page %p's pv list",
4197                     m));
4198                 l3 = pmap_l2_to_l3(l2, pv->pv_va);
4199                 if ((pmap_load(l3) & (PTE_D | PTE_W)) == (PTE_D | PTE_W)) {
4200                         pmap_clear_bits(l3, PTE_D | PTE_W);
4201                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4202                 }
4203                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4204         }
4205         rw_wunlock(lock);
4206         rw_runlock(&pvh_global_lock);
4207 }
4208
4209 void *
4210 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4211 {
4212
4213         return ((void *)PHYS_TO_DMAP(pa));
4214 }
4215
4216 void
4217 pmap_unmapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4218 {
4219 }
4220
4221 /*
4222  * Sets the memory attribute for the specified page.
4223  */
4224 void
4225 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
4226 {
4227
4228         m->md.pv_memattr = ma;
4229 }
4230
4231 /*
4232  * Perform the pmap work for mincore(2).  If the page is not both referenced and
4233  * modified by this pmap, returns its physical address so that the caller can
4234  * find other mappings.
4235  */
4236 int
4237 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *pap)
4238 {
4239         pt_entry_t *l2, *l3, tpte;
4240         vm_paddr_t pa;
4241         int val;
4242         bool managed;
4243
4244         PMAP_LOCK(pmap);
4245         l2 = pmap_l2(pmap, addr);
4246         if (l2 != NULL && ((tpte = pmap_load(l2)) & PTE_V) != 0) {
4247                 if ((tpte & PTE_RWX) != 0) {
4248                         pa = PTE_TO_PHYS(tpte) | (addr & L2_OFFSET);
4249                         val = MINCORE_INCORE | MINCORE_SUPER;
4250                 } else {
4251                         l3 = pmap_l2_to_l3(l2, addr);
4252                         tpte = pmap_load(l3);
4253                         if ((tpte & PTE_V) == 0) {
4254                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4255                                 return (0);
4256                         }
4257                         pa = PTE_TO_PHYS(tpte) | (addr & L3_OFFSET);
4258                         val = MINCORE_INCORE;
4259                 }
4260
4261                 if ((tpte & PTE_D) != 0)
4262                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4263                 if ((tpte & PTE_A) != 0)
4264                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4265                 managed = (tpte & PTE_SW_MANAGED) == PTE_SW_MANAGED;
4266         } else {
4267                 managed = false;
4268                 val = 0;
4269         }
4270         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
4271             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) && managed) {
4272                 *pap = pa;
4273         }
4274         PMAP_UNLOCK(pmap);
4275         return (val);
4276 }
4277
4278 void
4279 pmap_activate_sw(struct thread *td)
4280 {
4281         pmap_t oldpmap, pmap;
4282         u_int hart;
4283
4284         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
4285         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
4286         if (pmap == oldpmap)
4287                 return;
4288         load_satp(pmap->pm_satp);
4289
4290         hart = PCPU_GET(hart);
4291 #ifdef SMP
4292         CPU_SET_ATOMIC(hart, &pmap->pm_active);
4293         CPU_CLR_ATOMIC(hart, &oldpmap->pm_active);
4294 #else
4295         CPU_SET(hart, &pmap->pm_active);
4296         CPU_CLR(hart, &oldpmap->pm_active);
4297 #endif
4298         PCPU_SET(curpmap, pmap);
4299
4300         sfence_vma();
4301 }
4302
4303 void
4304 pmap_activate(struct thread *td)
4305 {
4306
4307         critical_enter();
4308         pmap_activate_sw(td);
4309         critical_exit();
4310 }
4311
4312 void
4313 pmap_activate_boot(pmap_t pmap)
4314 {
4315         u_int hart;
4316
4317         hart = PCPU_GET(hart);
4318 #ifdef SMP
4319         CPU_SET_ATOMIC(hart, &pmap->pm_active);
4320 #else
4321         CPU_SET(hart, &pmap->pm_active);
4322 #endif
4323         PCPU_SET(curpmap, pmap);
4324 }
4325
4326 void
4327 pmap_sync_icache(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
4328 {
4329         cpuset_t mask;
4330
4331         /*
4332          * From the RISC-V User-Level ISA V2.2:
4333          *
4334          * "To make a store to instruction memory visible to all
4335          * RISC-V harts, the writing hart has to execute a data FENCE
4336          * before requesting that all remote RISC-V harts execute a
4337          * FENCE.I."
4338          */
4339         sched_pin();
4340         mask = all_harts;
4341         CPU_CLR(PCPU_GET(hart), &mask);
4342         fence();
4343         if (!CPU_EMPTY(&mask) && smp_started)
4344                 sbi_remote_fence_i(mask.__bits);
4345         sched_unpin();
4346 }
4347
4348 /*
4349  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
4350  *      different alignment might result in more superpage mappings.
4351  */
4352 void
4353 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
4354     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
4355 {
4356         vm_offset_t superpage_offset;
4357
4358         if (size < L2_SIZE)
4359                 return;
4360         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
4361                 offset += ptoa(object->pg_color);
4362         superpage_offset = offset & L2_OFFSET;
4363         if (size - ((L2_SIZE - superpage_offset) & L2_OFFSET) < L2_SIZE ||
4364             (*addr & L2_OFFSET) == superpage_offset)
4365                 return;
4366         if ((*addr & L2_OFFSET) < superpage_offset)
4367                 *addr = (*addr & ~L2_OFFSET) + superpage_offset;
4368         else
4369                 *addr = ((*addr + L2_OFFSET) & ~L2_OFFSET) + superpage_offset;
4370 }
4371
4372 /**
4373  * Get the kernel virtual address of a set of physical pages. If there are
4374  * physical addresses not covered by the DMAP perform a transient mapping
4375  * that will be removed when calling pmap_unmap_io_transient.
4376  *
4377  * \param page        The pages the caller wishes to obtain the virtual
4378  *                    address on the kernel memory map.
4379  * \param vaddr       On return contains the kernel virtual memory address
4380  *                    of the pages passed in the page parameter.
4381  * \param count       Number of pages passed in.
4382  * \param can_fault   TRUE if the thread using the mapped pages can take
4383  *                    page faults, FALSE otherwise.
4384  *
4385  * \returns TRUE if the caller must call pmap_unmap_io_transient when
4386  *          finished or FALSE otherwise.
4387  *
4388  */
4389 boolean_t
4390 pmap_map_io_transient(vm_page_t page[], vm_offset_t vaddr[], int count,
4391     boolean_t can_fault)
4392 {
4393         vm_paddr_t paddr;
4394         boolean_t needs_mapping;
4395         int error, i;
4396
4397         /*
4398          * Allocate any KVA space that we need, this is done in a separate
4399          * loop to prevent calling vmem_alloc while pinned.
4400          */
4401         needs_mapping = FALSE;
4402         for (i = 0; i < count; i++) {
4403                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
4404                 if (__predict_false(paddr >= DMAP_MAX_PHYSADDR)) {
4405                         error = vmem_alloc(kernel_arena, PAGE_SIZE,
4406                             M_BESTFIT | M_WAITOK, &vaddr[i]);
4407                         KASSERT(error == 0, ("vmem_alloc failed: %d", error));
4408                         needs_mapping = TRUE;
4409                 } else {
4410                         vaddr[i] = PHYS_TO_DMAP(paddr);
4411                 }
4412         }
4413
4414         /* Exit early if everything is covered by the DMAP */
4415         if (!needs_mapping)
4416                 return (FALSE);
4417
4418         if (!can_fault)
4419                 sched_pin();
4420         for (i = 0; i < count; i++) {
4421                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
4422                 if (paddr >= DMAP_MAX_PHYSADDR) {
4423                         panic(
4424                            "pmap_map_io_transient: TODO: Map out of DMAP data");
4425                 }
4426         }
4427
4428         return (needs_mapping);
4429 }
4430
4431 void
4432 pmap_unmap_io_transient(vm_page_t page[], vm_offset_t vaddr[], int count,
4433     boolean_t can_fault)
4434 {
4435         vm_paddr_t paddr;
4436         int i;
4437
4438         if (!can_fault)
4439                 sched_unpin();
4440         for (i = 0; i < count; i++) {
4441                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
4442                 if (paddr >= DMAP_MAX_PHYSADDR) {
4443                         panic("RISCVTODO: pmap_unmap_io_transient: Unmap data");
4444                 }
4445         }
4446 }
4447
4448 boolean_t
4449 pmap_is_valid_memattr(pmap_t pmap __unused, vm_memattr_t mode)
4450 {
4451
4452         return (mode >= VM_MEMATTR_DEVICE && mode <= VM_MEMATTR_WRITE_BACK);
4453 }
4454
4455 bool
4456 pmap_get_tables(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t **l1, pd_entry_t **l2,
4457     pt_entry_t **l3)
4458 {
4459         pd_entry_t *l1p, *l2p;
4460
4461         /* Get l1 directory entry. */
4462         l1p = pmap_l1(pmap, va);
4463         *l1 = l1p;
4464
4465         if (l1p == NULL || (pmap_load(l1p) & PTE_V) == 0)
4466                 return (false);
4467
4468         if ((pmap_load(l1p) & PTE_RX) != 0) {
4469                 *l2 = NULL;
4470                 *l3 = NULL;
4471                 return (true);
4472         }
4473
4474         /* Get l2 directory entry. */
4475         l2p = pmap_l1_to_l2(l1p, va);
4476         *l2 = l2p;
4477
4478         if (l2p == NULL || (pmap_load(l2p) & PTE_V) == 0)
4479                 return (false);
4480
4481         if ((pmap_load(l2p) & PTE_RX) != 0) {
4482                 *l3 = NULL;
4483                 return (true);
4484         }
4485
4486         /* Get l3 page table entry. */
4487         *l3 = pmap_l2_to_l3(l2p, va);
4488
4489         return (true);
4490 }
4491
4492 /*
4493  * Track a range of the kernel's virtual address space that is contiguous
4494  * in various mapping attributes.
4495  */
4496 struct pmap_kernel_map_range {
4497         vm_offset_t sva;
4498         pt_entry_t attrs;
4499         int l3pages;
4500         int l2pages;
4501         int l1pages;
4502 };
4503
4504 static void
4505 sysctl_kmaps_dump(struct sbuf *sb, struct pmap_kernel_map_range *range,
4506     vm_offset_t eva)
4507 {
4508
4509         if (eva <= range->sva)
4510                 return;
4511
4512         sbuf_printf(sb, "0x%016lx-0x%016lx r%c%c%c%c %d %d %d\n",
4513             range->sva, eva,
4514             (range->attrs & PTE_W) == PTE_W ? 'w' : '-',
4515             (range->attrs & PTE_X) == PTE_X ? 'x' : '-',
4516             (range->attrs & PTE_U) == PTE_U ? 'u' : 's',
4517             (range->attrs & PTE_G) == PTE_G ? 'g' : '-',
4518             range->l1pages, range->l2pages, range->l3pages);
4519
4520         /* Reset to sentinel value. */
4521         range->sva = 0xfffffffffffffffful;
4522 }
4523
4524 /*
4525  * Determine whether the attributes specified by a page table entry match those
4526  * being tracked by the current range.
4527  */
4528 static bool
4529 sysctl_kmaps_match(struct pmap_kernel_map_range *range, pt_entry_t attrs)
4530 {
4531
4532         return (range->attrs == attrs);
4533 }
4534
4535 static void
4536 sysctl_kmaps_reinit(struct pmap_kernel_map_range *range, vm_offset_t va,
4537     pt_entry_t attrs)
4538 {
4539
4540         memset(range, 0, sizeof(*range));
4541         range->sva = va;
4542         range->attrs = attrs;
4543 }
4544
4545 /*
4546  * Given a leaf PTE, derive the mapping's attributes. If they do not match
4547  * those of the current run, dump the address range and its attributes, and
4548  * begin a new run.
4549  */
4550 static void
4551 sysctl_kmaps_check(struct sbuf *sb, struct pmap_kernel_map_range *range,
4552     vm_offset_t va, pd_entry_t l1e, pd_entry_t l2e, pt_entry_t l3e)
4553 {
4554         pt_entry_t attrs;
4555
4556         /* The PTE global bit is inherited by lower levels. */
4557         attrs = l1e & PTE_G;
4558         if ((l1e & PTE_RWX) != 0)
4559                 attrs |= l1e & (PTE_RWX | PTE_U);
4560         else if (l2e != 0)
4561                 attrs |= l2e & PTE_G;
4562         if ((l2e & PTE_RWX) != 0)
4563                 attrs |= l2e & (PTE_RWX | PTE_U);
4564         else if (l3e != 0)
4565                 attrs |= l3e & (PTE_RWX | PTE_U | PTE_G);
4566
4567         if (range->sva > va || !sysctl_kmaps_match(range, attrs)) {
4568                 sysctl_kmaps_dump(sb, range, va);
4569                 sysctl_kmaps_reinit(range, va, attrs);
4570         }
4571 }
4572
4573 static int
4574 sysctl_kmaps(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
4575 {
4576         struct pmap_kernel_map_range range;
4577         struct sbuf sbuf, *sb;
4578         pd_entry_t l1e, *l2, l2e;
4579         pt_entry_t *l3, l3e;
4580         vm_offset_t sva;
4581         vm_paddr_t pa;
4582         int error, i, j, k;
4583
4584         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
4585         if (error != 0)
4586                 return (error);
4587         sb = &sbuf;
4588         sbuf_new_for_sysctl(sb, NULL, PAGE_SIZE, req);
4589
4590         /* Sentinel value. */
4591         range.sva = 0xfffffffffffffffful;
4592
4593         /*
4594          * Iterate over the kernel page tables without holding the kernel pmap
4595          * lock. Kernel page table pages are never freed, so at worst we will
4596          * observe inconsistencies in the output.
4597          */
4598         sva = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
4599         for (i = pmap_l1_index(sva); i < Ln_ENTRIES; i++) {
4600                 if (i == pmap_l1_index(DMAP_MIN_ADDRESS))
4601                         sbuf_printf(sb, "\nDirect map:\n");
4602                 else if (i == pmap_l1_index(VM_MIN_KERNEL_ADDRESS))
4603                         sbuf_printf(sb, "\nKernel map:\n");
4604
4605                 l1e = kernel_pmap->pm_l1[i];
4606                 if ((l1e & PTE_V) == 0) {
4607                         sysctl_kmaps_dump(sb, &range, sva);
4608                         sva += L1_SIZE;
4609                         continue;
4610                 }
4611                 if ((l1e & PTE_RWX) != 0) {
4612                         sysctl_kmaps_check(sb, &range, sva, l1e, 0, 0);
4613                         range.l1pages++;
4614                         sva += L1_SIZE;
4615                         continue;
4616                 }
4617                 pa = PTE_TO_PHYS(l1e);
4618                 l2 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pa);
4619
4620                 for (j = pmap_l2_index(sva); j < Ln_ENTRIES; j++) {
4621                         l2e = l2[j];
4622                         if ((l2e & PTE_V) == 0) {
4623                                 sysctl_kmaps_dump(sb, &range, sva);
4624                                 sva += L2_SIZE;
4625                                 continue;
4626                         }
4627                         if ((l2e & PTE_RWX) != 0) {
4628                                 sysctl_kmaps_check(sb, &range, sva, l1e, l2e, 0);
4629                                 range.l2pages++;
4630                                 sva += L2_SIZE;
4631                                 continue;
4632                         }
4633                         pa = PTE_TO_PHYS(l2e);
4634                         l3 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pa);
4635
4636                         for (k = pmap_l3_index(sva); k < Ln_ENTRIES; k++,
4637                             sva += L3_SIZE) {
4638                                 l3e = l3[k];
4639                                 if ((l3e & PTE_V) == 0) {
4640                                         sysctl_kmaps_dump(sb, &range, sva);
4641                                         continue;
4642                                 }
4643                                 sysctl_kmaps_check(sb, &range, sva,
4644                                     l1e, l2e, l3e);
4645                                 range.l3pages++;
4646                         }
4647                 }
4648         }
4649
4650         error = sbuf_finish(sb);
4651         sbuf_delete(sb);
4652         return (error);
4653 }
4654 SYSCTL_OID(_vm_pmap, OID_AUTO, kernel_maps,
4655     CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE,
4656     NULL, 0, sysctl_kmaps, "A",
4657     "Dump kernel address layout");