]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/riscv/riscv/pmap.c
Update ELF Tool Chain to upstream r3769
[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/sx.h>
135 #include <sys/vmem.h>
136 #include <sys/vmmeter.h>
137 #include <sys/sched.h>
138 #include <sys/sysctl.h>
139 #include <sys/smp.h>
140
141 #include <vm/vm.h>
142 #include <vm/vm_param.h>
143 #include <vm/vm_kern.h>
144 #include <vm/vm_page.h>
145 #include <vm/vm_map.h>
146 #include <vm/vm_object.h>
147 #include <vm/vm_extern.h>
148 #include <vm/vm_pageout.h>
149 #include <vm/vm_pager.h>
150 #include <vm/vm_phys.h>
151 #include <vm/vm_radix.h>
152 #include <vm/vm_reserv.h>
153 #include <vm/uma.h>
154
155 #include <machine/machdep.h>
156 #include <machine/md_var.h>
157 #include <machine/pcb.h>
158 #include <machine/sbi.h>
159
160 #define NUL1E           (Ln_ENTRIES * Ln_ENTRIES)
161 #define NUL2E           (Ln_ENTRIES * NUL1E)
162
163 #if !defined(DIAGNOSTIC)
164 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
165 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
166 #else
167 #define PMAP_INLINE     extern inline
168 #endif
169 #else
170 #define PMAP_INLINE
171 #endif
172
173 #ifdef PV_STATS
174 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
175 #else
176 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
177 #endif
178
179 #define pmap_l2_pindex(v)       ((v) >> L2_SHIFT)
180 #define pa_to_pvh(pa)           (&pv_table[pa_index(pa)])
181
182 #define NPV_LIST_LOCKS  MAXCPU
183
184 #define PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(pa)        \
185                         (&pv_list_locks[pmap_l2_pindex(pa) % NPV_LIST_LOCKS])
186
187 #define CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa)  do {    \
188         struct rwlock **_lockp = (lockp);               \
189         struct rwlock *_new_lock;                       \
190                                                         \
191         _new_lock = PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(pa);           \
192         if (_new_lock != *_lockp) {                     \
193                 if (*_lockp != NULL)                    \
194                         rw_wunlock(*_lockp);            \
195                 *_lockp = _new_lock;                    \
196                 rw_wlock(*_lockp);                      \
197         }                                               \
198 } while (0)
199
200 #define CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m)        \
201                         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, VM_PAGE_TO_PHYS(m))
202
203 #define RELEASE_PV_LIST_LOCK(lockp)             do {    \
204         struct rwlock **_lockp = (lockp);               \
205                                                         \
206         if (*_lockp != NULL) {                          \
207                 rw_wunlock(*_lockp);                    \
208                 *_lockp = NULL;                         \
209         }                                               \
210 } while (0)
211
212 #define VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m)      \
213                         PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(VM_PAGE_TO_PHYS(m))
214
215 /* The list of all the user pmaps */
216 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
217 static struct pmaplist allpmaps = LIST_HEAD_INITIALIZER();
218
219 struct pmap kernel_pmap_store;
220
221 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
222 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
223 vm_offset_t kernel_vm_end = 0;
224
225 vm_paddr_t dmap_phys_base;      /* The start of the dmap region */
226 vm_paddr_t dmap_phys_max;       /* The limit of the dmap region */
227 vm_offset_t dmap_max_addr;      /* The virtual address limit of the dmap */
228
229 /* This code assumes all L1 DMAP entries will be used */
230 CTASSERT((DMAP_MIN_ADDRESS  & ~L1_OFFSET) == DMAP_MIN_ADDRESS);
231 CTASSERT((DMAP_MAX_ADDRESS  & ~L1_OFFSET) == DMAP_MAX_ADDRESS);
232
233 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
234 static struct mtx_padalign allpmaps_lock;
235
236 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0,
237     "VM/pmap parameters");
238
239 static int superpages_enabled = 1;
240 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, superpages_enabled,
241     CTLFLAG_RDTUN, &superpages_enabled, 0,
242     "Enable support for transparent superpages");
243
244 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, l2, CTLFLAG_RD, 0,
245     "2MB page mapping counters");
246
247 static u_long pmap_l2_demotions;
248 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_l2, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
249     &pmap_l2_demotions, 0,
250     "2MB page demotions");
251
252 static u_long pmap_l2_mappings;
253 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_l2, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
254     &pmap_l2_mappings, 0,
255     "2MB page mappings");
256
257 static u_long pmap_l2_p_failures;
258 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_l2, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
259     &pmap_l2_p_failures, 0,
260     "2MB page promotion failures");
261
262 static u_long pmap_l2_promotions;
263 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_l2, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
264     &pmap_l2_promotions, 0,
265     "2MB page promotions");
266
267 /*
268  * Data for the pv entry allocation mechanism
269  */
270 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
271 static struct mtx pv_chunks_mutex;
272 static struct rwlock pv_list_locks[NPV_LIST_LOCKS];
273 static struct md_page *pv_table;
274 static struct md_page pv_dummy;
275
276 extern cpuset_t all_harts;
277
278 /*
279  * Internal flags for pmap_enter()'s helper functions.
280  */
281 #define PMAP_ENTER_NORECLAIM    0x1000000       /* Don't reclaim PV entries. */
282 #define PMAP_ENTER_NOREPLACE    0x2000000       /* Don't replace mappings. */
283
284 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
285 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
286 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, struct rwlock **lockp);
287 static vm_page_t reclaim_pv_chunk(pmap_t locked_pmap, struct rwlock **lockp);
288 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
289 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
290                     vm_offset_t va);
291 static bool     pmap_demote_l2(pmap_t pmap, pd_entry_t *l2, vm_offset_t va);
292 static bool     pmap_demote_l2_locked(pmap_t pmap, pd_entry_t *l2,
293                     vm_offset_t va, struct rwlock **lockp);
294 static int      pmap_enter_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t new_l2,
295                     u_int flags, vm_page_t m, struct rwlock **lockp);
296 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
297     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte, struct rwlock **lockp);
298 static int pmap_remove_l3(pmap_t pmap, pt_entry_t *l3, vm_offset_t sva,
299     pd_entry_t ptepde, struct spglist *free, struct rwlock **lockp);
300 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
301     vm_page_t m, struct rwlock **lockp);
302
303 static vm_page_t _pmap_alloc_l3(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex,
304                 struct rwlock **lockp);
305
306 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
307     struct spglist *free);
308 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, pd_entry_t, struct spglist *);
309
310 #define pmap_clear(pte)                 pmap_store(pte, 0)
311 #define pmap_clear_bits(pte, bits)      atomic_clear_64(pte, bits)
312 #define pmap_load_store(pte, entry)     atomic_swap_64(pte, entry)
313 #define pmap_load_clear(pte)            pmap_load_store(pte, 0)
314 #define pmap_load(pte)                  atomic_load_64(pte)
315 #define pmap_store(pte, entry)          atomic_store_64(pte, entry)
316 #define pmap_store_bits(pte, bits)      atomic_set_64(pte, bits)
317
318 /********************/
319 /* Inline functions */
320 /********************/
321
322 static __inline void
323 pagecopy(void *s, void *d)
324 {
325
326         memcpy(d, s, PAGE_SIZE);
327 }
328
329 static __inline void
330 pagezero(void *p)
331 {
332
333         bzero(p, PAGE_SIZE);
334 }
335
336 #define pmap_l1_index(va)       (((va) >> L1_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK)
337 #define pmap_l2_index(va)       (((va) >> L2_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK)
338 #define pmap_l3_index(va)       (((va) >> L3_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK)
339
340 #define PTE_TO_PHYS(pte)        ((pte >> PTE_PPN0_S) * PAGE_SIZE)
341
342 static __inline pd_entry_t *
343 pmap_l1(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
344 {
345
346         return (&pmap->pm_l1[pmap_l1_index(va)]);
347 }
348
349 static __inline pd_entry_t *
350 pmap_l1_to_l2(pd_entry_t *l1, vm_offset_t va)
351 {
352         vm_paddr_t phys;
353         pd_entry_t *l2;
354
355         phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l1));
356         l2 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(phys);
357
358         return (&l2[pmap_l2_index(va)]);
359 }
360
361 static __inline pd_entry_t *
362 pmap_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
363 {
364         pd_entry_t *l1;
365
366         l1 = pmap_l1(pmap, va);
367         if ((pmap_load(l1) & PTE_V) == 0)
368                 return (NULL);
369         if ((pmap_load(l1) & PTE_RX) != 0)
370                 return (NULL);
371
372         return (pmap_l1_to_l2(l1, va));
373 }
374
375 static __inline pt_entry_t *
376 pmap_l2_to_l3(pd_entry_t *l2, vm_offset_t va)
377 {
378         vm_paddr_t phys;
379         pt_entry_t *l3;
380
381         phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l2));
382         l3 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(phys);
383
384         return (&l3[pmap_l3_index(va)]);
385 }
386
387 static __inline pt_entry_t *
388 pmap_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
389 {
390         pd_entry_t *l2;
391
392         l2 = pmap_l2(pmap, va);
393         if (l2 == NULL)
394                 return (NULL);
395         if ((pmap_load(l2) & PTE_V) == 0)
396                 return (NULL);
397         if ((pmap_load(l2) & PTE_RX) != 0)
398                 return (NULL);
399
400         return (pmap_l2_to_l3(l2, va));
401 }
402
403 static __inline void
404 pmap_resident_count_inc(pmap_t pmap, int count)
405 {
406
407         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
408         pmap->pm_stats.resident_count += count;
409 }
410
411 static __inline void
412 pmap_resident_count_dec(pmap_t pmap, int count)
413 {
414
415         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
416         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count >= count,
417             ("pmap %p resident count underflow %ld %d", pmap,
418             pmap->pm_stats.resident_count, count));
419         pmap->pm_stats.resident_count -= count;
420 }
421
422 static void
423 pmap_distribute_l1(struct pmap *pmap, vm_pindex_t l1index,
424     pt_entry_t entry)
425 {
426         struct pmap *user_pmap;
427         pd_entry_t *l1;
428
429         /* Distribute new kernel L1 entry to all the user pmaps */
430         if (pmap != kernel_pmap)
431                 return;
432
433         mtx_lock(&allpmaps_lock);
434         LIST_FOREACH(user_pmap, &allpmaps, pm_list) {
435                 l1 = &user_pmap->pm_l1[l1index];
436                 pmap_store(l1, entry);
437         }
438         mtx_unlock(&allpmaps_lock);
439 }
440
441 static pt_entry_t *
442 pmap_early_page_idx(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va, u_int *l1_slot,
443     u_int *l2_slot)
444 {
445         pt_entry_t *l2;
446         pd_entry_t *l1;
447
448         l1 = (pd_entry_t *)l1pt;
449         *l1_slot = (va >> L1_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK;
450
451         /* Check locore has used a table L1 map */
452         KASSERT((l1[*l1_slot] & PTE_RX) == 0,
453                 ("Invalid bootstrap L1 table"));
454
455         /* Find the address of the L2 table */
456         l2 = (pt_entry_t *)init_pt_va;
457         *l2_slot = pmap_l2_index(va);
458
459         return (l2);
460 }
461
462 static vm_paddr_t
463 pmap_early_vtophys(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va)
464 {
465         u_int l1_slot, l2_slot;
466         pt_entry_t *l2;
467         vm_paddr_t ret;
468
469         l2 = pmap_early_page_idx(l1pt, va, &l1_slot, &l2_slot);
470
471         /* Check locore has used L2 superpages */
472         KASSERT((l2[l2_slot] & PTE_RX) != 0,
473                 ("Invalid bootstrap L2 table"));
474
475         /* L2 is superpages */
476         ret = (l2[l2_slot] >> PTE_PPN1_S) << L2_SHIFT;
477         ret += (va & L2_OFFSET);
478
479         return (ret);
480 }
481
482 static void
483 pmap_bootstrap_dmap(vm_offset_t kern_l1, vm_paddr_t min_pa, vm_paddr_t max_pa)
484 {
485         vm_offset_t va;
486         vm_paddr_t pa;
487         pd_entry_t *l1;
488         u_int l1_slot;
489         pt_entry_t entry;
490         pn_t pn;
491
492         pa = dmap_phys_base = min_pa & ~L1_OFFSET;
493         va = DMAP_MIN_ADDRESS;
494         l1 = (pd_entry_t *)kern_l1;
495         l1_slot = pmap_l1_index(DMAP_MIN_ADDRESS);
496
497         for (; va < DMAP_MAX_ADDRESS && pa < max_pa;
498             pa += L1_SIZE, va += L1_SIZE, l1_slot++) {
499                 KASSERT(l1_slot < Ln_ENTRIES, ("Invalid L1 index"));
500
501                 /* superpages */
502                 pn = (pa / PAGE_SIZE);
503                 entry = PTE_KERN;
504                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
505                 pmap_store(&l1[l1_slot], entry);
506         }
507
508         /* Set the upper limit of the DMAP region */
509         dmap_phys_max = pa;
510         dmap_max_addr = va;
511
512         sfence_vma();
513 }
514
515 static vm_offset_t
516 pmap_bootstrap_l3(vm_offset_t l1pt, vm_offset_t va, vm_offset_t l3_start)
517 {
518         vm_offset_t l3pt;
519         pt_entry_t entry;
520         pd_entry_t *l2;
521         vm_paddr_t pa;
522         u_int l2_slot;
523         pn_t pn;
524
525         KASSERT((va & L2_OFFSET) == 0, ("Invalid virtual address"));
526
527         l2 = pmap_l2(kernel_pmap, va);
528         l2 = (pd_entry_t *)((uintptr_t)l2 & ~(PAGE_SIZE - 1));
529         l2_slot = pmap_l2_index(va);
530         l3pt = l3_start;
531
532         for (; va < VM_MAX_KERNEL_ADDRESS; l2_slot++, va += L2_SIZE) {
533                 KASSERT(l2_slot < Ln_ENTRIES, ("Invalid L2 index"));
534
535                 pa = pmap_early_vtophys(l1pt, l3pt);
536                 pn = (pa / PAGE_SIZE);
537                 entry = (PTE_V);
538                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
539                 pmap_store(&l2[l2_slot], entry);
540                 l3pt += PAGE_SIZE;
541         }
542
543
544         /* Clean the L2 page table */
545         memset((void *)l3_start, 0, l3pt - l3_start);
546
547         return (l3pt);
548 }
549
550 /*
551  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
552  */
553 void
554 pmap_bootstrap(vm_offset_t l1pt, vm_paddr_t kernstart, vm_size_t kernlen)
555 {
556         u_int l1_slot, l2_slot, avail_slot, map_slot;
557         vm_offset_t freemempos;
558         vm_offset_t dpcpu, msgbufpv;
559         vm_paddr_t end, max_pa, min_pa, pa, start;
560         int i;
561
562         printf("pmap_bootstrap %lx %lx %lx\n", l1pt, kernstart, kernlen);
563         printf("%lx\n", l1pt);
564         printf("%lx\n", (KERNBASE >> L1_SHIFT) & Ln_ADDR_MASK);
565
566         /* Set this early so we can use the pagetable walking functions */
567         kernel_pmap_store.pm_l1 = (pd_entry_t *)l1pt;
568         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
569
570         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
571
572         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);
573
574         /* Assume the address we were loaded to is a valid physical address. */
575         min_pa = max_pa = kernstart;
576
577         /*
578          * Find the minimum physical address. physmap is sorted,
579          * but may contain empty ranges.
580          */
581         for (i = 0; i < physmap_idx * 2; i += 2) {
582                 if (physmap[i] == physmap[i + 1])
583                         continue;
584                 if (physmap[i] <= min_pa)
585                         min_pa = physmap[i];
586                 if (physmap[i + 1] > max_pa)
587                         max_pa = physmap[i + 1];
588         }
589         printf("physmap_idx %lx\n", physmap_idx);
590         printf("min_pa %lx\n", min_pa);
591         printf("max_pa %lx\n", max_pa);
592
593         /* Create a direct map region early so we can use it for pa -> va */
594         pmap_bootstrap_dmap(l1pt, min_pa, max_pa);
595
596         /*
597          * Read the page table to find out what is already mapped.
598          * This assumes we have mapped a block of memory from KERNBASE
599          * using a single L1 entry.
600          */
601         (void)pmap_early_page_idx(l1pt, KERNBASE, &l1_slot, &l2_slot);
602
603         /* Sanity check the index, KERNBASE should be the first VA */
604         KASSERT(l2_slot == 0, ("The L2 index is non-zero"));
605
606         freemempos = roundup2(KERNBASE + kernlen, PAGE_SIZE);
607
608         /* Create the l3 tables for the early devmap */
609         freemempos = pmap_bootstrap_l3(l1pt,
610             VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - L2_SIZE, freemempos);
611
612         sfence_vma();
613
614 #define alloc_pages(var, np)                                            \
615         (var) = freemempos;                                             \
616         freemempos += (np * PAGE_SIZE);                                 \
617         memset((char *)(var), 0, ((np) * PAGE_SIZE));
618
619         /* Allocate dynamic per-cpu area. */
620         alloc_pages(dpcpu, DPCPU_SIZE / PAGE_SIZE);
621         dpcpu_init((void *)dpcpu, 0);
622
623         /* Allocate memory for the msgbuf, e.g. for /sbin/dmesg */
624         alloc_pages(msgbufpv, round_page(msgbufsize) / PAGE_SIZE);
625         msgbufp = (void *)msgbufpv;
626
627         virtual_avail = roundup2(freemempos, L2_SIZE);
628         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - L2_SIZE;
629         kernel_vm_end = virtual_avail;
630         
631         pa = pmap_early_vtophys(l1pt, freemempos);
632
633         /* Initialize phys_avail and dump_avail. */
634         for (avail_slot = map_slot = physmem = 0; map_slot < physmap_idx * 2;
635             map_slot += 2) {
636                 start = physmap[map_slot];
637                 end = physmap[map_slot + 1];
638
639                 if (start == end)
640                         continue;
641                 dump_avail[map_slot] = start;
642                 dump_avail[map_slot + 1] = end;
643                 realmem += atop((vm_offset_t)(end - start));
644
645                 if (start >= kernstart && end <= pa)
646                         continue;
647
648                 if (start < kernstart && end > kernstart)
649                         end = kernstart;
650                 else if (start < pa && end > pa)
651                         start = pa;
652                 phys_avail[avail_slot] = start;
653                 phys_avail[avail_slot + 1] = end;
654                 physmem += (end - start) >> PAGE_SHIFT;
655                 avail_slot += 2;
656
657                 if (end != physmap[map_slot + 1] && end > pa) {
658                         phys_avail[avail_slot] = pa;
659                         phys_avail[avail_slot + 1] = physmap[map_slot + 1];
660                         physmem += (physmap[map_slot + 1] - pa) >> PAGE_SHIFT;
661                         avail_slot += 2;
662                 }
663         }
664         phys_avail[avail_slot] = 0;
665         phys_avail[avail_slot + 1] = 0;
666
667         /*
668          * Maxmem isn't the "maximum memory", it's one larger than the
669          * highest page of the physical address space.  It should be
670          * called something like "Maxphyspage".
671          */
672         Maxmem = atop(phys_avail[avail_slot - 1]);
673 }
674
675 /*
676  *      Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
677  */
678 void
679 pmap_page_init(vm_page_t m)
680 {
681
682         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
683         m->md.pv_memattr = VM_MEMATTR_WRITE_BACK;
684 }
685
686 /*
687  *      Initialize the pmap module.
688  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
689  *      system needs to map virtual memory.
690  */
691 void
692 pmap_init(void)
693 {
694         vm_size_t s;
695         int i, pv_npg;
696
697         /*
698          * Initialize the pv chunk and pmap list mutexes.
699          */
700         mtx_init(&pv_chunks_mutex, "pmap pv chunk list", NULL, MTX_DEF);
701         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_DEF);
702
703         /*
704          * Initialize the pool of pv list locks.
705          */
706         for (i = 0; i < NPV_LIST_LOCKS; i++)
707                 rw_init(&pv_list_locks[i], "pmap pv list");
708
709         /*
710          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
711          */
712         pv_npg = howmany(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end, L2_SIZE);
713
714         /*
715          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
716          */
717         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
718         s = round_page(s);
719         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(s, M_WAITOK | M_ZERO);
720         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
721                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
722         TAILQ_INIT(&pv_dummy.pv_list);
723
724         if (superpages_enabled)
725                 pagesizes[1] = L2_SIZE;
726 }
727
728 #ifdef SMP
729 /*
730  * For SMP, these functions have to use IPIs for coherence.
731  *
732  * In general, the calling thread uses a plain fence to order the
733  * writes to the page tables before invoking an SBI callback to invoke
734  * sfence_vma() on remote CPUs.
735  */
736 static void
737 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
738 {
739         cpuset_t mask;
740
741         sched_pin();
742         mask = pmap->pm_active;
743         CPU_CLR(PCPU_GET(hart), &mask);
744         fence();
745         if (!CPU_EMPTY(&mask) && smp_started)
746                 sbi_remote_sfence_vma(mask.__bits, va, 1);
747         sfence_vma_page(va);
748         sched_unpin();
749 }
750
751 static void
752 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
753 {
754         cpuset_t mask;
755
756         sched_pin();
757         mask = pmap->pm_active;
758         CPU_CLR(PCPU_GET(hart), &mask);
759         fence();
760         if (!CPU_EMPTY(&mask) && smp_started)
761                 sbi_remote_sfence_vma(mask.__bits, sva, eva - sva + 1);
762
763         /*
764          * Might consider a loop of sfence_vma_page() for a small
765          * number of pages in the future.
766          */
767         sfence_vma();
768         sched_unpin();
769 }
770
771 static void
772 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
773 {
774         cpuset_t mask;
775
776         sched_pin();
777         mask = pmap->pm_active;
778         CPU_CLR(PCPU_GET(hart), &mask);
779
780         /*
781          * XXX: The SBI doc doesn't detail how to specify x0 as the
782          * address to perform a global fence.  BBL currently treats
783          * all sfence_vma requests as global however.
784          */
785         fence();
786         if (!CPU_EMPTY(&mask) && smp_started)
787                 sbi_remote_sfence_vma(mask.__bits, 0, 0);
788         sfence_vma();
789         sched_unpin();
790 }
791 #else
792 /*
793  * Normal, non-SMP, invalidation functions.
794  * We inline these within pmap.c for speed.
795  */
796 static __inline void
797 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
798 {
799
800         sfence_vma_page(va);
801 }
802
803 static __inline void
804 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
805 {
806
807         /*
808          * Might consider a loop of sfence_vma_page() for a small
809          * number of pages in the future.
810          */
811         sfence_vma();
812 }
813
814 static __inline void
815 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
816 {
817
818         sfence_vma();
819 }
820 #endif
821
822 /*
823  *      Routine:        pmap_extract
824  *      Function:
825  *              Extract the physical page address associated
826  *              with the given map/virtual_address pair.
827  */
828 vm_paddr_t 
829 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
830 {
831         pd_entry_t *l2p, l2;
832         pt_entry_t *l3p, l3;
833         vm_paddr_t pa;
834
835         pa = 0;
836         PMAP_LOCK(pmap);
837         /*
838          * Start with the l2 tabel. We are unable to allocate
839          * pages in the l1 table.
840          */
841         l2p = pmap_l2(pmap, va);
842         if (l2p != NULL) {
843                 l2 = pmap_load(l2p);
844                 if ((l2 & PTE_RX) == 0) {
845                         l3p = pmap_l2_to_l3(l2p, va);
846                         if (l3p != NULL) {
847                                 l3 = pmap_load(l3p);
848                                 pa = PTE_TO_PHYS(l3);
849                                 pa |= (va & L3_OFFSET);
850                         }
851                 } else {
852                         /* L2 is superpages */
853                         pa = (l2 >> PTE_PPN1_S) << L2_SHIFT;
854                         pa |= (va & L2_OFFSET);
855                 }
856         }
857         PMAP_UNLOCK(pmap);
858         return (pa);
859 }
860
861 /*
862  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
863  *      Function:
864  *              Atomically extract and hold the physical page
865  *              with the given pmap and virtual address pair
866  *              if that mapping permits the given protection.
867  */
868 vm_page_t
869 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
870 {
871         pt_entry_t *l3p, l3;
872         vm_paddr_t phys;
873         vm_page_t m;
874
875         m = NULL;
876         PMAP_LOCK(pmap);
877         l3p = pmap_l3(pmap, va);
878         if (l3p != NULL && (l3 = pmap_load(l3p)) != 0) {
879                 if ((l3 & PTE_W) != 0 || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
880                         phys = PTE_TO_PHYS(l3);
881                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
882                         if (!vm_page_wire_mapped(m))
883                                 m = NULL;
884                 }
885         }
886         PMAP_UNLOCK(pmap);
887         return (m);
888 }
889
890 vm_paddr_t
891 pmap_kextract(vm_offset_t va)
892 {
893         pd_entry_t *l2;
894         pt_entry_t *l3;
895         vm_paddr_t pa;
896
897         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS) {
898                 pa = DMAP_TO_PHYS(va);
899         } else {
900                 l2 = pmap_l2(kernel_pmap, va);
901                 if (l2 == NULL)
902                         panic("pmap_kextract: No l2");
903                 if ((pmap_load(l2) & PTE_RX) != 0) {
904                         /* superpages */
905                         pa = (pmap_load(l2) >> PTE_PPN1_S) << L2_SHIFT;
906                         pa |= (va & L2_OFFSET);
907                         return (pa);
908                 }
909
910                 l3 = pmap_l2_to_l3(l2, va);
911                 if (l3 == NULL)
912                         panic("pmap_kextract: No l3...");
913                 pa = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l3));
914                 pa |= (va & PAGE_MASK);
915         }
916         return (pa);
917 }
918
919 /***************************************************
920  * Low level mapping routines.....
921  ***************************************************/
922
923 void
924 pmap_kenter_device(vm_offset_t sva, vm_size_t size, vm_paddr_t pa)
925 {
926         pt_entry_t entry;
927         pt_entry_t *l3;
928         vm_offset_t va;
929         pn_t pn;
930
931         KASSERT((pa & L3_OFFSET) == 0,
932            ("pmap_kenter_device: Invalid physical address"));
933         KASSERT((sva & L3_OFFSET) == 0,
934            ("pmap_kenter_device: Invalid virtual address"));
935         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
936             ("pmap_kenter_device: Mapping is not page-sized"));
937
938         va = sva;
939         while (size != 0) {
940                 l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
941                 KASSERT(l3 != NULL, ("Invalid page table, va: 0x%lx", va));
942
943                 pn = (pa / PAGE_SIZE);
944                 entry = PTE_KERN;
945                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
946                 pmap_store(l3, entry);
947
948                 va += PAGE_SIZE;
949                 pa += PAGE_SIZE;
950                 size -= PAGE_SIZE;
951         }
952         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
953 }
954
955 /*
956  * Remove a page from the kernel pagetables.
957  * Note: not SMP coherent.
958  */
959 PMAP_INLINE void
960 pmap_kremove(vm_offset_t va)
961 {
962         pt_entry_t *l3;
963
964         l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
965         KASSERT(l3 != NULL, ("pmap_kremove: Invalid address"));
966
967         pmap_clear(l3);
968         sfence_vma();
969 }
970
971 void
972 pmap_kremove_device(vm_offset_t sva, vm_size_t size)
973 {
974         pt_entry_t *l3;
975         vm_offset_t va;
976
977         KASSERT((sva & L3_OFFSET) == 0,
978            ("pmap_kremove_device: Invalid virtual address"));
979         KASSERT((size & PAGE_MASK) == 0,
980             ("pmap_kremove_device: Mapping is not page-sized"));
981
982         va = sva;
983         while (size != 0) {
984                 l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
985                 KASSERT(l3 != NULL, ("Invalid page table, va: 0x%lx", va));
986                 pmap_clear(l3);
987
988                 va += PAGE_SIZE;
989                 size -= PAGE_SIZE;
990         }
991
992         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
993 }
994
995 /*
996  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
997  *      virtual address space.
998  *
999  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1000  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1001  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1002  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1003  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1004  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1005  *      region.
1006  */
1007 vm_offset_t
1008 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1009 {
1010
1011         return PHYS_TO_DMAP(start);
1012 }
1013
1014
1015 /*
1016  * Add a list of wired pages to the kva
1017  * this routine is only used for temporary
1018  * kernel mappings that do not need to have
1019  * page modification or references recorded.
1020  * Note that old mappings are simply written
1021  * over.  The page *must* be wired.
1022  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1023  */
1024 void
1025 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1026 {
1027         pt_entry_t *l3, pa;
1028         vm_offset_t va;
1029         vm_page_t m;
1030         pt_entry_t entry;
1031         pn_t pn;
1032         int i;
1033
1034         va = sva;
1035         for (i = 0; i < count; i++) {
1036                 m = ma[i];
1037                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1038                 pn = (pa / PAGE_SIZE);
1039                 l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
1040
1041                 entry = PTE_KERN;
1042                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
1043                 pmap_store(l3, entry);
1044
1045                 va += L3_SIZE;
1046         }
1047         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1048 }
1049
1050 /*
1051  * This routine tears out page mappings from the
1052  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1053  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1054  */
1055 void
1056 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1057 {
1058         pt_entry_t *l3;
1059         vm_offset_t va;
1060
1061         KASSERT(sva >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS, ("usermode va %lx", sva));
1062
1063         for (va = sva; count-- > 0; va += PAGE_SIZE) {
1064                 l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
1065                 KASSERT(l3 != NULL, ("pmap_kremove: Invalid address"));
1066                 pmap_clear(l3);
1067         }
1068         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1069 }
1070
1071 bool
1072 pmap_ps_enabled(pmap_t pmap __unused)
1073 {
1074
1075         return (superpages_enabled);
1076 }
1077
1078 /***************************************************
1079  * Page table page management routines.....
1080  ***************************************************/
1081 /*
1082  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1083  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1084  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1085  */
1086 static __inline void
1087 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1088     boolean_t set_PG_ZERO)
1089 {
1090
1091         if (set_PG_ZERO)
1092                 m->flags |= PG_ZERO;
1093         else
1094                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1095         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1096 }
1097
1098 /*
1099  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1100  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1101  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1102  * ordered by this virtual address range.
1103  *
1104  * If "promoted" is false, then the page table page "ml3" must be zero filled.
1105  */
1106 static __inline int
1107 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t ml3, bool promoted)
1108 {
1109
1110         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1111         ml3->valid = promoted ? VM_PAGE_BITS_ALL : 0;
1112         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, ml3));
1113 }
1114
1115 /*
1116  * Removes the page table page mapping the specified virtual address from the
1117  * specified pmap's collection of idle page table pages, and returns it.
1118  * Otherwise, returns NULL if there is no page table page corresponding to the
1119  * specified virtual address.
1120  */
1121 static __inline vm_page_t
1122 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1123 {
1124
1125         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1126         return (vm_radix_remove(&pmap->pm_root, pmap_l2_pindex(va)));
1127 }
1128         
1129 /*
1130  * Decrements a page table page's reference count, which is used to record the
1131  * number of valid page table entries within the page.  If the reference count
1132  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1133  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1134  */
1135 static inline boolean_t
1136 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, struct spglist *free)
1137 {
1138
1139         --m->ref_count;
1140         if (m->ref_count == 0) {
1141                 _pmap_unwire_ptp(pmap, va, m, free);
1142                 return (TRUE);
1143         } else {
1144                 return (FALSE);
1145         }
1146 }
1147
1148 static void
1149 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, struct spglist *free)
1150 {
1151         vm_paddr_t phys;
1152
1153         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1154         if (m->pindex >= NUL1E) {
1155                 pd_entry_t *l1;
1156                 l1 = pmap_l1(pmap, va);
1157                 pmap_clear(l1);
1158                 pmap_distribute_l1(pmap, pmap_l1_index(va), 0);
1159         } else {
1160                 pd_entry_t *l2;
1161                 l2 = pmap_l2(pmap, va);
1162                 pmap_clear(l2);
1163         }
1164         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
1165         if (m->pindex < NUL1E) {
1166                 pd_entry_t *l1;
1167                 vm_page_t pdpg;
1168
1169                 l1 = pmap_l1(pmap, va);
1170                 phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l1));
1171                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
1172                 pmap_unwire_ptp(pmap, va, pdpg, free);
1173         }
1174         pmap_invalidate_page(pmap, va);
1175
1176         vm_wire_sub(1);
1177
1178         /* 
1179          * Put page on a list so that it is released after
1180          * *ALL* TLB shootdown is done
1181          */
1182         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1183 }
1184
1185 /*
1186  * After removing a page table entry, this routine is used to
1187  * conditionally free the page, and manage the reference count.
1188  */
1189 static int
1190 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t ptepde,
1191     struct spglist *free)
1192 {
1193         vm_page_t mpte;
1194
1195         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1196                 return (0);
1197         KASSERT(ptepde != 0, ("pmap_unuse_pt: ptepde != 0"));
1198         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_TO_PHYS(ptepde));
1199         return (pmap_unwire_ptp(pmap, va, mpte, free));
1200 }
1201
1202 void
1203 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1204 {
1205
1206         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1207         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof(pmap->pm_stats));
1208         pmap->pm_l1 = kernel_pmap->pm_l1;
1209         pmap->pm_satp = SATP_MODE_SV39 | (vtophys(pmap->pm_l1) >> PAGE_SHIFT);
1210         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1211         pmap_activate_boot(pmap);
1212 }
1213
1214 int
1215 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1216 {
1217         vm_paddr_t l1phys;
1218         vm_page_t l1pt;
1219
1220         /*
1221          * allocate the l1 page
1222          */
1223         while ((l1pt = vm_page_alloc(NULL, 0xdeadbeef, VM_ALLOC_NORMAL |
1224             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL)
1225                 vm_wait(NULL);
1226
1227         l1phys = VM_PAGE_TO_PHYS(l1pt);
1228         pmap->pm_l1 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(l1phys);
1229         pmap->pm_satp = SATP_MODE_SV39 | (l1phys >> PAGE_SHIFT);
1230
1231         if ((l1pt->flags & PG_ZERO) == 0)
1232                 pagezero(pmap->pm_l1);
1233
1234         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof(pmap->pm_stats));
1235
1236         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1237
1238         /* Install kernel pagetables */
1239         memcpy(pmap->pm_l1, kernel_pmap->pm_l1, PAGE_SIZE);
1240
1241         /* Add to the list of all user pmaps */
1242         mtx_lock(&allpmaps_lock);
1243         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1244         mtx_unlock(&allpmaps_lock);
1245
1246         vm_radix_init(&pmap->pm_root);
1247
1248         return (1);
1249 }
1250
1251 /*
1252  * This routine is called if the desired page table page does not exist.
1253  *
1254  * If page table page allocation fails, this routine may sleep before
1255  * returning NULL.  It sleeps only if a lock pointer was given.
1256  *
1257  * Note: If a page allocation fails at page table level two or three,
1258  * one or two pages may be held during the wait, only to be released
1259  * afterwards.  This conservative approach is easily argued to avoid
1260  * race conditions.
1261  */
1262 static vm_page_t
1263 _pmap_alloc_l3(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex, struct rwlock **lockp)
1264 {
1265         vm_page_t m, /*pdppg, */pdpg;
1266         pt_entry_t entry;
1267         vm_paddr_t phys;
1268         pn_t pn;
1269
1270         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1271
1272         /*
1273          * Allocate a page table page.
1274          */
1275         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1276             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1277                 if (lockp != NULL) {
1278                         RELEASE_PV_LIST_LOCK(lockp);
1279                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1280                         rw_runlock(&pvh_global_lock);
1281                         vm_wait(NULL);
1282                         rw_rlock(&pvh_global_lock);
1283                         PMAP_LOCK(pmap);
1284                 }
1285
1286                 /*
1287                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1288                  * page may have been allocated.
1289                  */
1290                 return (NULL);
1291         }
1292
1293         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1294                 pmap_zero_page(m);
1295
1296         /*
1297          * Map the pagetable page into the process address space, if
1298          * it isn't already there.
1299          */
1300
1301         if (ptepindex >= NUL1E) {
1302                 pd_entry_t *l1;
1303                 vm_pindex_t l1index;
1304
1305                 l1index = ptepindex - NUL1E;
1306                 l1 = &pmap->pm_l1[l1index];
1307
1308                 pn = (VM_PAGE_TO_PHYS(m) / PAGE_SIZE);
1309                 entry = (PTE_V);
1310                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
1311                 pmap_store(l1, entry);
1312                 pmap_distribute_l1(pmap, l1index, entry);
1313         } else {
1314                 vm_pindex_t l1index;
1315                 pd_entry_t *l1, *l2;
1316
1317                 l1index = ptepindex >> (L1_SHIFT - L2_SHIFT);
1318                 l1 = &pmap->pm_l1[l1index];
1319                 if (pmap_load(l1) == 0) {
1320                         /* recurse for allocating page dir */
1321                         if (_pmap_alloc_l3(pmap, NUL1E + l1index,
1322                             lockp) == NULL) {
1323                                 vm_page_unwire_noq(m);
1324                                 vm_page_free_zero(m);
1325                                 return (NULL);
1326                         }
1327                 } else {
1328                         phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l1));
1329                         pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
1330                         pdpg->ref_count++;
1331                 }
1332
1333                 phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l1));
1334                 l2 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(phys);
1335                 l2 = &l2[ptepindex & Ln_ADDR_MASK];
1336
1337                 pn = (VM_PAGE_TO_PHYS(m) / PAGE_SIZE);
1338                 entry = (PTE_V);
1339                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
1340                 pmap_store(l2, entry);
1341         }
1342
1343         pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
1344
1345         return (m);
1346 }
1347
1348 static vm_page_t
1349 pmap_alloc_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct rwlock **lockp)
1350 {
1351         pd_entry_t *l1;
1352         vm_page_t l2pg;
1353         vm_pindex_t l2pindex;
1354
1355 retry:
1356         l1 = pmap_l1(pmap, va);
1357         if (l1 != NULL && (pmap_load(l1) & PTE_RWX) == 0) {
1358                 /* Add a reference to the L2 page. */
1359                 l2pg = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_TO_PHYS(pmap_load(l1)));
1360                 l2pg->ref_count++;
1361         } else {
1362                 /* Allocate a L2 page. */
1363                 l2pindex = pmap_l2_pindex(va) >> Ln_ENTRIES_SHIFT;
1364                 l2pg = _pmap_alloc_l3(pmap, NUL2E + l2pindex, lockp);
1365                 if (l2pg == NULL && lockp != NULL)
1366                         goto retry;
1367         }
1368         return (l2pg);
1369 }
1370
1371 static vm_page_t
1372 pmap_alloc_l3(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct rwlock **lockp)
1373 {
1374         vm_pindex_t ptepindex;
1375         pd_entry_t *l2;
1376         vm_paddr_t phys;
1377         vm_page_t m;
1378
1379         /*
1380          * Calculate pagetable page index
1381          */
1382         ptepindex = pmap_l2_pindex(va);
1383 retry:
1384         /*
1385          * Get the page directory entry
1386          */
1387         l2 = pmap_l2(pmap, va);
1388
1389         /*
1390          * If the page table page is mapped, we just increment the
1391          * hold count, and activate it.
1392          */
1393         if (l2 != NULL && pmap_load(l2) != 0) {
1394                 phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l2));
1395                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
1396                 m->ref_count++;
1397         } else {
1398                 /*
1399                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been
1400                  * deallocated.
1401                  */
1402                 m = _pmap_alloc_l3(pmap, ptepindex, lockp);
1403                 if (m == NULL && lockp != NULL)
1404                         goto retry;
1405         }
1406         return (m);
1407 }
1408
1409
1410 /***************************************************
1411  * Pmap allocation/deallocation routines.
1412  ***************************************************/
1413
1414 /*
1415  * Release any resources held by the given physical map.
1416  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1417  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1418  */
1419 void
1420 pmap_release(pmap_t pmap)
1421 {
1422         vm_page_t m;
1423
1424         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
1425             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
1426             pmap->pm_stats.resident_count));
1427         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
1428             ("releasing active pmap %p", pmap));
1429
1430         mtx_lock(&allpmaps_lock);
1431         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
1432         mtx_unlock(&allpmaps_lock);
1433
1434         m = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pmap->pm_l1));
1435         vm_page_unwire_noq(m);
1436         vm_page_free(m);
1437 }
1438
1439 #if 0
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, 
1448     0, 0, kvm_size, "LU", "Size of KVM");
1449
1450 static int
1451 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1452 {
1453         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
1454
1455         return sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req);
1456 }
1457 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1458     0, 0, kvm_free, "LU", "Amount of KVM free");
1459 #endif /* 0 */
1460
1461 /*
1462  * grow the number of kernel page table entries, if needed
1463  */
1464 void
1465 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1466 {
1467         vm_paddr_t paddr;
1468         vm_page_t nkpg;
1469         pd_entry_t *l1, *l2;
1470         pt_entry_t entry;
1471         pn_t pn;
1472
1473         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
1474
1475         addr = roundup2(addr, L2_SIZE);
1476         if (addr - 1 >= vm_map_max(kernel_map))
1477                 addr = vm_map_max(kernel_map);
1478         while (kernel_vm_end < addr) {
1479                 l1 = pmap_l1(kernel_pmap, kernel_vm_end);
1480                 if (pmap_load(l1) == 0) {
1481                         /* We need a new PDP entry */
1482                         nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> L1_SHIFT,
1483                             VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ |
1484                             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1485                         if (nkpg == NULL)
1486                                 panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1487                         if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1488                                 pmap_zero_page(nkpg);
1489                         paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1490
1491                         pn = (paddr / PAGE_SIZE);
1492                         entry = (PTE_V);
1493                         entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
1494                         pmap_store(l1, entry);
1495                         pmap_distribute_l1(kernel_pmap,
1496                             pmap_l1_index(kernel_vm_end), entry);
1497                         continue; /* try again */
1498                 }
1499                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, kernel_vm_end);
1500                 if ((pmap_load(l2) & PTE_V) != 0 &&
1501                     (pmap_load(l2) & PTE_RWX) == 0) {
1502                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
1503                         if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
1504                                 kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
1505                                 break;
1506                         }
1507                         continue;
1508                 }
1509
1510                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> L2_SHIFT,
1511                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
1512                     VM_ALLOC_ZERO);
1513                 if (nkpg == NULL)
1514                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1515                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0) {
1516                         pmap_zero_page(nkpg);
1517                 }
1518                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1519
1520                 pn = (paddr / PAGE_SIZE);
1521                 entry = (PTE_V);
1522                 entry |= (pn << PTE_PPN0_S);
1523                 pmap_store(l2, entry);
1524
1525                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, kernel_vm_end);
1526
1527                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
1528                 if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
1529                         kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
1530                         break;                       
1531                 }
1532         }
1533 }
1534
1535
1536 /***************************************************
1537  * page management routines.
1538  ***************************************************/
1539
1540 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
1541 CTASSERT(_NPCM == 3);
1542 CTASSERT(_NPCPV == 168);
1543
1544 static __inline struct pv_chunk *
1545 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
1546 {
1547
1548         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
1549 }
1550
1551 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
1552
1553 #define PC_FREE0        0xfffffffffffffffful
1554 #define PC_FREE1        0xfffffffffffffffful
1555 #define PC_FREE2        0x000000fffffffffful
1556
1557 static const uint64_t pc_freemask[_NPCM] = { PC_FREE0, PC_FREE1, PC_FREE2 };
1558
1559 #if 0
1560 #ifdef PV_STATS
1561 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
1562
1563 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
1564         "Current number of pv entry chunks");
1565 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
1566         "Current number of pv entry chunks allocated");
1567 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
1568         "Current number of pv entry chunks frees");
1569 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
1570         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
1571
1572 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs, pv_entry_count;
1573 static int pv_entry_spare;
1574
1575 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
1576         "Current number of pv entry frees");
1577 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
1578         "Current number of pv entry allocs");
1579 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
1580         "Current number of pv entries");
1581 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
1582         "Current number of spare pv entries");
1583 #endif
1584 #endif /* 0 */
1585
1586 /*
1587  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
1588  * drastic measures to free some pages so we can allocate
1589  * another pv entry chunk.
1590  *
1591  * Returns NULL if PV entries were reclaimed from the specified pmap.
1592  *
1593  * We do not, however, unmap 2mpages because subsequent accesses will
1594  * allocate per-page pv entries until repromotion occurs, thereby
1595  * exacerbating the shortage of free pv entries.
1596  */
1597 static vm_page_t
1598 reclaim_pv_chunk(pmap_t locked_pmap, struct rwlock **lockp)
1599 {
1600
1601         panic("RISCVTODO: reclaim_pv_chunk");
1602 }
1603
1604 /*
1605  * free the pv_entry back to the free list
1606  */
1607 static void
1608 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
1609 {
1610         struct pv_chunk *pc;
1611         int idx, field, bit;
1612
1613         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1614         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1615         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_frees, 1));
1616         PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, 1));
1617         PV_STAT(atomic_subtract_long(&pv_entry_count, 1));
1618         pc = pv_to_chunk(pv);
1619         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
1620         field = idx / 64;
1621         bit = idx % 64;
1622         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
1623         if (pc->pc_map[0] != PC_FREE0 || pc->pc_map[1] != PC_FREE1 ||
1624             pc->pc_map[2] != PC_FREE2) {
1625                 /* 98% of the time, pc is already at the head of the list. */
1626                 if (__predict_false(pc != TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk))) {
1627                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1628                         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1629                 }
1630                 return;
1631         }
1632         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1633         free_pv_chunk(pc);
1634 }
1635
1636 static void
1637 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
1638 {
1639         vm_page_t m;
1640
1641         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1642         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1643         mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
1644         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pv_entry_spare, _NPCPV));
1645         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pc_chunk_count, 1));
1646         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_frees, 1));
1647         /* entire chunk is free, return it */
1648         m = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pc));
1649         dump_drop_page(m->phys_addr);
1650         vm_page_unwire_noq(m);
1651         vm_page_free(m);
1652 }
1653
1654 /*
1655  * Returns a new PV entry, allocating a new PV chunk from the system when
1656  * needed.  If this PV chunk allocation fails and a PV list lock pointer was
1657  * given, a PV chunk is reclaimed from an arbitrary pmap.  Otherwise, NULL is
1658  * returned.
1659  *
1660  * The given PV list lock may be released.
1661  */
1662 static pv_entry_t
1663 get_pv_entry(pmap_t pmap, struct rwlock **lockp)
1664 {
1665         int bit, field;
1666         pv_entry_t pv;
1667         struct pv_chunk *pc;
1668         vm_page_t m;
1669
1670         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1671         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1672         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_allocs, 1));
1673 retry:
1674         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
1675         if (pc != NULL) {
1676                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
1677                         if (pc->pc_map[field]) {
1678                                 bit = ffsl(pc->pc_map[field]) - 1;
1679                                 break;
1680                         }
1681                 }
1682                 if (field < _NPCM) {
1683                         pv = &pc->pc_pventry[field * 64 + bit];
1684                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
1685                         /* If this was the last item, move it to tail */
1686                         if (pc->pc_map[0] == 0 && pc->pc_map[1] == 0 &&
1687                             pc->pc_map[2] == 0) {
1688                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1689                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc,
1690                                     pc_list);
1691                         }
1692                         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_count, 1));
1693                         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pv_entry_spare, 1));
1694                         return (pv);
1695                 }
1696         }
1697         /* No free items, allocate another chunk */
1698         m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1699             VM_ALLOC_WIRED);
1700         if (m == NULL) {
1701                 if (lockp == NULL) {
1702                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
1703                         return (NULL);
1704                 }
1705                 m = reclaim_pv_chunk(pmap, lockp);
1706                 if (m == NULL)
1707                         goto retry;
1708         }
1709         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_count, 1));
1710         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_allocs, 1));
1711         dump_add_page(m->phys_addr);
1712         pc = (void *)PHYS_TO_DMAP(m->phys_addr);
1713         pc->pc_pmap = pmap;
1714         pc->pc_map[0] = PC_FREE0 & ~1ul;        /* preallocated bit 0 */
1715         pc->pc_map[1] = PC_FREE1;
1716         pc->pc_map[2] = PC_FREE2;
1717         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1718         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1719         mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
1720         pv = &pc->pc_pventry[0];
1721         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1722         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_count, 1));
1723         PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, _NPCPV - 1));
1724         return (pv);
1725 }
1726
1727 /*
1728  * Ensure that the number of spare PV entries in the specified pmap meets or
1729  * exceeds the given count, "needed".
1730  *
1731  * The given PV list lock may be released.
1732  */
1733 static void
1734 reserve_pv_entries(pmap_t pmap, int needed, struct rwlock **lockp)
1735 {
1736         struct pch new_tail;
1737         struct pv_chunk *pc;
1738         vm_page_t m;
1739         int avail, free;
1740         bool reclaimed;
1741
1742         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1743         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1744         KASSERT(lockp != NULL, ("reserve_pv_entries: lockp is NULL"));
1745
1746         /*
1747          * Newly allocated PV chunks must be stored in a private list until
1748          * the required number of PV chunks have been allocated.  Otherwise,
1749          * reclaim_pv_chunk() could recycle one of these chunks.  In
1750          * contrast, these chunks must be added to the pmap upon allocation.
1751          */
1752         TAILQ_INIT(&new_tail);
1753 retry:
1754         avail = 0;
1755         TAILQ_FOREACH(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list) {
1756                 bit_count((bitstr_t *)pc->pc_map, 0,
1757                     sizeof(pc->pc_map) * NBBY, &free);
1758                 if (free == 0)
1759                         break;
1760                 avail += free;
1761                 if (avail >= needed)
1762                         break;
1763         }
1764         for (reclaimed = false; avail < needed; avail += _NPCPV) {
1765                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1766                     VM_ALLOC_WIRED);
1767                 if (m == NULL) {
1768                         m = reclaim_pv_chunk(pmap, lockp);
1769                         if (m == NULL)
1770                                 goto retry;
1771                         reclaimed = true;
1772                 }
1773                 /* XXX PV STATS */
1774 #if 0
1775                 dump_add_page(m->phys_addr);
1776 #endif
1777                 pc = (void *)PHYS_TO_DMAP(m->phys_addr);
1778                 pc->pc_pmap = pmap;
1779                 pc->pc_map[0] = PC_FREE0;
1780                 pc->pc_map[1] = PC_FREE1;
1781                 pc->pc_map[2] = PC_FREE2;
1782                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1783                 TAILQ_INSERT_TAIL(&new_tail, pc, pc_lru);
1784
1785                 /*
1786                  * The reclaim might have freed a chunk from the current pmap.
1787                  * If that chunk contained available entries, we need to
1788                  * re-count the number of available entries.
1789                  */
1790                 if (reclaimed)
1791                         goto retry;
1792         }
1793         if (!TAILQ_EMPTY(&new_tail)) {
1794                 mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
1795                 TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &new_tail, pc_lru);
1796                 mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
1797         }
1798 }
1799
1800 /*
1801  * First find and then remove the pv entry for the specified pmap and virtual
1802  * address from the specified pv list.  Returns the pv entry if found and NULL
1803  * otherwise.  This operation can be performed on pv lists for either 4KB or
1804  * 2MB page mappings.
1805  */
1806 static __inline pv_entry_t
1807 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1808 {
1809         pv_entry_t pv;
1810
1811         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1812         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
1813                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
1814                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
1815                         pvh->pv_gen++;
1816                         break;
1817                 }
1818         }
1819         return (pv);
1820 }
1821
1822 /*
1823  * First find and then destroy the pv entry for the specified pmap and virtual
1824  * address.  This operation can be performed on pv lists for either 4KB or 2MB
1825  * page mappings.
1826  */
1827 static void
1828 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1829 {
1830         pv_entry_t pv;
1831
1832         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
1833
1834         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found for %#lx", va));
1835         free_pv_entry(pmap, pv);
1836 }
1837
1838 /*
1839  * Conditionally create the PV entry for a 4KB page mapping if the required
1840  * memory can be allocated without resorting to reclamation.
1841  */
1842 static boolean_t
1843 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
1844     struct rwlock **lockp)
1845 {
1846         pv_entry_t pv;
1847
1848         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1849         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1850         /* Pass NULL instead of the lock pointer to disable reclamation. */
1851         if ((pv = get_pv_entry(pmap, NULL)) != NULL) {
1852                 pv->pv_va = va;
1853                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m);
1854                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
1855                 m->md.pv_gen++;
1856                 return (TRUE);
1857         } else
1858                 return (FALSE);
1859 }
1860
1861 /*
1862  * After demotion from a 2MB page mapping to 512 4KB page mappings,
1863  * destroy the pv entry for the 2MB page mapping and reinstantiate the pv
1864  * entries for each of the 4KB page mappings.
1865  */
1866 static void __unused
1867 pmap_pv_demote_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa,
1868     struct rwlock **lockp)
1869 {
1870         struct md_page *pvh;
1871         struct pv_chunk *pc;
1872         pv_entry_t pv;
1873         vm_page_t m;
1874         vm_offset_t va_last;
1875         int bit, field;
1876
1877         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1878         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1879         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa);
1880
1881         /*
1882          * Transfer the 2mpage's pv entry for this mapping to the first
1883          * page's pv list.  Once this transfer begins, the pv list lock
1884          * must not be released until the last pv entry is reinstantiated.
1885          */
1886         pvh = pa_to_pvh(pa);
1887         va &= ~L2_OFFSET;
1888         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
1889         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_l2: pv not found"));
1890         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1891         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
1892         m->md.pv_gen++;
1893         /* Instantiate the remaining 511 pv entries. */
1894         va_last = va + L2_SIZE - PAGE_SIZE;
1895         for (;;) {
1896                 pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
1897                 KASSERT(pc->pc_map[0] != 0 || pc->pc_map[1] != 0 ||
1898                     pc->pc_map[2] != 0, ("pmap_pv_demote_l2: missing spare"));
1899                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
1900                         while (pc->pc_map[field] != 0) {
1901                                 bit = ffsl(pc->pc_map[field]) - 1;
1902                                 pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
1903                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 64 + bit];
1904                                 va += PAGE_SIZE;
1905                                 pv->pv_va = va;
1906                                 m++;
1907                                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
1908                             ("pmap_pv_demote_l2: page %p is not managed", m));
1909                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
1910                                 m->md.pv_gen++;
1911                                 if (va == va_last)
1912                                         goto out;
1913                         }
1914                 }
1915                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1916                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1917         }
1918 out:
1919         if (pc->pc_map[0] == 0 && pc->pc_map[1] == 0 && pc->pc_map[2] == 0) {
1920                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1921                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1922         }
1923         /* XXX PV stats */
1924 }
1925
1926 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1927 static void
1928 pmap_pv_promote_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa,
1929     struct rwlock **lockp)
1930 {
1931         struct md_page *pvh;
1932         pv_entry_t pv;
1933         vm_page_t m;
1934         vm_offset_t va_last;
1935
1936         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
1937         KASSERT((va & L2_OFFSET) == 0,
1938             ("pmap_pv_promote_l2: misaligned va %#lx", va));
1939
1940         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa);
1941
1942         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1943         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
1944         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_l2: pv for %#lx not found", va));
1945         pvh = pa_to_pvh(pa);
1946         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
1947         pvh->pv_gen++;
1948
1949         va_last = va + L2_SIZE - PAGE_SIZE;
1950         do {
1951                 m++;
1952                 va += PAGE_SIZE;
1953                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
1954         } while (va < va_last);
1955 }
1956 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
1957
1958 /*
1959  * Create the PV entry for a 2MB page mapping.  Always returns true unless the
1960  * flag PMAP_ENTER_NORECLAIM is specified.  If that flag is specified, returns
1961  * false if the PV entry cannot be allocated without resorting to reclamation.
1962  */
1963 static bool
1964 pmap_pv_insert_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t l2e, u_int flags,
1965     struct rwlock **lockp)
1966 {
1967         struct md_page *pvh;
1968         pv_entry_t pv;
1969         vm_paddr_t pa;
1970
1971         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1972         /* Pass NULL instead of the lock pointer to disable reclamation. */
1973         if ((pv = get_pv_entry(pmap, (flags & PMAP_ENTER_NORECLAIM) != 0 ?
1974             NULL : lockp)) == NULL)
1975                 return (false);
1976         pv->pv_va = va;
1977         pa = PTE_TO_PHYS(l2e);
1978         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa);
1979         pvh = pa_to_pvh(pa);
1980         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
1981         pvh->pv_gen++;
1982         return (true);
1983 }
1984
1985 static void
1986 pmap_remove_kernel_l2(pmap_t pmap, pt_entry_t *l2, vm_offset_t va)
1987 {
1988         pt_entry_t newl2, oldl2;
1989         vm_page_t ml3;
1990         vm_paddr_t ml3pa;
1991
1992         KASSERT(!VIRT_IN_DMAP(va), ("removing direct mapping of %#lx", va));
1993         KASSERT(pmap == kernel_pmap, ("pmap %p is not kernel_pmap", pmap));
1994         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1995
1996         ml3 = pmap_remove_pt_page(pmap, va);
1997         if (ml3 == NULL)
1998                 panic("pmap_remove_kernel_l2: Missing pt page");
1999
2000         ml3pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ml3);
2001         newl2 = ml3pa | PTE_V;
2002
2003         /*
2004          * If this page table page was unmapped by a promotion, then it
2005          * contains valid mappings.  Zero it to invalidate those mappings.
2006          */
2007         if (ml3->valid != 0)
2008                 pagezero((void *)PHYS_TO_DMAP(ml3pa));
2009
2010         /*
2011          * Demote the mapping.
2012          */
2013         oldl2 = pmap_load_store(l2, newl2);
2014         KASSERT(oldl2 == 0, ("%s: found existing mapping at %p: %#lx",
2015             __func__, l2, oldl2));
2016 }
2017
2018 /*
2019  * pmap_remove_l2: Do the things to unmap a level 2 superpage.
2020  */
2021 static int
2022 pmap_remove_l2(pmap_t pmap, pt_entry_t *l2, vm_offset_t sva,
2023     pd_entry_t l1e, struct spglist *free, struct rwlock **lockp)
2024 {
2025         struct md_page *pvh;
2026         pt_entry_t oldl2;
2027         vm_offset_t eva, va;
2028         vm_page_t m, ml3;
2029
2030         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2031         KASSERT((sva & L2_OFFSET) == 0, ("pmap_remove_l2: sva is not aligned"));
2032         oldl2 = pmap_load_clear(l2);
2033         KASSERT((oldl2 & PTE_RWX) != 0,
2034             ("pmap_remove_l2: L2e %lx is not a superpage mapping", oldl2));
2035
2036         /*
2037          * The sfence.vma documentation states that it is sufficient to specify
2038          * a single address within a superpage mapping.  However, since we do
2039          * not perform any invalidation upon promotion, TLBs may still be
2040          * caching 4KB mappings within the superpage, so we must invalidate the
2041          * entire range.
2042          */
2043         pmap_invalidate_range(pmap, sva, sva + L2_SIZE);
2044         if ((oldl2 & PTE_SW_WIRED) != 0)
2045                 pmap->pm_stats.wired_count -= L2_SIZE / PAGE_SIZE;
2046         pmap_resident_count_dec(pmap, L2_SIZE / PAGE_SIZE);
2047         if ((oldl2 & PTE_SW_MANAGED) != 0) {
2048                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, PTE_TO_PHYS(oldl2));
2049                 pvh = pa_to_pvh(PTE_TO_PHYS(oldl2));
2050                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2051                 eva = sva + L2_SIZE;
2052                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_TO_PHYS(oldl2));
2053                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2054                         if ((oldl2 & PTE_D) != 0)
2055                                 vm_page_dirty(m);
2056                         if ((oldl2 & PTE_A) != 0)
2057                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2058                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2059                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2060                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2061                 }
2062         }
2063         if (pmap == kernel_pmap) {
2064                 pmap_remove_kernel_l2(pmap, l2, sva);
2065         } else {
2066                 ml3 = pmap_remove_pt_page(pmap, sva);
2067                 if (ml3 != NULL) {
2068                         KASSERT(ml3->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
2069                             ("pmap_remove_l2: l3 page not promoted"));
2070                         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
2071                         KASSERT(ml3->ref_count == Ln_ENTRIES,
2072                             ("pmap_remove_l2: l3 page ref count error"));
2073                         ml3->ref_count = 1;
2074                         vm_page_unwire_noq(ml3);
2075                         pmap_add_delayed_free_list(ml3, free, FALSE);
2076                 }
2077         }
2078         return (pmap_unuse_pt(pmap, sva, l1e, free));
2079 }
2080
2081 /*
2082  * pmap_remove_l3: do the things to unmap a page in a process
2083  */
2084 static int
2085 pmap_remove_l3(pmap_t pmap, pt_entry_t *l3, vm_offset_t va, 
2086     pd_entry_t l2e, struct spglist *free, struct rwlock **lockp)
2087 {
2088         struct md_page *pvh;
2089         pt_entry_t old_l3;
2090         vm_paddr_t phys;
2091         vm_page_t m;
2092
2093         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2094         old_l3 = pmap_load_clear(l3);
2095         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2096         if (old_l3 & PTE_SW_WIRED)
2097                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2098         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
2099         if (old_l3 & PTE_SW_MANAGED) {
2100                 phys = PTE_TO_PHYS(old_l3);
2101                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
2102                 if ((old_l3 & PTE_D) != 0)
2103                         vm_page_dirty(m);
2104                 if (old_l3 & PTE_A)
2105                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2106                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m);
2107                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2108                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2109                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2110                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2111                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2112                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2113                 }
2114         }
2115
2116         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, l2e, free));
2117 }
2118
2119 /*
2120  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2121  *
2122  *      It is assumed that the start and end are properly
2123  *      rounded to the page size.
2124  */
2125 void
2126 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2127 {
2128         struct spglist free;
2129         struct rwlock *lock;
2130         vm_offset_t va, va_next;
2131         pd_entry_t *l1, *l2, l2e;
2132         pt_entry_t *l3;
2133
2134         /*
2135          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2136          */
2137         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2138                 return;
2139
2140         SLIST_INIT(&free);
2141
2142         rw_rlock(&pvh_global_lock);
2143         PMAP_LOCK(pmap);
2144
2145         lock = NULL;
2146         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2147                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2148                         break;
2149
2150                 l1 = pmap_l1(pmap, sva);
2151                 if (pmap_load(l1) == 0) {
2152                         va_next = (sva + L1_SIZE) & ~L1_OFFSET;
2153                         if (va_next < sva)
2154                                 va_next = eva;
2155                         continue;
2156                 }
2157
2158                 /*
2159                  * Calculate index for next page table.
2160                  */
2161                 va_next = (sva + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
2162                 if (va_next < sva)
2163                         va_next = eva;
2164
2165                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, sva);
2166                 if (l2 == NULL)
2167                         continue;
2168                 if ((l2e = pmap_load(l2)) == 0)
2169                         continue;
2170                 if ((l2e & PTE_RWX) != 0) {
2171                         if (sva + L2_SIZE == va_next && eva >= va_next) {
2172                                 (void)pmap_remove_l2(pmap, l2, sva,
2173                                     pmap_load(l1), &free, &lock);
2174                                 continue;
2175                         } else if (!pmap_demote_l2_locked(pmap, l2, sva,
2176                             &lock)) {
2177                                 /*
2178                                  * The large page mapping was destroyed.
2179                                  */
2180                                 continue;
2181                         }
2182                         l2e = pmap_load(l2);
2183                 }
2184
2185                 /*
2186                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2187                  * by the current page table page, or to the end of the
2188                  * range being removed.
2189                  */
2190                 if (va_next > eva)
2191                         va_next = eva;
2192
2193                 va = va_next;
2194                 for (l3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva); sva != va_next; l3++,
2195                     sva += L3_SIZE) {
2196                         if (pmap_load(l3) == 0) {
2197                                 if (va != va_next) {
2198                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
2199                                         va = va_next;
2200                                 }
2201                                 continue;
2202                         }
2203                         if (va == va_next)
2204                                 va = sva;
2205                         if (pmap_remove_l3(pmap, l3, sva, l2e, &free, &lock)) {
2206                                 sva += L3_SIZE;
2207                                 break;
2208                         }
2209                 }
2210                 if (va != va_next)
2211                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
2212         }
2213         if (lock != NULL)
2214                 rw_wunlock(lock);
2215         rw_runlock(&pvh_global_lock);
2216         PMAP_UNLOCK(pmap);
2217         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
2218 }
2219
2220 /*
2221  *      Routine:        pmap_remove_all
2222  *      Function:
2223  *              Removes this physical page from
2224  *              all physical maps in which it resides.
2225  *              Reflects back modify bits to the pager.
2226  *
2227  *      Notes:
2228  *              Original versions of this routine were very
2229  *              inefficient because they iteratively called
2230  *              pmap_remove (slow...)
2231  */
2232
2233 void
2234 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2235 {
2236         struct spglist free;
2237         struct md_page *pvh;
2238         pmap_t pmap;
2239         pt_entry_t *l3, l3e;
2240         pd_entry_t *l2, l2e;
2241         pv_entry_t pv;
2242         vm_offset_t va;
2243
2244         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2245             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
2246         SLIST_INIT(&free);
2247         pvh = (m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ? &pv_dummy :
2248             pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2249
2250         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2251         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
2252                 pmap = PV_PMAP(pv);
2253                 PMAP_LOCK(pmap);
2254                 va = pv->pv_va;
2255                 l2 = pmap_l2(pmap, va);
2256                 (void)pmap_demote_l2(pmap, l2, va);
2257                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2258         }
2259         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2260                 pmap = PV_PMAP(pv);
2261                 PMAP_LOCK(pmap);
2262                 pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
2263                 l2 = pmap_l2(pmap, pv->pv_va);
2264                 KASSERT(l2 != NULL, ("pmap_remove_all: no l2 table found"));
2265                 l2e = pmap_load(l2);
2266
2267                 KASSERT((l2e & PTE_RX) == 0,
2268                     ("pmap_remove_all: found a superpage in %p's pv list", m));
2269
2270                 l3 = pmap_l2_to_l3(l2, pv->pv_va);
2271                 l3e = pmap_load_clear(l3);
2272                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
2273                 if (l3e & PTE_SW_WIRED)
2274                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2275                 if ((l3e & PTE_A) != 0)
2276                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2277
2278                 /*
2279                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2280                  */
2281                 if ((l3e & PTE_D) != 0)
2282                         vm_page_dirty(m);
2283                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pmap_load(l2), &free);
2284                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2285                 m->md.pv_gen++;
2286                 free_pv_entry(pmap, pv);
2287                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2288         }
2289         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2290         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2291         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
2292 }
2293
2294 /*
2295  *      Set the physical protection on the
2296  *      specified range of this map as requested.
2297  */
2298 void
2299 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2300 {
2301         pd_entry_t *l1, *l2, l2e;
2302         pt_entry_t *l3, l3e, mask;
2303         vm_page_t m, mt;
2304         vm_paddr_t pa;
2305         vm_offset_t va_next;
2306         bool anychanged, pv_lists_locked;
2307
2308         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2309                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2310                 return;
2311         }
2312
2313         if ((prot & (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE)) ==
2314             (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE))
2315                 return;
2316
2317         anychanged = false;
2318         pv_lists_locked = false;
2319         mask = 0;
2320         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
2321                 mask |= PTE_W | PTE_D;
2322         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
2323                 mask |= PTE_X;
2324 resume:
2325         PMAP_LOCK(pmap);
2326         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2327                 l1 = pmap_l1(pmap, sva);
2328                 if (pmap_load(l1) == 0) {
2329                         va_next = (sva + L1_SIZE) & ~L1_OFFSET;
2330                         if (va_next < sva)
2331                                 va_next = eva;
2332                         continue;
2333                 }
2334
2335                 va_next = (sva + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
2336                 if (va_next < sva)
2337                         va_next = eva;
2338
2339                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, sva);
2340                 if (l2 == NULL || (l2e = pmap_load(l2)) == 0)
2341                         continue;
2342                 if ((l2e & PTE_RWX) != 0) {
2343                         if (sva + L2_SIZE == va_next && eva >= va_next) {
2344 retryl2:
2345                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0 &&
2346                                     (l2e & (PTE_SW_MANAGED | PTE_D)) ==
2347                                     (PTE_SW_MANAGED | PTE_D)) {
2348                                         pa = PTE_TO_PHYS(l2e);
2349                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2350                                         for (mt = m; mt < &m[Ln_ENTRIES]; mt++)
2351                                                 vm_page_dirty(mt);
2352                                 }
2353                                 if (!atomic_fcmpset_long(l2, &l2e, l2e & ~mask))
2354                                         goto retryl2;
2355                                 anychanged = true;
2356                         } else {
2357                                 if (!pv_lists_locked) {
2358                                         pv_lists_locked = true;
2359                                         if (!rw_try_rlock(&pvh_global_lock)) {
2360                                                 if (anychanged)
2361                                                         pmap_invalidate_all(
2362                                                             pmap);
2363                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2364                                                 rw_rlock(&pvh_global_lock);
2365                                                 goto resume;
2366                                         }
2367                                 }
2368                                 if (!pmap_demote_l2(pmap, l2, sva)) {
2369                                         /*
2370                                          * The large page mapping was destroyed.
2371                                          */
2372                                         continue;
2373                                 }
2374                         }
2375                 }
2376
2377                 if (va_next > eva)
2378                         va_next = eva;
2379
2380                 for (l3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva); sva != va_next; l3++,
2381                     sva += L3_SIZE) {
2382                         l3e = pmap_load(l3);
2383 retryl3:
2384                         if ((l3e & PTE_V) == 0)
2385                                 continue;
2386                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0 &&
2387                             (l3e & (PTE_SW_MANAGED | PTE_D)) ==
2388                             (PTE_SW_MANAGED | PTE_D)) {
2389                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_TO_PHYS(l3e));
2390                                 vm_page_dirty(m);
2391                         }
2392                         if (!atomic_fcmpset_long(l3, &l3e, l3e & ~mask))
2393                                 goto retryl3;
2394                         anychanged = true;
2395                 }
2396         }
2397         if (anychanged)
2398                 pmap_invalidate_all(pmap);
2399         if (pv_lists_locked)
2400                 rw_runlock(&pvh_global_lock);
2401         PMAP_UNLOCK(pmap);
2402 }
2403
2404 int
2405 pmap_fault_fixup(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t ftype)
2406 {
2407         pd_entry_t *l2, l2e;
2408         pt_entry_t bits, *pte, oldpte;
2409         int rv;
2410
2411         rv = 0;
2412         PMAP_LOCK(pmap);
2413         l2 = pmap_l2(pmap, va);
2414         if (l2 == NULL || ((l2e = pmap_load(l2)) & PTE_V) == 0)
2415                 goto done;
2416         if ((l2e & PTE_RWX) == 0) {
2417                 pte = pmap_l2_to_l3(l2, va);
2418                 if (pte == NULL || ((oldpte = pmap_load(pte) & PTE_V)) == 0)
2419                         goto done;
2420         } else {
2421                 pte = l2;
2422                 oldpte = l2e;
2423         }
2424
2425         if ((pmap != kernel_pmap && (oldpte & PTE_U) == 0) ||
2426             (ftype == VM_PROT_WRITE && (oldpte & PTE_W) == 0) ||
2427             (ftype == VM_PROT_EXECUTE && (oldpte & PTE_X) == 0) ||
2428             (ftype == VM_PROT_READ && (oldpte & PTE_R) == 0))
2429                 goto done;
2430
2431         bits = PTE_A;
2432         if (ftype == VM_PROT_WRITE)
2433                 bits |= PTE_D;
2434
2435         /*
2436          * Spurious faults can occur if the implementation caches invalid
2437          * entries in the TLB, or if simultaneous accesses on multiple CPUs
2438          * race with each other.
2439          */
2440         if ((oldpte & bits) != bits)
2441                 pmap_store_bits(pte, bits);
2442         sfence_vma();
2443         rv = 1;
2444 done:
2445         PMAP_UNLOCK(pmap);
2446         return (rv);
2447 }
2448
2449 static bool
2450 pmap_demote_l2(pmap_t pmap, pd_entry_t *l2, vm_offset_t va)
2451 {
2452         struct rwlock *lock;
2453         bool rv;
2454
2455         lock = NULL;
2456         rv = pmap_demote_l2_locked(pmap, l2, va, &lock);
2457         if (lock != NULL)
2458                 rw_wunlock(lock);
2459         return (rv);
2460 }
2461
2462 /*
2463  * Tries to demote a 2MB page mapping.  If demotion fails, the 2MB page
2464  * mapping is invalidated.
2465  */
2466 static bool
2467 pmap_demote_l2_locked(pmap_t pmap, pd_entry_t *l2, vm_offset_t va,
2468     struct rwlock **lockp)
2469 {
2470         struct spglist free;
2471         vm_page_t mpte;
2472         pd_entry_t newl2, oldl2;
2473         pt_entry_t *firstl3, newl3;
2474         vm_paddr_t mptepa;
2475         int i;
2476
2477         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2478
2479         oldl2 = pmap_load(l2);
2480         KASSERT((oldl2 & PTE_RWX) != 0,
2481             ("pmap_demote_l2_locked: oldl2 is not a leaf entry"));
2482         if ((oldl2 & PTE_A) == 0 || (mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va)) ==
2483             NULL) {
2484                 if ((oldl2 & PTE_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2485                     pmap_l2_pindex(va), (VIRT_IN_DMAP(va) ? VM_ALLOC_INTERRUPT :
2486                     VM_ALLOC_NORMAL) | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) ==
2487                     NULL) {
2488                         SLIST_INIT(&free);
2489                         (void)pmap_remove_l2(pmap, l2, va & ~L2_OFFSET,
2490                             pmap_load(pmap_l1(pmap, va)), &free, lockp);
2491                         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2492                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_l2_locked: "
2493                             "failure for va %#lx in pmap %p", va, pmap);
2494                         return (false);
2495                 }
2496                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2497                         mpte->ref_count = Ln_ENTRIES;
2498                         pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
2499                 }
2500         }
2501         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2502         firstl3 = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(mptepa);
2503         newl2 = ((mptepa / PAGE_SIZE) << PTE_PPN0_S) | PTE_V;
2504         KASSERT((oldl2 & PTE_A) != 0,
2505             ("pmap_demote_l2_locked: oldl2 is missing PTE_A"));
2506         KASSERT((oldl2 & (PTE_D | PTE_W)) != PTE_W,
2507             ("pmap_demote_l2_locked: oldl2 is missing PTE_D"));
2508         newl3 = oldl2;
2509
2510         /*
2511          * If the page table page is not leftover from an earlier promotion,
2512          * initialize it.
2513          */
2514         if (mpte->valid == 0) {
2515                 for (i = 0; i < Ln_ENTRIES; i++)
2516                         pmap_store(firstl3 + i, newl3 + (i << PTE_PPN0_S));
2517         }
2518         KASSERT(PTE_TO_PHYS(pmap_load(firstl3)) == PTE_TO_PHYS(newl3),
2519             ("pmap_demote_l2_locked: firstl3 and newl3 map different physical "
2520             "addresses"));
2521
2522         /*
2523          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2524          * entries.
2525          */
2526         if ((pmap_load(firstl3) & PTE_PROMOTE) != (newl3 & PTE_PROMOTE))
2527                 for (i = 0; i < Ln_ENTRIES; i++)
2528                         pmap_store(firstl3 + i, newl3 + (i << PTE_PPN0_S));
2529
2530         /*
2531          * The spare PV entries must be reserved prior to demoting the
2532          * mapping, that is, prior to changing the L2 entry.  Otherwise, the
2533          * state of the L2 entry and the PV lists will be inconsistent, which
2534          * can result in reclaim_pv_chunk() attempting to remove a PV entry from
2535          * the wrong PV list and pmap_pv_demote_l2() failing to find the
2536          * expected PV entry for the 2MB page mapping that is being demoted.
2537          */
2538         if ((oldl2 & PTE_SW_MANAGED) != 0)
2539                 reserve_pv_entries(pmap, Ln_ENTRIES - 1, lockp);
2540
2541         /*
2542          * Demote the mapping.
2543          */
2544         pmap_store(l2, newl2);
2545
2546         /*
2547          * Demote the PV entry.
2548          */
2549         if ((oldl2 & PTE_SW_MANAGED) != 0)
2550                 pmap_pv_demote_l2(pmap, va, PTE_TO_PHYS(oldl2), lockp);
2551
2552         atomic_add_long(&pmap_l2_demotions, 1);
2553         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_l2_locked: success for va %#lx in pmap %p",
2554             va, pmap);
2555         return (true);
2556 }
2557
2558 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2559 static void
2560 pmap_promote_l2(pmap_t pmap, pd_entry_t *l2, vm_offset_t va,
2561     struct rwlock **lockp)
2562 {
2563         pt_entry_t *firstl3, *l3;
2564         vm_paddr_t pa;
2565         vm_page_t ml3;
2566
2567         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2568
2569         va &= ~L2_OFFSET;
2570         KASSERT((pmap_load(l2) & PTE_RWX) == 0,
2571             ("pmap_promote_l2: invalid l2 entry %p", l2));
2572
2573         firstl3 = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(PTE_TO_PHYS(pmap_load(l2)));
2574         pa = PTE_TO_PHYS(pmap_load(firstl3));
2575         if ((pa & L2_OFFSET) != 0) {
2576                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_l2: failure for va %#lx pmap %p",
2577                     va, pmap);
2578                 atomic_add_long(&pmap_l2_p_failures, 1);
2579                 return;
2580         }
2581
2582         pa += PAGE_SIZE;
2583         for (l3 = firstl3 + 1; l3 < firstl3 + Ln_ENTRIES; l3++) {
2584                 if (PTE_TO_PHYS(pmap_load(l3)) != pa) {
2585                         CTR2(KTR_PMAP,
2586                             "pmap_promote_l2: failure for va %#lx pmap %p",
2587                             va, pmap);
2588                         atomic_add_long(&pmap_l2_p_failures, 1);
2589                         return;
2590                 }
2591                 if ((pmap_load(l3) & PTE_PROMOTE) !=
2592                     (pmap_load(firstl3) & PTE_PROMOTE)) {
2593                         CTR2(KTR_PMAP,
2594                             "pmap_promote_l2: failure for va %#lx pmap %p",
2595                             va, pmap);
2596                         atomic_add_long(&pmap_l2_p_failures, 1);
2597                         return;
2598                 }
2599                 pa += PAGE_SIZE;
2600         }
2601
2602         ml3 = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_TO_PHYS(pmap_load(l2)));
2603         KASSERT(ml3->pindex == pmap_l2_pindex(va),
2604             ("pmap_promote_l2: page table page's pindex is wrong"));
2605         if (pmap_insert_pt_page(pmap, ml3, true)) {
2606                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_l2: failure for va %#lx pmap %p",
2607                     va, pmap);
2608                 atomic_add_long(&pmap_l2_p_failures, 1);
2609                 return;
2610         }
2611
2612         if ((pmap_load(firstl3) & PTE_SW_MANAGED) != 0)
2613                 pmap_pv_promote_l2(pmap, va, PTE_TO_PHYS(pmap_load(firstl3)),
2614                     lockp);
2615
2616         pmap_store(l2, pmap_load(firstl3));
2617
2618         atomic_add_long(&pmap_l2_promotions, 1);
2619         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_l2: success for va %#lx in pmap %p", va,
2620             pmap);
2621 }
2622 #endif
2623
2624 /*
2625  *      Insert the given physical page (p) at
2626  *      the specified virtual address (v) in the
2627  *      target physical map with the protection requested.
2628  *
2629  *      If specified, the page will be wired down, meaning
2630  *      that the related pte can not be reclaimed.
2631  *
2632  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
2633  *      or lose information.  That is, this routine must actually
2634  *      insert this page into the given map NOW.
2635  */
2636 int
2637 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2638     u_int flags, int8_t psind)
2639 {
2640         struct rwlock *lock;
2641         pd_entry_t *l1, *l2, l2e;
2642         pt_entry_t new_l3, orig_l3;
2643         pt_entry_t *l3;
2644         pv_entry_t pv;
2645         vm_paddr_t opa, pa, l2_pa, l3_pa;
2646         vm_page_t mpte, om, l2_m, l3_m;
2647         pt_entry_t entry;
2648         pn_t l2_pn, l3_pn, pn;
2649         int rv;
2650         bool nosleep;
2651
2652         va = trunc_page(va);
2653         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
2654                 VM_PAGE_OBJECT_BUSY_ASSERT(m);
2655         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2656         pn = (pa / PAGE_SIZE);
2657
2658         new_l3 = PTE_V | PTE_R | PTE_A;
2659         if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
2660                 new_l3 |= PTE_X;
2661         if (flags & VM_PROT_WRITE)
2662                 new_l3 |= PTE_D;
2663         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2664                 new_l3 |= PTE_W;
2665         if (va < VM_MAX_USER_ADDRESS)
2666                 new_l3 |= PTE_U;
2667
2668         new_l3 |= (pn << PTE_PPN0_S);
2669         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
2670                 new_l3 |= PTE_SW_WIRED;
2671
2672         /*
2673          * Set modified bit gratuitously for writeable mappings if
2674          * the page is unmanaged. We do not want to take a fault
2675          * to do the dirty bit accounting for these mappings.
2676          */
2677         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0) {
2678                 if (prot & VM_PROT_WRITE)
2679                         new_l3 |= PTE_D;
2680         } else
2681                 new_l3 |= PTE_SW_MANAGED;
2682
2683         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter: %.16lx -> %.16lx", va, pa);
2684
2685         lock = NULL;
2686         mpte = NULL;
2687         rw_rlock(&pvh_global_lock);
2688         PMAP_LOCK(pmap);
2689         if (psind == 1) {
2690                 /* Assert the required virtual and physical alignment. */
2691                 KASSERT((va & L2_OFFSET) == 0,
2692                     ("pmap_enter: va %#lx unaligned", va));
2693                 KASSERT(m->psind > 0, ("pmap_enter: m->psind < psind"));
2694                 rv = pmap_enter_l2(pmap, va, new_l3, flags, m, &lock);
2695                 goto out;
2696         }
2697
2698         l2 = pmap_l2(pmap, va);
2699         if (l2 != NULL && ((l2e = pmap_load(l2)) & PTE_V) != 0 &&
2700             ((l2e & PTE_RWX) == 0 || pmap_demote_l2_locked(pmap, l2,
2701             va, &lock))) {
2702                 l3 = pmap_l2_to_l3(l2, va);
2703                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2704                         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_TO_PHYS(pmap_load(l2)));
2705                         mpte->ref_count++;
2706                 }
2707         } else if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2708                 nosleep = (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0;
2709                 mpte = pmap_alloc_l3(pmap, va, nosleep ? NULL : &lock);
2710                 if (mpte == NULL && nosleep) {
2711                         CTR0(KTR_PMAP, "pmap_enter: mpte == NULL");
2712                         if (lock != NULL)
2713                                 rw_wunlock(lock);
2714                         rw_runlock(&pvh_global_lock);
2715                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2716                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
2717                 }
2718                 l3 = pmap_l3(pmap, va);
2719         } else {
2720                 l3 = pmap_l3(pmap, va);
2721                 /* TODO: This is not optimal, but should mostly work */
2722                 if (l3 == NULL) {
2723                         if (l2 == NULL) {
2724                                 l2_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2725                                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2726                                     VM_ALLOC_ZERO);
2727                                 if (l2_m == NULL)
2728                                         panic("pmap_enter: l2 pte_m == NULL");
2729                                 if ((l2_m->flags & PG_ZERO) == 0)
2730                                         pmap_zero_page(l2_m);
2731
2732                                 l2_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(l2_m);
2733                                 l2_pn = (l2_pa / PAGE_SIZE);
2734
2735                                 l1 = pmap_l1(pmap, va);
2736                                 entry = (PTE_V);
2737                                 entry |= (l2_pn << PTE_PPN0_S);
2738                                 pmap_store(l1, entry);
2739                                 pmap_distribute_l1(pmap, pmap_l1_index(va), entry);
2740                                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, va);
2741                         }
2742
2743                         l3_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2744                             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
2745                         if (l3_m == NULL)
2746                                 panic("pmap_enter: l3 pte_m == NULL");
2747                         if ((l3_m->flags & PG_ZERO) == 0)
2748                                 pmap_zero_page(l3_m);
2749
2750                         l3_pa = VM_PAGE_TO_PHYS(l3_m);
2751                         l3_pn = (l3_pa / PAGE_SIZE);
2752                         entry = (PTE_V);
2753                         entry |= (l3_pn << PTE_PPN0_S);
2754                         pmap_store(l2, entry);
2755                         l3 = pmap_l2_to_l3(l2, va);
2756                 }
2757                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2758         }
2759
2760         orig_l3 = pmap_load(l3);
2761         opa = PTE_TO_PHYS(orig_l3);
2762         pv = NULL;
2763
2764         /*
2765          * Is the specified virtual address already mapped?
2766          */
2767         if ((orig_l3 & PTE_V) != 0) {
2768                 /*
2769                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2770                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2771                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2772                  * the PT page will be also.
2773                  */
2774                 if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0 &&
2775                     (orig_l3 & PTE_SW_WIRED) == 0)
2776                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2777                 else if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) == 0 &&
2778                     (orig_l3 & PTE_SW_WIRED) != 0)
2779                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2780
2781                 /*
2782                  * Remove the extra PT page reference.
2783                  */
2784                 if (mpte != NULL) {
2785                         mpte->ref_count--;
2786                         KASSERT(mpte->ref_count > 0,
2787                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
2788                              " va: 0x%lx", va));
2789                 }
2790
2791                 /*
2792                  * Has the physical page changed?
2793                  */
2794                 if (opa == pa) {
2795                         /*
2796                          * No, might be a protection or wiring change.
2797                          */
2798                         if ((orig_l3 & PTE_SW_MANAGED) != 0 &&
2799                             (new_l3 & PTE_W) != 0)
2800                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2801                         goto validate;
2802                 }
2803
2804                 /*
2805                  * The physical page has changed.  Temporarily invalidate
2806                  * the mapping.  This ensures that all threads sharing the
2807                  * pmap keep a consistent view of the mapping, which is
2808                  * necessary for the correct handling of COW faults.  It
2809                  * also permits reuse of the old mapping's PV entry,
2810                  * avoiding an allocation.
2811                  *
2812                  * For consistency, handle unmanaged mappings the same way.
2813                  */
2814                 orig_l3 = pmap_load_clear(l3);
2815                 KASSERT(PTE_TO_PHYS(orig_l3) == opa,
2816                     ("pmap_enter: unexpected pa update for %#lx", va));
2817                 if ((orig_l3 & PTE_SW_MANAGED) != 0) {
2818                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2819
2820                         /*
2821                          * The pmap lock is sufficient to synchronize with
2822                          * concurrent calls to pmap_page_test_mappings() and
2823                          * pmap_ts_referenced().
2824                          */
2825                         if ((orig_l3 & PTE_D) != 0)
2826                                 vm_page_dirty(om);
2827                         if ((orig_l3 & PTE_A) != 0)
2828                                 vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
2829                         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(&lock, opa);
2830                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
2831                         KASSERT(pv != NULL,
2832                             ("pmap_enter: no PV entry for %#lx", va));
2833                         if ((new_l3 & PTE_SW_MANAGED) == 0)
2834                                 free_pv_entry(pmap, pv);
2835                         if ((om->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
2836                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
2837                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
2838                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
2839                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
2840                 }
2841                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2842                 orig_l3 = 0;
2843         } else {
2844                 /*
2845                  * Increment the counters.
2846                  */
2847                 if ((new_l3 & PTE_SW_WIRED) != 0)
2848                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2849                 pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
2850         }
2851         /*
2852          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
2853          */
2854         if ((new_l3 & PTE_SW_MANAGED) != 0) {
2855                 if (pv == NULL) {
2856                         pv = get_pv_entry(pmap, &lock);
2857                         pv->pv_va = va;
2858                 }
2859                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(&lock, pa);
2860                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2861                 m->md.pv_gen++;
2862                 if ((new_l3 & PTE_W) != 0)
2863                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2864         }
2865
2866 validate:
2867         /*
2868          * Sync the i-cache on all harts before updating the PTE
2869          * if the new PTE is executable.
2870          */
2871         if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
2872                 pmap_sync_icache(pmap, va, PAGE_SIZE);
2873
2874         /*
2875          * Update the L3 entry.
2876          */
2877         if (orig_l3 != 0) {
2878                 orig_l3 = pmap_load_store(l3, new_l3);
2879                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2880                 KASSERT(PTE_TO_PHYS(orig_l3) == pa,
2881                     ("pmap_enter: invalid update"));
2882                 if ((orig_l3 & (PTE_D | PTE_SW_MANAGED)) ==
2883                     (PTE_D | PTE_SW_MANAGED))
2884                         vm_page_dirty(m);
2885         } else {
2886                 pmap_store(l3, new_l3);
2887         }
2888
2889 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2890         if (mpte != NULL && mpte->ref_count == Ln_ENTRIES &&
2891             pmap_ps_enabled(pmap) &&
2892             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
2893             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
2894                 pmap_promote_l2(pmap, l2, va, &lock);
2895 #endif
2896
2897         rv = KERN_SUCCESS;
2898 out:
2899         if (lock != NULL)
2900                 rw_wunlock(lock);
2901         rw_runlock(&pvh_global_lock);
2902         PMAP_UNLOCK(pmap);
2903         return (rv);
2904 }
2905
2906 /*
2907  * Tries to create a read- and/or execute-only 2MB page mapping.  Returns true
2908  * if successful.  Returns false if (1) a page table page cannot be allocated
2909  * without sleeping, (2) a mapping already exists at the specified virtual
2910  * address, or (3) a PV entry cannot be allocated without reclaiming another
2911  * PV entry.
2912  */
2913 static bool
2914 pmap_enter_2mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2915     struct rwlock **lockp)
2916 {
2917         pd_entry_t new_l2;
2918         pn_t pn;
2919
2920         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2921
2922         pn = VM_PAGE_TO_PHYS(m) / PAGE_SIZE;
2923         new_l2 = (pd_entry_t)((pn << PTE_PPN0_S) | PTE_R | PTE_V);
2924         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
2925                 new_l2 |= PTE_SW_MANAGED;
2926         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) != 0)
2927                 new_l2 |= PTE_X;
2928         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2929                 new_l2 |= PTE_U;
2930         return (pmap_enter_l2(pmap, va, new_l2, PMAP_ENTER_NOSLEEP |
2931             PMAP_ENTER_NOREPLACE | PMAP_ENTER_NORECLAIM, NULL, lockp) ==
2932             KERN_SUCCESS);
2933 }
2934
2935 /*
2936  * Tries to create the specified 2MB page mapping.  Returns KERN_SUCCESS if
2937  * the mapping was created, and either KERN_FAILURE or KERN_RESOURCE_SHORTAGE
2938  * otherwise.  Returns KERN_FAILURE if PMAP_ENTER_NOREPLACE was specified and
2939  * a mapping already exists at the specified virtual address.  Returns
2940  * KERN_RESOURCE_SHORTAGE if PMAP_ENTER_NOSLEEP was specified and a page table
2941  * page allocation failed.  Returns KERN_RESOURCE_SHORTAGE if
2942  * PMAP_ENTER_NORECLAIM was specified and a PV entry allocation failed.
2943  *
2944  * The parameter "m" is only used when creating a managed, writeable mapping.
2945  */
2946 static int
2947 pmap_enter_l2(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t new_l2, u_int flags,
2948     vm_page_t m, struct rwlock **lockp)
2949 {
2950         struct spglist free;
2951         pd_entry_t *l2, *l3, oldl2;
2952         vm_offset_t sva;
2953         vm_page_t l2pg, mt;
2954
2955         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2956
2957         if ((l2pg = pmap_alloc_l2(pmap, va, (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0 ?
2958             NULL : lockp)) == NULL) {
2959                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_l2: failure for va %#lx in pmap %p",
2960                     va, pmap);
2961                 return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
2962         }
2963
2964         l2 = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(l2pg));
2965         l2 = &l2[pmap_l2_index(va)];
2966         if ((oldl2 = pmap_load(l2)) != 0) {
2967                 KASSERT(l2pg->ref_count > 1,
2968                     ("pmap_enter_l2: l2pg's ref count is too low"));
2969                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOREPLACE) != 0) {
2970                         l2pg->ref_count--;
2971                         CTR2(KTR_PMAP,
2972                             "pmap_enter_l2: failure for va %#lx in pmap %p",
2973                             va, pmap);
2974                         return (KERN_FAILURE);
2975                 }
2976                 SLIST_INIT(&free);
2977                 if ((oldl2 & PTE_RWX) != 0)
2978                         (void)pmap_remove_l2(pmap, l2, va,
2979                             pmap_load(pmap_l1(pmap, va)), &free, lockp);
2980                 else
2981                         for (sva = va; sva < va + L2_SIZE; sva += PAGE_SIZE) {
2982                                 l3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva);
2983                                 if ((pmap_load(l3) & PTE_V) != 0 &&
2984                                     pmap_remove_l3(pmap, l3, sva, oldl2, &free,
2985                                     lockp) != 0)
2986                                         break;
2987                         }
2988                 vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2989                 if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2990                         /*
2991                          * Both pmap_remove_l2() and pmap_remove_l3() will
2992                          * leave the kernel page table page zero filled.
2993                          */
2994                         mt = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_TO_PHYS(pmap_load(l2)));
2995                         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mt, false))
2996                                 panic("pmap_enter_l2: trie insert failed");
2997                 } else
2998                         KASSERT(pmap_load(l2) == 0,
2999                             ("pmap_enter_l2: non-zero L2 entry %p", l2));
3000         }
3001
3002         if ((new_l2 & PTE_SW_MANAGED) != 0) {
3003                 /*
3004                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3005                  */
3006                 if (!pmap_pv_insert_l2(pmap, va, new_l2, flags, lockp)) {
3007                         SLIST_INIT(&free);
3008                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, va, l2pg, &free)) {
3009                                 /*
3010                                  * Although "va" is not mapped, paging-structure
3011                                  * caches could nonetheless have entries that
3012                                  * refer to the freed page table pages.
3013                                  * Invalidate those entries.
3014                                  */
3015                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3016                                 vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3017                         }
3018                         CTR2(KTR_PMAP,
3019                             "pmap_enter_l2: failure for va %#lx in pmap %p",
3020                             va, pmap);
3021                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3022                 }
3023                 if ((new_l2 & PTE_W) != 0)
3024                         for (mt = m; mt < &m[L2_SIZE / PAGE_SIZE]; mt++)
3025                                 vm_page_aflag_set(mt, PGA_WRITEABLE);
3026         }
3027
3028         /*
3029          * Increment counters.
3030          */
3031         if ((new_l2 & PTE_SW_WIRED) != 0)
3032                 pmap->pm_stats.wired_count += L2_SIZE / PAGE_SIZE;
3033         pmap->pm_stats.resident_count += L2_SIZE / PAGE_SIZE;
3034
3035         /*
3036          * Map the superpage.
3037          */
3038         pmap_store(l2, new_l2);
3039
3040         atomic_add_long(&pmap_l2_mappings, 1);
3041         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_l2: success for va %#lx in pmap %p",
3042             va, pmap);
3043
3044         return (KERN_SUCCESS);
3045 }
3046
3047 /*
3048  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3049  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3050  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3051  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3052  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3053  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3054  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3055  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3056  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3057  * corresponding offset from m_start are mapped.
3058  */
3059 void
3060 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3061     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3062 {
3063         struct rwlock *lock;
3064         vm_offset_t va;
3065         vm_page_t m, mpte;
3066         vm_pindex_t diff, psize;
3067
3068         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
3069
3070         psize = atop(end - start);
3071         mpte = NULL;
3072         m = m_start;
3073         lock = NULL;
3074         rw_rlock(&pvh_global_lock);
3075         PMAP_LOCK(pmap);
3076         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3077                 va = start + ptoa(diff);
3078                 if ((va & L2_OFFSET) == 0 && va + L2_SIZE <= end &&
3079                     m->psind == 1 && pmap_ps_enabled(pmap) &&
3080                     pmap_enter_2mpage(pmap, va, m, prot, &lock))
3081                         m = &m[L2_SIZE / PAGE_SIZE - 1];
3082                 else
3083                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, mpte,
3084                             &lock);
3085                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3086         }
3087         if (lock != NULL)
3088                 rw_wunlock(lock);
3089         rw_runlock(&pvh_global_lock);
3090         PMAP_UNLOCK(pmap);
3091 }
3092
3093 /*
3094  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3095  * 1. Current pmap & pmap exists.
3096  * 2. Not wired.
3097  * 3. Read access.
3098  * 4. No page table pages.
3099  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3100  */
3101
3102 void
3103 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3104 {
3105         struct rwlock *lock;
3106
3107         lock = NULL;
3108         rw_rlock(&pvh_global_lock);
3109         PMAP_LOCK(pmap);
3110         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL, &lock);
3111         if (lock != NULL)
3112                 rw_wunlock(lock);
3113         rw_runlock(&pvh_global_lock);
3114         PMAP_UNLOCK(pmap);
3115 }
3116
3117 static vm_page_t
3118 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3119     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte, struct rwlock **lockp)
3120 {
3121         struct spglist free;
3122         vm_paddr_t phys;
3123         pd_entry_t *l2;
3124         pt_entry_t *l3, newl3;
3125
3126         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3127             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
3128             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3129         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
3130         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3131
3132         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_quick_locked: %p %lx", pmap, va);
3133         /*
3134          * In the case that a page table page is not
3135          * resident, we are creating it here.
3136          */
3137         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3138                 vm_pindex_t l2pindex;
3139
3140                 /*
3141                  * Calculate pagetable page index
3142                  */
3143                 l2pindex = pmap_l2_pindex(va);
3144                 if (mpte && (mpte->pindex == l2pindex)) {
3145                         mpte->ref_count++;
3146                 } else {
3147                         /*
3148                          * Get the l2 entry
3149                          */
3150                         l2 = pmap_l2(pmap, va);
3151
3152                         /*
3153                          * If the page table page is mapped, we just increment
3154                          * the hold count, and activate it.  Otherwise, we
3155                          * attempt to allocate a page table page.  If this
3156                          * attempt fails, we don't retry.  Instead, we give up.
3157                          */
3158                         if (l2 != NULL && pmap_load(l2) != 0) {
3159                                 phys = PTE_TO_PHYS(pmap_load(l2));
3160                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(phys);
3161                                 mpte->ref_count++;
3162                         } else {
3163                                 /*
3164                                  * Pass NULL instead of the PV list lock
3165                                  * pointer, because we don't intend to sleep.
3166                                  */
3167                                 mpte = _pmap_alloc_l3(pmap, l2pindex, NULL);
3168                                 if (mpte == NULL)
3169                                         return (mpte);
3170                         }
3171                 }
3172                 l3 = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(mpte));
3173                 l3 = &l3[pmap_l3_index(va)];
3174         } else {
3175                 mpte = NULL;
3176                 l3 = pmap_l3(kernel_pmap, va);
3177         }
3178         if (l3 == NULL)
3179                 panic("pmap_enter_quick_locked: No l3");
3180         if (pmap_load(l3) != 0) {
3181                 if (mpte != NULL) {
3182                         mpte->ref_count--;
3183                         mpte = NULL;
3184                 }
3185                 return (mpte);
3186         }
3187
3188         /*
3189          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3190          */
3191         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3192             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m, lockp)) {
3193                 if (mpte != NULL) {
3194                         SLIST_INIT(&free);
3195                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, va, mpte, &free)) {
3196                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3197                                 vm_page_free_pages_toq(&free, false);
3198                         }
3199                         mpte = NULL;
3200                 }
3201                 return (mpte);
3202         }
3203
3204         /*
3205          * Increment counters
3206          */
3207         pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
3208
3209         newl3 = ((VM_PAGE_TO_PHYS(m) / PAGE_SIZE) << PTE_PPN0_S) |
3210             PTE_V | PTE_R;
3211         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) != 0)
3212                 newl3 |= PTE_X;
3213         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3214                 newl3 |= PTE_SW_MANAGED;
3215         if (va < VM_MAX_USER_ADDRESS)
3216                 newl3 |= PTE_U;
3217
3218         /*
3219          * Sync the i-cache on all harts before updating the PTE
3220          * if the new PTE is executable.
3221          */
3222         if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
3223                 pmap_sync_icache(pmap, va, PAGE_SIZE);
3224
3225         pmap_store(l3, newl3);
3226
3227         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3228         return (mpte);
3229 }
3230
3231 /*
3232  * This code maps large physical mmap regions into the
3233  * processor address space.  Note that some shortcuts
3234  * are taken, but the code works.
3235  */
3236 void
3237 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3238     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3239 {
3240
3241         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3242         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3243             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3244 }
3245
3246 /*
3247  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
3248  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
3249  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
3250  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
3251  *
3252  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
3253  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
3254  */
3255 void
3256 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3257 {
3258         vm_offset_t va_next;
3259         pd_entry_t *l1, *l2, l2e;
3260         pt_entry_t *l3, l3e;
3261         bool pv_lists_locked;
3262
3263         pv_lists_locked = false;
3264 retry:
3265         PMAP_LOCK(pmap);
3266         for (; sva < eva; sva = va_next) {
3267                 l1 = pmap_l1(pmap, sva);
3268                 if (pmap_load(l1) == 0) {
3269                         va_next = (sva + L1_SIZE) & ~L1_OFFSET;
3270                         if (va_next < sva)
3271                                 va_next = eva;
3272                         continue;
3273                 }
3274
3275                 va_next = (sva + L2_SIZE) & ~L2_OFFSET;
3276                 if (va_next < sva)
3277                         va_next = eva;
3278
3279                 l2 = pmap_l1_to_l2(l1, sva);
3280                 if ((l2e = pmap_load(l2)) == 0)
3281                         continue;
3282                 if ((l2e & PTE_RWX) != 0) {
3283                         if (sva + L2_SIZE == va_next && eva >= va_next) {
3284                                 if ((l2e & PTE_SW_WIRED) == 0)
3285                                         panic("pmap_unwire: l2 %#jx is missing "
3286                                             "PTE_SW_WIRED", (uintmax_t)l2e);
3287                                 pmap_clear_bits(l2, PTE_SW_WIRED);
3288                                 continue;
3289                         } else {
3290                                 if (!pv_lists_locked) {
3291                                         pv_lists_locked = true;
3292                                         if (!rw_try_rlock(&pvh_global_lock)) {
3293                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3294                                                 rw_rlock(&pvh_global_lock);
3295                                                 /* Repeat sva. */
3296                                                 goto retry;
3297                                         }
3298                                 }
3299                                 if (!pmap_demote_l2(pmap, l2, sva))
3300                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
3301                         }
3302                 }
3303
3304                 if (va_next > eva)
3305                         va_next = eva;
3306                 for (l3 = pmap_l2_to_l3(l2, sva); sva != va_next; l3++,
3307                     sva += L3_SIZE) {
3308                         if ((l3e = pmap_load(l3)) == 0)
3309                                 continue;
3310                         if ((l3e & PTE_SW_WIRED) == 0)
3311                                 panic("pmap_unwire: l3 %#jx is missing "
3312                                     "PTE_SW_WIRED", (uintmax_t)l3e);
3313
3314                         /*
3315                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
3316                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
3317                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
3318                          */
3319                         pmap_clear_bits(l3, PTE_SW_WIRED);
3320                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3321                 }
3322         }
3323         if (pv_lists_locked)
3324                 rw_runlock(&pvh_global_lock);
3325         PMAP_UNLOCK(pmap);
3326 }
3327
3328 /*
3329  *      Copy the range specified by src_addr/len
3330  *      from the source map to the range dst_addr/len
3331  *      in the destination map.
3332  *
3333  *      This routine is only advisory and need not do anything.
3334  */
3335
3336 void
3337 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
3338     vm_offset_t src_addr)
3339 {
3340
3341 }
3342
3343 /*
3344  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping
3345  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3346  */
3347 void
3348 pmap_zero_page(vm_page_t m)
3349 {
3350         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3351
3352         pagezero((void *)va);
3353 }
3354
3355 /*
3356  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
3357  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3358  *
3359  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
3360  */
3361 void
3362 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
3363 {
3364         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3365
3366         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE)
3367                 pagezero((void *)va);
3368         else
3369                 bzero((char *)va + off, size);
3370 }
3371
3372 /*
3373  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
3374  *      page by mapping the page into virtual memory and using
3375  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
3376  *      time.
3377  */
3378 void
3379 pmap_copy_page(vm_page_t msrc, vm_page_t mdst)
3380 {
3381         vm_offset_t src = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(msrc));
3382         vm_offset_t dst = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(mdst));
3383
3384         pagecopy((void *)src, (void *)dst);
3385 }
3386
3387 int unmapped_buf_allowed = 1;
3388
3389 void
3390 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
3391     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
3392 {
3393         void *a_cp, *b_cp;
3394         vm_page_t m_a, m_b;
3395         vm_paddr_t p_a, p_b;
3396         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
3397         int cnt;
3398
3399         while (xfersize > 0) {
3400                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
3401                 m_a = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
3402                 p_a = m_a->phys_addr;
3403                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
3404                 m_b = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
3405                 p_b = m_b->phys_addr;
3406                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
3407                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
3408                 if (__predict_false(!PHYS_IN_DMAP(p_a))) {
3409                         panic("!DMAP a %lx", p_a);
3410                 } else {
3411                         a_cp = (char *)PHYS_TO_DMAP(p_a) + a_pg_offset;
3412                 }
3413                 if (__predict_false(!PHYS_IN_DMAP(p_b))) {
3414                         panic("!DMAP b %lx", p_b);
3415                 } else {
3416                         b_cp = (char *)PHYS_TO_DMAP(p_b) + b_pg_offset;
3417                 }
3418                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
3419                 a_offset += cnt;
3420                 b_offset += cnt;
3421                 xfersize -= cnt;
3422         }
3423 }
3424
3425 vm_offset_t
3426 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
3427 {
3428
3429         return (PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m)));
3430 }
3431
3432 void
3433 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
3434 {
3435 }
3436
3437 /*
3438  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
3439  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
3440  * be changed upwards or downwards in the future; it
3441  * is only necessary that true be returned for a small
3442  * subset of pmaps for proper page aging.
3443  */
3444 boolean_t
3445 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
3446 {
3447         struct md_page *pvh;
3448         struct rwlock *lock;
3449         pv_entry_t pv;
3450         int loops = 0;
3451         boolean_t rv;
3452
3453         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3454             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
3455         rv = FALSE;
3456         rw_rlock(&pvh_global_lock);
3457         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3458         rw_rlock(lock);
3459         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3460                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
3461                         rv = TRUE;
3462                         break;
3463                 }
3464                 loops++;
3465                 if (loops >= 16)
3466                         break;
3467         }
3468         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3469                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3470                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3471                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
3472                                 rv = TRUE;
3473                                 break;
3474                         }
3475                         loops++;
3476                         if (loops >= 16)
3477                                 break;
3478                 }
3479         }
3480         rw_runlock(lock);
3481         rw_runlock(&pvh_global_lock);
3482         return (rv);
3483 }
3484
3485 /*
3486  *      pmap_page_wired_mappings:
3487  *
3488  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
3489  *      that are wired.
3490  */
3491 int
3492 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
3493 {
3494         struct md_page *pvh;
3495         struct rwlock *lock;
3496         pmap_t pmap;
3497         pd_entry_t *l2;
3498         pt_entry_t *l3;
3499         pv_entry_t pv;
3500         int count, md_gen, pvh_gen;
3501
3502         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3503                 return (0);
3504         rw_rlock(&pvh_global_lock);
3505         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3506         rw_rlock(lock);
3507 restart:
3508         count = 0;
3509         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3510                 pmap = PV_PMAP(pv);
3511                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3512                         md_gen = m->md.pv_gen;
3513                         rw_runlock(lock);
3514                         PMAP_LOCK(pmap);
3515                         rw_rlock(lock);
3516                         if (md_gen != m->md.pv_gen) {
3517                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3518                                 goto restart;
3519                         }
3520                 }
3521                 l3 = pmap_l3(pmap, pv->pv_va);
3522                 if ((pmap_load(l3) & PTE_SW_WIRED) != 0)
3523                         count++;
3524                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3525         }
3526         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3527                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3528                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3529                         pmap = PV_PMAP(pv);
3530                         if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3531                                 md_gen = m->md.pv_gen;
3532                                 pvh_gen = pvh->pv_gen;
3533                                 rw_runlock(lock);
3534                                 PMAP_LOCK(pmap);
3535                                 rw_rlock(lock);
3536                                 if (md_gen != m->md.pv_gen ||
3537                                     pvh_gen != pvh->pv_gen) {
3538                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3539                                         goto restart;
3540                                 }
3541                         }
3542                         l2 = pmap_l2(pmap, pv->pv_va);
3543                         if ((pmap_load(l2) & PTE_SW_WIRED) != 0)
3544                                 count++;
3545                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3546                 }
3547         }
3548         rw_runlock(lock);
3549         rw_runlock(&pvh_global_lock);
3550         return (count);
3551 }
3552
3553 /*
3554  * Returns true if the given page is mapped individually or as part of
3555  * a 2mpage.  Otherwise, returns false.
3556  */
3557 bool
3558 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
3559 {
3560         struct rwlock *lock;
3561         bool rv;
3562
3563         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3564                 return (false);
3565         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3566         rw_rlock(lock);
3567         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
3568             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3569             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
3570         rw_runlock(lock);
3571         return (rv);
3572 }
3573
3574 static void
3575 pmap_remove_pages_pv(pmap_t pmap, vm_page_t m, pv_entry_t pv,
3576     struct spglist *free, bool superpage)
3577 {
3578         struct md_page *pvh;
3579         vm_page_t mpte, mt;
3580
3581         if (superpage) {
3582                 pmap_resident_count_dec(pmap, Ln_ENTRIES);
3583                 pvh = pa_to_pvh(m->phys_addr);
3584                 TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
3585                 pvh->pv_gen++;
3586                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
3587                         for (mt = m; mt < &m[Ln_ENTRIES]; mt++)
3588                                 if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list) &&
3589                                     (mt->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0)
3590                                         vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
3591                 }
3592                 mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, pv->pv_va);
3593                 if (mpte != NULL) {
3594                         KASSERT(mpte->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3595                             ("pmap_remove_pages: pte page not promoted"));
3596                         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
3597                         KASSERT(mpte->ref_count == Ln_ENTRIES,
3598                             ("pmap_remove_pages: pte page ref count error"));
3599                         mpte->ref_count = 0;
3600                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
3601                 }
3602         } else {
3603                 pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
3604                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3605                 m->md.pv_gen++;
3606                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
3607                     (m->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0) {
3608                         pvh = pa_to_pvh(m->phys_addr);
3609                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
3610                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3611                 }
3612         }
3613 }
3614
3615 /*
3616  * Destroy all managed, non-wired mappings in the given user-space
3617  * pmap.  This pmap cannot be active on any processor besides the
3618  * caller.
3619  *
3620  * This function cannot be applied to the kernel pmap.  Moreover, it
3621  * is not intended for general use.  It is only to be used during
3622  * process termination.  Consequently, it can be implemented in ways
3623  * that make it faster than pmap_remove().  First, it can more quickly
3624  * destroy mappings by iterating over the pmap's collection of PV
3625  * entries, rather than searching the page table.  Second, it doesn't
3626  * have to test and clear the page table entries atomically, because
3627  * no processor is currently accessing the user address space.  In
3628  * particular, a page table entry's dirty bit won't change state once
3629  * this function starts.
3630  */
3631 void
3632 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
3633 {
3634         struct spglist free;
3635         pd_entry_t ptepde;
3636         pt_entry_t *pte, tpte;
3637         vm_page_t m, mt;
3638         pv_entry_t pv;
3639         struct pv_chunk *pc, *npc;
3640         struct rwlock *lock;
3641         int64_t bit;
3642         uint64_t inuse, bitmask;
3643         int allfree, field, freed, idx;
3644         bool superpage;
3645
3646         lock = NULL;
3647
3648         SLIST_INIT(&free);
3649         rw_rlock(&pvh_global_lock);
3650         PMAP_LOCK(pmap);
3651         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
3652                 allfree = 1;
3653                 freed = 0;
3654                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
3655                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
3656                         while (inuse != 0) {
3657                                 bit = ffsl(inuse) - 1;
3658                                 bitmask = 1UL << bit;
3659                                 idx = field * 64 + bit;
3660                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
3661                                 inuse &= ~bitmask;
3662
3663                                 pte = pmap_l1(pmap, pv->pv_va);
3664                                 ptepde = pmap_load(pte);
3665                                 pte = pmap_l1_to_l2(pte, pv->pv_va);
3666                                 tpte = pmap_load(pte);
3667                                 if ((tpte & PTE_RWX) != 0) {
3668                                         superpage = true;
3669                                 } else {
3670                                         ptepde = tpte;
3671                                         pte = pmap_l2_to_l3(pte, pv->pv_va);
3672                                         tpte = pmap_load(pte);
3673                                         superpage = false;
3674                                 }
3675
3676                                 /*
3677                                  * We cannot remove wired pages from a
3678                                  * process' mapping at this time.
3679                                  */
3680                                 if (tpte & PTE_SW_WIRED) {
3681                                         allfree = 0;
3682                                         continue;
3683                                 }
3684
3685                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_TO_PHYS(tpte));
3686                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3687                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3688                                     ("pmap_remove_pages: bad pte %#jx",
3689                                     (uintmax_t)tpte));
3690
3691                                 pmap_clear(pte);
3692
3693                                 /*
3694                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
3695                                  */
3696                                 if ((tpte & (PTE_D | PTE_W)) ==
3697                                     (PTE_D | PTE_W)) {
3698                                         if (superpage)
3699                                                 for (mt = m;
3700                                                     mt < &m[Ln_ENTRIES]; mt++)
3701                                                         vm_page_dirty(mt);
3702                                         else
3703                                                 vm_page_dirty(m);
3704                                 }
3705
3706                                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(&lock, m);
3707
3708                                 /* Mark free */
3709                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
3710
3711                                 pmap_remove_pages_pv(pmap, m, pv, &free,
3712                                     superpage);
3713                                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, ptepde, &free);
3714                                 freed++;
3715                         }
3716                 }
3717                 PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_frees, freed));
3718                 PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, freed));
3719                 PV_STAT(atomic_subtract_long(&pv_entry_count, freed));
3720                 if (allfree) {
3721                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3722                         free_pv_chunk(pc);
3723                 }
3724         }
3725         if (lock != NULL)
3726                 rw_wunlock(lock);
3727         pmap_invalidate_all(pmap);
3728         rw_runlock(&pvh_global_lock);
3729         PMAP_UNLOCK(pmap);
3730         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
3731 }
3732
3733 static bool
3734 pmap_page_test_mappings(vm_page_t m, boolean_t accessed, boolean_t modified)
3735 {
3736         struct md_page *pvh;
3737         struct rwlock *lock;
3738         pd_entry_t *l2;
3739         pt_entry_t *l3, mask;
3740         pv_entry_t pv;
3741         pmap_t pmap;
3742         int md_gen, pvh_gen;
3743         bool rv;
3744
3745         mask = 0;
3746         if (modified)
3747                 mask |= PTE_D;
3748         if (accessed)
3749                 mask |= PTE_A;
3750
3751         rv = FALSE;
3752         rw_rlock(&pvh_global_lock);
3753         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3754         rw_rlock(lock);
3755 restart:
3756         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3757                 pmap = PV_PMAP(pv);
3758                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3759                         md_gen = m->md.pv_gen;
3760                         rw_runlock(lock);
3761                         PMAP_LOCK(pmap);
3762                         rw_rlock(lock);
3763                         if (md_gen != m->md.pv_gen) {
3764                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3765                                 goto restart;
3766                         }
3767                 }
3768                 l3 = pmap_l3(pmap, pv->pv_va);
3769                 rv = (pmap_load(l3) & mask) == mask;
3770                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3771                 if (rv)
3772                         goto out;
3773         }
3774         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3775                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3776                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3777                         pmap = PV_PMAP(pv);
3778                         if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3779                                 md_gen = m->md.pv_gen;
3780                                 pvh_gen = pvh->pv_gen;
3781                                 rw_runlock(lock);
3782                                 PMAP_LOCK(pmap);
3783                                 rw_rlock(lock);
3784                                 if (md_gen != m->md.pv_gen ||
3785                                     pvh_gen != pvh->pv_gen) {
3786                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3787                                         goto restart;
3788                                 }
3789                         }
3790                         l2 = pmap_l2(pmap, pv->pv_va);
3791                         rv = (pmap_load(l2) & mask) == mask;
3792                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3793                         if (rv)
3794                                 goto out;
3795                 }
3796         }
3797 out:
3798         rw_runlock(lock);
3799         rw_runlock(&pvh_global_lock);
3800         return (rv);
3801 }
3802
3803 /*
3804  *      pmap_is_modified:
3805  *
3806  *      Return whether or not the specified physical page was modified
3807  *      in any physical maps.
3808  */
3809 boolean_t
3810 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3811 {
3812
3813         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3814             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
3815
3816         /*
3817          * If the page is not busied then this check is racy.
3818          */
3819         if (!pmap_page_is_write_mapped(m))
3820                 return (FALSE);
3821         return (pmap_page_test_mappings(m, FALSE, TRUE));
3822 }
3823
3824 /*
3825  *      pmap_is_prefaultable:
3826  *
3827  *      Return whether or not the specified virtual address is eligible
3828  *      for prefault.
3829  */
3830 boolean_t
3831 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3832 {
3833         pt_entry_t *l3;
3834         boolean_t rv;
3835
3836         rv = FALSE;
3837         PMAP_LOCK(pmap);
3838         l3 = pmap_l3(pmap, addr);
3839         if (l3 != NULL && pmap_load(l3) != 0) {
3840                 rv = TRUE;
3841         }
3842         PMAP_UNLOCK(pmap);
3843         return (rv);
3844 }
3845
3846 /*
3847  *      pmap_is_referenced:
3848  *
3849  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
3850  *      in any physical maps.
3851  */
3852 boolean_t
3853 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
3854 {
3855
3856         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3857             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
3858         return (pmap_page_test_mappings(m, TRUE, FALSE));
3859 }
3860
3861 /*
3862  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
3863  */
3864 void
3865 pmap_remove_write(vm_page_t m)
3866 {
3867         struct md_page *pvh;
3868         struct rwlock *lock;
3869         pmap_t pmap;
3870         pd_entry_t *l2;
3871         pt_entry_t *l3, oldl3, newl3;
3872         pv_entry_t next_pv, pv;
3873         vm_offset_t va;
3874         int md_gen, pvh_gen;
3875
3876         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3877             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
3878         vm_page_assert_busied(m);
3879
3880         if (!pmap_page_is_write_mapped(m))
3881                 return;
3882         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
3883         pvh = (m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ? &pv_dummy :
3884             pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3885         rw_rlock(&pvh_global_lock);
3886 retry_pv_loop:
3887         rw_wlock(lock);
3888         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
3889                 pmap = PV_PMAP(pv);
3890                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3891                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
3892                         rw_wunlock(lock);
3893                         PMAP_LOCK(pmap);
3894                         rw_wlock(lock);
3895                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen) {
3896                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3897                                 rw_wunlock(lock);
3898                                 goto retry_pv_loop;
3899                         }
3900                 }
3901                 va = pv->pv_va;
3902                 l2 = pmap_l2(pmap, va);
3903                 if ((pmap_load(l2) & PTE_W) != 0)
3904                         (void)pmap_demote_l2_locked(pmap, l2, va, &lock);
3905                 KASSERT(lock == VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m),
3906                     ("inconsistent pv lock %p %p for page %p",
3907                     lock, VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m), m));
3908                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3909         }
3910         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3911                 pmap = PV_PMAP(pv);
3912                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3913                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
3914                         md_gen = m->md.pv_gen;
3915                         rw_wunlock(lock);
3916                         PMAP_LOCK(pmap);
3917                         rw_wlock(lock);
3918                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen || md_gen != m->md.pv_gen) {
3919                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3920                                 rw_wunlock(lock);
3921                                 goto retry_pv_loop;
3922                         }
3923                 }
3924                 l3 = pmap_l3(pmap, pv->pv_va);
3925                 oldl3 = pmap_load(l3);
3926 retry:
3927                 if ((oldl3 & PTE_W) != 0) {
3928                         newl3 = oldl3 & ~(PTE_D | PTE_W);
3929                         if (!atomic_fcmpset_long(l3, &oldl3, newl3))
3930                                 goto retry;
3931                         if ((oldl3 & PTE_D) != 0)
3932                                 vm_page_dirty(m);
3933                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3934                 }
3935                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3936         }
3937         rw_wunlock(lock);
3938         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3939         rw_runlock(&pvh_global_lock);
3940 }
3941
3942 /*
3943  *      pmap_ts_referenced:
3944  *
3945  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3946  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3947  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3948  *      reference bits set.
3949  *
3950  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
3951  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
3952  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
3953  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
3954  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
3955  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
3956  *      to pmap_is_modified().
3957  */
3958 int
3959 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3960 {
3961         struct spglist free;
3962         struct md_page *pvh;
3963         struct rwlock *lock;
3964         pv_entry_t pv, pvf;
3965         pmap_t pmap;
3966         pd_entry_t *l2, l2e;
3967         pt_entry_t *l3, l3e;
3968         vm_paddr_t pa;
3969         vm_offset_t va;
3970         int cleared, md_gen, not_cleared, pvh_gen;
3971
3972         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3973             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
3974         SLIST_INIT(&free);
3975         cleared = 0;
3976         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3977         pvh = (m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ? &pv_dummy : pa_to_pvh(pa);
3978
3979         lock = PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(pa);
3980         rw_rlock(&pvh_global_lock);
3981         rw_wlock(lock);
3982 retry:
3983         not_cleared = 0;
3984         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
3985                 goto small_mappings;
3986         pv = pvf;
3987         do {
3988                 pmap = PV_PMAP(pv);
3989                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
3990                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
3991                         rw_wunlock(lock);
3992                         PMAP_LOCK(pmap);
3993                         rw_wlock(lock);
3994                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen) {
3995                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3996                                 goto retry;
3997                         }
3998                 }
3999                 va = pv->pv_va;
4000                 l2 = pmap_l2(pmap, va);
4001                 l2e = pmap_load(l2);
4002                 if ((l2e & (PTE_W | PTE_D)) == (PTE_W | PTE_D)) {
4003                         /*
4004                          * Although l2e is mapping a 2MB page, because
4005                          * this function is called at a 4KB page granularity,
4006                          * we only update the 4KB page under test.
4007                          */
4008                         vm_page_dirty(m);
4009                 }
4010                 if ((l2e & PTE_A) != 0) {
4011                         /*
4012                          * Since this reference bit is shared by 512 4KB
4013                          * pages, it should not be cleared every time it is
4014                          * tested.  Apply a simple "hash" function on the
4015                          * physical page number, the virtual superpage number,
4016                          * and the pmap address to select one 4KB page out of
4017                          * the 512 on which testing the reference bit will
4018                          * result in clearing that reference bit.  This
4019                          * function is designed to avoid the selection of the
4020                          * same 4KB page for every 2MB page mapping.
4021                          *
4022                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
4023                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
4024                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
4025                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
4026                          * since the superpage is wired, the current state of
4027                          * its reference bit won't affect page replacement.
4028                          */
4029                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> L2_SHIFT) ^
4030                             (uintptr_t)pmap) & (Ln_ENTRIES - 1)) == 0 &&
4031                             (l2e & PTE_SW_WIRED) == 0) {
4032                                 pmap_clear_bits(l2, PTE_A);
4033                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
4034                                 cleared++;
4035                         } else
4036                                 not_cleared++;
4037                 }
4038                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4039                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4040                 if (pv != NULL && TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4041                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4042                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4043                         pvh->pv_gen++;
4044                 }
4045                 if (cleared + not_cleared >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
4046                         goto out;
4047         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
4048 small_mappings:
4049         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
4050                 goto out;
4051         pv = pvf;
4052         do {
4053                 pmap = PV_PMAP(pv);
4054                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
4055                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
4056                         md_gen = m->md.pv_gen;
4057                         rw_wunlock(lock);
4058                         PMAP_LOCK(pmap);
4059                         rw_wlock(lock);
4060                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen || md_gen != m->md.pv_gen) {
4061                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4062                                 goto retry;
4063                         }
4064                 }
4065                 l2 = pmap_l2(pmap, pv->pv_va);
4066
4067                 KASSERT((pmap_load(l2) & PTE_RX) == 0,
4068                     ("pmap_ts_referenced: found an invalid l2 table"));
4069
4070                 l3 = pmap_l2_to_l3(l2, pv->pv_va);
4071                 l3e = pmap_load(l3);
4072                 if ((l3e & PTE_D) != 0)
4073                         vm_page_dirty(m);
4074                 if ((l3e & PTE_A) != 0) {
4075                         if ((l3e & PTE_SW_WIRED) == 0) {
4076                                 /*
4077                                  * Wired pages cannot be paged out so
4078                                  * doing accessed bit emulation for
4079                                  * them is wasted effort. We do the
4080                                  * hard work for unwired pages only.
4081                                  */
4082                                 pmap_clear_bits(l3, PTE_A);
4083                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4084                                 cleared++;
4085                         } else
4086                                 not_cleared++;
4087                 }
4088                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4089                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4090                 if (pv != NULL && TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4091                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4092                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4093                         m->md.pv_gen++;
4094                 }
4095         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && cleared +
4096             not_cleared < PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
4097 out:
4098         rw_wunlock(lock);
4099         rw_runlock(&pvh_global_lock);
4100         vm_page_free_pages_toq(&free, false);
4101         return (cleared + not_cleared);
4102 }
4103
4104 /*
4105  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
4106  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
4107  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
4108  */
4109 void
4110 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
4111 {
4112 }
4113
4114 /*
4115  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
4116  */
4117 void
4118 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
4119 {
4120         struct md_page *pvh;
4121         struct rwlock *lock;
4122         pmap_t pmap;
4123         pv_entry_t next_pv, pv;
4124         pd_entry_t *l2, oldl2;
4125         pt_entry_t *l3;
4126         vm_offset_t va;
4127         int md_gen, pvh_gen;
4128
4129         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4130             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
4131         vm_page_assert_busied(m);
4132
4133         if (!pmap_page_is_write_mapped(m))
4134                 return;
4135
4136         /*
4137          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
4138          * If the object containing the page is locked and the page is not
4139          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
4140          */
4141         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4142                 return;
4143         pvh = (m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ? &pv_dummy :
4144             pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4145         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
4146         rw_rlock(&pvh_global_lock);
4147         rw_wlock(lock);
4148 restart:
4149         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4150                 pmap = PV_PMAP(pv);
4151                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
4152                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
4153                         rw_wunlock(lock);
4154                         PMAP_LOCK(pmap);
4155                         rw_wlock(lock);
4156                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen) {
4157                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4158                                 goto restart;
4159                         }
4160                 }
4161                 va = pv->pv_va;
4162                 l2 = pmap_l2(pmap, va);
4163                 oldl2 = pmap_load(l2);
4164                 /* If oldl2 has PTE_W set, then it also has PTE_D set. */
4165                 if ((oldl2 & PTE_W) != 0 &&
4166                     pmap_demote_l2_locked(pmap, l2, va, &lock) &&
4167                     (oldl2 & PTE_SW_WIRED) == 0) {
4168                         /*
4169                          * Write protect the mapping to a single page so that
4170                          * a subsequent write access may repromote.
4171                          */
4172                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - PTE_TO_PHYS(oldl2);
4173                         l3 = pmap_l2_to_l3(l2, va);
4174                         pmap_clear_bits(l3, PTE_D | PTE_W);
4175                         vm_page_dirty(m);
4176                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
4177                 }
4178                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4179         }
4180         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4181                 pmap = PV_PMAP(pv);
4182                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
4183                         md_gen = m->md.pv_gen;
4184                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
4185                         rw_wunlock(lock);
4186                         PMAP_LOCK(pmap);
4187                         rw_wlock(lock);
4188                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen || md_gen != m->md.pv_gen) {
4189                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4190                                 goto restart;
4191                         }
4192                 }
4193                 l2 = pmap_l2(pmap, pv->pv_va);
4194                 KASSERT((pmap_load(l2) & PTE_RWX) == 0,
4195                     ("pmap_clear_modify: found a 2mpage in page %p's pv list",
4196                     m));
4197                 l3 = pmap_l2_to_l3(l2, pv->pv_va);
4198                 if ((pmap_load(l3) & (PTE_D | PTE_W)) == (PTE_D | PTE_W)) {
4199                         pmap_clear_bits(l3, PTE_D | PTE_W);
4200                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4201                 }
4202                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4203         }
4204         rw_wunlock(lock);
4205         rw_runlock(&pvh_global_lock);
4206 }
4207
4208 void *
4209 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4210 {
4211
4212         return ((void *)PHYS_TO_DMAP(pa));
4213 }
4214
4215 void
4216 pmap_unmapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4217 {
4218 }
4219
4220 /*
4221  * Sets the memory attribute for the specified page.
4222  */
4223 void
4224 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
4225 {
4226
4227         m->md.pv_memattr = ma;
4228 }
4229
4230 /*
4231  * Perform the pmap work for mincore(2).  If the page is not both referenced and
4232  * modified by this pmap, returns its physical address so that the caller can
4233  * find other mappings.
4234  */
4235 int
4236 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *pap)
4237 {
4238         pt_entry_t *l2, *l3, tpte;
4239         vm_paddr_t pa;
4240         int val;
4241         bool managed;
4242
4243         PMAP_LOCK(pmap);
4244         l2 = pmap_l2(pmap, addr);
4245         if (l2 != NULL && ((tpte = pmap_load(l2)) & PTE_V) != 0) {
4246                 if ((tpte & PTE_RWX) != 0) {
4247                         pa = PTE_TO_PHYS(tpte) | (addr & L2_OFFSET);
4248                         val = MINCORE_INCORE | MINCORE_SUPER;
4249                 } else {
4250                         l3 = pmap_l2_to_l3(l2, addr);
4251                         tpte = pmap_load(l3);
4252                         if ((tpte & PTE_V) == 0) {
4253                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4254                                 return (0);
4255                         }
4256                         pa = PTE_TO_PHYS(tpte) | (addr & L3_OFFSET);
4257                         val = MINCORE_INCORE;
4258                 }
4259
4260                 if ((tpte & PTE_D) != 0)
4261                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4262                 if ((tpte & PTE_A) != 0)
4263                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4264                 managed = (tpte & PTE_SW_MANAGED) == PTE_SW_MANAGED;
4265         } else {
4266                 managed = false;
4267                 val = 0;
4268         }
4269         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
4270             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) && managed) {
4271                 *pap = pa;
4272         }
4273         PMAP_UNLOCK(pmap);
4274         return (val);
4275 }
4276
4277 void
4278 pmap_activate_sw(struct thread *td)
4279 {
4280         pmap_t oldpmap, pmap;
4281         u_int hart;
4282
4283         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
4284         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
4285         if (pmap == oldpmap)
4286                 return;
4287         load_satp(pmap->pm_satp);
4288
4289         hart = PCPU_GET(hart);
4290 #ifdef SMP
4291         CPU_SET_ATOMIC(hart, &pmap->pm_active);
4292         CPU_CLR_ATOMIC(hart, &oldpmap->pm_active);
4293 #else
4294         CPU_SET(hart, &pmap->pm_active);
4295         CPU_CLR(hart, &oldpmap->pm_active);
4296 #endif
4297         PCPU_SET(curpmap, pmap);
4298
4299         sfence_vma();
4300 }
4301
4302 void
4303 pmap_activate(struct thread *td)
4304 {
4305
4306         critical_enter();
4307         pmap_activate_sw(td);
4308         critical_exit();
4309 }
4310
4311 void
4312 pmap_activate_boot(pmap_t pmap)
4313 {
4314         u_int hart;
4315
4316         hart = PCPU_GET(hart);
4317 #ifdef SMP
4318         CPU_SET_ATOMIC(hart, &pmap->pm_active);
4319 #else
4320         CPU_SET(hart, &pmap->pm_active);
4321 #endif
4322         PCPU_SET(curpmap, pmap);
4323 }
4324
4325 void
4326 pmap_sync_icache(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
4327 {
4328         cpuset_t mask;
4329
4330         /*
4331          * From the RISC-V User-Level ISA V2.2:
4332          *
4333          * "To make a store to instruction memory visible to all
4334          * RISC-V harts, the writing hart has to execute a data FENCE
4335          * before requesting that all remote RISC-V harts execute a
4336          * FENCE.I."
4337          */
4338         sched_pin();
4339         mask = all_harts;
4340         CPU_CLR(PCPU_GET(hart), &mask);
4341         fence();
4342         if (!CPU_EMPTY(&mask) && smp_started)
4343                 sbi_remote_fence_i(mask.__bits);
4344         sched_unpin();
4345 }
4346
4347 /*
4348  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
4349  *      different alignment might result in more superpage mappings.
4350  */
4351 void
4352 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
4353     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
4354 {
4355         vm_offset_t superpage_offset;
4356
4357         if (size < L2_SIZE)
4358                 return;
4359         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
4360                 offset += ptoa(object->pg_color);
4361         superpage_offset = offset & L2_OFFSET;
4362         if (size - ((L2_SIZE - superpage_offset) & L2_OFFSET) < L2_SIZE ||
4363             (*addr & L2_OFFSET) == superpage_offset)
4364                 return;
4365         if ((*addr & L2_OFFSET) < superpage_offset)
4366                 *addr = (*addr & ~L2_OFFSET) + superpage_offset;
4367         else
4368                 *addr = ((*addr + L2_OFFSET) & ~L2_OFFSET) + superpage_offset;
4369 }
4370
4371 /**
4372  * Get the kernel virtual address of a set of physical pages. If there are
4373  * physical addresses not covered by the DMAP perform a transient mapping
4374  * that will be removed when calling pmap_unmap_io_transient.
4375  *
4376  * \param page        The pages the caller wishes to obtain the virtual
4377  *                    address on the kernel memory map.
4378  * \param vaddr       On return contains the kernel virtual memory address
4379  *                    of the pages passed in the page parameter.
4380  * \param count       Number of pages passed in.
4381  * \param can_fault   TRUE if the thread using the mapped pages can take
4382  *                    page faults, FALSE otherwise.
4383  *
4384  * \returns TRUE if the caller must call pmap_unmap_io_transient when
4385  *          finished or FALSE otherwise.
4386  *
4387  */
4388 boolean_t
4389 pmap_map_io_transient(vm_page_t page[], vm_offset_t vaddr[], int count,
4390     boolean_t can_fault)
4391 {
4392         vm_paddr_t paddr;
4393         boolean_t needs_mapping;
4394         int error, i;
4395
4396         /*
4397          * Allocate any KVA space that we need, this is done in a separate
4398          * loop to prevent calling vmem_alloc while pinned.
4399          */
4400         needs_mapping = FALSE;
4401         for (i = 0; i < count; i++) {
4402                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
4403                 if (__predict_false(paddr >= DMAP_MAX_PHYSADDR)) {
4404                         error = vmem_alloc(kernel_arena, PAGE_SIZE,
4405                             M_BESTFIT | M_WAITOK, &vaddr[i]);
4406                         KASSERT(error == 0, ("vmem_alloc failed: %d", error));
4407                         needs_mapping = TRUE;
4408                 } else {
4409                         vaddr[i] = PHYS_TO_DMAP(paddr);
4410                 }
4411         }
4412
4413         /* Exit early if everything is covered by the DMAP */
4414         if (!needs_mapping)
4415                 return (FALSE);
4416
4417         if (!can_fault)
4418                 sched_pin();
4419         for (i = 0; i < count; i++) {
4420                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
4421                 if (paddr >= DMAP_MAX_PHYSADDR) {
4422                         panic(
4423                            "pmap_map_io_transient: TODO: Map out of DMAP data");
4424                 }
4425         }
4426
4427         return (needs_mapping);
4428 }
4429
4430 void
4431 pmap_unmap_io_transient(vm_page_t page[], vm_offset_t vaddr[], int count,
4432     boolean_t can_fault)
4433 {
4434         vm_paddr_t paddr;
4435         int i;
4436
4437         if (!can_fault)
4438                 sched_unpin();
4439         for (i = 0; i < count; i++) {
4440                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
4441                 if (paddr >= DMAP_MAX_PHYSADDR) {
4442                         panic("RISCVTODO: pmap_unmap_io_transient: Unmap data");
4443                 }
4444         }
4445 }
4446
4447 boolean_t
4448 pmap_is_valid_memattr(pmap_t pmap __unused, vm_memattr_t mode)
4449 {
4450
4451         return (mode >= VM_MEMATTR_DEVICE && mode <= VM_MEMATTR_WRITE_BACK);
4452 }
4453
4454 bool
4455 pmap_get_tables(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t **l1, pd_entry_t **l2,
4456     pt_entry_t **l3)
4457 {
4458         pd_entry_t *l1p, *l2p;
4459
4460         /* Get l1 directory entry. */
4461         l1p = pmap_l1(pmap, va);
4462         *l1 = l1p;
4463
4464         if (l1p == NULL || (pmap_load(l1p) & PTE_V) == 0)
4465                 return (false);
4466
4467         if ((pmap_load(l1p) & PTE_RX) != 0) {
4468                 *l2 = NULL;
4469                 *l3 = NULL;
4470                 return (true);
4471         }
4472
4473         /* Get l2 directory entry. */
4474         l2p = pmap_l1_to_l2(l1p, va);
4475         *l2 = l2p;
4476
4477         if (l2p == NULL || (pmap_load(l2p) & PTE_V) == 0)
4478                 return (false);
4479
4480         if ((pmap_load(l2p) & PTE_RX) != 0) {
4481                 *l3 = NULL;
4482                 return (true);
4483         }
4484
4485         /* Get l3 page table entry. */
4486         *l3 = pmap_l2_to_l3(l2p, va);
4487
4488         return (true);
4489 }