em/emx: Add support for I219 LM15~19 and I219 V15~19
[dragonfly.git] / sys / platform / pc64 / x86_64 / pmap.c
1 /*
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
4  * Copyright (c) 1994 David Greenman
5  * Copyright (c) 2003 Peter Wemm
6  * Copyright (c) 2005-2008 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
7  * Copyright (c) 2008, 2009 The DragonFly Project.
8  * Copyright (c) 2008, 2009 Jordan Gordeev.
9  * Copyright (c) 2011-2019 Matthew Dillon
10  * All rights reserved.
11  *
12  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
13  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
14  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
15  *
16  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
17  * modification, are permitted provided that the following conditions
18  * are met:
19  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
20  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
21  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
22  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
23  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
24  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
25  *    must display the following acknowledgement:
26  *      This product includes software developed by the University of
27  *      California, Berkeley and its contributors.
28  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
29  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
30  *    without specific prior written permission.
31  *
32  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
33  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
34  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
35  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
36  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
37  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
38  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
39  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
40  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
41  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
42  * SUCH DAMAGE.
43  */
44 /*
45  * Manage physical address maps for x86-64 systems.
46  *
47  * Some notes:
48  *      - The 'M'odified bit is only applicable to terminal PTEs.
49  *
50  *      - The 'U'ser access bit can be set for higher-level PTEs as
51  *        long as it isn't set for terminal PTEs for pages we don't
52  *        want user access to.
53  */
54
55 #if 0 /* JG */
56 #include "opt_pmap.h"
57 #endif
58 #include "opt_msgbuf.h"
59
60 #include <sys/param.h>
61 #include <sys/kernel.h>
62 #include <sys/proc.h>
63 #include <sys/msgbuf.h>
64 #include <sys/vmmeter.h>
65 #include <sys/mman.h>
66 #include <sys/systm.h>
67
68 #include <vm/vm.h>
69 #include <vm/vm_param.h>
70 #include <sys/sysctl.h>
71 #include <sys/lock.h>
72 #include <vm/vm_kern.h>
73 #include <vm/vm_page.h>
74 #include <vm/vm_map.h>
75 #include <vm/vm_object.h>
76 #include <vm/vm_extern.h>
77 #include <vm/vm_pageout.h>
78 #include <vm/vm_pager.h>
79 #include <vm/vm_zone.h>
80
81 #include <sys/thread2.h>
82 #include <sys/spinlock2.h>
83 #include <vm/vm_page2.h>
84
85 #include <machine/cputypes.h>
86 #include <machine/cpu.h>
87 #include <machine/md_var.h>
88 #include <machine/specialreg.h>
89 #include <machine/smp.h>
90 #include <machine_base/apic/apicreg.h>
91 #include <machine/globaldata.h>
92 #include <machine/pmap.h>
93 #include <machine/pmap_inval.h>
94
95 #include <ddb/ddb.h>
96
97 #define PMAP_KEEP_PDIRS
98
99 #if defined(DIAGNOSTIC)
100 #define PMAP_DIAGNOSTIC
101 #endif
102
103 #define MINPV 2048
104
105 /*
106  * pmap debugging will report who owns a pv lock when blocking.
107  */
108 #ifdef PMAP_DEBUG
109
110 #define PMAP_DEBUG_DECL         ,const char *func, int lineno
111 #define PMAP_DEBUG_ARGS         , __func__, __LINE__
112 #define PMAP_DEBUG_COPY         , func, lineno
113
114 #define pv_get(pmap, pindex, pmarkp)    _pv_get(pmap, pindex, pmarkp    \
115                                                         PMAP_DEBUG_ARGS)
116 #define pv_lock(pv)                     _pv_lock(pv                     \
117                                                         PMAP_DEBUG_ARGS)
118 #define pv_hold_try(pv)                 _pv_hold_try(pv                 \
119                                                         PMAP_DEBUG_ARGS)
120 #define pv_alloc(pmap, pindex, isnewp)  _pv_alloc(pmap, pindex, isnewp  \
121                                                         PMAP_DEBUG_ARGS)
122
123 #define pv_free(pv, pvp)                _pv_free(pv, pvp PMAP_DEBUG_ARGS)
124
125 #else
126
127 #define PMAP_DEBUG_DECL
128 #define PMAP_DEBUG_ARGS
129 #define PMAP_DEBUG_COPY
130
131 #define pv_get(pmap, pindex, pmarkp)    _pv_get(pmap, pindex, pmarkp)
132 #define pv_lock(pv)                     _pv_lock(pv)
133 #define pv_hold_try(pv)                 _pv_hold_try(pv)
134 #define pv_alloc(pmap, pindex, isnewp)  _pv_alloc(pmap, pindex, isnewp)
135 #define pv_free(pv, pvp)                _pv_free(pv, pvp)
136
137 #endif
138
139 /*
140  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
141  */
142 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
143
144 #define pmap_pde_v(pmap, pte)   \
145                 ((*(pd_entry_t *)pte & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) != 0)
146 #define pmap_pte_w(pmap, pte)   \
147                 ((*(pt_entry_t *)pte & pmap->pmap_bits[PG_W_IDX]) != 0)
148 #define pmap_pte_m(pmap, pte)   \
149                 ((*(pt_entry_t *)pte & pmap->pmap_bits[PG_M_IDX]) != 0)
150 #define pmap_pte_u(pmap, pte)   \
151                 ((*(pt_entry_t *)pte & pmap->pmap_bits[PG_U_IDX]) != 0)
152 #define pmap_pte_v(pmap, pte)   \
153                 ((*(pt_entry_t *)pte & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) != 0)
154
155 /*
156  * Given a map and a machine independent protection code,
157  * convert to a vax protection code.
158  */
159 #define pte_prot(m, p)          \
160         (m->protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
161 static uint64_t protection_codes[PROTECTION_CODES_SIZE];
162
163 /*
164  * Backing scan macros.  Note that in the use case 'ipte' is only a tentitive
165  * value and must be validated by a pmap_inval_smp_cmpset*() or equivalent
166  * function.
167  *
168  * NOTE: cpu_ccfence() is required to prevent excessive optmization of
169  *       of the (ipte) variable.
170  *
171  * NOTE: We don't bother locking the backing object if it isn't mapped
172  *       to anything (backing_list is empty).
173  *
174  * NOTE: For now guarantee an interlock via iobj->backing_lk if the
175  *       object exists and do not shortcut the lock by checking to see
176  *       if the list is empty first.
177  */
178 #define PMAP_PAGE_BACKING_SCAN(m, match_pmap, ipmap, iptep, ipte, iva)  \
179         if (m->object) {                                                \
180                 vm_object_t iobj = m->object;                           \
181                 vm_map_backing_t iba, next_ba;                          \
182                 struct pmap *ipmap;                                     \
183                 pt_entry_t ipte;                                        \
184                 pt_entry_t *iptep;                                      \
185                 vm_offset_t iva;                                        \
186                 vm_pindex_t ipindex_start;                              \
187                 vm_pindex_t ipindex_end;                                \
188                                                                         \
189                 lockmgr(&iobj->backing_lk, LK_SHARED);                  \
190                 next_ba = TAILQ_FIRST(&iobj->backing_list);             \
191                 while ((iba = next_ba) != NULL) {                       \
192                         next_ba = TAILQ_NEXT(iba, entry);               \
193                         ipmap = iba->pmap;                              \
194                         if (match_pmap && ipmap != match_pmap)          \
195                                 continue;                               \
196                         ipindex_start = iba->offset >> PAGE_SHIFT;      \
197                         ipindex_end = ipindex_start +                   \
198                                   ((iba->end - iba->start) >> PAGE_SHIFT); \
199                         if (m->pindex < ipindex_start ||                \
200                             m->pindex >= ipindex_end) {                 \
201                                 continue;                               \
202                         }                                               \
203                         iva = iba->start +                              \
204                               ((m->pindex - ipindex_start) << PAGE_SHIFT); \
205                         iptep = pmap_pte(ipmap, iva);                   \
206                         if (iptep == NULL)                              \
207                                 continue;                               \
208                         ipte = *iptep;                                  \
209                         cpu_ccfence();                                  \
210                         if (m->phys_addr != (ipte & PG_FRAME))          \
211                                 continue;                               \
212
213 #define PMAP_PAGE_BACKING_RETRY                                         \
214                         {                                               \
215                                 next_ba = iba;                          \
216                                 continue;                               \
217                         }                                               \
218
219 #define PMAP_PAGE_BACKING_DONE                                          \
220                 }                                                       \
221                 lockmgr(&iobj->backing_lk, LK_RELEASE);                 \
222         }                                                               \
223
224 struct pmap kernel_pmap;
225 static struct pmap iso_pmap;
226
227 vm_paddr_t avail_start;         /* PA of first available physical page */
228 vm_paddr_t avail_end;           /* PA of last available physical page */
229 vm_offset_t virtual2_start;     /* cutout free area prior to kernel start */
230 vm_offset_t virtual2_end;
231 vm_offset_t virtual_start;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
232 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
233 vm_offset_t KvaStart;           /* VA start of KVA space */
234 vm_offset_t KvaEnd;             /* VA end of KVA space (non-inclusive) */
235 vm_offset_t KvaSize;            /* max size of kernel virtual address space */
236 vm_offset_t DMapMaxAddress;
237 /* Has pmap_init completed? */
238 __read_frequently static boolean_t pmap_initialized = FALSE;
239 //static int pgeflag;           /* PG_G or-in */
240 static uint64_t PatMsr;
241
242 static int ndmpdp;
243 static vm_paddr_t dmaplimit;
244 vm_offset_t kernel_vm_end = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
245
246 static pt_entry_t pat_pte_index[PAT_INDEX_SIZE];        /* PAT -> PG_ bits */
247 static pt_entry_t pat_pde_index[PAT_INDEX_SIZE];        /* PAT -> PG_ bits */
248
249 static uint64_t KPTbase;
250 static uint64_t KPTphys;
251 static uint64_t KPDphys;        /* phys addr of kernel level 2 */
252 static uint64_t KPDbase;        /* phys addr of kernel level 2 @ KERNBASE */
253 uint64_t KPDPphys;              /* phys addr of kernel level 3 */
254 uint64_t KPML4phys;             /* phys addr of kernel level 4 */
255
256 static uint64_t DMPDphys;       /* phys addr of direct mapped level 2 */
257 static uint64_t DMPDPphys;      /* phys addr of direct mapped level 3 */
258
259 /*
260  * Data for the pv entry allocation mechanism
261  */
262 __read_mostly static vm_zone_t pvzone;
263 __read_mostly static int pmap_pagedaemon_waken = 0;
264 static struct vm_zone pvzone_store;
265 static struct pv_entry *pvinit;
266
267 /*
268  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
269  */
270 pt_entry_t *CMAP1 = NULL;
271 caddr_t CADDR1 = NULL, ptvmmap = NULL;
272 static pt_entry_t *msgbufmap, *ptmmap;
273 struct msgbuf *msgbufp=NULL;
274
275 /*
276  * PMAP default PG_* bits. Needed to be able to add
277  * EPT/NPT pagetable pmap_bits for the VMM module
278  */
279 __read_frequently static uint64_t pmap_bits_default[] = {
280                 REGULAR_PMAP,                   /* TYPE_IDX             0 */
281                 X86_PG_V,                       /* PG_V_IDX             1 */
282                 X86_PG_RW,                      /* PG_RW_IDX            2 */
283                 X86_PG_U,                       /* PG_U_IDX             3 */
284                 X86_PG_A,                       /* PG_A_IDX             4 */
285                 X86_PG_M,                       /* PG_M_IDX             5 */
286                 X86_PG_PS,                      /* PG_PS_IDX3           6 */
287                 X86_PG_G,                       /* PG_G_IDX             7 */
288                 X86_PG_AVAIL1,                  /* PG_AVAIL1_IDX        8 */
289                 X86_PG_AVAIL2,                  /* PG_AVAIL2_IDX        9 */
290                 X86_PG_AVAIL3,                  /* PG_AVAIL3_IDX        10 */
291                 X86_PG_NC_PWT | X86_PG_NC_PCD,  /* PG_N_IDX             11 */
292                 X86_PG_NX,                      /* PG_NX_IDX            12 */
293 };
294
295 /*
296  * Crashdump maps.
297  */
298 static pt_entry_t *pt_crashdumpmap;
299 static caddr_t crashdumpmap;
300
301 static int pmap_debug = 0;
302 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, pmap_debug, CTLFLAG_RW,
303     &pmap_debug, 0, "Debug pmap's");
304 #ifdef PMAP_DEBUG2
305 static int pmap_enter_debug = 0;
306 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, pmap_enter_debug, CTLFLAG_RW,
307     &pmap_enter_debug, 0, "Debug pmap_enter's");
308 #endif
309 static int pmap_yield_count = 64;
310 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, pmap_yield_count, CTLFLAG_RW,
311     &pmap_yield_count, 0, "Yield during init_pt/release");
312 static int pmap_fast_kernel_cpusync = 0;
313 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, pmap_fast_kernel_cpusync, CTLFLAG_RW,
314     &pmap_fast_kernel_cpusync, 0, "Share page table pages when possible");
315 static int pmap_dynamic_delete = 0;
316 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, pmap_dynamic_delete, CTLFLAG_RW,
317     &pmap_dynamic_delete, 0, "Dynamically delete PT/PD/PDPs");
318 static int pmap_lock_delay = 100;
319 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, pmap_lock_delay, CTLFLAG_RW,
320     &pmap_lock_delay, 0, "Spin loops");
321 static int meltdown_mitigation = -1;
322 TUNABLE_INT("machdep.meltdown_mitigation", &meltdown_mitigation);
323 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, meltdown_mitigation, CTLFLAG_RW,
324     &meltdown_mitigation, 0, "Userland pmap isolation");
325
326 static int pmap_nx_enable = -1;         /* -1 = auto */
327 /* needs manual TUNABLE in early probe, see below */
328 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, pmap_nx_enable, CTLFLAG_RD,
329     &pmap_nx_enable, 0,
330     "no-execute support (0=disabled, 1=w/READ, 2=w/READ & WRITE)");
331
332 static int pmap_pv_debug = 50;
333 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, pmap_pv_debug, CTLFLAG_RW,
334     &pmap_pv_debug, 0, "");
335
336 static long vm_pmap_pv_entries;
337 SYSCTL_LONG(_vm, OID_AUTO, pmap_pv_entries, CTLFLAG_RD,
338     &vm_pmap_pv_entries, 0, "");
339
340 /* Standard user access funtions */
341 extern int std_copyinstr (const void *udaddr, void *kaddr, size_t len,
342     size_t *lencopied);
343 extern int std_copyin (const void *udaddr, void *kaddr, size_t len);
344 extern int std_copyout (const void *kaddr, void *udaddr, size_t len);
345 extern int std_fubyte (const uint8_t *base);
346 extern int std_subyte (uint8_t *base, uint8_t byte);
347 extern int32_t std_fuword32 (const uint32_t *base);
348 extern int64_t std_fuword64 (const uint64_t *base);
349 extern int std_suword64 (uint64_t *base, uint64_t word);
350 extern int std_suword32 (uint32_t *base, int word);
351 extern uint32_t std_swapu32 (volatile uint32_t *base, uint32_t v);
352 extern uint64_t std_swapu64 (volatile uint64_t *base, uint64_t v);
353 extern uint32_t std_fuwordadd32 (volatile uint32_t *base, uint32_t v);
354 extern uint64_t std_fuwordadd64 (volatile uint64_t *base, uint64_t v);
355
356 #if 0
357 static void pv_hold(pv_entry_t pv);
358 #endif
359 static int _pv_hold_try(pv_entry_t pv
360                                 PMAP_DEBUG_DECL);
361 static void pv_drop(pv_entry_t pv);
362 static void _pv_lock(pv_entry_t pv
363                                 PMAP_DEBUG_DECL);
364 static void pv_unlock(pv_entry_t pv);
365 static pv_entry_t _pv_alloc(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex, int *isnew
366                                 PMAP_DEBUG_DECL);
367 static pv_entry_t _pv_get(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex, vm_pindex_t **pmarkp
368                                 PMAP_DEBUG_DECL);
369 static void _pv_free(pv_entry_t pv, pv_entry_t pvp PMAP_DEBUG_DECL);
370 static pv_entry_t pv_get_try(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex,
371                                 vm_pindex_t **pmarkp, int *errorp);
372 static void pv_put(pv_entry_t pv);
373 static void *pv_pte_lookup(pv_entry_t pv, vm_pindex_t pindex);
374 static pv_entry_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex,
375                       pv_entry_t *pvpp);
376 static void pmap_remove_pv_pte(pv_entry_t pv, pv_entry_t pvp,
377                         pmap_inval_bulk_t *bulk, int destroy);
378 static vm_page_t pmap_remove_pv_page(pv_entry_t pv, int clrpgbits);
379 static int pmap_release_pv(pv_entry_t pv, pv_entry_t pvp,
380                         pmap_inval_bulk_t *bulk);
381
382 struct pmap_scan_info;
383 static void pmap_remove_callback(pmap_t pmap, struct pmap_scan_info *info,
384                       vm_pindex_t *pte_placemark, pv_entry_t pt_pv,
385                       vm_offset_t va, pt_entry_t *ptep, void *arg __unused);
386 static void pmap_protect_callback(pmap_t pmap, struct pmap_scan_info *info,
387                       vm_pindex_t *pte_placemark, pv_entry_t pt_pv,
388                       vm_offset_t va, pt_entry_t *ptep, void *arg __unused);
389
390 static void x86_64_protection_init (void);
391 static void create_pagetables(vm_paddr_t *firstaddr);
392 static void pmap_remove_all (vm_page_t m);
393 static boolean_t pmap_testbit (vm_page_t m, int bit);
394
395 static pt_entry_t *pmap_pte_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
396 static vm_offset_t pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr);
397
398 static void pmap_pinit_defaults(struct pmap *pmap);
399 static void pv_placemarker_wait(pmap_t pmap, vm_pindex_t *pmark);
400 static void pv_placemarker_wakeup(pmap_t pmap, vm_pindex_t *pmark);
401
402 static int
403 pv_entry_compare(pv_entry_t pv1, pv_entry_t pv2)
404 {
405         if (pv1->pv_pindex < pv2->pv_pindex)
406                 return(-1);
407         if (pv1->pv_pindex > pv2->pv_pindex)
408                 return(1);
409         return(0);
410 }
411
412 RB_GENERATE2(pv_entry_rb_tree, pv_entry, pv_entry,
413              pv_entry_compare, vm_pindex_t, pv_pindex);
414
415 /*
416  * We have removed a managed pte.  The page might not be hard or soft-busied
417  * at this point so we have to be careful.
418  *
419  * If advanced mode is enabled we can clear PG_MAPPED/WRITEABLE only if
420  * MAPPEDMULTI is not set.  This must be done atomically against possible
421  * concurrent pmap_enter()s occurring at the same time.  If MULTI is set
422  * then the kernel may have to call vm_page_protect() later on to clean
423  * the bits up.  This is particularly important for kernel_map/kernel_object
424  * mappings due to the expense of scanning the kernel_object's vm_backing's.
425  *
426  * If advanced mode is not enabled we update our tracking counts and
427  * synchronize PG_MAPPED/WRITEABLE later on in pmap_mapped_sync().
428  */
429 static __inline
430 void
431 pmap_removed_pte(vm_page_t m, pt_entry_t pte)
432 {
433         int flags;
434         int nflags;
435
436         flags = m->flags;
437         cpu_ccfence();
438         while ((flags & PG_MAPPEDMULTI) == 0) {
439                 nflags = flags & ~(PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
440                 if (atomic_fcmpset_int(&m->flags, &flags, nflags))
441                         break;
442         }
443 }
444
445 /*
446  * Move the kernel virtual free pointer to the next
447  * 2MB.  This is used to help improve performance
448  * by using a large (2MB) page for much of the kernel
449  * (.text, .data, .bss)
450  */
451 static
452 vm_offset_t
453 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
454 {
455         vm_offset_t newaddr = addr;
456
457         newaddr = roundup2(addr, NBPDR);
458         return newaddr;
459 }
460
461 /*
462  * Returns the pindex of a page table entry (representing a terminal page).
463  * There are NUPTE_TOTAL page table entries possible (a huge number)
464  *
465  * x86-64 has a 48-bit address space, where bit 47 is sign-extended out.
466  * We want to properly translate negative KVAs.
467  */
468 static __inline
469 vm_pindex_t
470 pmap_pte_pindex(vm_offset_t va)
471 {
472         return ((va >> PAGE_SHIFT) & (NUPTE_TOTAL - 1));
473 }
474
475 /*
476  * Returns the pindex of a page table.
477  */
478 static __inline
479 vm_pindex_t
480 pmap_pt_pindex(vm_offset_t va)
481 {
482         return (NUPTE_TOTAL + ((va >> PDRSHIFT) & (NUPT_TOTAL - 1)));
483 }
484
485 /*
486  * Returns the pindex of a page directory.
487  */
488 static __inline
489 vm_pindex_t
490 pmap_pd_pindex(vm_offset_t va)
491 {
492         return (NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL +
493                 ((va >> PDPSHIFT) & (NUPD_TOTAL - 1)));
494 }
495
496 static __inline
497 vm_pindex_t
498 pmap_pdp_pindex(vm_offset_t va)
499 {
500         return (NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL + NUPD_TOTAL +
501                 ((va >> PML4SHIFT) & (NUPDP_TOTAL - 1)));
502 }
503
504 static __inline
505 vm_pindex_t
506 pmap_pml4_pindex(void)
507 {
508         return (NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL + NUPD_TOTAL + NUPDP_TOTAL);
509 }
510
511 /*
512  * Return various clipped indexes for a given VA
513  *
514  * Returns the index of a pt in a page directory, representing a page
515  * table.
516  */
517 static __inline
518 vm_pindex_t
519 pmap_pt_index(vm_offset_t va)
520 {
521         return ((va >> PDRSHIFT) & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1));
522 }
523
524 /*
525  * Returns the index of a pd in a page directory page, representing a page
526  * directory.
527  */
528 static __inline
529 vm_pindex_t
530 pmap_pd_index(vm_offset_t va)
531 {
532         return ((va >> PDPSHIFT) & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
533 }
534
535 /*
536  * Returns the index of a pdp in the pml4 table, representing a page
537  * directory page.
538  */
539 static __inline
540 vm_pindex_t
541 pmap_pdp_index(vm_offset_t va)
542 {
543         return ((va >> PML4SHIFT) & ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1));
544 }
545
546 /*
547  * Of all the layers (PTE, PT, PD, PDP, PML4) the best one to cache is
548  * the PT layer.  This will speed up core pmap operations considerably.
549  * We also cache the PTE layer to (hopefully) improve relative lookup
550  * speeds.
551  *
552  * NOTE: The pmap spinlock does not need to be held but the passed-in pv
553  *       must be in a known associated state (typically by being locked when
554  *       the pmap spinlock isn't held).  We allow the race for that case.
555  *
556  * NOTE: pm_pvhint* is only accessed (read) with the spin-lock held, using
557  *       cpu_ccfence() to prevent compiler optimizations from reloading the
558  *       field.
559  */
560 static __inline
561 void
562 pv_cache(pmap_t pmap, pv_entry_t pv, vm_pindex_t pindex)
563 {
564         if (pindex < pmap_pt_pindex(0)) {
565                 ;
566         } else if (pindex < pmap_pd_pindex(0)) {
567                 pmap->pm_pvhint_pt = pv;
568         }
569 }
570
571 /*
572  * Locate the requested pt_entry
573  */
574 static __inline
575 pv_entry_t
576 pv_entry_lookup(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex)
577 {
578         pv_entry_t pv;
579
580         if (pindex < pmap_pt_pindex(0))
581                 return NULL;
582 #if 1
583         if (pindex < pmap_pd_pindex(0))
584                 pv = pmap->pm_pvhint_pt;
585         else
586                 pv = NULL;
587         cpu_ccfence();
588         if (pv == NULL || pv->pv_pmap != pmap) {
589                 pv = pv_entry_rb_tree_RB_LOOKUP(&pmap->pm_pvroot, pindex);
590                 if (pv)
591                         pv_cache(pmap, pv, pindex);
592         } else if (pv->pv_pindex != pindex) {
593                 pv = pv_entry_rb_tree_RB_LOOKUP_REL(&pmap->pm_pvroot,
594                                                     pindex, pv);
595                 if (pv)
596                         pv_cache(pmap, pv, pindex);
597         }
598 #else
599         pv = pv_entry_rb_tree_RB_LOOKUP(&pmap->pm_pvroot, pindex);
600 #endif
601         return pv;
602 }
603
604 /*
605  * pmap_pte_quick:
606  *
607  *      Super fast pmap_pte routine best used when scanning the pv lists.
608  *      This eliminates many course-grained invltlb calls.  Note that many of
609  *      the pv list scans are across different pmaps and it is very wasteful
610  *      to do an entire invltlb when checking a single mapping.
611  */
612 static __inline pt_entry_t *pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
613
614 static
615 pt_entry_t *
616 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
617 {
618         return pmap_pte(pmap, va);
619 }
620
621 /*
622  * The placemarker hash must be broken up into four zones so lock
623  * ordering semantics continue to work (e.g. pte, pt, pd, then pdp).
624  *
625  * Placemarkers are used to 'lock' page table indices that do not have
626  * a pv_entry.  This allows the pmap to support managed and unmanaged
627  * pages and shared page tables.
628  */
629 #define PM_PLACE_BASE   (PM_PLACEMARKS >> 2)
630
631 static __inline
632 vm_pindex_t *
633 pmap_placemarker_hash(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex)
634 {
635         int hi;
636
637         if (pindex < pmap_pt_pindex(0))         /* zone 0 - PTE */
638                 hi = 0;
639         else if (pindex < pmap_pd_pindex(0))    /* zone 1 - PT */
640                 hi = PM_PLACE_BASE;
641         else if (pindex < pmap_pdp_pindex(0))   /* zone 2 - PD */
642                 hi = PM_PLACE_BASE << 1;
643         else                                    /* zone 3 - PDP (and PML4E) */
644                 hi = PM_PLACE_BASE | (PM_PLACE_BASE << 1);
645         hi += pindex & (PM_PLACE_BASE - 1);
646
647         return (&pmap->pm_placemarks[hi]);
648 }
649
650
651 /*
652  * Generic procedure to index a pte from a pt, pd, or pdp.
653  *
654  * NOTE: Normally passed pindex as pmap_xx_index().  pmap_xx_pindex() is NOT
655  *       a page table page index but is instead of PV lookup index.
656  */
657 static
658 void *
659 pv_pte_lookup(pv_entry_t pv, vm_pindex_t pindex)
660 {
661         pt_entry_t *pte;
662
663         pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(pv->pv_m));
664         return(&pte[pindex]);
665 }
666
667 /*
668  * Return pointer to PDP slot in the PML4
669  */
670 static __inline
671 pml4_entry_t *
672 pmap_pdp(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
673 {
674         return (&pmap->pm_pml4[pmap_pdp_index(va)]);
675 }
676
677 /*
678  * Return pointer to PD slot in the PDP given a pointer to the PDP
679  */
680 static __inline
681 pdp_entry_t *
682 pmap_pdp_to_pd(pml4_entry_t pdp_pte, vm_offset_t va)
683 {
684         pdp_entry_t *pd;
685
686         pd = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pdp_pte & PG_FRAME);
687         return (&pd[pmap_pd_index(va)]);
688 }
689
690 /*
691  * Return pointer to PD slot in the PDP.
692  */
693 static __inline
694 pdp_entry_t *
695 pmap_pd(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
696 {
697         pml4_entry_t *pdp;
698
699         pdp = pmap_pdp(pmap, va);
700         if ((*pdp & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) == 0)
701                 return NULL;
702         return (pmap_pdp_to_pd(*pdp, va));
703 }
704
705 /*
706  * Return pointer to PT slot in the PD given a pointer to the PD
707  */
708 static __inline
709 pd_entry_t *
710 pmap_pd_to_pt(pdp_entry_t pd_pte, vm_offset_t va)
711 {
712         pd_entry_t *pt;
713
714         pt = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pd_pte & PG_FRAME);
715         return (&pt[pmap_pt_index(va)]);
716 }
717
718 /*
719  * Return pointer to PT slot in the PD
720  *
721  * SIMPLE PMAP NOTE: Simple pmaps (embedded in objects) do not have PDPs,
722  *                   so we cannot lookup the PD via the PDP.  Instead we
723  *                   must look it up via the pmap.
724  */
725 static __inline
726 pd_entry_t *
727 pmap_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
728 {
729         pdp_entry_t *pd;
730         pv_entry_t pv;
731         vm_pindex_t pd_pindex;
732         vm_paddr_t phys;
733
734         if (pmap->pm_flags & PMAP_FLAG_SIMPLE) {
735                 pd_pindex = pmap_pd_pindex(va);
736                 spin_lock_shared(&pmap->pm_spin);
737                 pv = pv_entry_rb_tree_RB_LOOKUP(&pmap->pm_pvroot, pd_pindex);
738                 if (pv == NULL || pv->pv_m == NULL) {
739                         spin_unlock_shared(&pmap->pm_spin);
740                         return NULL;
741                 }
742                 phys = VM_PAGE_TO_PHYS(pv->pv_m);
743                 spin_unlock_shared(&pmap->pm_spin);
744                 return (pmap_pd_to_pt(phys, va));
745         } else {
746                 pd = pmap_pd(pmap, va);
747                 if (pd == NULL || (*pd & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) == 0)
748                          return NULL;
749                 return (pmap_pd_to_pt(*pd, va));
750         }
751 }
752
753 /*
754  * Return pointer to PTE slot in the PT given a pointer to the PT
755  */
756 static __inline
757 pt_entry_t *
758 pmap_pt_to_pte(pd_entry_t pt_pte, vm_offset_t va)
759 {
760         pt_entry_t *pte;
761
762         pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pt_pte & PG_FRAME);
763         return (&pte[pmap_pte_index(va)]);
764 }
765
766 /*
767  * Return pointer to PTE slot in the PT
768  */
769 static __inline
770 pt_entry_t *
771 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
772 {
773         pd_entry_t *pt;
774
775         pt = pmap_pt(pmap, va);
776         if (pt == NULL || (*pt & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) == 0)
777                  return NULL;
778         if ((*pt & pmap->pmap_bits[PG_PS_IDX]) != 0)
779                 return ((pt_entry_t *)pt);
780         return (pmap_pt_to_pte(*pt, va));
781 }
782
783 /*
784  * Return address of PT slot in PD (KVM only)
785  *
786  * Cannot be used for user page tables because it might interfere with
787  * the shared page-table-page optimization (pmap_mmu_optimize).
788  */
789 static __inline
790 pd_entry_t *
791 vtopt(vm_offset_t va)
792 {
793         uint64_t mask = ((1ul << (NPDEPGSHIFT + NPDPEPGSHIFT +
794                                   NPML4EPGSHIFT)) - 1);
795
796         return (PDmap + ((va >> PDRSHIFT) & mask));
797 }
798
799 /*
800  * KVM - return address of PTE slot in PT
801  */
802 static __inline
803 pt_entry_t *
804 vtopte(vm_offset_t va)
805 {
806         uint64_t mask = ((1ul << (NPTEPGSHIFT + NPDEPGSHIFT +
807                                   NPDPEPGSHIFT + NPML4EPGSHIFT)) - 1);
808
809         return (PTmap + ((va >> PAGE_SHIFT) & mask));
810 }
811
812 /*
813  * Returns the physical address translation from va for a user address.
814  * (vm_paddr_t)-1 is returned on failure.
815  */
816 vm_paddr_t
817 uservtophys(vm_offset_t va)
818 {
819         uint64_t mask = ((1ul << (NPTEPGSHIFT + NPDEPGSHIFT +
820                                   NPDPEPGSHIFT + NPML4EPGSHIFT)) - 1);
821         vm_paddr_t pa;
822         pt_entry_t pte;
823         pmap_t pmap;
824
825         pmap = vmspace_pmap(mycpu->gd_curthread->td_lwp->lwp_vmspace);
826         pa = (vm_paddr_t)-1;
827         if (va < VM_MAX_USER_ADDRESS) {
828                 pte = kreadmem64(PTmap + ((va >> PAGE_SHIFT) & mask));
829                 if (pte & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX])
830                         pa = (pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
831         }
832         return pa;
833 }
834
835 static uint64_t
836 allocpages(vm_paddr_t *firstaddr, long n)
837 {
838         uint64_t ret;
839
840         ret = *firstaddr;
841         bzero((void *)ret, n * PAGE_SIZE);
842         *firstaddr += n * PAGE_SIZE;
843         return (ret);
844 }
845
846 static
847 void
848 create_pagetables(vm_paddr_t *firstaddr)
849 {
850         long i;         /* must be 64 bits */
851         long nkpt_base;
852         long nkpt_phys;
853         long nkpd_phys;
854         int j;
855
856         /*
857          * We are running (mostly) V=P at this point
858          *
859          * Calculate how many 1GB PD entries in our PDP pages are needed
860          * for the DMAP.  This is only allocated if the system does not
861          * support 1GB pages.  Otherwise ndmpdp is simply a count of
862          * the number of 1G terminal entries in our PDP pages are needed.
863          *
864          * NOTE: Maxmem is in pages
865          */
866         ndmpdp = (ptoa(Maxmem) + NBPDP - 1) >> PDPSHIFT;
867         if (ndmpdp < 4)         /* Minimum 4GB of DMAP */
868                 ndmpdp = 4;
869
870 #if 0
871         /*
872          * HACK XXX fix me - Some laptops map the EFI framebuffer in
873          * very high physical addresses and the DMAP winds up being too
874          * small.  The EFI framebuffer has to be mapped for the console
875          * very early and the DMAP is how it does it.
876          */
877         if (ndmpdp < 512)       /* Minimum 512GB of DMAP */
878                 ndmpdp = 512;
879 #endif
880
881         KKASSERT(ndmpdp <= NDMPML4E * NPML4EPG);
882         DMapMaxAddress = DMAP_MIN_ADDRESS +
883                          ((ndmpdp * NPDEPG) << PDRSHIFT);
884
885         /*
886          * Starting at KERNBASE - map all 2G worth of page table pages.
887          * KERNBASE is offset -2G from the end of kvm.  This will accomodate
888          * all KVM allocations above KERNBASE, including the SYSMAPs below.
889          *
890          * We do this by allocating 2*512 PT pages.  Each PT page can map
891          * 2MB, for 2GB total.
892          */
893         nkpt_base = (NPDPEPG - KPDPI) * NPTEPG; /* typically 2 x 512 */
894
895         /*
896          * Starting at the beginning of kvm (VM_MIN_KERNEL_ADDRESS),
897          * Calculate how many page table pages we need to preallocate
898          * for early vm_map allocations.
899          *
900          * A few extra won't hurt, they will get used up in the running
901          * system.
902          *
903          * vm_page array
904          * initial pventry's
905          */
906         nkpt_phys = howmany(Maxmem * sizeof(struct vm_page), NBPDR);
907         nkpt_phys += howmany(Maxmem * sizeof(struct pv_entry), NBPDR);
908         nkpt_phys += 128;       /* a few extra */
909
910         /*
911          * The highest value nkpd_phys can be set to is
912          * NKPDPE - (NPDPEPG - KPDPI) (i.e. NKPDPE - 2).
913          *
914          * Doing so would cause all PD pages to be pre-populated for
915          * a maximal KVM space (approximately 16*512 pages, or 32MB.
916          * We can save memory by not doing this.
917          */
918         nkpd_phys = (nkpt_phys + NPDPEPG - 1) / NPDPEPG;
919
920         /*
921          * Allocate pages
922          *
923          * Normally NKPML4E=1-16 (1-16 kernel PDP page)
924          * Normally NKPDPE= NKPML4E*512-1 (511 min kernel PD pages)
925          *
926          * Only allocate enough PD pages
927          * NOTE: We allocate all kernel PD pages up-front, typically
928          *       ~511G of KVM, requiring 511 PD pages.
929          */
930         KPTbase = allocpages(firstaddr, nkpt_base);     /* KERNBASE to end */
931         KPTphys = allocpages(firstaddr, nkpt_phys);     /* KVA start */
932         KPML4phys = allocpages(firstaddr, 1);           /* recursive PML4 map */
933         KPDPphys = allocpages(firstaddr, NKPML4E);      /* kernel PDP pages */
934         KPDphys = allocpages(firstaddr, nkpd_phys);     /* kernel PD pages */
935
936         /*
937          * Alloc PD pages for the area starting at KERNBASE.
938          */
939         KPDbase = allocpages(firstaddr, NPDPEPG - KPDPI);
940
941         /*
942          * Stuff for our DMAP.  Use 2MB pages even when 1GB pages
943          * are available in order to allow APU code to adjust page
944          * attributes on a fixed grain (see pmap_change_attr()).
945          */
946         DMPDPphys = allocpages(firstaddr, NDMPML4E);
947 #if 1
948         DMPDphys = allocpages(firstaddr, ndmpdp);
949 #else
950         if ((amd_feature & AMDID_PAGE1GB) == 0)
951                 DMPDphys = allocpages(firstaddr, ndmpdp);
952 #endif
953         dmaplimit = (vm_paddr_t)ndmpdp << PDPSHIFT;
954
955         /*
956          * Fill in the underlying page table pages for the area around
957          * KERNBASE.  This remaps low physical memory to KERNBASE.
958          *
959          * Read-only from zero to physfree
960          * XXX not fully used, underneath 2M pages
961          */
962         for (i = 0; (i << PAGE_SHIFT) < *firstaddr; i++) {
963                 ((pt_entry_t *)KPTbase)[i] = i << PAGE_SHIFT;
964                 ((pt_entry_t *)KPTbase)[i] |=
965                     pmap_bits_default[PG_RW_IDX] |
966                     pmap_bits_default[PG_V_IDX] |
967                     pmap_bits_default[PG_G_IDX];
968         }
969
970         /*
971          * Now map the initial kernel page tables.  One block of page
972          * tables is placed at the beginning of kernel virtual memory,
973          * and another block is placed at KERNBASE to map the kernel binary,
974          * data, bss, and initial pre-allocations.
975          */
976         for (i = 0; i < nkpt_base; i++) {
977                 ((pd_entry_t *)KPDbase)[i] = KPTbase + (i << PAGE_SHIFT);
978                 ((pd_entry_t *)KPDbase)[i] |=
979                     pmap_bits_default[PG_RW_IDX] |
980                     pmap_bits_default[PG_V_IDX];
981         }
982         for (i = 0; i < nkpt_phys; i++) {
983                 ((pd_entry_t *)KPDphys)[i] = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
984                 ((pd_entry_t *)KPDphys)[i] |=
985                     pmap_bits_default[PG_RW_IDX] |
986                     pmap_bits_default[PG_V_IDX];
987         }
988
989         /*
990          * Map from zero to end of allocations using 2M pages as an
991          * optimization.  This will bypass some of the KPTBase pages
992          * above in the KERNBASE area.
993          */
994         for (i = 0; (i << PDRSHIFT) < *firstaddr; i++) {
995                 ((pd_entry_t *)KPDbase)[i] = i << PDRSHIFT;
996                 ((pd_entry_t *)KPDbase)[i] |=
997                     pmap_bits_default[PG_RW_IDX] |
998                     pmap_bits_default[PG_V_IDX] |
999                     pmap_bits_default[PG_PS_IDX] |
1000                     pmap_bits_default[PG_G_IDX];
1001         }
1002
1003         /*
1004          * Load PD addresses into the PDP pages for primary KVA space to
1005          * cover existing page tables.  PD's for KERNBASE are handled in
1006          * the next loop.
1007          *
1008          * expected to pre-populate all of its PDs.  See NKPDPE in vmparam.h.
1009          */
1010         for (i = 0; i < nkpd_phys; i++) {
1011                 ((pdp_entry_t *)KPDPphys)[NKPML4E * NPDPEPG - NKPDPE + i] =
1012                                 KPDphys + (i << PAGE_SHIFT);
1013                 ((pdp_entry_t *)KPDPphys)[NKPML4E * NPDPEPG - NKPDPE + i] |=
1014                     pmap_bits_default[PG_RW_IDX] |
1015                     pmap_bits_default[PG_V_IDX] |
1016                     pmap_bits_default[PG_A_IDX];
1017         }
1018
1019         /*
1020          * Load PDs for KERNBASE to the end
1021          */
1022         i = (NKPML4E - 1) * NPDPEPG + KPDPI;
1023         for (j = 0; j < NPDPEPG - KPDPI; ++j) {
1024                 ((pdp_entry_t *)KPDPphys)[i + j] =
1025                                 KPDbase + (j << PAGE_SHIFT);
1026                 ((pdp_entry_t *)KPDPphys)[i + j] |=
1027                     pmap_bits_default[PG_RW_IDX] |
1028                     pmap_bits_default[PG_V_IDX] |
1029                     pmap_bits_default[PG_A_IDX];
1030         }
1031
1032         /*
1033          * Now set up the direct map space using either 2MB or 1GB pages
1034          * Preset PG_M and PG_A because demotion expects it.
1035          *
1036          * When filling in entries in the PD pages make sure any excess
1037          * entries are set to zero as we allocated enough PD pages
1038          *
1039          * Stuff for our DMAP.  Use 2MB pages even when 1GB pages
1040          * are available in order to allow APU code to adjust page
1041          * attributes on a fixed grain (see pmap_change_attr()).
1042          */
1043 #if 0
1044         if ((amd_feature & AMDID_PAGE1GB) == 0)
1045 #endif
1046         {
1047                 /*
1048                  * Use 2MB pages
1049                  */
1050                 for (i = 0; i < NPDEPG * ndmpdp; i++) {
1051                         ((pd_entry_t *)DMPDphys)[i] = i << PDRSHIFT;
1052                         ((pd_entry_t *)DMPDphys)[i] |=
1053                             pmap_bits_default[PG_RW_IDX] |
1054                             pmap_bits_default[PG_V_IDX] |
1055                             pmap_bits_default[PG_PS_IDX] |
1056                             pmap_bits_default[PG_G_IDX] |
1057                             pmap_bits_default[PG_M_IDX] |
1058                             pmap_bits_default[PG_A_IDX];
1059                 }
1060
1061                 /*
1062                  * And the direct map space's PDP
1063                  */
1064                 for (i = 0; i < ndmpdp; i++) {
1065                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] = DMPDphys +
1066                                                         (i << PAGE_SHIFT);
1067                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] |=
1068                             pmap_bits_default[PG_RW_IDX] |
1069                             pmap_bits_default[PG_V_IDX] |
1070                             pmap_bits_default[PG_A_IDX];
1071                 }
1072         }
1073 #if 0
1074         else {
1075                 /*
1076                  * 1GB pages
1077                  */
1078                 for (i = 0; i < ndmpdp; i++) {
1079                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] =
1080                                                 (vm_paddr_t)i << PDPSHIFT;
1081                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] |=
1082                             pmap_bits_default[PG_RW_IDX] |
1083                             pmap_bits_default[PG_V_IDX] |
1084                             pmap_bits_default[PG_PS_IDX] |
1085                             pmap_bits_default[PG_G_IDX] |
1086                             pmap_bits_default[PG_M_IDX] |
1087                             pmap_bits_default[PG_A_IDX];
1088                 }
1089         }
1090 #endif
1091
1092         /* And recursively map PML4 to itself in order to get PTmap */
1093         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[PML4PML4I] = KPML4phys;
1094         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[PML4PML4I] |=
1095             pmap_bits_default[PG_RW_IDX] |
1096             pmap_bits_default[PG_V_IDX] |
1097             pmap_bits_default[PG_A_IDX];
1098
1099         /*
1100          * Connect the Direct Map slots up to the PML4
1101          */
1102         for (j = 0; j < NDMPML4E; ++j) {
1103                 ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[DMPML4I + j] =
1104                     (DMPDPphys + ((vm_paddr_t)j << PAGE_SHIFT)) |
1105                     pmap_bits_default[PG_RW_IDX] |
1106                     pmap_bits_default[PG_V_IDX] |
1107                     pmap_bits_default[PG_A_IDX];
1108         }
1109
1110         /*
1111          * Connect the KVA slot up to the PML4
1112          */
1113         for (j = 0; j < NKPML4E; ++j) {
1114                 ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[KPML4I + j] =
1115                     KPDPphys + ((vm_paddr_t)j << PAGE_SHIFT);
1116                 ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[KPML4I + j] |=
1117                     pmap_bits_default[PG_RW_IDX] |
1118                     pmap_bits_default[PG_V_IDX] |
1119                     pmap_bits_default[PG_A_IDX];
1120         }
1121         cpu_mfence();
1122         cpu_invltlb();
1123 }
1124
1125 /*
1126  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
1127  *
1128  *      On x86_64 this is called after mapping has already been enabled
1129  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
1130  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
1131  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
1132  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
1133  *      (physical) address starting relative to 0]
1134  */
1135 void
1136 pmap_bootstrap(vm_paddr_t *firstaddr)
1137 {
1138         vm_offset_t va;
1139         pt_entry_t *pte;
1140         int i;
1141
1142         KvaStart = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
1143         KvaEnd = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
1144         KvaSize = KvaEnd - KvaStart;
1145
1146         avail_start = *firstaddr;
1147
1148         /*
1149          * Create an initial set of page tables to run the kernel in.
1150          */
1151         create_pagetables(firstaddr);
1152
1153         virtual2_start = KvaStart;
1154         virtual2_end = PTOV_OFFSET;
1155
1156         virtual_start = (vm_offset_t) PTOV_OFFSET + *firstaddr;
1157         virtual_start = pmap_kmem_choose(virtual_start);
1158
1159         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
1160
1161         /* XXX do %cr0 as well */
1162         load_cr4(rcr4() | CR4_PGE | CR4_PSE);
1163         load_cr3(KPML4phys);
1164
1165         /*
1166          * Initialize protection array.
1167          */
1168         x86_64_protection_init();
1169
1170         /*
1171          * The kernel's pmap is statically allocated so we don't have to use
1172          * pmap_create, which is unlikely to work correctly at this part of
1173          * the boot sequence (XXX and which no longer exists).
1174          */
1175         kernel_pmap.pm_pml4 = (pdp_entry_t *) (PTOV_OFFSET + KPML4phys);
1176         kernel_pmap.pm_count = 1;
1177         CPUMASK_ASSALLONES(kernel_pmap.pm_active);
1178         RB_INIT(&kernel_pmap.pm_pvroot);
1179         spin_init(&kernel_pmap.pm_spin, "pmapbootstrap");
1180         for (i = 0; i < PM_PLACEMARKS; ++i)
1181                 kernel_pmap.pm_placemarks[i] = PM_NOPLACEMARK;
1182
1183         /*
1184          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
1185          * mapping of pages.
1186          */
1187 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
1188         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
1189
1190         va = virtual_start;
1191         pte = vtopte(va);
1192
1193         /*
1194          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
1195          */
1196         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
1197
1198         /*
1199          * Crashdump maps.
1200          */
1201         SYSMAP(caddr_t, pt_crashdumpmap, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
1202
1203         /*
1204          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via
1205          * /dev/mem.
1206          */
1207         SYSMAP(caddr_t, ptmmap, ptvmmap, 1)
1208
1209         /*
1210          * msgbufp is used to map the system message buffer.
1211          * XXX msgbufmap is not used.
1212          */
1213         SYSMAP(struct msgbuf *, msgbufmap, msgbufp,
1214                atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
1215
1216         virtual_start = va;
1217         virtual_start = pmap_kmem_choose(virtual_start);
1218
1219         *CMAP1 = 0;
1220
1221         /*
1222          * PG_G is terribly broken on SMP because we IPI invltlb's in some
1223          * cases rather then invl1pg.  Actually, I don't even know why it
1224          * works under UP because self-referential page table mappings
1225          */
1226 //      pgeflag = 0;
1227
1228         cpu_invltlb();
1229
1230         /* Initialize the PAT MSR */
1231         pmap_init_pat();
1232         pmap_pinit_defaults(&kernel_pmap);
1233
1234         TUNABLE_INT_FETCH("machdep.pmap_fast_kernel_cpusync",
1235                           &pmap_fast_kernel_cpusync);
1236
1237 }
1238
1239 /*
1240  * Setup the PAT MSR.
1241  */
1242 void
1243 pmap_init_pat(void)
1244 {
1245         uint64_t pat_msr;
1246         u_long cr0, cr4;
1247         int i;
1248
1249         /*
1250          * Default values mapping PATi,PCD,PWT bits at system reset.
1251          * The default values effectively ignore the PATi bit by
1252          * repeating the encodings for 0-3 in 4-7, and map the PCD
1253          * and PWT bit combinations to the expected PAT types.
1254          */
1255         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |        /* 000 */
1256                   PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |     /* 001 */
1257                   PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |          /* 010 */
1258                   PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |       /* 011 */
1259                   PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |        /* 100 */
1260                   PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |     /* 101 */
1261                   PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |          /* 110 */
1262                   PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);        /* 111 */
1263         pat_pte_index[PAT_WRITE_BACK]   = 0;
1264         pat_pte_index[PAT_WRITE_THROUGH]= 0         | X86_PG_NC_PWT;
1265         pat_pte_index[PAT_UNCACHED]     = X86_PG_NC_PCD;
1266         pat_pte_index[PAT_UNCACHEABLE]  = X86_PG_NC_PCD | X86_PG_NC_PWT;
1267         pat_pte_index[PAT_WRITE_PROTECTED] = pat_pte_index[PAT_UNCACHEABLE];
1268         pat_pte_index[PAT_WRITE_COMBINING] = pat_pte_index[PAT_UNCACHEABLE];
1269
1270         if (cpu_feature & CPUID_PAT) {
1271                 /*
1272                  * If we support the PAT then set-up entries for
1273                  * WRITE_PROTECTED and WRITE_COMBINING using bit patterns
1274                  * 5 and 6.
1275                  */
1276                 pat_msr = (pat_msr & ~PAT_MASK(5)) |
1277                           PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED);
1278                 pat_msr = (pat_msr & ~PAT_MASK(6)) |
1279                           PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
1280                 pat_pte_index[PAT_WRITE_PROTECTED] = X86_PG_PTE_PAT | X86_PG_NC_PWT;
1281                 pat_pte_index[PAT_WRITE_COMBINING] = X86_PG_PTE_PAT | X86_PG_NC_PCD;
1282
1283                 /*
1284                  * Then enable the PAT
1285                  */
1286
1287                 /* Disable PGE. */
1288                 cr4 = rcr4();
1289                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
1290
1291                 /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
1292                 cr0 = rcr0();
1293                 load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
1294
1295                 /* Flushes caches and TLBs. */
1296                 wbinvd();
1297                 cpu_invltlb();
1298
1299                 /* Update PAT and index table. */
1300                 wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
1301
1302                 /* Flush caches and TLBs again. */
1303                 wbinvd();
1304                 cpu_invltlb();
1305
1306                 /* Restore caches and PGE. */
1307                 load_cr0(cr0);
1308                 load_cr4(cr4);
1309                 PatMsr = pat_msr;
1310         }
1311
1312         for (i = 0; i < 8; ++i) {
1313                 pt_entry_t pte;
1314
1315                 pte = pat_pte_index[i];
1316                 if (pte & X86_PG_PTE_PAT) {
1317                         pte &= ~X86_PG_PTE_PAT;
1318                         pte |= X86_PG_PDE_PAT;
1319                 }
1320                 pat_pde_index[i] = pte;
1321         }
1322 }
1323
1324 /*
1325  * Set 4mb pdir for mp startup
1326  */
1327 void
1328 pmap_set_opt(void)
1329 {
1330         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
1331                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
1332                 if (mycpu->gd_cpuid == 0)       /* only on BSP */
1333                         cpu_invltlb();
1334         }
1335
1336         /*
1337          * Check for SMAP support and enable if available.  Must be done
1338          * after cr3 is loaded, and on all cores.
1339          */
1340         if (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_SMAP) {
1341                 load_cr4(rcr4() | CR4_SMAP);
1342         }
1343         if (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_SMEP) {
1344                 load_cr4(rcr4() | CR4_SMEP);
1345         }
1346 }
1347
1348 /*
1349  * SMAP is just a processor flag, but SMEP can only be enabled
1350  * and disabled via CR4.  We still use the processor flag to
1351  * disable SMAP because the page-fault/trap code checks it, in
1352  * order to allow a page-fault to actually occur.
1353  */
1354 void
1355 smap_smep_disable(void)
1356 {
1357         /*
1358          * disable SMAP.  This also bypasses a software failsafe check
1359          * in the trap() code.
1360          */
1361         smap_open();
1362
1363         /*
1364          * Also needed to bypass a software failsafe check in the trap()
1365          * code and allow the userspace address fault from kernel mode
1366          * to proceed.
1367          *
1368          * Note that This will not reload %rip because pcb_onfault_rsp will
1369          * not match.  Just setting it to non-NULL is sufficient to bypass
1370          * the checks.
1371          */
1372         curthread->td_pcb->pcb_onfault = (void *)1;
1373
1374         /*
1375          * Disable SMEP (requires modifying cr4)
1376          */
1377         if (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_SMEP)
1378                 load_cr4(rcr4() & ~CR4_SMEP);
1379 }
1380
1381 void
1382 smap_smep_enable(void)
1383 {
1384         if (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_SMEP)
1385                 load_cr4(rcr4() | CR4_SMEP);
1386         curthread->td_pcb->pcb_onfault = NULL;
1387         smap_close();
1388 }
1389
1390 /*
1391  * Early initialization of the pmap module.
1392  *
1393  * Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
1394  * system needs to map virtual memory.  pmap_init has been enhanced to
1395  * support in a fairly consistant way, discontiguous physical memory.
1396  */
1397 void
1398 pmap_init(void)
1399 {
1400         vm_pindex_t initial_pvs;
1401         vm_pindex_t i;
1402
1403         /*
1404          * Allocate memory for random pmap data structures.  Includes the
1405          * pv_head_table.
1406          */
1407         for (i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1408                 vm_page_t m;
1409
1410                 m = &vm_page_array[i];
1411                 m->md.interlock_count = 0;
1412         }
1413
1414         /*
1415          * init the pv free list
1416          */
1417         initial_pvs = vm_page_array_size;
1418         if (initial_pvs < MINPV)
1419                 initial_pvs = MINPV;
1420         pvzone = &pvzone_store;
1421         pvinit = (void *)kmem_alloc(&kernel_map,
1422                                     initial_pvs * sizeof (struct pv_entry),
1423                                     VM_SUBSYS_PVENTRY);
1424         zbootinit(pvzone, "PV ENTRY", sizeof (struct pv_entry),
1425                   pvinit, initial_pvs);
1426
1427         /*
1428          * Now it is safe to enable pv_table recording.
1429          */
1430         pmap_initialized = TRUE;
1431 }
1432
1433 /*
1434  * Initialize the address space (zone) for the pv_entries.  Set a
1435  * high water mark so that the system can recover from excessive
1436  * numbers of pv entries.
1437  *
1438  * Also create the kernel page table template for isolated user
1439  * pmaps.
1440  */
1441 static void pmap_init_iso_range(vm_offset_t base, size_t bytes);
1442 static void pmap_init2_iso_pmap(void);
1443 #if 0
1444 static void dump_pmap(pmap_t pmap, pt_entry_t pte, int level, vm_offset_t base);
1445 #endif
1446
1447 void
1448 pmap_init2(void)
1449 {
1450         vm_pindex_t entry_max;
1451
1452         /*
1453          * We can significantly reduce pv_entry_max from historical
1454          * levels because pv_entry's are no longer use for PTEs at the
1455          * leafs.  This prevents excessive pcpu caching on many-core
1456          * boxes (even with the further '/ 16' done in zinitna().
1457          *
1458          * Remember, however, that processes can share physical pages
1459          * with each process still needing the pdp/pd/pt infrstructure
1460          * (which still use pv_entry's).  And don't just assume that
1461          * every PT will be completely filled up.  So don't make it
1462          * too small.
1463          */
1464         entry_max = maxproc * 32 + vm_page_array_size / 16;
1465         TUNABLE_LONG_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &entry_max);
1466         vm_pmap_pv_entries = entry_max;
1467
1468         /*
1469          * Subtract out pages already installed in the zone (hack)
1470          */
1471         if (entry_max <= MINPV)
1472                 entry_max = MINPV;
1473
1474         zinitna(pvzone, NULL, 0, entry_max, ZONE_INTERRUPT);
1475
1476         /*
1477          * Enable dynamic deletion of empty higher-level page table pages
1478          * by default only if system memory is < 8GB (use 7GB for slop).
1479          * This can save a little memory, but imposes significant
1480          * performance overhead for things like bulk builds, and for programs
1481          * which do a lot of memory mapping and memory unmapping.
1482          */
1483 #if 0
1484         if (pmap_dynamic_delete < 0) {
1485                 if (vmstats.v_page_count < 7LL * 1024 * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE)
1486                         pmap_dynamic_delete = 1;
1487                 else
1488                         pmap_dynamic_delete = 0;
1489         }
1490 #endif
1491         /*
1492          * Disable so vm_map_backing iterations do not race
1493          */
1494         pmap_dynamic_delete = 0;
1495
1496         /*
1497          * Automatic detection of Intel meltdown bug requiring user/kernel
1498          * mmap isolation.
1499          *
1500          * Currently there are so many Intel cpu's impacted that its better
1501          * to whitelist future Intel CPUs.  Most? AMD cpus are not impacted
1502          * so the default is off for AMD.
1503          */
1504         if (meltdown_mitigation < 0) {
1505                 if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL) {
1506                         meltdown_mitigation = 1;
1507                         if (cpu_ia32_arch_caps & IA32_ARCH_CAP_RDCL_NO)
1508                                 meltdown_mitigation = 0;
1509                 } else {
1510                         meltdown_mitigation = 0;
1511                 }
1512         }
1513         if (meltdown_mitigation) {
1514                 kprintf("machdep.meltdown_mitigation enabled to "
1515                         "protect against (mostly Intel) meltdown bug\n");
1516                 kprintf("system call performance will be impacted\n");
1517         }
1518
1519         pmap_init2_iso_pmap();
1520 }
1521
1522 /*
1523  * Create the isolation pmap template.  Once created, the template
1524  * is static and its PML4e entries are used to populate the
1525  * kernel portion of any isolated user pmaps.
1526  *
1527  * Our isolation pmap must contain:
1528  * (1) trampoline area for all cpus
1529  * (2) common_tss area for all cpus (its part of the trampoline area now)
1530  * (3) IDT for all cpus
1531  * (4) GDT for all cpus
1532  */
1533 static void
1534 pmap_init2_iso_pmap(void)
1535 {
1536         int n;
1537
1538         if (bootverbose)
1539                 kprintf("Initialize isolation pmap\n");
1540
1541         /*
1542          * Try to use our normal API calls to make this easier.  We have
1543          * to scrap the shadowed kernel PDPs pmap_pinit() creates for our
1544          * iso_pmap.
1545          */
1546         pmap_pinit(&iso_pmap);
1547         bzero(iso_pmap.pm_pml4, PAGE_SIZE);
1548
1549         /*
1550          * Install areas needed by the cpu and trampoline.
1551          */
1552         for (n = 0; n < ncpus; ++n) {
1553                 struct privatespace *ps;
1554
1555                 ps = CPU_prvspace[n];
1556                 pmap_init_iso_range((vm_offset_t)&ps->trampoline,
1557                                     sizeof(ps->trampoline));
1558                 pmap_init_iso_range((vm_offset_t)&ps->dblstack,
1559                                     sizeof(ps->dblstack));
1560                 pmap_init_iso_range((vm_offset_t)&ps->dbgstack,
1561                                     sizeof(ps->dbgstack));
1562                 pmap_init_iso_range((vm_offset_t)&ps->common_tss,
1563                                     sizeof(ps->common_tss));
1564                 pmap_init_iso_range(r_idt_arr[n].rd_base,
1565                                     r_idt_arr[n].rd_limit + 1);
1566         }
1567         pmap_init_iso_range((register_t)gdt, sizeof(gdt));
1568         pmap_init_iso_range((vm_offset_t)(int *)btext,
1569                             (vm_offset_t)(int *)etext -
1570                              (vm_offset_t)(int *)btext);
1571
1572 #if 0
1573         kprintf("Dump iso_pmap:\n");
1574         dump_pmap(&iso_pmap, vtophys(iso_pmap.pm_pml4), 0, 0);
1575         kprintf("\nDump kernel_pmap:\n");
1576         dump_pmap(&kernel_pmap, vtophys(kernel_pmap.pm_pml4), 0, 0);
1577 #endif
1578 }
1579
1580 /*
1581  * This adds a kernel virtual address range to the isolation pmap.
1582  */
1583 static void
1584 pmap_init_iso_range(vm_offset_t base, size_t bytes)
1585 {
1586         pv_entry_t pv;
1587         pv_entry_t pvp;
1588         pt_entry_t *ptep;
1589         pt_entry_t pte;
1590         vm_offset_t va;
1591
1592         if (bootverbose) {
1593                 kprintf("isolate %016jx-%016jx (%zd)\n",
1594                         base, base + bytes, bytes);
1595         }
1596         va = base & ~(vm_offset_t)PAGE_MASK;
1597         while (va < base + bytes) {
1598                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= base + bytes &&
1599                     (ptep = pmap_pt(&kernel_pmap, va)) != NULL &&
1600                     (*ptep & kernel_pmap.pmap_bits[PG_V_IDX]) &&
1601                     (*ptep & kernel_pmap.pmap_bits[PG_PS_IDX])) {
1602                         /*
1603                          * Use 2MB pages if possible
1604                          */
1605                         pte = *ptep;
1606                         pv = pmap_allocpte(&iso_pmap, pmap_pd_pindex(va), &pvp);
1607                         ptep = pv_pte_lookup(pv, (va >> PDRSHIFT) & 511);
1608                         *ptep = pte;
1609                         va += NBPDR;
1610                 } else {
1611                         /*
1612                          * Otherwise use 4KB pages
1613                          */
1614                         pv = pmap_allocpte(&iso_pmap, pmap_pt_pindex(va), &pvp);
1615                         ptep = pv_pte_lookup(pv, (va >> PAGE_SHIFT) & 511);
1616                         *ptep = vtophys(va) | kernel_pmap.pmap_bits[PG_RW_IDX] |
1617                                               kernel_pmap.pmap_bits[PG_V_IDX] |
1618                                               kernel_pmap.pmap_bits[PG_A_IDX] |
1619                                               kernel_pmap.pmap_bits[PG_M_IDX];
1620
1621                         va += PAGE_SIZE;
1622                 }
1623                 pv_put(pv);
1624                 pv_put(pvp);
1625         }
1626 }
1627
1628 #if 0
1629 /*
1630  * Useful debugging pmap dumper, do not remove (#if 0 when not in use)
1631  */
1632 static
1633 void
1634 dump_pmap(pmap_t pmap, pt_entry_t pte, int level, vm_offset_t base)
1635 {
1636         pt_entry_t *ptp;
1637         vm_offset_t incr;
1638         int i;
1639
1640         switch(level) {
1641         case 0:                                 /* PML4e page, 512G entries */
1642                 incr = (1LL << 48) / 512;
1643                 break;
1644         case 1:                                 /* PDP page, 1G entries */
1645                 incr = (1LL << 39) / 512;
1646                 break;
1647         case 2:                                 /* PD page, 2MB entries */
1648                 incr = (1LL << 30) / 512;
1649                 break;
1650         case 3:                                 /* PT page, 4KB entries */
1651                 incr = (1LL << 21) / 512;
1652                 break;
1653         default:
1654                 incr = 0;
1655                 break;
1656         }
1657
1658         if (level == 0)
1659                 kprintf("cr3 %016jx @ va=%016jx\n", pte, base);
1660         ptp = (void *)PHYS_TO_DMAP(pte & ~(pt_entry_t)PAGE_MASK);
1661         for (i = 0; i < 512; ++i) {
1662                 if (level == 0 && i == 128)
1663                         base += 0xFFFF000000000000LLU;
1664                 if (ptp[i]) {
1665                         kprintf("%*.*s ", level * 4, level * 4, "");
1666                         if (level == 1 && (ptp[i] & 0x180) == 0x180) {
1667                                 kprintf("va=%016jx %3d term %016jx (1GB)\n",
1668                                         base, i, ptp[i]);
1669                         } else if (level == 2 && (ptp[i] & 0x180) == 0x180) {
1670                                 kprintf("va=%016jx %3d term %016jx (2MB)\n",
1671                                         base, i, ptp[i]);
1672                         } else if (level == 3) {
1673                                 kprintf("va=%016jx %3d term %016jx\n",
1674                                         base, i, ptp[i]);
1675                         } else {
1676                                 kprintf("va=%016jx %3d deep %016jx\n",
1677                                         base, i, ptp[i]);
1678                                 dump_pmap(pmap, ptp[i], level + 1, base);
1679                         }
1680                 }
1681                 base += incr;
1682         }
1683 }
1684
1685 #endif
1686
1687 /*
1688  * Typically used to initialize a fictitious page by vm/device_pager.c
1689  */
1690 void
1691 pmap_page_init(struct vm_page *m)
1692 {
1693         vm_page_init(m);
1694         m->md.interlock_count = 0;
1695 }
1696
1697 /***************************************************
1698  * Low level helper routines.....
1699  ***************************************************/
1700
1701 /*
1702  * Extract the physical page address associated with the map/VA pair.
1703  * The page must be wired for this to work reliably.
1704  */
1705 vm_paddr_t 
1706 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va, void **handlep)
1707 {
1708         vm_paddr_t rtval;
1709         pv_entry_t pt_pv;
1710         pt_entry_t *ptep;
1711
1712         rtval = 0;
1713         if (va >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
1714                 /*
1715                  * Kernel page directories might be direct-mapped and
1716                  * there is typically no PV tracking of pte's
1717                  */
1718                 pd_entry_t *pt;
1719
1720                 pt = pmap_pt(pmap, va);
1721                 if (pt && (*pt & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX])) {
1722                         if (*pt & pmap->pmap_bits[PG_PS_IDX]) {
1723                                 rtval = *pt & PG_PS_FRAME;
1724                                 rtval |= va & PDRMASK;
1725                         } else {
1726                                 ptep = pmap_pt_to_pte(*pt, va);
1727                                 if (*pt & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) {
1728                                         rtval = *ptep & PG_FRAME;
1729                                         rtval |= va & PAGE_MASK;
1730                                 }
1731                         }
1732                 }
1733                 if (handlep)
1734                         *handlep = NULL;
1735         } else {
1736                 /*
1737                  * User pages currently do not direct-map the page directory
1738                  * and some pages might not used managed PVs.  But all PT's
1739                  * will have a PV.
1740                  */
1741                 pt_pv = pv_get(pmap, pmap_pt_pindex(va), NULL);
1742                 if (pt_pv) {
1743                         ptep = pv_pte_lookup(pt_pv, pmap_pte_index(va));
1744                         if (*ptep & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) {
1745                                 rtval = *ptep & PG_FRAME;
1746                                 rtval |= va & PAGE_MASK;
1747                         }
1748                         if (handlep)
1749                                 *handlep = pt_pv;       /* locked until done */
1750                         else
1751                                 pv_put (pt_pv);
1752                 } else if (handlep) {
1753                         *handlep = NULL;
1754                 }
1755         }
1756         return rtval;
1757 }
1758
1759 void
1760 pmap_extract_done(void *handle)
1761 {
1762         if (handle)
1763                 pv_put((pv_entry_t)handle);
1764 }
1765
1766 /*
1767  * Similar to extract but checks protections, SMP-friendly short-cut for
1768  * vm_fault_page[_quick]().  Can return NULL to cause the caller to
1769  * fall-through to the real fault code.  Does not work with HVM page
1770  * tables.
1771  *
1772  * if busyp is NULL the returned page, if not NULL, is held (and not busied).
1773  *
1774  * If busyp is not NULL and this function sets *busyp non-zero, the returned
1775  * page is busied (and not held).
1776  *
1777  * If busyp is not NULL and this function sets *busyp to zero, the returned
1778  * page is held (and not busied).
1779  *
1780  * If VM_PROT_WRITE is set in prot, and the pte is already writable, the
1781  * returned page will be dirtied.  If the pte is not already writable NULL
1782  * is returned.  In otherwords, if the bit is set and a vm_page_t is returned,
1783  * any COW will already have happened and that page can be written by the
1784  * caller.
1785  *
1786  * WARNING! THE RETURNED PAGE IS ONLY HELD AND NOT SUITABLE FOR READING
1787  *          OR WRITING AS-IS.
1788  */
1789 vm_page_t
1790 pmap_fault_page_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot, int *busyp)
1791 {
1792         if (pmap &&
1793             va < VM_MAX_USER_ADDRESS &&
1794             (pmap->pm_flags & PMAP_HVM) == 0) {
1795                 pv_entry_t pt_pv;
1796                 pv_entry_t pte_pv;
1797                 pt_entry_t *ptep;
1798                 pt_entry_t req;
1799                 vm_page_t m;
1800                 int error;
1801
1802                 req = pmap->pmap_bits[PG_V_IDX] |
1803                       pmap->pmap_bits[PG_U_IDX];
1804                 if (prot & VM_PROT_WRITE)
1805                         req |= pmap->pmap_bits[PG_RW_IDX];
1806
1807                 pt_pv = pv_get(pmap, pmap_pt_pindex(va), NULL);
1808                 if (pt_pv == NULL)
1809                         return (NULL);
1810                 ptep = pv_pte_lookup(pt_pv, pmap_pte_index(va));
1811                 if ((*ptep & req) != req) {
1812                         pv_put(pt_pv);
1813                         return (NULL);
1814                 }
1815                 pte_pv = pv_get_try(pmap, pmap_pte_pindex(va), NULL, &error);
1816                 if (pte_pv && error == 0) {
1817                         m = pte_pv->pv_m;
1818                         if (prot & VM_PROT_WRITE) {
1819                                 /* interlocked by presence of pv_entry */
1820                                 vm_page_dirty(m);
1821                         }
1822                         if (busyp) {
1823                                 if (prot & VM_PROT_WRITE) {
1824                                         if (vm_page_busy_try(m, TRUE))
1825                                                 m = NULL;
1826                                         *busyp = 1;
1827                                 } else {
1828                                         vm_page_hold(m);
1829                                         *busyp = 0;
1830                                 }
1831                         } else {
1832                                 vm_page_hold(m);
1833                         }
1834                         pv_put(pte_pv);
1835                 } else if (pte_pv) {
1836                         pv_drop(pte_pv);
1837                         m = NULL;
1838                 } else {
1839                         /* error, since we didn't request a placemarker */
1840                         m = NULL;
1841                 }
1842                 pv_put(pt_pv);
1843                 return(m);
1844         } else {
1845                 return(NULL);
1846         }
1847 }
1848
1849 /*
1850  * Extract the physical page address associated kernel virtual address.
1851  */
1852 vm_paddr_t
1853 pmap_kextract(vm_offset_t va)
1854 {
1855         pd_entry_t pt;          /* pt entry in pd */
1856         vm_paddr_t pa;
1857
1858         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS) {
1859                 pa = DMAP_TO_PHYS(va);
1860         } else {
1861                 pt = *vtopt(va);
1862                 if (pt & kernel_pmap.pmap_bits[PG_PS_IDX]) {
1863                         pa = (pt & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1864                 } else {
1865                         /*
1866                          * Beware of a concurrent promotion that changes the
1867                          * PDE at this point!  For example, vtopte() must not
1868                          * be used to access the PTE because it would use the
1869                          * new PDE.  It is, however, safe to use the old PDE
1870                          * because the page table page is preserved by the
1871                          * promotion.
1872                          */
1873                         pa = *pmap_pt_to_pte(pt, va);
1874                         pa = (pa & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1875                 }
1876         }
1877         return pa;
1878 }
1879
1880 /***************************************************
1881  * Low level mapping routines.....
1882  ***************************************************/
1883
1884 /*
1885  * Routine: pmap_kenter
1886  * Function:
1887  *      Add a wired page to the KVA
1888  *      NOTE! note that in order for the mapping to take effect -- you
1889  *      should do an invltlb after doing the pmap_kenter().
1890  */
1891 void 
1892 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1893 {
1894         pt_entry_t *ptep;
1895         pt_entry_t npte;
1896
1897         npte = pa |
1898                kernel_pmap.pmap_bits[PG_RW_IDX] |
1899                kernel_pmap.pmap_bits[PG_V_IDX];
1900 //             pgeflag;
1901         ptep = vtopte(va);
1902 #if 1
1903         pmap_inval_smp(&kernel_pmap, va, 1, ptep, npte);
1904 #else
1905         /* FUTURE */
1906         if (*ptep)
1907                 pmap_inval_smp(&kernel_pmap, va, ptep, npte);
1908         else
1909                 *ptep = npte;
1910 #endif
1911 }
1912
1913 /*
1914  * Similar to pmap_kenter(), except we only invalidate the mapping on the
1915  * current CPU.  Returns 0 if the previous pte was 0, 1 if it wasn't
1916  * (caller can conditionalize calling smp_invltlb()).
1917  */
1918 int
1919 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1920 {
1921         pt_entry_t *ptep;
1922         pt_entry_t npte;
1923         int res;
1924
1925         npte = pa | kernel_pmap.pmap_bits[PG_RW_IDX] |
1926                     kernel_pmap.pmap_bits[PG_V_IDX];
1927         // npte |= pgeflag;
1928         ptep = vtopte(va);
1929 #if 1
1930         res = 1;
1931 #else
1932         /* FUTURE */
1933         res = (*ptep != 0);
1934 #endif
1935         atomic_swap_long(ptep, npte);
1936         cpu_invlpg((void *)va);
1937
1938         return res;
1939 }
1940
1941 /*
1942  * Enter addresses into the kernel pmap but don't bother
1943  * doing any tlb invalidations.  Caller will do a rollup
1944  * invalidation via pmap_rollup_inval().
1945  */
1946 int
1947 pmap_kenter_noinval(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1948 {
1949         pt_entry_t *ptep;
1950         pt_entry_t npte;
1951         int res;
1952
1953         npte = pa |
1954             kernel_pmap.pmap_bits[PG_RW_IDX] |
1955             kernel_pmap.pmap_bits[PG_V_IDX];
1956 //          pgeflag;
1957         ptep = vtopte(va);
1958 #if 1
1959         res = 1;
1960 #else
1961         /* FUTURE */
1962         res = (*ptep != 0);
1963 #endif
1964         atomic_swap_long(ptep, npte);
1965         cpu_invlpg((void *)va);
1966
1967         return res;
1968 }
1969
1970 /*
1971  * remove a page from the kernel pagetables
1972  */
1973 void
1974 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1975 {
1976         pt_entry_t *ptep;
1977
1978         ptep = vtopte(va);
1979         pmap_inval_smp(&kernel_pmap, va, 1, ptep, 0);
1980 }
1981
1982 void
1983 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
1984 {
1985         pt_entry_t *ptep;
1986
1987         ptep = vtopte(va);
1988         (void)pte_load_clear(ptep);
1989         cpu_invlpg((void *)va);
1990 }
1991
1992 /*
1993  * Remove addresses from the kernel pmap but don't bother
1994  * doing any tlb invalidations.  Caller will do a rollup
1995  * invalidation via pmap_rollup_inval().
1996  */
1997 void
1998 pmap_kremove_noinval(vm_offset_t va)
1999 {
2000         pt_entry_t *ptep;
2001
2002         ptep = vtopte(va);
2003         (void)pte_load_clear(ptep);
2004 }
2005
2006 /*
2007  * XXX these need to be recoded.  They are not used in any critical path.
2008  */
2009 void
2010 pmap_kmodify_rw(vm_offset_t va)
2011 {
2012         atomic_set_long(vtopte(va), kernel_pmap.pmap_bits[PG_RW_IDX]);
2013         cpu_invlpg((void *)va);
2014 }
2015
2016 /* NOT USED
2017 void
2018 pmap_kmodify_nc(vm_offset_t va)
2019 {
2020         atomic_set_long(vtopte(va), PG_N);
2021         cpu_invlpg((void *)va);
2022 }
2023 */
2024
2025 /*
2026  * Used to map a range of physical addresses into kernel virtual
2027  * address space during the low level boot, typically to map the
2028  * dump bitmap, message buffer, and vm_page_array.
2029  *
2030  * These mappings are typically made at some pointer after the end of the
2031  * kernel text+data.
2032  *
2033  * We could return PHYS_TO_DMAP(start) here and not allocate any
2034  * via (*virtp), but then kmem from userland and kernel dumps won't
2035  * have access to the related pointers.
2036  */
2037 vm_offset_t
2038 pmap_map(vm_offset_t *virtp, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
2039 {
2040         vm_offset_t va;
2041         vm_offset_t va_start;
2042
2043         /*return PHYS_TO_DMAP(start);*/
2044
2045         va_start = *virtp;
2046         va = va_start;
2047
2048         while (start < end) {
2049                 pmap_kenter_quick(va, start);
2050                 va += PAGE_SIZE;
2051                 start += PAGE_SIZE;
2052         }
2053         *virtp = va;
2054         return va_start;
2055 }
2056
2057 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
2058
2059 /*
2060  * Remove the specified set of pages from the data and instruction caches.
2061  *
2062  * In contrast to pmap_invalidate_cache_range(), this function does not
2063  * rely on the CPU's self-snoop feature, because it is intended for use
2064  * when moving pages into a different cache domain.
2065  */
2066 void
2067 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
2068 {
2069         vm_offset_t daddr, eva;
2070         int i;
2071
2072         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
2073             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0)
2074                 wbinvd();
2075         else {
2076                 cpu_mfence();
2077                 for (i = 0; i < count; i++) {
2078                         daddr = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(pages[i]));
2079                         eva = daddr + PAGE_SIZE;
2080                         for (; daddr < eva; daddr += cpu_clflush_line_size)
2081                                 clflush(daddr);
2082                 }
2083                 cpu_mfence();
2084         }
2085 }
2086
2087 void
2088 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2089 {
2090         KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
2091             ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
2092         KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
2093             ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
2094
2095         if (cpu_feature & CPUID_SS) {
2096                 ; /* If "Self Snoop" is supported, do nothing. */
2097         } else {
2098                 /* Globally invalidate caches */
2099                 cpu_wbinvd_on_all_cpus();
2100         }
2101 }
2102
2103 /*
2104  * Invalidate the specified range of virtual memory on all cpus associated
2105  * with the pmap.
2106  */
2107 void
2108 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2109 {
2110         pmap_inval_smp(pmap, sva, (eva - sva) >> PAGE_SHIFT, NULL, 0);
2111 }
2112
2113 /*
2114  * Add a list of wired pages to the kva.  This routine is used for temporary
2115  * kernel mappings such as those found in buffer cache buffer.  Page
2116  * modifications and accesses are not tracked or recorded.
2117  *
2118  * NOTE! Old mappings are simply overwritten, and we cannot assume relaxed
2119  *       semantics as previous mappings may have been zerod without any
2120  *       invalidation.
2121  *
2122  * The page *must* be wired.
2123  */
2124 static __inline void
2125 _pmap_qenter(vm_offset_t beg_va, vm_page_t *m, int count, int doinval)
2126 {
2127         vm_offset_t end_va;
2128         vm_offset_t va;
2129
2130         end_va = beg_va + count * PAGE_SIZE;
2131
2132         for (va = beg_va; va < end_va; va += PAGE_SIZE) {
2133                 pt_entry_t pte;
2134                 pt_entry_t *ptep;
2135
2136                 ptep = vtopte(va);
2137                 pte = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) |
2138                         kernel_pmap.pmap_bits[PG_RW_IDX] |
2139                         kernel_pmap.pmap_bits[PG_V_IDX] |
2140                         kernel_pmap.pmap_cache_bits_pte[(*m)->pat_mode];
2141 //              pgeflag;
2142                 atomic_swap_long(ptep, pte);
2143                 m++;
2144         }
2145         if (doinval)
2146                 pmap_invalidate_range(&kernel_pmap, beg_va, end_va);
2147 }
2148
2149 void
2150 pmap_qenter(vm_offset_t beg_va, vm_page_t *m, int count)
2151 {
2152         _pmap_qenter(beg_va, m, count, 1);
2153 }
2154
2155 void
2156 pmap_qenter_noinval(vm_offset_t beg_va, vm_page_t *m, int count)
2157 {
2158         _pmap_qenter(beg_va, m, count, 0);
2159 }
2160
2161 /*
2162  * This routine jerks page mappings from the kernel -- it is meant only
2163  * for temporary mappings such as those found in buffer cache buffers.
2164  * No recording modified or access status occurs.
2165  *
2166  * MPSAFE, INTERRUPT SAFE (cluster callback)
2167  */
2168 void
2169 pmap_qremove(vm_offset_t beg_va, int count)
2170 {
2171         vm_offset_t end_va;
2172         vm_offset_t va;
2173
2174         end_va = beg_va + count * PAGE_SIZE;
2175
2176         for (va = beg_va; va < end_va; va += PAGE_SIZE) {
2177                 pt_entry_t *pte;
2178
2179                 pte = vtopte(va);
2180                 (void)pte_load_clear(pte);
2181                 cpu_invlpg((void *)va);
2182         }
2183         pmap_invalidate_range(&kernel_pmap, beg_va, end_va);
2184 }
2185
2186 /*
2187  * This routine removes temporary kernel mappings, only invalidating them
2188  * on the current cpu.  It should only be used under carefully controlled
2189  * conditions.
2190  */
2191 void
2192 pmap_qremove_quick(vm_offset_t beg_va, int count)
2193 {
2194         vm_offset_t end_va;
2195         vm_offset_t va;
2196
2197         end_va = beg_va + count * PAGE_SIZE;
2198
2199         for (va = beg_va; va < end_va; va += PAGE_SIZE) {
2200                 pt_entry_t *pte;
2201
2202                 pte = vtopte(va);
2203                 (void)pte_load_clear(pte);
2204                 cpu_invlpg((void *)va);
2205         }
2206 }
2207
2208 /*
2209  * This routine removes temporary kernel mappings *without* invalidating
2210  * the TLB.  It can only be used on permanent kva reservations such as those
2211  * found in buffer cache buffers, under carefully controlled circumstances.
2212  *
2213  * NOTE: Repopulating these KVAs requires unconditional invalidation.
2214  *       (pmap_qenter() does unconditional invalidation).
2215  */
2216 void
2217 pmap_qremove_noinval(vm_offset_t beg_va, int count)
2218 {
2219         vm_offset_t end_va;
2220         vm_offset_t va;
2221
2222         end_va = beg_va + count * PAGE_SIZE;
2223
2224         for (va = beg_va; va < end_va; va += PAGE_SIZE) {
2225                 pt_entry_t *pte;
2226
2227                 pte = vtopte(va);
2228                 (void)pte_load_clear(pte);
2229         }
2230 }
2231
2232 /*
2233  * Create a new thread and optionally associate it with a (new) process.
2234  * NOTE! the new thread's cpu may not equal the current cpu.
2235  */
2236 void
2237 pmap_init_thread(thread_t td)
2238 {
2239         /* enforce pcb placement & alignment */
2240         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
2241         td->td_pcb = (struct pcb *)((intptr_t)td->td_pcb & ~(intptr_t)0xF);
2242         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
2243         td->td_sp = (char *)td->td_pcb; /* no -16 */
2244 }
2245
2246 /*
2247  * This routine directly affects the fork perf for a process.
2248  */
2249 void
2250 pmap_init_proc(struct proc *p)
2251 {
2252 }
2253
2254 static void
2255 pmap_pinit_defaults(struct pmap *pmap)
2256 {
2257         bcopy(pmap_bits_default, pmap->pmap_bits,
2258               sizeof(pmap_bits_default));
2259         bcopy(protection_codes, pmap->protection_codes,
2260               sizeof(protection_codes));
2261         bcopy(pat_pte_index, pmap->pmap_cache_bits_pte,
2262               sizeof(pat_pte_index));
2263         bcopy(pat_pde_index, pmap->pmap_cache_bits_pde,
2264               sizeof(pat_pte_index));
2265         pmap->pmap_cache_mask_pte = X86_PG_NC_PWT | X86_PG_NC_PCD | X86_PG_PTE_PAT;
2266         pmap->pmap_cache_mask_pde = X86_PG_NC_PWT | X86_PG_NC_PCD | X86_PG_PDE_PAT;
2267         pmap->copyinstr = std_copyinstr;
2268         pmap->copyin = std_copyin;
2269         pmap->copyout = std_copyout;
2270         pmap->fubyte = std_fubyte;
2271         pmap->subyte = std_subyte;
2272         pmap->fuword32 = std_fuword32;
2273         pmap->fuword64 = std_fuword64;
2274         pmap->suword32 = std_suword32;
2275         pmap->suword64 = std_suword64;
2276         pmap->swapu32 = std_swapu32;
2277         pmap->swapu64 = std_swapu64;
2278         pmap->fuwordadd32 = std_fuwordadd32;
2279         pmap->fuwordadd64 = std_fuwordadd64;
2280 }
2281 /*
2282  * Initialize pmap0/vmspace0.
2283  *
2284  * On architectures where the kernel pmap is not integrated into the user
2285  * process pmap, this pmap represents the process pmap, not the kernel pmap.
2286  * kernel_pmap should be used to directly access the kernel_pmap.
2287  */
2288 void
2289 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
2290 {
2291         int i;
2292
2293         pmap->pm_pml4 = (pml4_entry_t *)(PTOV_OFFSET + KPML4phys);
2294         pmap->pm_count = 1;
2295         CPUMASK_ASSZERO(pmap->pm_active);
2296         pmap->pm_pvhint_pt = NULL;
2297         pmap->pm_pvhint_unused = NULL;
2298         RB_INIT(&pmap->pm_pvroot);
2299         spin_init(&pmap->pm_spin, "pmapinit0");
2300         for (i = 0; i < PM_PLACEMARKS; ++i)
2301                 pmap->pm_placemarks[i] = PM_NOPLACEMARK;
2302         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2303         pmap_pinit_defaults(pmap);
2304 }
2305
2306 /*
2307  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
2308  * such as one in a vmspace structure.
2309  */
2310 static void
2311 pmap_pinit_simple(struct pmap *pmap)
2312 {
2313         int i;
2314
2315         /*
2316          * Misc initialization
2317          */
2318         pmap->pm_count = 1;
2319         CPUMASK_ASSZERO(pmap->pm_active);
2320         pmap->pm_pvhint_pt = NULL;
2321         pmap->pm_pvhint_unused = NULL;
2322         pmap->pm_flags = PMAP_FLAG_SIMPLE;
2323
2324         pmap_pinit_defaults(pmap);
2325
2326         /*
2327          * Don't blow up locks/tokens on re-use (XXX fix/use drop code
2328          * for this).
2329          */
2330         if (pmap->pm_pmlpv == NULL) {
2331                 RB_INIT(&pmap->pm_pvroot);
2332                 bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2333                 spin_init(&pmap->pm_spin, "pmapinitsimple");
2334                 for (i = 0; i < PM_PLACEMARKS; ++i)
2335                         pmap->pm_placemarks[i] = PM_NOPLACEMARK;
2336         }
2337 }
2338
2339 void
2340 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
2341 {
2342         pv_entry_t pv;
2343         int j;
2344
2345         if (pmap->pm_pmlpv) {
2346                 if (pmap->pmap_bits[TYPE_IDX] != REGULAR_PMAP) {
2347                         pmap_puninit(pmap);
2348                 }
2349         }
2350
2351         pmap_pinit_simple(pmap);
2352         pmap->pm_flags &= ~PMAP_FLAG_SIMPLE;
2353
2354         /*
2355          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
2356          * page directory table.
2357          */
2358         if (pmap->pm_pml4 == NULL) {
2359                 pmap->pm_pml4 =
2360                     (pml4_entry_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map,
2361                                                         PAGE_SIZE * 2,
2362                                                         VM_SUBSYS_PML4);
2363                 pmap->pm_pml4_iso = (void *)((char *)pmap->pm_pml4 + PAGE_SIZE);
2364         }
2365
2366         /*
2367          * Allocate the PML4e table, which wires it even though it isn't
2368          * being entered into some higher level page table (it being the
2369          * highest level).  If one is already cached we don't have to do
2370          * anything.
2371          */
2372         if ((pv = pmap->pm_pmlpv) == NULL) {
2373                 pv = pmap_allocpte(pmap, pmap_pml4_pindex(), NULL);
2374                 pmap->pm_pmlpv = pv;
2375                 pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pml4,
2376                             VM_PAGE_TO_PHYS(pv->pv_m));
2377                 pv_put(pv);
2378
2379                 /*
2380                  * Install DMAP and KMAP.
2381                  */
2382                 for (j = 0; j < NDMPML4E; ++j) {
2383                         pmap->pm_pml4[DMPML4I + j] =
2384                             (DMPDPphys + ((vm_paddr_t)j << PAGE_SHIFT)) |
2385                             pmap->pmap_bits[PG_RW_IDX] |
2386                             pmap->pmap_bits[PG_V_IDX] |
2387                             pmap->pmap_bits[PG_A_IDX];
2388                 }
2389                 for (j = 0; j < NKPML4E; ++j) {
2390                         pmap->pm_pml4[KPML4I + j] =
2391                             (KPDPphys + ((vm_paddr_t)j << PAGE_SHIFT)) |
2392                             pmap->pmap_bits[PG_RW_IDX] |
2393                             pmap->pmap_bits[PG_V_IDX] |
2394                             pmap->pmap_bits[PG_A_IDX];
2395                 }
2396
2397                 /*
2398                  * install self-referential address mapping entry
2399                  */
2400                 pmap->pm_pml4[PML4PML4I] = VM_PAGE_TO_PHYS(pv->pv_m) |
2401                     pmap->pmap_bits[PG_V_IDX] |
2402                     pmap->pmap_bits[PG_RW_IDX] |
2403                     pmap->pmap_bits[PG_A_IDX];
2404         } else {
2405                 KKASSERT(pv->pv_m->flags & PG_MAPPED);
2406                 KKASSERT(pv->pv_m->flags & PG_WRITEABLE);
2407         }
2408         KKASSERT(pmap->pm_pml4[255] == 0);
2409
2410         /*
2411          * When implementing an isolated userland pmap, a second PML4e table
2412          * is needed.  We use pmap_pml4_pindex() + 1 for convenience, but
2413          * note that we do not operate on this table using our API functions
2414          * so handling of the + 1 case is mostly just to prevent implosions.
2415          *
2416          * We install an isolated version of the kernel PDPs into this
2417          * second PML4e table.  The pmap code will mirror all user PDPs
2418          * between the primary and secondary PML4e table.
2419          */
2420         if ((pv = pmap->pm_pmlpv_iso) == NULL && meltdown_mitigation &&
2421             pmap != &iso_pmap) {
2422                 pv = pmap_allocpte(pmap, pmap_pml4_pindex() + 1, NULL);
2423                 pmap->pm_pmlpv_iso = pv;
2424                 pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pml4_iso,
2425                             VM_PAGE_TO_PHYS(pv->pv_m));
2426                 pv_put(pv);
2427
2428                 /*
2429                  * Install an isolated version of the kernel pmap for
2430                  * user consumption, using PDPs constructed in iso_pmap.
2431                  */
2432                 for (j = 0; j < NKPML4E; ++j) {
2433                         pmap->pm_pml4_iso[KPML4I + j] =
2434                                 iso_pmap.pm_pml4[KPML4I + j];
2435                 }
2436         } else if (pv) {
2437                 KKASSERT(pv->pv_m->flags & PG_MAPPED);
2438                 KKASSERT(pv->pv_m->flags & PG_WRITEABLE);
2439         }
2440 }
2441
2442 /*
2443  * Clean up a pmap structure so it can be physically freed.  This routine
2444  * is called by the vmspace dtor function.  A great deal of pmap data is
2445  * left passively mapped to improve vmspace management so we have a bit
2446  * of cleanup work to do here.
2447  */
2448 void
2449 pmap_puninit(pmap_t pmap)
2450 {
2451         pv_entry_t pv;
2452         vm_page_t p;
2453
2454         KKASSERT(CPUMASK_TESTZERO(pmap->pm_active));
2455         if ((pv = pmap->pm_pmlpv) != NULL) {
2456                 if (pv_hold_try(pv) == 0)
2457                         pv_lock(pv);
2458                 KKASSERT(pv == pmap->pm_pmlpv);
2459                 p = pmap_remove_pv_page(pv, 1);
2460                 pv_free(pv, NULL);
2461                 pv = NULL;      /* safety */
2462                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pml4);
2463                 vm_page_busy_wait(p, FALSE, "pgpun");
2464                 KKASSERT(p->flags & PG_UNQUEUED);
2465                 vm_page_unwire(p, 0);
2466                 vm_page_flag_clear(p, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2467                 vm_page_free(p);
2468                 pmap->pm_pmlpv = NULL;
2469         }
2470         if ((pv = pmap->pm_pmlpv_iso) != NULL) {
2471                 if (pv_hold_try(pv) == 0)
2472                         pv_lock(pv);
2473                 KKASSERT(pv == pmap->pm_pmlpv_iso);
2474                 p = pmap_remove_pv_page(pv, 1);
2475                 pv_free(pv, NULL);
2476                 pv = NULL;      /* safety */
2477                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pml4_iso);
2478                 vm_page_busy_wait(p, FALSE, "pgpun");
2479                 KKASSERT(p->flags & PG_UNQUEUED);
2480                 vm_page_unwire(p, 0);
2481                 vm_page_flag_clear(p, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2482                 vm_page_free(p);
2483                 pmap->pm_pmlpv_iso = NULL;
2484         }
2485         if (pmap->pm_pml4) {
2486                 KKASSERT(pmap->pm_pml4 != (void *)(PTOV_OFFSET + KPML4phys));
2487                 kmem_free(&kernel_map,
2488                           (vm_offset_t)pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE * 2);
2489                 pmap->pm_pml4 = NULL;
2490                 pmap->pm_pml4_iso = NULL;
2491         }
2492         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0);
2493         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count == 0);
2494 }
2495
2496 /*
2497  * This function is now unused (used to add the pmap to the pmap_list)
2498  */
2499 void
2500 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
2501 {
2502 }
2503
2504 /*
2505  * This routine is called when various levels in the page table need to
2506  * be populated.  This routine cannot fail.
2507  *
2508  * This function returns two locked pv_entry's, one representing the
2509  * requested pv and one representing the requested pv's parent pv.  If
2510  * an intermediate page table does not exist it will be created, mapped,
2511  * wired, and the parent page table will be given an additional hold
2512  * count representing the presence of the child pv_entry.
2513  */
2514 static
2515 pv_entry_t
2516 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex, pv_entry_t *pvpp)
2517 {
2518         pt_entry_t *ptep;
2519         pt_entry_t *ptep_iso;
2520         pv_entry_t pv;
2521         pv_entry_t pvp;
2522         pt_entry_t v;
2523         vm_page_t m;
2524         int isnew;
2525         int ispt;
2526
2527         /*
2528          * If the pv already exists and we aren't being asked for the
2529          * parent page table page we can just return it.  A locked+held pv
2530          * is returned.  The pv will also have a second hold related to the
2531          * pmap association that we don't have to worry about.
2532          */
2533         ispt = 0;
2534         pv = pv_alloc(pmap, ptepindex, &isnew);
2535         if (isnew == 0 && pvpp == NULL)
2536                 return(pv);
2537
2538         /*
2539          * DragonFly doesn't use PV's to represent terminal PTEs any more.
2540          * The index range is still used for placemarkers, but not for
2541          * actual pv_entry's.
2542          */
2543         KKASSERT(ptepindex >= pmap_pt_pindex(0));
2544
2545         /*
2546          * Note that pt_pv's are only returned for user VAs. We assert that
2547          * a pt_pv is not being requested for kernel VAs.  The kernel
2548          * pre-wires all higher-level page tables so don't overload managed
2549          * higher-level page tables on top of it!
2550          *
2551          * However, its convenient for us to allow the case when creating
2552          * iso_pmap.  This is a bit of a hack but it simplifies iso_pmap
2553          * a lot.
2554          */
2555
2556         /*
2557          * The kernel never uses managed PT/PD/PDP pages.
2558          */
2559         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
2560
2561         /*
2562          * Non-terminal PVs allocate a VM page to represent the page table,
2563          * so we have to resolve pvp and calculate ptepindex for the pvp
2564          * and then for the page table entry index in the pvp for
2565          * fall-through.
2566          */
2567         if (ptepindex < pmap_pd_pindex(0)) {
2568                 /*
2569                  * pv is PT, pvp is PD
2570                  */
2571                 ptepindex = (ptepindex - pmap_pt_pindex(0)) >> NPDEPGSHIFT;
2572                 ptepindex += NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL;
2573                 pvp = pmap_allocpte(pmap, ptepindex, NULL);
2574
2575                 /*
2576                  * PT index in PD
2577                  */
2578                 ptepindex = pv->pv_pindex - pmap_pt_pindex(0);
2579                 ptepindex &= ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1);
2580                 ispt = 1;
2581         } else if (ptepindex < pmap_pdp_pindex(0)) {
2582                 /*
2583                  * pv is PD, pvp is PDP
2584                  *
2585                  * SIMPLE PMAP NOTE: Simple pmaps do not allocate above
2586                  *                   the PD.
2587                  */
2588                 ptepindex = (ptepindex - pmap_pd_pindex(0)) >> NPDPEPGSHIFT;
2589                 ptepindex += NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL + NUPD_TOTAL;
2590
2591                 if (pmap->pm_flags & PMAP_FLAG_SIMPLE) {
2592                         KKASSERT(pvpp == NULL);
2593                         pvp = NULL;
2594                 } else {
2595                         pvp = pmap_allocpte(pmap, ptepindex, NULL);
2596                 }
2597
2598                 /*
2599                  * PD index in PDP
2600                  */
2601                 ptepindex = pv->pv_pindex - pmap_pd_pindex(0);
2602                 ptepindex &= ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1);
2603         } else if (ptepindex < pmap_pml4_pindex()) {
2604                 /*
2605                  * pv is PDP, pvp is the root pml4 table
2606                  */
2607                 pvp = pmap_allocpte(pmap, pmap_pml4_pindex(), NULL);
2608
2609                 /*
2610                  * PDP index in PML4
2611                  */
2612                 ptepindex = pv->pv_pindex - pmap_pdp_pindex(0);
2613                 ptepindex &= ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1);
2614         } else {
2615                 /*
2616                  * pv represents the top-level PML4, there is no parent.
2617                  */
2618                 pvp = NULL;
2619         }
2620
2621         if (isnew == 0)
2622                 goto notnew;
2623
2624         /*
2625          * (isnew) is TRUE, pv is not terminal.
2626          *
2627          * (1) Add a wire count to the parent page table (pvp).
2628          * (2) Allocate a VM page for the page table.
2629          * (3) Enter the VM page into the parent page table.
2630          *
2631          * page table pages are marked PG_WRITEABLE and PG_MAPPED.
2632          */
2633         if (pvp)
2634                 vm_page_wire_quick(pvp->pv_m);
2635
2636         for (;;) {
2637                 m = vm_page_alloc(NULL, pv->pv_pindex,
2638                                   VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM |
2639                                   VM_ALLOC_INTERRUPT);
2640                 if (m)
2641                         break;
2642                 vm_wait(0);
2643         }
2644         vm_page_wire(m);        /* wire for mapping in parent */
2645         pmap_zero_page(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2646         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
2647         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE | PG_UNQUEUED);
2648         KKASSERT(m->queue == PQ_NONE);
2649
2650         pv->pv_m = m;
2651
2652         /*
2653          * (isnew) is TRUE, pv is not terminal.
2654          *
2655          * Wire the page into pvp.  Bump the resident_count for the pmap.
2656          * There is no pvp for the top level, address the pm_pml4[] array
2657          * directly.
2658          *
2659          * If the caller wants the parent we return it, otherwise
2660          * we just put it away.
2661          *
2662          * No interlock is needed for pte 0 -> non-zero.
2663          *
2664          * In the situation where *ptep is valid we might have an unmanaged
2665          * page table page shared from another page table which we need to
2666          * unshare before installing our private page table page.
2667          */
2668         if (pvp) {
2669                 v = VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
2670                     (pmap->pmap_bits[PG_RW_IDX] |
2671                      pmap->pmap_bits[PG_V_IDX] |
2672                      pmap->pmap_bits[PG_A_IDX]);
2673                 if (ptepindex < NUPTE_USER)
2674                         v |= pmap->pmap_bits[PG_U_IDX];
2675                 if (ptepindex < pmap_pt_pindex(0))
2676                         v |= pmap->pmap_bits[PG_M_IDX];
2677
2678                 ptep = pv_pte_lookup(pvp, ptepindex);
2679                 if (pvp == pmap->pm_pmlpv && pmap->pm_pmlpv_iso)
2680                         ptep_iso = pv_pte_lookup(pmap->pm_pmlpv_iso, ptepindex);
2681                 else
2682                         ptep_iso  = NULL;
2683                 if (*ptep & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) {
2684                         panic("pmap_allocpte: ptpte present without pv_entry!");
2685                 } else {
2686                         pt_entry_t pte;
2687
2688                         pte = atomic_swap_long(ptep, v);
2689                         if (ptep_iso)
2690                                 atomic_swap_long(ptep_iso, v);
2691                         if (pte != 0) {
2692                                 kprintf("install pgtbl mixup 0x%016jx "
2693                                         "old/new 0x%016jx/0x%016jx\n",
2694                                         (intmax_t)ptepindex, pte, v);
2695                         }
2696                 }
2697         }
2698         vm_page_wakeup(m);
2699
2700         /*
2701          * (isnew) may be TRUE or FALSE, pv may or may not be terminal.
2702          */
2703 notnew:
2704         if (pvp) {
2705                 KKASSERT(pvp->pv_m != NULL);
2706                 ptep = pv_pte_lookup(pvp, ptepindex);
2707                 v = VM_PAGE_TO_PHYS(pv->pv_m) |
2708                     (pmap->pmap_bits[PG_RW_IDX] |
2709                      pmap->pmap_bits[PG_V_IDX] |
2710                      pmap->pmap_bits[PG_A_IDX]);
2711                 if (ptepindex < NUPTE_USER)
2712                         v |= pmap->pmap_bits[PG_U_IDX];
2713                 if (ptepindex < pmap_pt_pindex(0))
2714                         v |= pmap->pmap_bits[PG_M_IDX];
2715                 if (*ptep != v) {
2716                         kprintf("mismatched upper level pt %016jx/%016jx\n",
2717                                 *ptep, v);
2718                 }
2719         }
2720         if (pvpp)
2721                 *pvpp = pvp;
2722         else if (pvp)
2723                 pv_put(pvp);
2724         return (pv);
2725 }
2726
2727 /*
2728  * Release any resources held by the given physical map.
2729  *
2730  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.  Should
2731  * only be called if the map contains no valid mappings.
2732  */
2733 struct pmap_release_info {
2734         pmap_t  pmap;
2735         int     retry;
2736         pv_entry_t pvp;
2737 };
2738
2739 static int pmap_release_callback(pv_entry_t pv, void *data);
2740
2741 void
2742 pmap_release(struct pmap *pmap)
2743 {
2744         struct pmap_release_info info;
2745
2746         KASSERT(CPUMASK_TESTZERO(pmap->pm_active),
2747                 ("pmap still active! %016jx",
2748                 (uintmax_t)CPUMASK_LOWMASK(pmap->pm_active)));
2749
2750         /*
2751          * There is no longer a pmap_list, if there were we would remove the
2752          * pmap from it here.
2753          */
2754
2755         /*
2756          * Pull pv's off the RB tree in order from low to high and release
2757          * each page.
2758          */
2759         info.pmap = pmap;
2760         do {
2761                 info.retry = 0;
2762                 info.pvp = NULL;
2763
2764                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
2765                 RB_SCAN(pv_entry_rb_tree, &pmap->pm_pvroot, NULL,
2766                         pmap_release_callback, &info);
2767                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2768
2769                 if (info.pvp)
2770                         pv_put(info.pvp);
2771         } while (info.retry);
2772
2773
2774         /*
2775          * One resident page (the pml4 page) should remain.  Two if
2776          * the pmap has implemented an isolated userland PML4E table.
2777          * No wired pages should remain.
2778          */
2779         int expected_res = 0;
2780
2781         if ((pmap->pm_flags & PMAP_FLAG_SIMPLE) == 0)
2782                 ++expected_res;
2783         if (pmap->pm_pmlpv_iso)
2784                 ++expected_res;
2785
2786 #if 1
2787         if (pmap->pm_stats.resident_count != expected_res ||
2788             pmap->pm_stats.wired_count != 0) {
2789                 kprintf("fatal pmap problem - pmap %p flags %08x "
2790                         "rescnt=%jd wirecnt=%jd\n",
2791                         pmap,
2792                         pmap->pm_flags,
2793                         pmap->pm_stats.resident_count,
2794                         pmap->pm_stats.wired_count);
2795                 tsleep(pmap, 0, "DEAD", 0);
2796         }
2797 #else
2798         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == expected_res);
2799         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count == 0);
2800 #endif
2801 }
2802
2803 /*
2804  * Called from low to high.  We must cache the proper parent pv so we
2805  * can adjust its wired count.
2806  */
2807 static int
2808 pmap_release_callback(pv_entry_t pv, void *data)
2809 {
2810         struct pmap_release_info *info = data;
2811         pmap_t pmap = info->pmap;
2812         vm_pindex_t pindex;
2813         int r;
2814
2815         /*
2816          * Acquire a held and locked pv, check for release race
2817          */
2818         pindex = pv->pv_pindex;
2819         if (info->pvp == pv) {
2820                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2821                 info->pvp = NULL;
2822         } else if (pv_hold_try(pv)) {
2823                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2824         } else {
2825                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2826                 pv_lock(pv);
2827                 pv_put(pv);
2828                 info->retry = 1;
2829                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
2830
2831                 return -1;
2832         }
2833         KKASSERT(pv->pv_pmap == pmap && pindex == pv->pv_pindex);
2834
2835         if (pv->pv_pindex < pmap_pt_pindex(0)) {
2836                 /*
2837                  * I am PTE, parent is PT
2838                  */
2839                 pindex = pv->pv_pindex >> NPTEPGSHIFT;
2840                 pindex += NUPTE_TOTAL;
2841         } else if (pv->pv_pindex < pmap_pd_pindex(0)) {
2842                 /*
2843                  * I am PT, parent is PD
2844                  */
2845                 pindex = (pv->pv_pindex - NUPTE_TOTAL) >> NPDEPGSHIFT;
2846                 pindex += NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL;
2847         } else if (pv->pv_pindex < pmap_pdp_pindex(0)) {
2848                 /*
2849                  * I am PD, parent is PDP
2850                  */
2851                 pindex = (pv->pv_pindex - NUPTE_TOTAL - NUPT_TOTAL) >>
2852                          NPDPEPGSHIFT;
2853                 pindex += NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL + NUPD_TOTAL;
2854         } else if (pv->pv_pindex < pmap_pml4_pindex()) {
2855                 /*
2856                  * I am PDP, parent is PML4.  We always calculate the
2857                  * normal PML4 here, not the isolated PML4.
2858                  */
2859                 pindex = pmap_pml4_pindex();
2860         } else {
2861                 /*
2862                  * parent is NULL
2863                  */
2864                 if (info->pvp) {
2865                         pv_put(info->pvp);
2866                         info->pvp = NULL;
2867                 }
2868                 pindex = 0;
2869         }
2870         if (pindex) {
2871                 if (info->pvp && info->pvp->pv_pindex != pindex) {
2872                         pv_put(info->pvp);
2873                         info->pvp = NULL;
2874                 }
2875                 if (info->pvp == NULL)
2876                         info->pvp = pv_get(pmap, pindex, NULL);
2877         } else {
2878                 if (info->pvp) {
2879                         pv_put(info->pvp);
2880                         info->pvp = NULL;
2881                 }
2882         }
2883         r = pmap_release_pv(pv, info->pvp, NULL);
2884         spin_lock(&pmap->pm_spin);
2885
2886         return(r);
2887 }
2888
2889 /*
2890  * Called with held (i.e. also locked) pv.  This function will dispose of
2891  * the lock along with the pv.
2892  *
2893  * If the caller already holds the locked parent page table for pv it
2894  * must pass it as pvp, allowing us to avoid a deadlock, else it can
2895  * pass NULL for pvp.
2896  */
2897 static int
2898 pmap_release_pv(pv_entry_t pv, pv_entry_t pvp, pmap_inval_bulk_t *bulk)
2899 {
2900         vm_page_t p;
2901
2902         /*
2903          * The pmap is currently not spinlocked, pv is held+locked.
2904          * Remove the pv's page from its parent's page table.  The
2905          * parent's page table page's wire_count will be decremented.
2906          *
2907          * This will clean out the pte at any level of the page table.
2908          * If smp != 0 all cpus are affected.
2909          *
2910          * Do not tear-down recursively, its faster to just let the
2911          * release run its course.
2912          */
2913         pmap_remove_pv_pte(pv, pvp, bulk, 0);
2914
2915         /*
2916          * Terminal pvs are unhooked from their vm_pages.  Because
2917          * terminal pages aren't page table pages they aren't wired
2918          * by us, so we have to be sure not to unwire them either.
2919          *
2920          * XXX It is unclear if this code ever gets called because we
2921          *     no longer use pv's to track terminal pages.
2922          */
2923         if (pv->pv_pindex < pmap_pt_pindex(0)) {
2924                 pmap_remove_pv_page(pv, 0);
2925                 goto skip;
2926         }
2927
2928         /*
2929          * We leave the top-level page table page cached, wired, and
2930          * mapped in the pmap until the dtor function (pmap_puninit())
2931          * gets called.
2932          *
2933          * Since we are leaving the top-level pv intact we need
2934          * to break out of what would otherwise be an infinite loop.
2935          *
2936          * This covers both the normal and the isolated PML4 page.
2937          */
2938         if (pv->pv_pindex >= pmap_pml4_pindex()) {
2939                 pv_put(pv);
2940                 return(-1);
2941         }
2942
2943         /*
2944          * For page table pages (other than the top-level page),
2945          * remove and free the vm_page.  The representitive mapping
2946          * removed above by pmap_remove_pv_pte() did not undo the
2947          * last wire_count so we have to do that as well.
2948          */
2949         p = pmap_remove_pv_page(pv, 1);
2950         vm_page_busy_wait(p, FALSE, "pmaprl");
2951         if (p->wire_count != 1) {
2952                 const char *tstr;
2953
2954                 if (pv->pv_pindex >= pmap_pdp_pindex(0))
2955                         tstr = "PDP";
2956                 else if (pv->pv_pindex >= pmap_pd_pindex(0))
2957                         tstr = "PD";
2958                 else if (pv->pv_pindex >= pmap_pt_pindex(0))
2959                         tstr = "PT";
2960                 else
2961                         tstr = "PTE";
2962
2963                 kprintf("p(%s) p->wire_count was %016lx %d\n",
2964                         tstr, pv->pv_pindex, p->wire_count);
2965         }
2966         KKASSERT(p->wire_count == 1);
2967         KKASSERT(p->flags & PG_UNQUEUED);
2968
2969         vm_page_unwire(p, 0);
2970         KKASSERT(p->wire_count == 0);
2971
2972         vm_page_free(p);
2973 skip:
2974         pv_free(pv, pvp);
2975
2976         return 0;
2977 }
2978
2979 /*
2980  * This function will remove the pte associated with a pv from its parent.
2981  * Terminal pv's are supported.  All cpus specified by (bulk) are properly
2982  * invalidated.
2983  *
2984  * The wire count will be dropped on the parent page table.  The wire
2985  * count on the page being removed (pv->pv_m) from the parent page table
2986  * is NOT touched.  Note that terminal pages will not have any additional
2987  * wire counts while page table pages will have at least one representing
2988  * the mapping, plus others representing sub-mappings.
2989  *
2990  * NOTE: Cannot be called on kernel page table pages, only KVM terminal
2991  *       pages and user page table and terminal pages.
2992  *
2993  * NOTE: The pte being removed might be unmanaged, and the pv supplied might
2994  *       be freshly allocated and not imply that the pte is managed.  In this
2995  *       case pv->pv_m should be NULL.
2996  *
2997  * The pv must be locked.  The pvp, if supplied, must be locked.  All
2998  * supplied pv's will remain locked on return.
2999  *
3000  * XXX must lock parent pv's if they exist to remove pte XXX
3001  */
3002 static
3003 void
3004 pmap_remove_pv_pte(pv_entry_t pv, pv_entry_t pvp, pmap_inval_bulk_t *bulk,
3005                    int destroy)
3006 {
3007         vm_pindex_t ptepindex = pv->pv_pindex;
3008         pmap_t pmap = pv->pv_pmap;
3009         vm_page_t p;
3010         int gotpvp = 0;
3011
3012         KKASSERT(pmap);
3013
3014         if (ptepindex >= pmap_pml4_pindex()) {
3015                 /*
3016                  * We are the top level PML4E table, there is no parent.
3017                  *
3018                  * This is either the normal or isolated PML4E table.
3019                  * Only the normal is used in regular operation, the isolated
3020                  * is only passed in when breaking down the whole pmap.
3021                  */
3022                 p = pmap->pm_pmlpv->pv_m;
3023                 KKASSERT(pv->pv_m == p);        /* debugging */
3024         } else if (ptepindex >= pmap_pdp_pindex(0)) {
3025                 /*
3026                  * Remove a PDP page from the PML4E.  This can only occur
3027                  * with user page tables.  We do not have to lock the
3028                  * pml4 PV so just ignore pvp.
3029                  */
3030                 vm_pindex_t pml4_pindex;
3031                 vm_pindex_t pdp_index;
3032                 pml4_entry_t *pdp;
3033                 pml4_entry_t *pdp_iso;
3034
3035                 pdp_index = ptepindex - pmap_pdp_pindex(0);
3036                 if (pvp == NULL) {
3037                         pml4_pindex = pmap_pml4_pindex();
3038                         pvp = pv_get(pv->pv_pmap, pml4_pindex, NULL);
3039                         KKASSERT(pvp);
3040                         gotpvp = 1;
3041                 }
3042
3043                 pdp = &pmap->pm_pml4[pdp_index & ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1)];
3044                 KKASSERT((*pdp & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) != 0);
3045                 p = PHYS_TO_VM_PAGE(*pdp & PG_FRAME);
3046                 pmap_inval_bulk(bulk, (vm_offset_t)-1, pdp, 0);
3047
3048                 /*
3049                  * Also remove the PDP from the isolated PML4E if the
3050                  * process uses one.
3051                  */
3052                 if (pvp == pmap->pm_pmlpv && pmap->pm_pmlpv_iso) {
3053                         pdp_iso = &pmap->pm_pml4_iso[pdp_index &
3054                                                 ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1)];
3055                         pmap_inval_bulk(bulk, (vm_offset_t)-1, pdp_iso, 0);
3056                 }
3057                 KKASSERT(pv->pv_m == p);        /* debugging */
3058         } else if (ptepindex >= pmap_pd_pindex(0)) {
3059                 /*
3060                  * Remove a PD page from the PDP
3061                  *
3062                  * SIMPLE PMAP NOTE: Non-existant pvp's are ok in the case
3063                  *                   of a simple pmap because it stops at
3064                  *                   the PD page.
3065                  */
3066                 vm_pindex_t pdp_pindex;
3067                 vm_pindex_t pd_index;
3068                 pdp_entry_t *pd;
3069
3070                 pd_index = ptepindex - pmap_pd_pindex(0);
3071
3072                 if (pvp == NULL) {
3073                         pdp_pindex = NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL + NUPD_TOTAL +
3074                                      (pd_index >> NPML4EPGSHIFT);
3075                         pvp = pv_get(pv->pv_pmap, pdp_pindex, NULL);
3076                         gotpvp = 1;
3077                 }
3078
3079                 if (pvp) {
3080                         pd = pv_pte_lookup(pvp, pd_index &
3081                                                 ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
3082                         KKASSERT((*pd & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) != 0);
3083                         p = PHYS_TO_VM_PAGE(*pd & PG_FRAME);
3084                         pmap_inval_bulk(bulk, (vm_offset_t)-1, pd, 0);
3085                 } else {
3086                         KKASSERT(pmap->pm_flags & PMAP_FLAG_SIMPLE);
3087                         p = pv->pv_m;           /* degenerate test later */
3088                 }
3089                 KKASSERT(pv->pv_m == p);        /* debugging */
3090         } else if (ptepindex >= pmap_pt_pindex(0)) {
3091                 /*
3092                  *  Remove a PT page from the PD
3093                  */
3094                 vm_pindex_t pd_pindex;
3095                 vm_pindex_t pt_index;
3096                 pd_entry_t *pt;
3097
3098                 pt_index = ptepindex - pmap_pt_pindex(0);
3099
3100                 if (pvp == NULL) {
3101                         pd_pindex = NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL +
3102                                     (pt_index >> NPDPEPGSHIFT);
3103                         pvp = pv_get(pv->pv_pmap, pd_pindex, NULL);
3104                         KKASSERT(pvp);
3105                         gotpvp = 1;
3106                 }
3107
3108                 pt = pv_pte_lookup(pvp, pt_index & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
3109 #if 0
3110                 KASSERT((*pt & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) != 0,
3111                         ("*pt unexpectedly invalid %016jx "
3112                          "gotpvp=%d ptepindex=%ld ptindex=%ld pv=%p pvp=%p",
3113                         *pt, gotpvp, ptepindex, pt_index, pv, pvp));
3114                 p = PHYS_TO_VM_PAGE(*pt & PG_FRAME);
3115 #else
3116                 if ((*pt & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) == 0) {
3117                         kprintf("*pt unexpectedly invalid %016jx "
3118                                 "gotpvp=%d ptepindex=%ld ptindex=%ld "
3119                                 "pv=%p pvp=%p\n",
3120                                 *pt, gotpvp, ptepindex, pt_index, pv, pvp);
3121                         tsleep(pt, 0, "DEAD", 0);
3122                         p = pv->pv_m;
3123                 } else {
3124                         p = PHYS_TO_VM_PAGE(*pt & PG_FRAME);
3125                 }
3126 #endif
3127                 pmap_inval_bulk(bulk, (vm_offset_t)-1, pt, 0);
3128                 KKASSERT(pv->pv_m == p);        /* debugging */
3129         } else {
3130                 KKASSERT(0);
3131         }
3132
3133         /*
3134          * If requested, scrap the underlying pv->pv_m and the underlying
3135          * pv.  If this is a page-table-page we must also free the page.
3136          *
3137          * pvp must be returned locked.
3138          */
3139         if (destroy == 1) {
3140                 /*
3141                  * page table page (PT, PD, PDP, PML4), caller was responsible
3142                  * for testing wired_count.
3143                  */
3144                 KKASSERT(pv->pv_m->wire_count == 1);
3145                 p = pmap_remove_pv_page(pv, 1);
3146                 pv_free(pv, pvp);
3147                 pv = NULL;
3148
3149                 vm_page_busy_wait(p, FALSE, "pgpun");
3150                 vm_page_unwire(p, 0);
3151                 vm_page_flag_clear(p, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
3152                 vm_page_free(p);
3153         }
3154
3155         /*
3156          * If we acquired pvp ourselves then we are responsible for
3157          * recursively deleting it.
3158          */
3159         if (pvp && gotpvp) {
3160                 /*
3161                  * Recursively destroy higher-level page tables.
3162                  *
3163                  * This is optional.  If we do not, they will still
3164                  * be destroyed when the process exits.
3165                  *
3166                  * NOTE: Do not destroy pv_entry's with extra hold refs,
3167                  *       a caller may have unlocked it and intends to
3168                  *       continue to use it.
3169                  */
3170                 if (pmap_dynamic_delete &&
3171                     pvp->pv_m &&
3172                     pvp->pv_m->wire_count == 1 &&
3173                     (pvp->pv_hold & PV_HOLD_MASK) == 2 &&
3174                     pvp->pv_pindex < pmap_pml4_pindex()) {
3175                         if (pmap != &kernel_pmap) {
3176                                 pmap_remove_pv_pte(pvp, NULL, bulk, 1);
3177                                 pvp = NULL;     /* safety */
3178                         } else {
3179                                 kprintf("Attempt to remove kernel_pmap pindex "
3180                                         "%jd\n", pvp->pv_pindex);
3181                                 pv_put(pvp);
3182                         }
3183                 } else {
3184                         pv_put(pvp);
3185                 }
3186         }
3187 }
3188
3189 /*
3190  * Remove the vm_page association to a pv.  The pv must be locked.
3191  */
3192 static
3193 vm_page_t
3194 pmap_remove_pv_page(pv_entry_t pv, int clrpgbits)
3195 {
3196         vm_page_t m;
3197
3198         m = pv->pv_m;
3199         pv->pv_m = NULL;
3200         if (clrpgbits)
3201                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
3202
3203         return(m);
3204 }
3205
3206 /*
3207  * Grow the number of kernel page table entries, if needed.
3208  *
3209  * This routine is always called to validate any address space
3210  * beyond KERNBASE (for kldloads).  kernel_vm_end only governs the address
3211  * space below KERNBASE.
3212  *
3213  * kernel_map must be locked exclusively by the caller.
3214  */
3215 void
3216 pmap_growkernel(vm_offset_t kstart, vm_offset_t kend)
3217 {
3218         vm_paddr_t paddr;
3219         vm_offset_t ptppaddr;
3220         vm_page_t nkpg;
3221         pd_entry_t *pt, newpt;
3222         pdp_entry_t *pd, newpd;
3223         int update_kernel_vm_end;
3224
3225         /*
3226          * bootstrap kernel_vm_end on first real VM use
3227          */
3228         if (kernel_vm_end == 0) {
3229                 kernel_vm_end = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
3230
3231                 for (;;) {
3232                         pt = pmap_pt(&kernel_pmap, kernel_vm_end);
3233                         if (pt == NULL)
3234                                 break;
3235                         if ((*pt & kernel_pmap.pmap_bits[PG_V_IDX]) == 0)
3236                                 break;
3237                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
3238                                         ~(vm_offset_t)(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
3239                         if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(&kernel_map)) {
3240                                 kernel_vm_end = vm_map_max(&kernel_map);
3241                                 break;                       
3242                         }
3243                 }
3244         }
3245
3246         /*
3247          * Fill in the gaps.  kernel_vm_end is only adjusted for ranges
3248          * below KERNBASE.  Ranges above KERNBASE are kldloaded and we
3249          * do not want to force-fill 128G worth of page tables.
3250          */
3251         if (kstart < KERNBASE) {
3252                 if (kstart > kernel_vm_end)
3253                         kstart = kernel_vm_end;
3254                 KKASSERT(kend <= KERNBASE);
3255                 update_kernel_vm_end = 1;
3256         } else {
3257                 update_kernel_vm_end = 0;
3258         }
3259
3260         kstart = rounddown2(kstart, (vm_offset_t)(PAGE_SIZE * NPTEPG));
3261         kend = roundup2(kend, (vm_offset_t)(PAGE_SIZE * NPTEPG));
3262
3263         if (kend - 1 >= vm_map_max(&kernel_map))
3264                 kend = vm_map_max(&kernel_map);
3265
3266         while (kstart < kend) {
3267                 pt = pmap_pt(&kernel_pmap, kstart);
3268                 if (pt == NULL) {
3269                         /*
3270                          * We need a new PD entry
3271                          */
3272                         nkpg = vm_page_alloc(NULL, mycpu->gd_rand_incr++,
3273                                              VM_ALLOC_NORMAL |
3274                                              VM_ALLOC_SYSTEM |
3275                                              VM_ALLOC_INTERRUPT);
3276                         if (nkpg == NULL) {
3277                                 panic("pmap_growkernel: no memory to grow "
3278                                       "kernel");
3279                         }
3280                         paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
3281                         pmap_zero_page(paddr);
3282                         pd = pmap_pd(&kernel_pmap, kstart);
3283
3284                         newpd = (pdp_entry_t)
3285                             (paddr |
3286                             kernel_pmap.pmap_bits[PG_V_IDX] |
3287                             kernel_pmap.pmap_bits[PG_RW_IDX] |
3288                             kernel_pmap.pmap_bits[PG_A_IDX]);
3289                         atomic_swap_long(pd, newpd);
3290
3291 #if 0
3292                         kprintf("NEWPD pd=%p pde=%016jx phys=%016jx\n",
3293                                 pd, newpd, paddr);
3294 #endif
3295
3296                         continue; /* try again */
3297                 }
3298
3299                 if ((*pt & kernel_pmap.pmap_bits[PG_V_IDX]) != 0) {
3300                         kstart = (kstart + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
3301                                  ~(vm_offset_t)(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
3302                         if (kstart - 1 >= vm_map_max(&kernel_map)) {
3303                                 kstart = vm_map_max(&kernel_map);
3304                                 break;                       
3305                         }
3306                         continue;
3307                 }
3308
3309                 /*
3310                  * We need a new PT
3311                  *
3312                  * This index is bogus, but out of the way
3313                  */
3314                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, mycpu->gd_rand_incr++,
3315                                      VM_ALLOC_NORMAL |
3316                                      VM_ALLOC_SYSTEM |
3317                                      VM_ALLOC_INTERRUPT);
3318                 if (nkpg == NULL)
3319                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
3320
3321                 vm_page_wire(nkpg);
3322                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
3323                 pmap_zero_page(ptppaddr);
3324                 newpt = (pd_entry_t)(ptppaddr |
3325                                      kernel_pmap.pmap_bits[PG_V_IDX] |
3326                                      kernel_pmap.pmap_bits[PG_RW_IDX] |
3327                                      kernel_pmap.pmap_bits[PG_A_IDX]);
3328                 atomic_swap_long(pt, newpt);
3329
3330                 kstart = (kstart + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
3331                           ~(vm_offset_t)(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
3332
3333                 if (kstart - 1 >= vm_map_max(&kernel_map)) {
3334                         kstart = vm_map_max(&kernel_map);
3335                         break;                       
3336                 }
3337         }
3338
3339         /*
3340          * Only update kernel_vm_end for areas below KERNBASE.
3341          */
3342         if (update_kernel_vm_end && kernel_vm_end < kstart)
3343                 kernel_vm_end = kstart;
3344 }
3345
3346 /*
3347  *      Add a reference to the specified pmap.
3348  */
3349 void
3350 pmap_reference(pmap_t pmap)
3351 {
3352         if (pmap != NULL)
3353                 atomic_add_int(&pmap->pm_count, 1);
3354 }
3355
3356 void
3357 pmap_maybethreaded(pmap_t pmap)
3358 {
3359         atomic_set_int(&pmap->pm_flags, PMAP_MULTI);
3360 }
3361
3362 /*
3363  * Called while page is hard-busied to clear the PG_MAPPED and PG_WRITEABLE
3364  * flags if able.  This can happen when the pmap code is unable to clear
3365  * the bits in prior actions due to not holding the page hard-busied at
3366  * the time.
3367  *
3368  * The clearing of PG_MAPPED/WRITEABLE is an optional optimization done
3369  * when the pte is removed and only if the pte has not been multiply-mapped.
3370  * The caller may have to call vm_page_protect() if the bits are still set
3371  * here.
3372  *
3373  * This function is expected to be quick.
3374  */
3375 int
3376 pmap_mapped_sync(vm_page_t m)
3377 {
3378         return (m->flags);
3379 }
3380
3381 /***************************************************
3382  * page management routines.
3383  ***************************************************/
3384
3385 /*
3386  * Hold a pv without locking it
3387  */
3388 #if 0
3389 static void
3390 pv_hold(pv_entry_t pv)
3391 {
3392         atomic_add_int(&pv->pv_hold, 1);
3393 }
3394 #endif
3395
3396 /*
3397  * Hold a pv_entry, preventing its destruction.  TRUE is returned if the pv
3398  * was successfully locked, FALSE if it wasn't.  The caller must dispose of
3399  * the pv properly.
3400  *
3401  * Either the pmap->pm_spin or the related vm_page_spin (if traversing a
3402  * pv list via its page) must be held by the caller in order to stabilize
3403  * the pv.
3404  */
3405 static int
3406 _pv_hold_try(pv_entry_t pv PMAP_DEBUG_DECL)
3407 {
3408         u_int count;
3409
3410         /*
3411          * Critical path shortcut expects pv to already have one ref
3412          * (for the pv->pv_pmap).
3413          */
3414         count = pv->pv_hold;
3415         cpu_ccfence();
3416         for (;;) {
3417                 if ((count & PV_HOLD_LOCKED) == 0) {
3418                         if (atomic_fcmpset_int(&pv->pv_hold, &count,
3419                                               (count + 1) | PV_HOLD_LOCKED)) {
3420 #ifdef PMAP_DEBUG
3421                                 pv->pv_func = func;
3422                                 pv->pv_line = lineno;
3423 #endif
3424                                 return TRUE;
3425                         }
3426                 } else {
3427                         if (atomic_fcmpset_int(&pv->pv_hold, &count, count + 1))
3428                                 return FALSE;
3429                 }
3430                 /* retry */
3431         }
3432 }
3433
3434 /*
3435  * Drop a previously held pv_entry which could not be locked, allowing its
3436  * destruction.
3437  *
3438  * Must not be called with a spinlock held as we might zfree() the pv if it
3439  * is no longer associated with a pmap and this was the last hold count.
3440  */
3441 static void
3442 pv_drop(pv_entry_t pv)
3443 {
3444         u_int count;
3445
3446         for (;;) {
3447                 count = pv->pv_hold;
3448                 cpu_ccfence();
3449                 KKASSERT((count & PV_HOLD_MASK) > 0);
3450                 KKASSERT((count & (PV_HOLD_LOCKED | PV_HOLD_MASK)) !=
3451                          (PV_HOLD_LOCKED | 1));
3452                 if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count, count - 1)) {
3453                         if ((count & PV_HOLD_MASK) == 1) {
3454 #ifdef PMAP_DEBUG2
3455                                 if (pmap_enter_debug > 0) {
3456                                         --pmap_enter_debug;
3457                                         kprintf("pv_drop: free pv %p\n", pv);
3458                                 }
3459 #endif
3460                                 KKASSERT(count == 1);
3461                                 KKASSERT(pv->pv_pmap == NULL);
3462                                 zfree(pvzone, pv);
3463                         }
3464                         return;
3465                 }
3466                 /* retry */
3467         }
3468 }
3469
3470 /*
3471  * Find or allocate the requested PV entry, returning a locked, held pv.
3472  *
3473  * If (*isnew) is non-zero, the returned pv will have two hold counts, one
3474  * for the caller and one representing the pmap and vm_page association.
3475  *
3476  * If (*isnew) is zero, the returned pv will have only one hold count.
3477  *
3478  * Since both associations can only be adjusted while the pv is locked,
3479  * together they represent just one additional hold.
3480  */
3481 static
3482 pv_entry_t
3483 _pv_alloc(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex, int *isnew PMAP_DEBUG_DECL)
3484 {
3485         struct mdglobaldata *md = mdcpu;
3486         pv_entry_t pv;
3487         pv_entry_t pnew;
3488         int pmap_excl = 0;
3489
3490         pnew = NULL;
3491         if (md->gd_newpv) {
3492 #if 1
3493                 pnew = atomic_swap_ptr((void *)&md->gd_newpv, NULL);
3494 #else
3495                 crit_enter();
3496                 pnew = md->gd_newpv;    /* might race NULL */
3497                 md->gd_newpv = NULL;
3498                 crit_exit();
3499 #endif
3500         }
3501         if (pnew == NULL)
3502                 pnew = zalloc(pvzone);
3503
3504         spin_lock_shared(&pmap->pm_spin);
3505         for (;;) {
3506                 /*
3507                  * Shortcut cache
3508                  */
3509                 pv = pv_entry_lookup(pmap, pindex);
3510                 if (pv == NULL) {
3511                         vm_pindex_t *pmark;
3512
3513                         /*
3514                          * Requires exclusive pmap spinlock
3515                          */
3516                         if (pmap_excl == 0) {
3517                                 pmap_excl = 1;
3518                                 if (!spin_lock_upgrade_try(&pmap->pm_spin)) {
3519                                         spin_unlock_shared(&pmap->pm_spin);
3520                                         spin_lock(&pmap->pm_spin);
3521                                         continue;
3522                                 }
3523                         }
3524
3525                         /*
3526                          * We need to block if someone is holding our
3527                          * placemarker.  As long as we determine the
3528                          * placemarker has not been aquired we do not
3529                          * need to get it as acquision also requires
3530                          * the pmap spin lock.
3531                          *
3532                          * However, we can race the wakeup.
3533                          */
3534                         pmark = pmap_placemarker_hash(pmap, pindex);
3535
3536                         if (((*pmark ^ pindex) & ~PM_PLACEMARK_WAKEUP) == 0) {
3537                                 tsleep_interlock(pmark, 0);
3538                                 atomic_set_long(pmark, PM_PLACEMARK_WAKEUP);
3539                                 if (((*pmark ^ pindex) &
3540                                      ~PM_PLACEMARK_WAKEUP) == 0) {
3541                                         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
3542                                         tsleep(pmark, PINTERLOCKED, "pvplc", 0);
3543                                         spin_lock(&pmap->pm_spin);
3544                                 }
3545                                 continue;
3546                         }
3547
3548                         /*
3549                          * Setup the new entry
3550                          */
3551                         pnew->pv_pmap = pmap;
3552                         pnew->pv_pindex = pindex;
3553                         pnew->pv_hold = PV_HOLD_LOCKED | 2;
3554                         pnew->pv_flags = 0;
3555 #ifdef PMAP_DEBUG
3556                         pnew->pv_func = func;
3557                         pnew->pv_line = lineno;
3558                         if (pnew->pv_line_lastfree > 0) {
3559                                 pnew->pv_line_lastfree =
3560                                                 -pnew->pv_line_lastfree;
3561                         }
3562 #endif
3563                         pv = pv_entry_rb_tree_RB_INSERT(&pmap->pm_pvroot, pnew);
3564                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, 1);
3565                         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
3566                         *isnew = 1;
3567
3568                         KASSERT(pv == NULL, ("pv insert failed %p->%p", pnew, pv));
3569                         return(pnew);
3570                 }
3571
3572                 /*
3573                  * We already have an entry, cleanup the staged pnew if
3574                  * we can get the lock, otherwise block and retry.
3575                  */
3576                 if (__predict_true(_pv_hold_try(pv PMAP_DEBUG_COPY))) {
3577                         if (pmap_excl)
3578                                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
3579                         else
3580                                 spin_unlock_shared(&pmap->pm_spin);
3581 #if 1
3582                         pnew = atomic_swap_ptr((void *)&md->gd_newpv, pnew);
3583                         if (pnew)
3584                                 zfree(pvzone, pnew);
3585 #else
3586                         crit_enter();
3587                         if (md->gd_newpv == NULL)
3588                                 md->gd_newpv = pnew;
3589                         else
3590                                 zfree(pvzone, pnew);
3591                         crit_exit();
3592 #endif
3593                         KKASSERT(pv->pv_pmap == pmap &&
3594                                  pv->pv_pindex == pindex);
3595                         *isnew = 0;
3596                         return(pv);
3597                 }
3598                 if (pmap_excl) {
3599                         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
3600                         _pv_lock(pv PMAP_DEBUG_COPY);
3601                         pv_put(pv);
3602                         spin_lock(&pmap->pm_spin);
3603                 } else {
3604                         spin_unlock_shared(&pmap->pm_spin);
3605                         _pv_lock(pv PMAP_DEBUG_COPY);
3606                         pv_put(pv);
3607                         spin_lock_shared(&pmap->pm_spin);
3608                 }
3609         }
3610         /* NOT REACHED */
3611 }
3612
3613 /*
3614  * Find the requested PV entry, returning a locked+held pv or NULL
3615  */
3616 static
3617 pv_entry_t
3618 _pv_get(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex, vm_pindex_t **pmarkp PMAP_DEBUG_DECL)
3619 {
3620         pv_entry_t pv;
3621         int pmap_excl = 0;
3622
3623         spin_lock_shared(&pmap->pm_spin);
3624         for (;;) {
3625                 /*
3626                  * Shortcut cache
3627                  */
3628                 pv = pv_entry_lookup(pmap, pindex);
3629                 if (pv == NULL) {
3630                         /*
3631                          * Block if there is ANY placemarker.  If we are to
3632                          * return it, we must also aquire the spot, so we
3633                          * have to block even if the placemarker is held on
3634                          * a different address.
3635                          *
3636                          * OPTIMIZATION: If pmarkp is passed as NULL the
3637                          * caller is just probing (or looking for a real
3638                          * pv_entry), and in this case we only need to check
3639                          * to see if the placemarker matches pindex.
3640                          */
3641                         vm_pindex_t *pmark;
3642
3643                         /*
3644                          * Requires exclusive pmap spinlock
3645                          */
3646                         if (pmap_excl == 0) {
3647                                 pmap_excl = 1;
3648                                 if (!spin_lock_upgrade_try(&pmap->pm_spin)) {
3649                                         spin_unlock_shared(&pmap->pm_spin);
3650                                         spin_lock(&pmap->pm_spin);
3651                                         continue;
3652                                 }
3653                         }
3654
3655                         pmark = pmap_placemarker_hash(pmap, pindex);
3656
3657                         if ((pmarkp && *pmark != PM_NOPLACEMARK) ||
3658                             ((*pmark ^ pindex) & ~PM_PLACEMARK_WAKEUP) == 0) {
3659                                 tsleep_interlock(pmark, 0);
3660                                 atomic_set_long(pmark, PM_PLACEMARK_WAKEUP);
3661                                 if ((pmarkp && *pmark != PM_NOPLACEMARK) ||
3662                                     ((*pmark ^ pindex) &
3663                                      ~PM_PLACEMARK_WAKEUP) == 0) {
3664                                         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
3665                                         tsleep(pmark, PINTERLOCKED, "pvpld", 0);
3666                                         spin_lock(&pmap->pm_spin);
3667                                 }
3668                                 continue;
3669                         }
3670                         if (pmarkp) {
3671                                 if (atomic_swap_long(pmark, pindex) !=
3672                                     PM_NOPLACEMARK) {
3673                                         panic("_pv_get: pmark race");
3674                                 }
3675                                 *pmarkp = pmark;
3676                         }
3677                         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
3678                         return NULL;
3679                 }
3680                 if (_pv_hold_try(pv PMAP_DEBUG_COPY)) {
3681                         if (pmap_excl)
3682                                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
3683                         else
3684                                 spin_unlock_shared(&pmap->pm_spin);
3685                         KKASSERT(pv->pv_pmap == pmap &&
3686                                  pv->pv_pindex == pindex);
3687                         return(pv);
3688                 }
3689                 if (pmap_excl) {
3690                         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
3691                         _pv_lock(pv PMAP_DEBUG_COPY);
3692                         pv_put(pv);
3693                         spin_lock(&pmap->pm_spin);
3694                 } else {
3695                         spin_unlock_shared(&pmap->pm_spin);
3696                         _pv_lock(pv PMAP_DEBUG_COPY);
3697                         pv_put(pv);
3698                         spin_lock_shared(&pmap->pm_spin);
3699                 }
3700         }
3701 }
3702
3703 /*
3704  * Lookup, hold, and attempt to lock (pmap,pindex).
3705  *
3706  * If the entry does not exist NULL is returned and *errorp is set to 0
3707  *
3708  * If the entry exists and could be successfully locked it is returned and
3709  * errorp is set to 0.
3710  *
3711  * If the entry exists but could NOT be successfully locked it is returned
3712  * held and *errorp is set to 1.
3713  *
3714  * If the entry is placemarked by someone else NULL is returned and *errorp
3715  * is set to 1.
3716  */
3717 static
3718 pv_entry_t
3719 pv_get_try(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex, vm_pindex_t **pmarkp, int *errorp)
3720 {
3721         pv_entry_t pv;
3722
3723         spin_lock_shared(&pmap->pm_spin);
3724
3725         pv = pv_entry_lookup(pmap, pindex);
3726         if (pv == NULL) {
3727                 vm_pindex_t *pmark;
3728
3729                 pmark = pmap_placemarker_hash(pmap, pindex);
3730
3731                 if (((*pmark ^ pindex) & ~PM_PLACEMARK_WAKEUP) == 0) {
3732                         *errorp = 1;
3733                 } else if (pmarkp &&
3734                            atomic_cmpset_long(pmark, PM_NOPLACEMARK, pindex)) {
3735                         *errorp = 0;
3736                 } else {
3737                         /*
3738                          * Can't set a placemark with a NULL pmarkp, or if
3739                          * pmarkp is non-NULL but we failed to set our
3740                          * placemark.
3741                          */
3742                         *errorp = 1;
3743                 }
3744                 if (pmarkp)
3745                         *pmarkp = pmark;
3746                 spin_unlock_shared(&pmap->pm_spin);
3747
3748                 return NULL;
3749         }
3750
3751         /*
3752          * XXX This has problems if the lock is shared, why?
3753          */
3754         if (pv_hold_try(pv)) {
3755                 spin_unlock_shared(&pmap->pm_spin);
3756                 *errorp = 0;
3757                 KKASSERT(pv->pv_pmap == pmap && pv->pv_pindex == pindex);
3758                 return(pv);     /* lock succeeded */
3759         }
3760         spin_unlock_shared(&pmap->pm_spin);
3761         *errorp = 1;
3762
3763         return (pv);            /* lock failed */
3764 }
3765
3766 /*
3767  * Lock a held pv, keeping the hold count
3768  */
3769 static
3770 void
3771 _pv_lock(pv_entry_t pv PMAP_DEBUG_DECL)
3772 {
3773         u_int count;
3774
3775         for (;;) {
3776                 count = pv->pv_hold;
3777                 cpu_ccfence();
3778                 if ((count & PV_HOLD_LOCKED) == 0) {
3779                         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count,
3780                                               count | PV_HOLD_LOCKED)) {
3781 #ifdef PMAP_DEBUG
3782                                 pv->pv_func = func;
3783                                 pv->pv_line = lineno;
3784 #endif
3785                                 return;
3786                         }
3787                         continue;
3788                 }
3789                 tsleep_interlock(pv, 0);
3790                 if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count,
3791                                       count | PV_HOLD_WAITING)) {
3792 #ifdef PMAP_DEBUG2
3793                         if (pmap_enter_debug > 0) {
3794                                 --pmap_enter_debug;
3795                                 kprintf("pv waiting on %s:%d\n",
3796                                         pv->pv_func, pv->pv_line);
3797                         }
3798 #endif
3799                         tsleep(pv, PINTERLOCKED, "pvwait", hz);
3800                 }
3801                 /* retry */
3802         }
3803 }
3804
3805 /*
3806  * Unlock a held and locked pv, keeping the hold count.
3807  */
3808 static
3809 void
3810 pv_unlock(pv_entry_t pv)
3811 {
3812         u_int count;
3813
3814         for (;;) {
3815                 count = pv->pv_hold;
3816                 cpu_ccfence();
3817                 KKASSERT((count & (PV_HOLD_LOCKED | PV_HOLD_MASK)) >=
3818                          (PV_HOLD_LOCKED | 1));
3819                 if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count,
3820                                       count &
3821                                       ~(PV_HOLD_LOCKED | PV_HOLD_WAITING))) {
3822                         if (count & PV_HOLD_WAITING)
3823                                 wakeup(pv);
3824                         break;
3825                 }
3826         }
3827 }
3828
3829 /*
3830  * Unlock and drop a pv.  If the pv is no longer associated with a pmap
3831  * and the hold count drops to zero we will free it.
3832  *
3833  * Caller should not hold any spin locks.  We are protected from hold races
3834  * by virtue of holds only occuring only with a pmap_spin or vm_page_spin
3835  * lock held.  A pv cannot be located otherwise.
3836  */
3837 static
3838 void
3839 pv_put(pv_entry_t pv)
3840 {
3841 #ifdef PMAP_DEBUG2
3842         if (pmap_enter_debug > 0) {
3843                 --pmap_enter_debug;
3844                 kprintf("pv_put pv=%p hold=%08x\n", pv, pv->pv_hold);
3845         }
3846 #endif
3847
3848         /*
3849          * Normal put-aways must have a pv_m associated with the pv,
3850          * but allow the case where the pv has been destructed due
3851          * to pmap_dynamic_delete.
3852          */
3853         KKASSERT(pv->pv_pmap == NULL || pv->pv_m != NULL);
3854
3855         /*
3856          * Fast - shortcut most common condition
3857          */
3858         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, PV_HOLD_LOCKED | 2, 1))
3859                 return;
3860
3861         /*
3862          * Slow
3863          */
3864         pv_unlock(pv);
3865         pv_drop(pv);
3866 }
3867
3868 /*
3869  * Remove the pmap association from a pv, require that pv_m already be removed,
3870  * then unlock and drop the pv.  Any pte operations must have already been
3871  * completed.  This call may result in a last-drop which will physically free
3872  * the pv.
3873  *
3874  * Removing the pmap association entails an additional drop.
3875  *
3876  * pv must be exclusively locked on call and will be disposed of on return.
3877  */
3878 static
3879 void
3880 _pv_free(pv_entry_t pv, pv_entry_t pvp PMAP_DEBUG_DECL)
3881 {
3882         pmap_t pmap;
3883
3884 #ifdef PMAP_DEBUG
3885         pv->pv_func_lastfree = func;
3886         pv->pv_line_lastfree = lineno;
3887 #endif
3888         KKASSERT(pv->pv_m == NULL);
3889         KKASSERT((pv->pv_hold & (PV_HOLD_LOCKED|PV_HOLD_MASK)) >=
3890                   (PV_HOLD_LOCKED|1));
3891         if ((pmap = pv->pv_pmap) != NULL) {
3892                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
3893                 KKASSERT(pv->pv_pmap == pmap);
3894                 if (pmap->pm_pvhint_pt == pv)
3895                         pmap->pm_pvhint_pt = NULL;
3896                 if (pmap->pm_pvhint_unused == pv)
3897                         pmap->pm_pvhint_unused = NULL;
3898                 pv_entry_rb_tree_RB_REMOVE(&pmap->pm_pvroot, pv);
3899                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
3900                 pv->pv_pmap = NULL;
3901                 pv->pv_pindex = 0;
3902                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
3903
3904                 /*
3905                  * Try to shortcut three atomic ops, otherwise fall through
3906                  * and do it normally.  Drop two refs and the lock all in
3907                  * one go.
3908                  */
3909                 if (pvp) {
3910                         if (vm_page_unwire_quick(pvp->pv_m))
3911                                 panic("_pv_free: bad wirecount on pvp");
3912                 }
3913                 if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, PV_HOLD_LOCKED | 2, 0)) {
3914 #ifdef PMAP_DEBUG2
3915                         if (pmap_enter_debug > 0) {
3916                                 --pmap_enter_debug;
3917                                 kprintf("pv_free: free pv %p\n", pv);
3918                         }
3919 #endif
3920                         zfree(pvzone, pv);
3921                         return;
3922                 }
3923                 pv_drop(pv);    /* ref for pv_pmap */
3924         }
3925         pv_unlock(pv);
3926         pv_drop(pv);
3927 }
3928
3929 /*
3930  * This routine is very drastic, but can save the system
3931  * in a pinch.
3932  */
3933 void
3934 pmap_collect(void)
3935 {
3936         int i;
3937         vm_page_t m;
3938         static int warningdone=0;
3939
3940         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
3941                 return;
3942         pmap_pagedaemon_waken = 0;
3943         if (warningdone < 5) {
3944                 kprintf("pmap_collect: pv_entries exhausted -- "
3945                         "suggest increasing vm.pmap_pv_entries above %ld\n",
3946                         vm_pmap_pv_entries);
3947                 warningdone++;
3948         }
3949
3950         for (i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
3951                 m = &vm_page_array[i];
3952                 if (m->wire_count || m->hold_count)
3953                         continue;
3954                 if (vm_page_busy_try(m, TRUE) == 0) {
3955                         if (m->wire_count == 0 && m->hold_count == 0) {
3956                                 pmap_remove_all(m);
3957                         }
3958                         vm_page_wakeup(m);
3959                 }
3960         }
3961 }
3962
3963 /*
3964  * Scan the pmap for active page table entries and issue a callback.
3965  * The callback must dispose of pte_pv, whos PTE entry is at *ptep in
3966  * its parent page table.
3967  *
3968  * pte_pv will be NULL if the page or page table is unmanaged.
3969  * pt_pv will point to the page table page containing the pte for the page.
3970  *
3971  * NOTE! If we come across an unmanaged page TABLE (verses an unmanaged page),
3972  *       we pass a NULL pte_pv and we pass a pt_pv pointing to the passed
3973  *       process pmap's PD and page to the callback function.  This can be
3974  *       confusing because the pt_pv is really a pd_pv, and the target page
3975  *       table page is simply aliased by the pmap and not owned by it.
3976  *
3977  * It is assumed that the start and end are properly rounded to the page size.
3978  *
3979  * It is assumed that PD pages and above are managed and thus in the RB tree,
3980  * allowing us to use RB_SCAN from the PD pages down for ranged scans.
3981  */
3982 struct pmap_scan_info {
3983         struct pmap *pmap;
3984         vm_offset_t sva;
3985         vm_offset_t eva;
3986         vm_pindex_t sva_pd_pindex;
3987         vm_pindex_t eva_pd_pindex;
3988         void (*func)(pmap_t, struct pmap_scan_info *,
3989                      vm_pindex_t *, pv_entry_t, vm_offset_t,
3990                      pt_entry_t *, void *);
3991         void *arg;
3992         pmap_inval_bulk_t bulk_core;
3993         pmap_inval_bulk_t *bulk;
3994         int count;
3995         int stop;
3996 };
3997
3998 static int pmap_scan_cmp(pv_entry_t pv, void *data);
3999 static int pmap_scan_callback(pv_entry_t pv, void *data);
4000
4001 static void
4002 pmap_scan(struct pmap_scan_info *info, int smp_inval)
4003 {
4004         struct pmap *pmap = info->pmap;
4005         pv_entry_t pt_pv;       /* A page table PV */
4006         pv_entry_t pte_pv;      /* A page table entry PV */
4007         vm_pindex_t *pte_placemark;
4008         vm_pindex_t *pt_placemark;
4009         pt_entry_t *ptep;
4010         pt_entry_t oldpte;
4011         struct pv_entry dummy_pv;
4012
4013         info->stop = 0;
4014         if (pmap == NULL)
4015                 return;
4016         if (info->sva == info->eva)
4017                 return;
4018         if (smp_inval) {
4019                 info->bulk = &info->bulk_core;
4020                 pmap_inval_bulk_init(&info->bulk_core, pmap);
4021         } else {
4022                 info->bulk = NULL;
4023         }
4024
4025         /*
4026          * Hold the token for stability; if the pmap is empty we have nothing
4027          * to do.
4028          */
4029 #if 0
4030         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0) {
4031                 return;
4032         }
4033 #endif
4034
4035         info->count = 0;
4036
4037         /*
4038          * Special handling for scanning one page, which is a very common
4039          * operation (it is?).
4040          *
4041          * NOTE: Locks must be ordered bottom-up. pte,pt,pd,pdp,pml4
4042          */
4043         if (info->sva + PAGE_SIZE == info->eva) {
4044                 if (info->sva >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
4045                         /*
4046                          * Kernel mappings do not track wire counts on
4047                          * page table pages and only maintain pd_pv and
4048                          * pte_pv levels so pmap_scan() works.
4049                          */
4050                         pt_pv = NULL;
4051                         pte_pv = pv_get(pmap, pmap_pte_pindex(info->sva),
4052                                         &pte_placemark);
4053                         KKASSERT(pte_pv == NULL);
4054                         ptep = vtopte(info->sva);
4055                 } else {
4056                         /*
4057                          * We hold pte_placemark across the operation for
4058                          * unmanaged pages.
4059                          *
4060                          * WARNING!  We must hold pt_placemark across the
4061                          *           *ptep test to prevent misintepreting
4062                          *           a non-zero *ptep as a shared page
4063                          *           table page.  Hold it across the function
4064                          *           callback as well for SMP safety.
4065                          */
4066                         pte_pv = pv_get(pmap, pmap_pte_pindex(info->sva),
4067                                         &pte_placemark);
4068                         KKASSERT(pte_pv == NULL);
4069                         pt_pv = pv_get(pmap, pmap_pt_pindex(info->sva),
4070                                        &pt_placemark);
4071                         if (pt_pv == NULL) {
4072 #if 0
4073                                 KKASSERT(0);
4074                                 pd_pv = pv_get(pmap,
4075                                                pmap_pd_pindex(info->sva),
4076                                                NULL);
4077                                 if (pd_pv) {
4078                                         ptep = pv_pte_lookup(pd_pv,
4079                                                     pmap_pt_index(info->sva));
4080                                         if (*ptep) {
4081                                                 info->func(pmap, info,
4082                                                      pt_placemark, pd_pv,
4083                                                      info->sva, ptep,
4084                                                      info->arg);
4085                                         } else {
4086                                                 pv_placemarker_wakeup(pmap,
4087                                                                   pt_placemark);
4088                                         }
4089                                         pv_put(pd_pv);
4090                                 } else {
4091                                         pv_placemarker_wakeup(pmap,
4092                                                               pt_placemark);
4093                                 }
4094 #else
4095                                 pv_placemarker_wakeup(pmap, pt_placemark);
4096 #endif
4097                                 pv_placemarker_wakeup(pmap, pte_placemark);
4098                                 goto fast_skip;
4099                         }
4100                         ptep = pv_pte_lookup(pt_pv, pmap_pte_index(info->sva));
4101                 }
4102
4103                 /*
4104                  * NOTE: *ptep can't be ripped out from under us if we hold
4105                  *       pte_pv (or pte_placemark) locked, but bits can
4106                  *       change.
4107                  */
4108                 oldpte = *ptep;
4109                 cpu_ccfence();
4110                 if (oldpte == 0) {
4111                         KKASSERT(pte_pv == NULL);
4112                         pv_placemarker_wakeup(pmap, pte_placemark);
4113                 } else {
4114                         KASSERT((oldpte & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) ==
4115                                 pmap->pmap_bits[PG_V_IDX],
4116                             ("badB *ptep %016lx/%016lx sva %016lx pte_pv NULL",
4117                             *ptep, oldpte, info->sva));
4118                         info->func(pmap, info, pte_placemark, pt_pv,
4119                                    info->sva, ptep, info->arg);
4120                 }
4121                 if (pt_pv)
4122                         pv_put(pt_pv);
4123 fast_skip:
4124                 pmap_inval_bulk_flush(info->bulk);
4125                 return;
4126         }
4127
4128         /*
4129          * Nominal scan case, RB_SCAN() for PD pages and iterate from
4130          * there.
4131          *
4132          * WARNING! eva can overflow our standard ((N + mask) >> bits)
4133          *          bounds, resulting in a pd_pindex of 0.  To solve the
4134          *          problem we use an inclusive range.
4135          */
4136         info->sva_pd_pindex = pmap_pd_pindex(info->sva);
4137         info->eva_pd_pindex = pmap_pd_pindex(info->eva - PAGE_SIZE);
4138
4139         if (info->sva >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
4140                 /*
4141                  * The kernel does not currently maintain any pv_entry's for
4142                  * higher-level page tables.
4143                  */
4144                 bzero(&dummy_pv, sizeof(dummy_pv));
4145                 dummy_pv.pv_pindex = info->sva_pd_pindex;
4146                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
4147                 while (dummy_pv.pv_pindex <= info->eva_pd_pindex) {
4148                         pmap_scan_callback(&dummy_pv, info);
4149                         ++dummy_pv.pv_pindex;
4150                         if (dummy_pv.pv_pindex < info->sva_pd_pindex) /*wrap*/
4151                                 break;
4152                 }
4153                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
4154         } else {
4155                 /*
4156                  * User page tables maintain local PML4, PDP, PD, and PT
4157                  * pv_entry's.  pv_entry's are not used for PTEs.
4158                  */
4159                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
4160                 pv_entry_rb_tree_RB_SCAN(&pmap->pm_pvroot, pmap_scan_cmp,
4161                                          pmap_scan_callback, info);
4162                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
4163         }
4164         pmap_inval_bulk_flush(info->bulk);
4165 }
4166
4167 /*
4168  * WARNING! pmap->pm_spin held
4169  *
4170  * WARNING! eva can overflow our standard ((N + mask) >> bits)
4171  *          bounds, resulting in a pd_pindex of 0.  To solve the
4172  *          problem we use an inclusive range.
4173  */
4174 static int
4175 pmap_scan_cmp(pv_entry_t pv, void *data)
4176 {
4177         struct pmap_scan_info *info = data;
4178         if (pv->pv_pindex < info->sva_pd_pindex)
4179                 return(-1);
4180         if (pv->pv_pindex > info->eva_pd_pindex)
4181                 return(1);
4182         return(0);
4183 }
4184
4185 /*
4186  * pmap_scan() by PDs
4187  *
4188  * WARNING! pmap->pm_spin held
4189  */
4190 static int
4191 pmap_scan_callback(pv_entry_t pv, void *data)
4192 {
4193         struct pmap_scan_info *info = data;
4194         struct pmap *pmap = info->pmap;
4195         pv_entry_t pd_pv;       /* A page directory PV */
4196         pv_entry_t pt_pv;       /* A page table PV */
4197         vm_pindex_t *pt_placemark;
4198         pt_entry_t *ptep;
4199         pt_entry_t oldpte;
4200         vm_offset_t sva;
4201         vm_offset_t eva;
4202         vm_offset_t va_next;
4203         vm_pindex_t pd_pindex;
4204         int error;
4205
4206         /*
4207          * Stop if requested
4208          */
4209         if (info->stop)
4210                 return -1;
4211
4212         /*
4213          * Pull the PD pindex from the pv before releasing the spinlock.
4214          *
4215          * WARNING: pv is faked for kernel pmap scans.
4216          */
4217         pd_pindex = pv->pv_pindex;
4218         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
4219         pv = NULL;      /* invalid after spinlock unlocked */
4220
4221         /*
4222          * Calculate the page range within the PD.  SIMPLE pmaps are
4223          * direct-mapped for the entire 2^64 address space.  Normal pmaps
4224          * reflect the user and kernel address space which requires
4225          * cannonicalization w/regards to converting pd_pindex's back
4226          * into addresses.
4227          */
4228         sva = (pd_pindex - pmap_pd_pindex(0)) << PDPSHIFT;
4229         if ((pmap->pm_flags & PMAP_FLAG_SIMPLE) == 0 &&
4230             (sva & PML4_SIGNMASK)) {
4231                 sva |= PML4_SIGNMASK;
4232         }
4233         eva = sva + NBPDP;      /* can overflow */
4234         if (sva < info->sva)
4235                 sva = info->sva;
4236         if (eva < info->sva || eva > info->eva)
4237                 eva = info->eva;
4238
4239         /*
4240          * NOTE: kernel mappings do not track page table pages, only
4241          *       terminal pages.
4242          *
4243          * NOTE: Locks must be ordered bottom-up. pte,pt,pd,pdp,pml4.
4244          *       However, for the scan to be efficient we try to
4245          *       cache items top-down.
4246          */
4247         pd_pv = NULL;
4248         pt_pv = NULL;
4249
4250         for (; sva < eva; sva = va_next) {
4251                 if (info->stop)
4252                         break;
4253                 if (sva >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
4254                         if (pt_pv) {
4255                                 pv_put(pt_pv);
4256                                 pt_pv = NULL;
4257                         }
4258                         goto kernel_skip;
4259                 }
4260
4261                 /*
4262                  * PD cache, scan shortcut if it doesn't exist.
4263                  */
4264                 if (pd_pv == NULL) {
4265                         pd_pv = pv_get(pmap, pmap_pd_pindex(sva), NULL);
4266                 } else if (pd_pv->pv_pmap != pmap ||
4267                            pd_pv->pv_pindex != pmap_pd_pindex(sva)) {
4268                         pv_put(pd_pv);
4269                         pd_pv = pv_get(pmap, pmap_pd_pindex(sva), NULL);
4270                 }
4271                 if (pd_pv == NULL) {
4272                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
4273                         if (va_next < sva)
4274                                 va_next = eva;
4275                         continue;
4276                 }
4277
4278                 /*
4279                  * PT cache
4280                  *
4281                  * NOTE: The cached pt_pv can be removed from the pmap when
4282                  *       pmap_dynamic_delete is enabled.
4283                  */
4284                 if (pt_pv && (pt_pv->pv_pmap != pmap ||
4285                               pt_pv->pv_pindex != pmap_pt_pindex(sva))) {
4286                         pv_put(pt_pv);
4287                         pt_pv = NULL;
4288                 }
4289                 if (pt_pv == NULL) {
4290                         pt_pv = pv_get_try(pmap, pmap_pt_pindex(sva),
4291                                            &pt_placemark, &error);
4292                         if (error) {
4293                                 pv_put(pd_pv);  /* lock order */
4294                                 pd_pv = NULL;
4295                                 if (pt_pv) {
4296                                         pv_lock(pt_pv);
4297                                         pv_put(pt_pv);
4298                                         pt_pv = NULL;
4299                                 } else {
4300                                         pv_placemarker_wait(pmap, pt_placemark);
4301                                 }
4302                                 va_next = sva;
4303                                 continue;
4304                         }
4305                         /* may have to re-check later if pt_pv is NULL here */
4306                 }
4307
4308                 /*
4309                  * If pt_pv is NULL we either have a shared page table
4310                  * page (NOT IMPLEMENTED XXX) and must issue a callback
4311                  * specific to that case, or there is no page table page.
4312                  *
4313                  * Either way we can skip the page table page.
4314                  *
4315                  * WARNING! pt_pv can also be NULL due to a pv creation
4316                  *          race where we find it to be NULL and then
4317                  *          later see a pte_pv.  But its possible the pt_pv
4318                  *          got created inbetween the two operations, so
4319                  *          we must check.
4320                  *
4321                  *          XXX This should no longer be the case because
4322                  *          we have pt_placemark.
4323                  */
4324                 if (pt_pv == NULL) {
4325 #if 0
4326                         /* XXX REMOVED */
4327                         /*
4328                          * Possible unmanaged (shared from another pmap)
4329                          * page table page.
4330                          *
4331                          * WARNING!  We must hold pt_placemark across the
4332                          *           *ptep test to prevent misintepreting
4333                          *           a non-zero *ptep as a shared page
4334                          *           table page.  Hold it across the function
4335                          *           callback as well for SMP safety.
4336                          */
4337                         KKASSERT(0);
4338                         ptep = pv_pte_lookup(pd_pv, pmap_pt_index(sva));
4339                         if (*ptep & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) {
4340                                 info->func(pmap, info, pt_placemark, pd_pv,
4341                                            sva, ptep, info->arg);
4342                         } else {
4343                                 pv_placemarker_wakeup(pmap, pt_placemark);
4344                         }
4345 #else
4346                         pv_placemarker_wakeup(pmap, pt_placemark);
4347 #endif
4348
4349                         /*
4350                          * Done, move to next page table page.
4351                          */
4352                         va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4353                         if (va_next < sva)
4354                                 va_next = eva;
4355                         continue;
4356                 }
4357
4358                 /*
4359                  * From this point in the loop testing pt_pv for non-NULL
4360                  * means we are in UVM, else if it is NULL we are in KVM.
4361                  *
4362                  * Limit our scan to either the end of the va represented
4363                  * by the current page table page, or to the end of the
4364                  * range being removed.
4365                  */
4366 kernel_skip:
4367                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4368                 if (va_next < sva)
4369                         va_next = eva;
4370                 if (va_next > eva)
4371                         va_next = eva;
4372
4373                 /*
4374                  * Scan the page table for pages.  Some pages may not be
4375                  * managed (might not have a pv_entry).
4376                  *
4377                  * There is no page table management for kernel pages so
4378                  * pt_pv will be NULL in that case, but otherwise pt_pv
4379                  * is non-NULL, locked, and referenced.
4380                  */
4381
4382                 /*
4383                  * At this point a non-NULL pt_pv means a UVA, and a NULL
4384                  * pt_pv means a KVA.
4385                  */
4386                 if (pt_pv)
4387                         ptep = pv_pte_lookup(pt_pv, pmap_pte_index(sva));
4388                 else
4389                         ptep = vtopte(sva);
4390
4391                 while (sva < va_next) {
4392                         vm_pindex_t *pte_placemark;
4393                         pv_entry_t pte_pv;
4394
4395                         /*
4396                          * Yield every 64 pages, stop if requested.
4397                          */
4398                         if ((++info->count & 63) == 0)
4399                                 lwkt_user_yield();
4400                         if (info->stop)
4401                                 break;
4402
4403                         /*
4404                          * We can shortcut our scan if *ptep == 0.  This is
4405                          * an unlocked check.
4406                          */
4407                         if (*ptep == 0) {
4408                                 sva += PAGE_SIZE;
4409                                 ++ptep;
4410                                 continue;
4411                         }
4412                         cpu_ccfence();
4413
4414                         /*
4415                          * Acquire the pte_placemark.  pte_pv's won't exist
4416                          * for leaf pages.
4417                          *
4418                          * A multitude of races are possible here so if we
4419                          * cannot lock definite state we clean out our cache
4420                          * and break the inner while() loop to force a loop
4421                          * up to the top of the for().
4422                          *
4423                          * XXX unlock/relock pd_pv, pt_pv, and re-test their
4424                          *     validity instead of looping up?
4425                          */
4426                         pte_pv = pv_get_try(pmap, pmap_pte_pindex(sva),
4427                                             &pte_placemark, &error);
4428                         KKASSERT(pte_pv == NULL);
4429                         if (error) {
4430                                 if (pd_pv) {
4431                                         pv_put(pd_pv);  /* lock order */
4432                                         pd_pv = NULL;
4433                                 }
4434                                 if (pt_pv) {
4435                                         pv_put(pt_pv);  /* lock order */
4436                                         pt_pv = NULL;
4437                                 }
4438                                 pv_placemarker_wait(pmap, pte_placemark);
4439                                 va_next = sva;          /* retry */
4440                                 break;
4441                         }
4442
4443                         /*
4444                          * Reload *ptep after successfully locking the
4445                          * pindex.
4446                          */
4447                         cpu_ccfence();
4448                         oldpte = *ptep;
4449                         if (oldpte == 0) {
4450                                 pv_placemarker_wakeup(pmap, pte_placemark);
4451                                 sva += PAGE_SIZE;
4452                                 ++ptep;
4453                                 continue;
4454                         }
4455
4456                         /*
4457                          * We can't hold pd_pv across the callback (because
4458                          * we don't pass it to the callback and the callback
4459                          * might deadlock)
4460                          */
4461                         if (pd_pv) {
4462                                 vm_page_wire_quick(pd_pv->pv_m);
4463                                 pv_unlock(pd_pv);
4464                         }
4465
4466                         /*
4467                          * Ready for the callback.  The locked placemarker
4468                          * is consumed by the callback.
4469                          */
4470                         if (oldpte & pmap->pmap_bits[PG_MANAGED_IDX]) {
4471                                 /*
4472                                  * Managed pte
4473                                  */
4474                                 KASSERT((oldpte & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]),
4475                                     ("badC *ptep %016lx/%016lx sva %016lx",
4476                                     *ptep, oldpte, sva));
4477                                 /*
4478                                  * We must unlock pd_pv across the callback
4479                                  * to avoid deadlocks on any recursive
4480                                  * disposal.  Re-check that it still exists
4481                                  * after re-locking.
4482                                  *
4483                                  * Call target disposes of pte_placemark
4484                                  * and may destroy but will not dispose
4485                                  * of pt_pv.
4486                                  */
4487                                 info->func(pmap, info, pte_placemark, pt_pv,
4488                                            sva, ptep, info->arg);
4489                         } else {
4490                                 /*
4491                                  * Unmanaged pte
4492                                  *
4493                                  * We must unlock pd_pv across the callback
4494                                  * to avoid deadlocks on any recursive
4495                                  * disposal.  Re-check that it still exists
4496                                  * after re-locking.
4497                                  *
4498                                  * Call target disposes of pte_placemark
4499                                  * and may destroy but will not dispose
4500                                  * of pt_pv.
4501                                  */
4502                                 KASSERT((oldpte & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]),
4503                                     ("badD *ptep %016lx/%016lx sva %016lx ",
4504                                      *ptep, oldpte, sva));
4505                                 info->func(pmap, info, pte_placemark, pt_pv,
4506                                            sva, ptep, info->arg);
4507                         }
4508                         if (pd_pv) {
4509                                 pv_lock(pd_pv);
4510                                 if (vm_page_unwire_quick(pd_pv->pv_m)) {
4511                                         panic("pmap_scan_callback: "
4512                                               "bad wirecount on pd_pv");
4513                                 }
4514                                 if (pd_pv->pv_pmap == NULL) {
4515                                         va_next = sva;          /* retry */
4516                                         break;
4517                                 }
4518                         }
4519
4520                         /*
4521                          * NOTE: The cached pt_pv can be removed from the
4522                          *       pmap when pmap_dynamic_delete is enabled,
4523                          *       which will cause ptep to become stale.
4524                          *
4525                          *       This also means that no pages remain under
4526                          *       the PT, so we can just break out of the inner
4527                          *       loop and let the outer loop clean everything
4528                          *       up.
4529                          */
4530                         if (pt_pv && pt_pv->pv_pmap != pmap)
4531                                 break;
4532                         sva += PAGE_SIZE;
4533                         ++ptep;
4534                 }
4535         }
4536         if (pd_pv) {
4537                 pv_put(pd_pv);
4538                 pd_pv = NULL;
4539         }
4540         if (pt_pv) {
4541                 pv_put(pt_pv);
4542                 pt_pv = NULL;
4543         }
4544         if ((++info->count & 7) == 0)
4545                 lwkt_user_yield();
4546
4547         /*
4548          * Relock before returning.
4549          */
4550         spin_lock(&pmap->pm_spin);
4551         return (0);
4552 }
4553
4554 void
4555 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4556 {
4557         struct pmap_scan_info info;
4558
4559         info.pmap = pmap;
4560         info.sva = sva;
4561         info.eva = eva;
4562         info.func = pmap_remove_callback;
4563         info.arg = NULL;
4564         pmap_scan(&info, 1);
4565 #if 0
4566         cpu_invltlb();
4567         if (eva - sva < 1024*1024) {
4568                 while (sva < eva) {
4569                         cpu_invlpg((void *)sva);
4570                         sva += PAGE_SIZE;
4571                 }
4572         }
4573 #endif
4574 }
4575
4576 static void
4577 pmap_remove_noinval(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4578 {
4579         struct pmap_scan_info info;
4580
4581         info.pmap = pmap;
4582         info.sva = sva;
4583         info.eva = eva;
4584         info.func = pmap_remove_callback;
4585         info.arg = NULL;
4586         pmap_scan(&info, 0);
4587 }
4588
4589 static void
4590 pmap_remove_callback(pmap_t pmap, struct pmap_scan_info *info,
4591                      vm_pindex_t *pte_placemark, pv_entry_t pt_pv,
4592                      vm_offset_t va, pt_entry_t *ptep, void *arg __unused)
4593 {
4594         pt_entry_t pte;
4595         vm_page_t oldm;
4596
4597         /*
4598          * Managed or unmanaged pte (pte_placemark is non-NULL)
4599          *
4600          * pt_pv's wire_count is still bumped by unmanaged pages
4601          * so we must decrement it manually.
4602          *
4603          * We have to unwire the target page table page.
4604          */
4605         pte = *ptep;
4606         if (pte & pmap->pmap_bits[PG_MANAGED_IDX]) {
4607                 oldm = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
4608                 atomic_add_long(&oldm->md.interlock_count, 1);
4609         } else {
4610                 oldm = NULL;
4611         }
4612
4613         pte = pmap_inval_bulk(info->bulk, va, ptep, 0);
4614         if (pte & pmap->pmap_bits[PG_MANAGED_IDX]) {
4615                 vm_page_t p;
4616
4617                 p = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
4618                 KKASSERT(pte & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]);
4619                 if (pte & pmap->pmap_bits[PG_M_IDX])
4620                         vm_page_dirty(p);
4621                 if (pte & pmap->pmap_bits[PG_A_IDX])
4622                         vm_page_flag_set(p, PG_REFERENCED);
4623
4624                 /*
4625                  * (p) is not hard-busied.
4626                  *
4627                  * We can safely clear PG_MAPPED and PG_WRITEABLE only
4628                  * if PG_MAPPEDMULTI is not set, atomically.
4629                  */
4630                 pmap_removed_pte(p, pte);
4631         }
4632         if (pte & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) {
4633                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
4634                 if (pt_pv && vm_page_unwire_quick(pt_pv->pv_m))
4635                         panic("pmap_remove: insufficient wirecount");
4636         }
4637         if (pte & pmap->pmap_bits[PG_W_IDX])
4638                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.wired_count, -1);
4639         if (pte & pmap->pmap_bits[PG_G_IDX])
4640                 cpu_invlpg((void *)va);
4641         pv_placemarker_wakeup(pmap, pte_placemark);
4642         if (oldm) {
4643                 if ((atomic_fetchadd_long(&oldm->md.interlock_count, -1) &
4644                      0x7FFFFFFFFFFFFFFFLU) == 0x4000000000000001LU) {
4645                         atomic_clear_long(&oldm->md.interlock_count,
4646                                           0x4000000000000000LU);
4647                         wakeup(&oldm->md.interlock_count);
4648                 }
4649         }
4650 }
4651
4652 /*
4653  * Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
4654  * Reflects back modify bits to the pager.
4655  *
4656  * This routine may not be called from an interrupt.
4657  *
4658  * The page must be busied by its caller, preventing new ptes from being
4659  * installed.  This allows us to assert that pmap_count is zero and safely
4660  * clear the MAPPED and WRITEABLE bits upon completion.
4661  */
4662 static
4663 void
4664 pmap_remove_all(vm_page_t m)
4665 {
4666         long icount;
4667         int retry;
4668
4669         if (__predict_false(!pmap_initialized))
4670                 return;
4671
4672         /*
4673          * pmap_count doesn't cover fictitious pages, but PG_MAPPED does
4674          * (albeit without certain race protections).
4675          */
4676 #if 0
4677         if (m->md.pmap_count == 0)
4678                 return;
4679 #endif
4680         if ((m->flags & PG_MAPPED) == 0)
4681                 return;
4682
4683         retry = ticks + hz * 60;
4684 again:
4685         PMAP_PAGE_BACKING_SCAN(m, NULL, ipmap, iptep, ipte, iva) {
4686                 if (!pmap_inval_smp_cmpset(ipmap, iva, iptep, ipte, 0))
4687                         PMAP_PAGE_BACKING_RETRY;
4688                 if (ipte & ipmap->pmap_bits[PG_MANAGED_IDX]) {
4689                         if (ipte & ipmap->pmap_bits[PG_M_IDX])
4690                                 vm_page_dirty(m);
4691                         if (ipte & ipmap->pmap_bits[PG_A_IDX])
4692                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
4693
4694                         /*
4695                          * NOTE: m is not hard-busied so it is not safe to
4696                          *       clear PG_MAPPED and PG_WRITEABLE on the 1->0
4697                          *       transition against them being set in
4698                          *       pmap_enter().
4699                          */
4700                         pmap_removed_pte(m, ipte);
4701                 }
4702
4703                 /*
4704                  * Cleanup various tracking counters.  pt_pv can't go away
4705                  * due to our wired ref.
4706                  */
4707                 if (ipmap != &kernel_pmap) {
4708                         pv_entry_t pt_pv;
4709
4710                         spin_lock_shared(&ipmap->pm_spin);
4711                         pt_pv = pv_entry_lookup(ipmap, pmap_pt_pindex(iva));
4712                         spin_unlock_shared(&ipmap->pm_spin);
4713
4714                         if (pt_pv) {
4715                                 if (vm_page_unwire_quick(pt_pv->pv_m)) {
4716                                         panic("pmap_remove_all: bad "
4717                                               "wire_count on pt_pv");
4718                                 }
4719                                 atomic_add_long(
4720                                         &ipmap->pm_stats.resident_count, -1);
4721                         }
4722                 }
4723                 if (ipte & ipmap->pmap_bits[PG_W_IDX])
4724                         atomic_add_long(&ipmap->pm_stats.wired_count, -1);
4725                 if (ipte & ipmap->pmap_bits[PG_G_IDX])
4726                         cpu_invlpg((void *)iva);
4727         } PMAP_PAGE_BACKING_DONE;
4728
4729         /*
4730          * If our scan lost a pte swap race oldm->md.interlock_count might
4731          * be set from the pmap_enter() code.  If so sleep a little and try
4732          * again.
4733          */
4734         icount = atomic_fetchadd_long(&m->md.interlock_count,
4735                                       0x8000000000000000LU) +
4736                  0x8000000000000000LU;
4737         cpu_ccfence();
4738         while (icount & 0x3FFFFFFFFFFFFFFFLU) {
4739                 tsleep_interlock(&m->md.interlock_count, 0);
4740                 if (atomic_fcmpset_long(&m->md.interlock_count, &icount,
4741                                         icount | 0x4000000000000000LU)) {
4742                         tsleep(&m->md.interlock_count, PINTERLOCKED,
4743                                "pgunm", 1);
4744                         icount = m->md.interlock_count;
4745                         if (retry - ticks > 0)
4746                                 goto again;
4747                         panic("pmap_remove_all: cannot return interlock_count "
4748                               "to 0 (%p, %ld)",
4749                               m, m->md.interlock_count);
4750                 }
4751         }
4752         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_MAPPEDMULTI | PG_WRITEABLE);
4753 }
4754
4755 /*
4756  * Removes the page from a particular pmap.
4757  *
4758  * The page must be busied by the caller.
4759  */
4760 void
4761 pmap_remove_specific(pmap_t pmap_match, vm_page_t m)
4762 {
4763         if (__predict_false(!pmap_initialized))
4764                 return;
4765
4766         /*
4767          * PG_MAPPED test works for both non-fictitious and fictitious pages.
4768          */
4769         if ((m->flags & PG_MAPPED) == 0)
4770                 return;
4771
4772         PMAP_PAGE_BACKING_SCAN(m, pmap_match, ipmap, iptep, ipte, iva) {
4773                 if (!pmap_inval_smp_cmpset(ipmap, iva, iptep, ipte, 0))
4774                         PMAP_PAGE_BACKING_RETRY;
4775                 if (ipte & ipmap->pmap_bits[PG_MANAGED_IDX]) {
4776                         if (ipte & ipmap->pmap_bits[PG_M_IDX])
4777                                 vm_page_dirty(m);
4778                         if (ipte & ipmap->pmap_bits[PG_A_IDX])
4779                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
4780
4781                         /*
4782                          * NOTE: m is not hard-busied so it is not safe to
4783                          *       clear PG_MAPPED and PG_WRITEABLE on the 1->0
4784                          *       transition against them being set in
4785                          *       pmap_enter().
4786                          */
4787                         pmap_removed_pte(m, ipte);
4788                 }
4789
4790                 /*
4791                  * Cleanup various tracking counters.  pt_pv can't go away
4792                  * due to our wired ref.
4793                  */
4794                 if (ipmap != &kernel_pmap) {
4795                         pv_entry_t pt_pv;
4796
4797                         spin_lock_shared(&ipmap->pm_spin);
4798                         pt_pv = pv_entry_lookup(ipmap, pmap_pt_pindex(iva));
4799                         spin_unlock_shared(&ipmap->pm_spin);
4800
4801                         if (pt_pv) {
4802                                 atomic_add_long(
4803                                         &ipmap->pm_stats.resident_count, -1);
4804                                 if (vm_page_unwire_quick(pt_pv->pv_m)) {
4805                                         panic("pmap_remove_specific: bad "
4806                                               "wire_count on pt_pv");
4807                                 }
4808                         }
4809                 }
4810                 if (ipte & ipmap->pmap_bits[PG_W_IDX])
4811                         atomic_add_long(&ipmap->pm_stats.wired_count, -1);
4812                 if (ipte & ipmap->pmap_bits[PG_G_IDX])
4813                         cpu_invlpg((void *)iva);
4814         } PMAP_PAGE_BACKING_DONE;
4815 }
4816
4817 /*
4818  * Set the physical protection on the specified range of this map
4819  * as requested.  This function is typically only used for debug watchpoints
4820  * and COW pages.
4821  *
4822  * This function may not be called from an interrupt if the map is
4823  * not the kernel_pmap.
4824  *
4825  * NOTE!  For shared page table pages we just unmap the page.
4826  */
4827 void
4828 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
4829 {
4830         struct pmap_scan_info info;
4831         /* JG review for NX */
4832
4833         if (pmap == NULL)
4834                 return;
4835         if ((prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) == VM_PROT_NONE) {
4836                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
4837                 return;
4838         }
4839         if (prot & VM_PROT_WRITE)
4840                 return;
4841         info.pmap = pmap;
4842         info.sva = sva;
4843         info.eva = eva;
4844         info.func = pmap_protect_callback;
4845         info.arg = &prot;
4846         pmap_scan(&info, 1);
4847 }
4848
4849 static
4850 void
4851 pmap_protect_callback(pmap_t pmap, struct pmap_scan_info *info,
4852                       vm_pindex_t *pte_placemark,
4853                       pv_entry_t pt_pv, vm_offset_t va,
4854                       pt_entry_t *ptep, void *arg __unused)
4855 {
4856         pt_entry_t pbits;
4857         pt_entry_t cbits;
4858         vm_page_t m;
4859
4860 again:
4861         pbits = *ptep;
4862         cpu_ccfence();
4863         cbits = pbits;
4864         if (pbits & pmap->pmap_bits[PG_MANAGED_IDX]) {
4865                 cbits &= ~pmap->pmap_bits[PG_A_IDX];
4866                 cbits &= ~pmap->pmap_bits[PG_M_IDX];
4867         }
4868         /* else unmanaged page, adjust bits, no wire changes */
4869
4870         if (ptep) {
4871                 cbits &= ~pmap->pmap_bits[PG_RW_IDX];
4872 #ifdef PMAP_DEBUG2
4873                 if (pmap_enter_debug > 0) {
4874                         --pmap_enter_debug;
4875                         kprintf("pmap_protect va=%lx ptep=%p "
4876                                 "pt_pv=%p cbits=%08lx\n",
4877                                 va, ptep, pt_pv, cbits
4878                         );
4879                 }
4880 #endif
4881                 if (pbits != cbits) {
4882                         if (!pmap_inval_smp_cmpset(pmap, va,
4883                                                    ptep, pbits, cbits)) {
4884                                 goto again;
4885                         }
4886                 }
4887                 if (pbits & pmap->pmap_bits[PG_MANAGED_IDX]) {
4888                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
4889                         if (pbits & pmap->pmap_bits[PG_A_IDX])
4890                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
4891                         if (pbits & pmap->pmap_bits[PG_M_IDX])
4892                                 vm_page_dirty(m);
4893                 }
4894         }
4895         pv_placemarker_wakeup(pmap, pte_placemark);
4896 }
4897
4898 /*
4899  * Insert the vm_page (m) at the virtual address (va), replacing any prior
4900  * mapping at that address.  Set protection and wiring as requested.
4901  *
4902  * If entry is non-NULL we check to see if the SEG_SIZE optimization is
4903  * possible.  If it is we enter the page into the appropriate shared pmap
4904  * hanging off the related VM object instead of the passed pmap, then we
4905  * share the page table page from the VM object's pmap into the current pmap.
4906  *
4907  * NOTE: This routine MUST insert the page into the pmap now, it cannot
4908  *       lazy-evaluate.
4909  */
4910 void
4911 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
4912            boolean_t wired, vm_map_entry_t entry)
4913 {
4914         pv_entry_t pt_pv;       /* page table */
4915         pv_entry_t pte_pv;      /* page table entry */
4916         vm_pindex_t *pte_placemark;
4917         pt_entry_t *ptep;
4918         pt_entry_t origpte;
4919         vm_paddr_t opa;
4920         vm_page_t oldm;
4921         pt_entry_t newpte;
4922         vm_paddr_t pa;
4923         int flags;
4924         int nflags;
4925
4926         if (pmap == NULL)
4927                 return;
4928         va = trunc_page(va);
4929 #ifdef PMAP_DIAGNOSTIC
4930         if (va >= KvaEnd)
4931                 panic("pmap_enter: toobig");
4932         if ((va >= UPT_MIN_ADDRESS) && (va < UPT_MAX_ADDRESS))
4933                 panic("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table "
4934                       "pages (va: 0x%lx)", va);
4935 #endif
4936         if (va < UPT_MAX_ADDRESS && pmap == &kernel_pmap) {
4937                 kprintf("Warning: pmap_enter called on UVA with "
4938                         "kernel_pmap\n");
4939 #ifdef DDB
4940                 db_print_backtrace();
4941 #endif
4942         }
4943         if (va >= UPT_MAX_ADDRESS && pmap != &kernel_pmap) {
4944                 kprintf("Warning: pmap_enter called on KVA without"
4945                         "kernel_pmap\n");
4946 #ifdef DDB
4947                 db_print_backtrace();
4948 #endif
4949         }
4950
4951         /*
4952          * Get the locked page table page (pt_pv) for our new page table
4953          * entry, allocating it if necessary.
4954          *
4955          * There is no pte_pv for a terminal pte so the terminal pte will
4956          * be locked via pte_placemark.
4957          *
4958          * Only MMU actions by the CPU itself can modify the ptep out from
4959          * under us.
4960          *
4961          * If the pmap is still being initialized we assume existing
4962          * page tables.
4963          *
4964          * NOTE: Kernel mapppings do not track page table pages
4965          *       (i.e. there is no pt_pv pt_pv structure).
4966          *
4967          * NOTE: origpte here is 'tentative', used only to check for
4968          *       the degenerate case where the entry already exists and
4969          *       matches.
4970          */
4971         if (__predict_false(pmap_initialized == FALSE)) {
4972                 pte_pv = NULL;
4973                 pt_pv = NULL;
4974                 pte_placemark = NULL;
4975                 ptep = vtopte(va);
4976                 origpte = *ptep;
4977         } else {
4978                 pte_pv = pv_get(pmap, pmap_pte_pindex(va), &pte_placemark);
4979                 KKASSERT(pte_pv == NULL);
4980                 if (va >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
4981                         pt_pv = NULL;
4982                         ptep = vtopte(va);
4983                 } else {
4984                         pt_pv = pmap_allocpte(pmap, pmap_pt_pindex(va), NULL);
4985                         ptep = pv_pte_lookup(pt_pv, pmap_pte_index(va));
4986                 }
4987                 origpte = *ptep;
4988                 cpu_ccfence();
4989         }
4990
4991         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4992
4993         /*
4994          * Calculate the new PTE.
4995          */
4996         newpte = (pt_entry_t)(pa | pte_prot(pmap, prot) |
4997                  pmap->pmap_bits[PG_V_IDX] | pmap->pmap_bits[PG_A_IDX]);
4998         if (wired)
4999                 newpte |= pmap->pmap_bits[PG_W_IDX];
5000         if (va < VM_MAX_USER_ADDRESS)
5001                 newpte |= pmap->pmap_bits[PG_U_IDX];
5002         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0)
5003                 newpte |= pmap->pmap_bits[PG_MANAGED_IDX];
5004 //      if (pmap == &kernel_pmap)
5005 //              newpte |= pgeflag;
5006         newpte |= pmap->pmap_cache_bits_pte[m->pat_mode];
5007
5008         /*
5009          * It is possible for multiple faults to occur in threaded
5010          * environments, the existing pte might be correct.
5011          */
5012         if (((origpte ^ newpte) &
5013             ~(pt_entry_t)(pmap->pmap_bits[PG_M_IDX] |
5014                           pmap->pmap_bits[PG_A_IDX])) == 0) {
5015                 goto done;
5016         }
5017
5018         /*
5019          * Adjust page flags.  The page is soft-busied or hard-busied, we
5020          * should be able to safely set PG_* flag bits even with the (shared)
5021          * soft-busy.
5022          *
5023          * The pmap_count and writeable_count is only tracked for
5024          * non-fictitious pages.  As a bit of a safety, bump pmap_count
5025          * and set the PG_* bits before mapping the page.  If another part
5026          * of the system does not properly hard-busy the page (against our
5027          * soft-busy or hard-busy) in order to remove mappings it might not
5028          * see the pte that we are about to add and thus will not be able to
5029          * drop pmap_count to 0.
5030          *
5031          * The PG_MAPPED and PG_WRITEABLE flags are set for any type of page.
5032          *
5033          * NOTE! PG_MAPPED and PG_WRITEABLE can only be cleared when
5034          *       the page is hard-busied AND pmap_count is 0.  This
5035          *       interlocks our setting of the flags here.
5036          */
5037         /*vm_page_spin_lock(m);*/
5038
5039         /*
5040          * In advanced mode we keep track of single mappings verses
5041          * multiple mappings in order to avoid unnecessary vm_page_protect()
5042          * calls (particularly on the kernel_map).
5043          *
5044          * If non-advanced mode we track the mapping count for similar effect.
5045          *
5046          * Avoid modifying the vm_page as much as possible, conditionalize
5047          * updates to reduce cache line ping-ponging.
5048          */
5049         flags = m->flags;
5050         cpu_ccfence();
5051         for (;;) {
5052                 nflags = PG_MAPPED;
5053                 if (newpte & pmap->pmap_bits[PG_RW_IDX])
5054                         nflags |= PG_WRITEABLE;
5055                 if (flags & PG_MAPPED)
5056                         nflags |= PG_MAPPEDMULTI;
5057                 if (flags == (flags | nflags))
5058                         break;
5059                 if (atomic_fcmpset_int(&m->flags, &flags, flags | nflags))
5060                         break;
5061         }
5062         /*vm_page_spin_unlock(m);*/
5063
5064         /*
5065          * A race can develop when replacing an existing mapping.  The new
5066          * page has been busied and the pte is placemark-locked, but the
5067          * old page could be ripped out from under us at any time by
5068          * a backing scan.
5069          *
5070          * If we do nothing, a concurrent backing scan may clear
5071          * PG_WRITEABLE and PG_MAPPED before we can act on oldm.
5072          */
5073         opa = origpte & PG_FRAME;
5074         if (opa && (origpte & pmap->pmap_bits[PG_MANAGED_IDX])) {
5075                 oldm = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
5076                 KKASSERT(opa == oldm->phys_addr);
5077                 KKASSERT(entry != NULL);
5078                 atomic_add_long(&oldm->md.interlock_count, 1);
5079         } else {
5080                 oldm = NULL;
5081         }
5082
5083         /*
5084          * Swap the new and old PTEs and perform any necessary SMP
5085          * synchronization.
5086          */
5087         if ((prot & VM_PROT_NOSYNC) || (opa == 0 && pt_pv != NULL)) {
5088                 /*
5089                  * Explicitly permitted to avoid pmap cpu mask synchronization
5090                  * or the prior content of a non-kernel-related pmap was
5091                  * invalid.
5092                  */
5093                 origpte = atomic_swap_long(ptep, newpte);
5094                 if (opa)
5095                         cpu_invlpg((void *)va);
5096         } else {
5097                 /*
5098                  * Not permitted to avoid pmap cpu mask synchronization
5099                  * or there prior content being replaced or this is a kernel
5100                  * related pmap.
5101                  *
5102                  * Due to other kernel optimizations, we cannot assume a
5103                  * 0->non_zero transition of *ptep can be done with a swap.
5104                  */
5105                 origpte = pmap_inval_smp(pmap, va, 1, ptep, newpte);
5106         }
5107         opa = origpte & PG_FRAME;
5108
5109 #ifdef PMAP_DEBUG2
5110         if (pmap_enter_debug > 0) {
5111                 --pmap_enter_debug;
5112                 kprintf("pmap_enter: va=%lx m=%p origpte=%lx newpte=%lx ptep=%p"
5113                         " pte_pv=%p pt_pv=%p opa=%lx prot=%02x\n",
5114                         va, m,
5115                         origpte, newpte, ptep,
5116                         pte_pv, pt_pv, opa, prot);
5117         }
5118 #endif
5119
5120         /*
5121          * Account for the changes in the pt_pv and pmap.
5122          *
5123          * Retain the same wiring count due to replacing an existing page,
5124          * or bump the wiring count for a new page.
5125          */
5126         if (pt_pv && opa == 0) {
5127                 vm_page_wire_quick(pt_pv->pv_m);
5128                 atomic_add_long(&pt_pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count, 1);
5129         }
5130         if (wired && (origpte & pmap->pmap_bits[PG_W_IDX]) == 0)
5131                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.wired_count, 1);
5132
5133         /*
5134          * Account for the removal of the old page.  pmap and pt_pv stats
5135          * have already been fully adjusted for both.
5136          *
5137          * WARNING! oldm is not soft or hard-busied.  The pte at worst can
5138          *          only be removed out from under us since we hold the
5139          *          placemarker.  So if it is still there, it must not have
5140          *          changed.
5141          *
5142          * WARNING! A backing scan can clear PG_WRITEABLE and/or PG_MAPPED
5143          *          and rip oldm away from us, possibly even freeing or
5144          *          paging it, and not setting our dirtying below.
5145          *
5146          *          To deal with this, oldm->md.interlock_count is bumped
5147          *          to indicate that we might (only might) have won the pte
5148          *          swap race, and then released below.
5149          */
5150         if (opa && (origpte & pmap->pmap_bits[PG_MANAGED_IDX])) {
5151                 KKASSERT(oldm == PHYS_TO_VM_PAGE(opa));
5152                 if (origpte & pmap->pmap_bits[PG_M_IDX])
5153                         vm_page_dirty(oldm);
5154                 if (origpte & pmap->pmap_bits[PG_A_IDX])
5155                         vm_page_flag_set(oldm, PG_REFERENCED);
5156
5157                 /*
5158                  * NOTE: oldm is not hard-busied so it is not safe to
5159                  *       clear PG_MAPPED and PG_WRITEABLE on the 1->0
5160                  *       transition against them being set in
5161                  *       pmap_enter().
5162                  */
5163                 pmap_removed_pte(oldm, origpte);
5164         }
5165         if (oldm) {
5166                 if ((atomic_fetchadd_long(&oldm->md.interlock_count, -1) &
5167                      0x7FFFFFFFFFFFFFFFLU) == 0x4000000000000001LU) {
5168                         atomic_clear_long(&oldm->md.interlock_count,
5169                                           0x4000000000000000LU);
5170                         wakeup(&oldm->md.interlock_count);
5171                 }
5172         }
5173
5174 done:
5175         KKASSERT((newpte & pmap->pmap_bits[PG_MANAGED_IDX]) == 0 ||
5176                  (m->flags & PG_MAPPED));
5177
5178         /*
5179          * Cleanup the pv entry, allowing other accessors.  If the new page
5180          * is not managed but we have a pte_pv (which was locking our
5181          * operation), we can free it now.  pte_pv->pv_m should be NULL.
5182          */
5183         if (pte_placemark)
5184                 pv_placemarker_wakeup(pmap, pte_placemark);
5185         if (pt_pv)
5186                 pv_put(pt_pv);
5187 }
5188
5189 /*
5190  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
5191  * to be used for panic dumps.
5192  *
5193  * The caller is responsible for calling smp_invltlb().
5194  */
5195 void *
5196 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, long i)
5197 {
5198         pmap_kenter_quick((vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
5199         return ((void *)crashdumpmap);
5200 }
5201
5202 #if 0
5203 #define MAX_INIT_PT (96)
5204
5205 /*
5206  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
5207  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
5208  * immediately after an mmap.
5209  */
5210 static int pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data);
5211 #endif
5212
5213 void
5214 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_map_entry_t entry,
5215                     vm_offset_t addr, vm_size_t size, int limit)
5216 {
5217 #if 0
5218         vm_prot_t prot = entry->protection;
5219         vm_object_t object = entry->ba.object;
5220         vm_pindex_t pindex = atop(entry->ba.offset + (addr - entry->ba.start));
5221         struct rb_vm_page_scan_info info;
5222         struct lwp *lp;
5223         vm_size_t psize;
5224
5225         /*
5226          * We can't preinit if read access isn't set or there is no pmap
5227          * or object.
5228          */
5229         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
5230                 return;
5231
5232         /*
5233          * We can't preinit if the pmap is not the current pmap
5234          */
5235         lp = curthread->td_lwp;
5236         if (lp == NULL || pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
5237                 return;
5238
5239         /*
5240          * Misc additional checks
5241          */
5242         psize = x86_64_btop(size);
5243
5244         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
5245                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
5246                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
5247                 return;
5248         }
5249
5250         if (pindex + psize > object->size) {
5251                 if (object->size < pindex)
5252                         return;           
5253                 psize = object->size - pindex;
5254         }
5255
5256         if (psize == 0)
5257                 return;
5258
5259         /*
5260          * If everything is segment-aligned do not pre-init here.  Instead
5261          * allow the normal vm_fault path to pass a segment hint to
5262          * pmap_enter() which will then use an object-referenced shared
5263          * page table page.
5264          */
5265         if ((addr & SEG_MASK) == 0 &&
5266             (ctob(psize) & SEG_MASK) == 0 &&
5267             (ctob(pindex) & SEG_MASK) == 0) {
5268                 return;
5269         }
5270
5271         /*
5272          * Use a red-black scan to traverse the requested range and load
5273          * any valid pages found into the pmap.
5274          *
5275          * We cannot safely scan the object's memq without holding the
5276          * object token.
5277          */
5278         info.start_pindex = pindex;
5279         info.end_pindex = pindex + psize - 1;
5280         info.limit = limit;
5281         info.mpte = NULL;
5282         info.addr = addr;
5283         info.pmap = pmap;
5284         info.object = object;
5285         info.entry = entry;
5286
5287         /*
5288          * By using the NOLK scan, the callback function must be sure
5289          * to return -1 if the VM page falls out of the object.
5290          */
5291         vm_object_hold_shared(object);
5292         vm_page_rb_tree_RB_SCAN_NOLK(&object->rb_memq, rb_vm_page_scancmp,
5293                                      pmap_object_init_pt_callback, &info);
5294         vm_object_drop(object);
5295 #endif
5296 }
5297
5298 #if 0
5299
5300 static
5301 int
5302 pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data)
5303 {
5304         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
5305         vm_pindex_t rel_index;
5306         int hard_busy;
5307
5308         /*
5309          * don't allow an madvise to blow away our really
5310          * free pages allocating pv entries.
5311          */
5312         if ((info->limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
5313                 vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
5314                     return(-1);
5315         }
5316
5317         /*
5318          * Ignore list markers and ignore pages we cannot instantly
5319          * busy (while holding the object token).
5320          */
5321         if (p->flags & PG_MARKER)
5322                 return 0;
5323         hard_busy = 0;
5324 again:
5325         if (hard_busy) {
5326                 if (vm_page_busy_try(p, TRUE))
5327                         return 0;
5328         } else {
5329                 if (vm_page_sbusy_try(p))
5330                         return 0;
5331         }
5332         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
5333             (p->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
5334                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE) {
5335                         if (hard_busy == 0) {
5336                                 vm_page_sbusy_drop(p);
5337                                 hard_busy = 1;
5338                                 goto again;
5339                         }
5340                         vm_page_deactivate(p);
5341                 }
5342                 rel_index = p->pindex - info->start_pindex;
5343                 pmap_enter(info->pmap, info->addr + x86_64_ptob(rel_index), p,
5344                            VM_PROT_READ, FALSE, info->entry);
5345         }
5346         if (hard_busy)
5347                 vm_page_wakeup(p);
5348         else
5349                 vm_page_sbusy_drop(p);
5350
5351         /*
5352          * We are using an unlocked scan (that is, the scan expects its
5353          * current element to remain in the tree on return).  So we have
5354          * to check here and abort the scan if it isn't.
5355          */
5356         if (p->object != info->object)
5357                 return -1;
5358         lwkt_yield();
5359         return(0);
5360 }
5361
5362 #endif
5363
5364 /*
5365  * Return TRUE if the pmap is in shape to trivially pre-fault the specified
5366  * address.
5367  *
5368  * Returns FALSE if it would be non-trivial or if a pte is already loaded
5369  * into the slot.
5370  *
5371  * The address must reside within a vm_map mapped range to ensure that the
5372  * page table doesn't get ripped out from under us.
5373  *
5374  * XXX This is safe only because page table pages are not freed.
5375  */
5376 int
5377 pmap_prefault_ok(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
5378 {
5379         pt_entry_t *pte;
5380
5381         /*spin_lock(&pmap->pm_spin);*/
5382         if ((pte = pmap_pte(pmap, addr)) != NULL) {
5383                 if (*pte & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) {
5384                         /*spin_unlock(&pmap->pm_spin);*/
5385                         return FALSE;
5386                 }
5387         }
5388         /*spin_unlock(&pmap->pm_spin);*/
5389         return TRUE;
5390 }
5391
5392 /*
5393  * Change the wiring attribute for a pmap/va pair.  The mapping must already
5394  * exist in the pmap.  The mapping may or may not be managed.  The wiring in
5395  * the page is not changed, the page is returned so the caller can adjust
5396  * its wiring (the page is not locked in any way).
5397  *
5398  * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to invalidate
5399  * TLB.  However, in an SMP environment we must use a locked bus cycle to
5400  * update the pte (if we are not using the pmap_inval_*() API that is)...
5401  * it's ok to do this for simple wiring changes.
5402  */
5403 vm_page_t
5404 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
5405 {
5406         pt_entry_t *ptep;
5407         pv_entry_t pt_pv;
5408         vm_paddr_t pa;
5409         vm_page_t m;
5410
5411         if (pmap == NULL)
5412                 return NULL;
5413
5414         /*
5415          * Assume elements in the kernel pmap are stable
5416          */
5417         if (pmap == &kernel_pmap) {
5418                 if (pmap_pt(pmap, va) == 0)
5419                         return NULL;
5420                 ptep = pmap_pte_quick(pmap, va);
5421                 if (pmap_pte_v(pmap, ptep)) {
5422                         if (pmap_pte_w(pmap, ptep))
5423                                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.wired_count,-1);
5424                         atomic_clear_long(ptep, pmap->pmap_bits[PG_W_IDX]);
5425                         pa = *ptep & PG_FRAME;
5426                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
5427                 } else {
5428                         m = NULL;
5429                 }
5430         } else {
5431                 /*
5432                  * We can only [un]wire pmap-local pages (we cannot wire
5433                  * shared pages)
5434                  */
5435                 pt_pv = pv_get(pmap, pmap_pt_pindex(va), NULL);
5436                 if (pt_pv == NULL)
5437                         return NULL;
5438
5439                 ptep = pv_pte_lookup(pt_pv, pmap_pte_index(va));
5440                 if ((*ptep & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) == 0) {
5441                         pv_put(pt_pv);
5442                         return NULL;
5443                 }
5444
5445                 if (pmap_pte_w(pmap, ptep)) {
5446                         atomic_add_long(&pt_pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count,
5447                                         -1);
5448                 }
5449                 /* XXX else return NULL so caller doesn't unwire m ? */
5450
5451                 atomic_clear_long(ptep, pmap->pmap_bits[PG_W_IDX]);
5452
5453                 pa = *ptep & PG_FRAME;
5454                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);        /* held by wired count */
5455                 pv_put(pt_pv);
5456         }
5457         return m;
5458 }
5459
5460 /*
5461  * Copy the range specified by src_addr/len from the source map to
5462  * the range dst_addr/len in the destination map.
5463  *
5464  * This routine is only advisory and need not do anything.
5465  */
5466 void
5467 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, 
5468           vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
5469 {
5470 }       
5471
5472 /*
5473  * pmap_zero_page:
5474  *
5475  *      Zero the specified physical page.
5476  *
5477  *      This function may be called from an interrupt and no locking is
5478  *      required.
5479  */
5480 void
5481 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
5482 {
5483         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(phys);
5484
5485         pagezero((void *)va);
5486 }
5487
5488 /*
5489  * pmap_zero_page:
5490  *
5491  *      Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
5492  *      its contents with bzero.
5493  *
5494  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
5495  */
5496 void
5497 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
5498 {
5499         vm_offset_t virt = PHYS_TO_DMAP(phys);
5500
5501         bzero((char *)virt + off, size);
5502 }
5503
5504 /*
5505  * pmap_copy_page:
5506  *
5507  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
5508  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
5509  *      is required.
5510  */
5511 void
5512 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
5513 {
5514         vm_offset_t src_virt, dst_virt;
5515
5516         src_virt = PHYS_TO_DMAP(src);
5517         dst_virt = PHYS_TO_DMAP(dst);
5518         bcopy((void *)src_virt, (void *)dst_virt, PAGE_SIZE);
5519 }
5520
5521 /*
5522  * pmap_copy_page_frag:
5523  *
5524  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
5525  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
5526  *      is required.
5527  */
5528 void
5529 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
5530 {
5531         vm_offset_t src_virt, dst_virt;
5532
5533         src_virt = PHYS_TO_DMAP(src);
5534         dst_virt = PHYS_TO_DMAP(dst);
5535
5536         bcopy((char *)src_virt + (src & PAGE_MASK),
5537               (char *)dst_virt + (dst & PAGE_MASK),
5538               bytes);
5539 }
5540
5541 /*
5542  * Remove all pages from specified address space this aids process exit
5543  * speeds.  Also, this code may be special cased for the current process
5544  * only.
5545  */
5546 void
5547 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
5548 {
5549         pmap_remove_noinval(pmap, sva, eva);
5550         cpu_invltlb();
5551 }
5552
5553 /*
5554  * pmap_testbit tests bits in pte's note that the testbit/clearbit
5555  * routines are inline, and a lot of things compile-time evaluate.
5556  *
5557  * Currently only used to test the 'M'odified bit.  If the page
5558  * is not PG_WRITEABLE, the 'M'odified bit cannot be set and we
5559  * return immediately.  Fictitious pages do not track this bit.
5560  */
5561 static
5562 boolean_t
5563 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
5564 {
5565         int res = FALSE;
5566
5567         if (__predict_false(!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS)))
5568                 return FALSE;
5569         /*
5570          * Nothing to do if all the mappings are already read-only.
5571          * The page's [M]odify bits have already been synchronized
5572          * to the vm_page_t and cleaned out.
5573          */
5574         if (bit == PG_M_IDX && (m->flags & PG_WRITEABLE) == 0)
5575                 return FALSE;
5576
5577         /*
5578          * Iterate the mapping
5579          */
5580         PMAP_PAGE_BACKING_SCAN(m, NULL, ipmap, iptep, ipte, iva) {
5581                 if (ipte & ipmap->pmap_bits[bit]) {
5582                         res = TRUE;
5583                         break;
5584                 }
5585         } PMAP_PAGE_BACKING_DONE;
5586         return res;
5587 }
5588
5589 /*
5590  * This routine is used to modify bits in ptes.  Only one bit should be
5591  * specified.  PG_RW requires special handling.  This call works with
5592  * any sort of mapped page.  PG_FICTITIOUS pages might not be optimal.
5593  *
5594  * Caller must NOT hold any spin locks
5595  * Caller must hold (m) hard-busied
5596  *
5597  * NOTE: When clearing PG_M we could also (not implemented) drop
5598  *       through to the PG_RW code and clear PG_RW too, forcing
5599  *       a fault on write to redetect PG_M for virtual kernels, but
5600  *       it isn't necessary since virtual kernels invalidate the
5601  *       pte when they clear the VPTE_M bit in their virtual page
5602  *       tables.
5603  *
5604  * NOTE: Does not re-dirty the page when clearing only PG_M.
5605  *
5606  * NOTE: Because we do not lock the pv, *pte can be in a state of
5607  *       flux.  Despite this the value of *pte is still somewhat
5608  *       related while we hold the vm_page spin lock.
5609  *
5610  *       *pte can be zero due to this race.  Since we are clearing
5611  *       bits we basically do no harm when this race occurs.
5612  */
5613 static __inline
5614 void
5615 pmap_clearbit(vm_page_t m, int bit_index)
5616 {
5617         pt_entry_t npte;
5618         int retry;
5619         long icount;
5620
5621         /*
5622          * Too early in the boot
5623          */
5624         if (__predict_false(!pmap_initialized)) {
5625                 if (bit_index == PG_RW_IDX)
5626                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
5627                 return;
5628         }
5629         if ((m->flags & (PG_MAPPED | PG_WRITEABLE)) == 0)
5630                 return;
5631
5632         /*
5633          * Being asked to clear other random bits, we don't track them
5634          * so we have to iterate.
5635          *
5636          * pmap_clear_reference() is called (into here) with the page
5637          * hard-busied to check whether the page is still mapped and
5638          * will clear PG_MAPPED and PG_WRITEABLE if it isn't.
5639          */
5640         if (bit_index != PG_RW_IDX) {
5641 #if 0
5642                 long icount;
5643
5644                 icount = 0;
5645 #endif
5646                 PMAP_PAGE_BACKING_SCAN(m, NULL, ipmap, iptep, ipte, iva) {
5647 #if 0
5648                         ++icount;
5649 #endif
5650                         if (ipte & ipmap->pmap_bits[bit_index]) {
5651                                 atomic_clear_long(iptep,
5652                                                   ipmap->pmap_bits[bit_index]);
5653                         }
5654                 } PMAP_PAGE_BACKING_DONE;
5655 #if 0
5656                 if (icount == 0) {
5657                         icount = atomic_fetchadd_long(&m->md.interlock_count,
5658                                                       0x8000000000000000LU);
5659                         if ((icount & 0x3FFFFFFFFFFFFFFFLU) == 0) {
5660                                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED |
5661                                                       PG_MAPPEDMULTI |
5662                                                       PG_WRITEABLE);
5663                         }
5664                 }
5665 #endif
5666                 return;
5667         }
5668
5669         /*
5670          * Being asked to clear the RW bit.
5671          *
5672          * Nothing to do if all the mappings are already read-only
5673          */
5674         if ((m->flags & PG_WRITEABLE) == 0)
5675                 return;
5676
5677         /*
5678          * Iterate the mappings and check.
5679          */
5680         retry = ticks + hz * 60;
5681 again:
5682         /*
5683          * Clear PG_RW. This also clears PG_M and marks the page dirty if
5684          * PG_M was set.
5685          *
5686          * Since the caller holds the page hard-busied we can safely clear
5687          * PG_WRITEABLE, and callers expect us to for the PG_RW_IDX path.
5688          */
5689         PMAP_PAGE_BACKING_SCAN(m, NULL, ipmap, iptep, ipte, iva) {
5690 #if 0
5691                 if ((ipte & ipmap->pmap_bits[PG_MANAGED_IDX]) == 0)
5692                         continue;
5693 #endif
5694                 if ((ipte & ipmap->pmap_bits[PG_RW_IDX]) == 0)
5695                         continue;
5696                 npte = ipte & ~(ipmap->pmap_bits[PG_RW_IDX] |
5697                                 ipmap->pmap_bits[PG_M_IDX]);
5698                 if (!pmap_inval_smp_cmpset(ipmap, iva, iptep, ipte, npte))
5699                         PMAP_PAGE_BACKING_RETRY;
5700                 if (ipte & ipmap->pmap_bits[PG_M_IDX])
5701                         vm_page_dirty(m);
5702
5703                 /*
5704                  * NOTE: m is not hard-busied so it is not safe to
5705                  *       clear PG_WRITEABLE on the 1->0 transition
5706                  *       against it being set in pmap_enter().
5707                  *
5708                  *       pmap_count and writeable_count are only applicable
5709                  *       to non-fictitious pages (PG_MANAGED_IDX from pte)
5710                  */
5711         } PMAP_PAGE_BACKING_DONE;
5712
5713         /*
5714          * If our scan lost a pte swap race oldm->md.interlock_count might
5715          * be set from the pmap_enter() code.  If so sleep a little and try
5716          * again.
5717          *
5718          * Use an atomic op to access interlock_count to ensure ordering.
5719          */
5720         icount = atomic_fetchadd_long(&m->md.interlock_count,
5721                                       0x8000000000000000LU) +
5722                  0x8000000000000000LU;
5723         cpu_ccfence();
5724         while (icount & 0x3FFFFFFFFFFFFFFFLU) {
5725                 tsleep_interlock(&m->md.interlock_count, 0);
5726                 if (atomic_fcmpset_long(&m->md.interlock_count, &icount,
5727                                         icount | 0x4000000000000000LU)) {
5728                         tsleep(&m->md.interlock_count, PINTERLOCKED,
5729                                "pgunm", 1);
5730                         icount = m->md.interlock_count;
5731                         if (retry - ticks > 0)
5732                                 goto again;
5733                         panic("pmap_clearbit: cannot return interlock_count "
5734                               "to 0 (%p, %ld)",
5735                               m, m->md.interlock_count);
5736                 }
5737         }
5738         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
5739 }
5740
5741 /*
5742  * Lower the permission for all mappings to a given page.
5743  *
5744  * Page must be hard-busied by caller.  Because the page is busied by the
5745  * caller, this should not be able to race a pmap_enter().
5746  */
5747 void
5748 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
5749 {
5750         /* JG NX support? */
5751         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
5752                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
5753                         /*
5754                          * NOTE: pmap_clearbit(.. PG_RW) also clears
5755                          *       the PG_WRITEABLE flag in (m).
5756                          */
5757                         pmap_clearbit(m, PG_RW_IDX);
5758                 } else {
5759                         pmap_remove_all(m);
5760                 }
5761         }
5762 }
5763
5764 vm_paddr_t
5765 pmap_phys_address(vm_pindex_t ppn)
5766 {
5767         return (x86_64_ptob(ppn));
5768 }
5769
5770 /*
5771  * Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
5772  * It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
5773  * is necessary that 0 only be returned when there are truly no
5774  * reference bits set.
5775  *
5776  * XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
5777  * should be tested and standardized at some point in the future for
5778  * optimal aging of shared pages.
5779  *
5780  * This routine may not block.
5781  */
5782 int
5783 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
5784 {
5785         int rval = 0;
5786         pt_entry_t npte;
5787
5788         if (__predict_false(!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS)))
5789                 return rval;
5790         PMAP_PAGE_BACKING_SCAN(m, NULL, ipmap, iptep, ipte, iva) {
5791                 if (ipte & ipmap->pmap_bits[PG_A_IDX]) {
5792                         npte = ipte & ~ipmap->pmap_bits[PG_A_IDX];
5793                         if (!atomic_cmpset_long(iptep, ipte, npte))
5794                                 PMAP_PAGE_BACKING_RETRY;
5795                         ++rval;
5796                         if (rval > 4)
5797                                 break;
5798                 }
5799         } PMAP_PAGE_BACKING_DONE;
5800         return rval;
5801 }
5802
5803 /*
5804  *      pmap_is_modified:
5805  *
5806  *      Return whether or not the specified physical page was modified
5807  *      in any physical maps.
5808  */
5809 boolean_t
5810 pmap_is_modified(vm_page_t m)
5811 {
5812         boolean_t res;
5813
5814         res = pmap_testbit(m, PG_M_IDX);
5815         return (res);
5816 }
5817
5818 /*
5819  * Clear the modify bit on the vm_page.
5820  *
5821  * The page must be hard-busied.
5822  */
5823 void
5824 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5825 {
5826         pmap_clearbit(m, PG_M_IDX);
5827 }
5828
5829 /*
5830  *      pmap_clear_reference:
5831  *
5832  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
5833  */
5834 void
5835 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
5836 {
5837         pmap_clearbit(m, PG_A_IDX);
5838 }
5839
5840 /*
5841  * Miscellaneous support routines follow
5842  */
5843
5844 static
5845 void
5846 x86_64_protection_init(void)
5847 {
5848         uint64_t *kp;
5849         int prot;
5850
5851         /*
5852          * NX supported? (boot time loader.conf override only)
5853          *
5854          * -1   Automatic (sets mode 1)
5855          *  0   Disabled
5856          *  1   NX implemented, differentiates PROT_READ vs PROT_READ|PROT_EXEC
5857          *  2   NX implemented for all cases
5858          */
5859         TUNABLE_INT_FETCH("machdep.pmap_nx_enable", &pmap_nx_enable);
5860         if ((amd_feature & AMDID_NX) == 0) {
5861                 pmap_bits_default[PG_NX_IDX] = 0;
5862                 pmap_nx_enable = 0;
5863         } else if (pmap_nx_enable < 0) {
5864                 pmap_nx_enable = 1;             /* default to mode 1 (READ) */
5865         }
5866
5867         /*
5868          * 0 is basically read-only access, but also set the NX (no-execute)
5869          * bit when VM_PROT_EXECUTE is not specified.
5870          */
5871         kp = protection_codes;
5872         for (prot = 0; prot < PROTECTION_CODES_SIZE; prot++) {
5873                 switch (prot) {
5874                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
5875                         /*
5876                          * This case handled elsewhere
5877                          */
5878                         *kp = 0;
5879                         break;
5880                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
5881                         /*
5882                          * Read-only is 0|NX    (pmap_nx_enable mode >= 1)
5883                          */
5884                         if (pmap_nx_enable >= 1)
5885                                 *kp = pmap_bits_default[PG_NX_IDX];
5886                         break;
5887                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
5888                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
5889                         /*
5890                          * Execute requires read access
5891                          */
5892                         *kp = 0;
5893                         break;
5894                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
5895                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
5896                         /*
5897                          * Write without execute is RW|NX
5898                          *                      (pmap_nx_enable mode >= 2)
5899                          */
5900                         *kp = pmap_bits_default[PG_RW_IDX];
5901                         if (pmap_nx_enable >= 2)
5902                                 *kp |= pmap_bits_default[PG_NX_IDX];
5903                         break;
5904                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
5905                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
5906                         /*
5907                          * Write with execute is RW
5908                          */
5909                         *kp = pmap_bits_default[PG_RW_IDX];
5910                         break;
5911                 }
5912                 ++kp;
5913         }
5914 }
5915
5916 /*
5917  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5918  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5919  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5920  * NOT real memory.
5921  *
5922  * NOTE: We can't use pgeflag unless we invalidate the pages one at
5923  *       a time.
5924  *
5925  * NOTE: The PAT attributes {WRITE_BACK, WRITE_THROUGH, UNCACHED, UNCACHEABLE}
5926  *       work whether the cpu supports PAT or not.  The remaining PAT
5927  *       attributes {WRITE_PROTECTED, WRITE_COMBINING} only work if the cpu
5928  *       supports PAT.
5929  */
5930 void *
5931 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5932 {
5933         return(pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
5934 }
5935
5936 void *
5937 pmap_mapdev_uncacheable(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5938 {
5939         return(pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
5940 }
5941
5942 void *
5943 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5944 {
5945         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
5946 }
5947
5948 /*
5949  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5950  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5951  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5952  * NOT real memory.
5953  */
5954 void *
5955 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5956 {
5957         vm_offset_t va, tmpva, offset;
5958         pt_entry_t *pte;
5959         vm_size_t tmpsize;
5960
5961         offset = pa & PAGE_MASK;
5962         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
5963
5964         va = kmem_alloc_nofault(&kernel_map, size, VM_SUBSYS_MAPDEV, PAGE_SIZE);
5965         if (va == 0)
5966                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
5967
5968         pa = pa & ~PAGE_MASK;
5969         for (tmpva = va, tmpsize = size; tmpsize > 0;) {
5970                 pte = vtopte(tmpva);
5971                 *pte = pa |
5972                     kernel_pmap.pmap_bits[PG_RW_IDX] |
5973                     kernel_pmap.pmap_bits[PG_V_IDX] | /* pgeflag | */
5974                     kernel_pmap.pmap_cache_bits_pte[mode];
5975                 tmpsize -= PAGE_SIZE;
5976                 tmpva += PAGE_SIZE;
5977                 pa += PAGE_SIZE;
5978         }
5979         pmap_invalidate_range(&kernel_pmap, va, va + size);
5980         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size);
5981
5982         return ((void *)(va + offset));
5983 }
5984
5985 void
5986 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5987 {
5988         vm_offset_t base, offset;
5989
5990         base = va & ~PAGE_MASK;
5991         offset = va & PAGE_MASK;
5992         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
5993         pmap_qremove(va, size >> PAGE_SHIFT);
5994         kmem_free(&kernel_map, base, size);
5995 }
5996
5997 /*
5998  * Sets the memory attribute for the specified page.
5999  */
6000 void
6001 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
6002 {
6003
6004     m->pat_mode = ma;
6005
6006     /*
6007      * If "m" is a normal page, update its direct mapping.  This update
6008      * can be relied upon to perform any cache operations that are
6009      * required for data coherence.
6010      */
6011     if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0)
6012         pmap_change_attr(PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m)), 1, m->pat_mode);
6013 }
6014
6015 /*
6016  * Change the PAT attribute on an existing kernel memory map.  Caller
6017  * must ensure that the virtual memory in question is not accessed
6018  * during the adjustment.
6019  *
6020  * If the va is within the DMAP we cannot use vtopte() because the DMAP
6021  * utilizes 2MB or 1GB pages.  2MB is forced atm so calculate the pd_entry
6022  * pointer based on that.
6023  */
6024 void
6025 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t count, int mode)
6026 {
6027         pt_entry_t *pte;
6028         vm_offset_t base;
6029         int changed = 0;
6030
6031         if (va == 0)
6032                 panic("pmap_change_attr: va is NULL");
6033         base = trunc_page(va);
6034
6035         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS) {
6036                 pd_entry_t *pd;
6037
6038                 KKASSERT(va < DMapMaxAddress);
6039                 pd = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(DMPDphys);
6040                 pd += (va - DMAP_MIN_ADDRESS) >> PDRSHIFT;
6041
6042                 while ((long)count > 0) {
6043                         *pd =
6044                            (*pd & ~(pd_entry_t)(kernel_pmap.pmap_cache_mask_pde)) |
6045                            kernel_pmap.pmap_cache_bits_pde[mode];
6046                         count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
6047                         va += NBPDR;
6048                         ++pd;
6049                 }
6050         } else {
6051                 while (count) {
6052                         pte = vtopte(va);
6053                         *pte =
6054                            (*pte & ~(pt_entry_t)(kernel_pmap.pmap_cache_mask_pte)) |
6055                            kernel_pmap.pmap_cache_bits_pte[mode];
6056                         --count;
6057                         va += PAGE_SIZE;
6058                 }
6059         }
6060
6061         changed = 1;    /* XXX: not optimal */
6062
6063         /*
6064          * Flush CPU caches if required to make sure any data isn't cached that
6065          * shouldn't be, etc.
6066          */
6067         if (changed) {
6068                 pmap_invalidate_range(&kernel_pmap, base, va);
6069                 pmap_invalidate_cache_range(base, va);
6070         }
6071 }
6072
6073 /*
6074  * perform the pmap work for mincore
6075  */
6076 int
6077 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
6078 {
6079         pt_entry_t *ptep, pte;
6080         vm_page_t m;
6081         int val = 0;
6082         
6083         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
6084
6085         if (ptep && (pte = *ptep) != 0) {
6086                 vm_offset_t pa;
6087
6088                 val = MINCORE_INCORE;
6089                 pa = pte & PG_FRAME;
6090                 if (pte & pmap->pmap_bits[PG_MANAGED_IDX])
6091                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
6092                 else
6093                         m = NULL;
6094
6095                 /*
6096                  * Modified by us
6097                  */
6098                 if (pte & pmap->pmap_bits[PG_M_IDX])
6099                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
6100
6101                 /*
6102                  * Modified by someone
6103                  */
6104                 else if (m && (m->dirty || pmap_is_modified(m)))
6105                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
6106
6107                 /*
6108                  * Referenced by us, or someone else.
6109                  */
6110                 if (pte & pmap->pmap_bits[PG_A_IDX]) {
6111                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
6112                 } else if (m && ((m->flags & PG_REFERENCED) ||
6113                                  pmap_ts_referenced(m))) {
6114                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
6115                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
6116                 }
6117         } 
6118         return val;
6119 }
6120
6121 /*
6122  * Replace p->p_vmspace with a new one.  If adjrefs is non-zero the new
6123  * vmspace will be ref'd and the old one will be deref'd.
6124  *
6125  * The vmspace for all lwps associated with the process will be adjusted
6126  * and cr3 will be reloaded if any lwp is the current lwp.
6127  *
6128  * The process must hold the vmspace->vm_map.token for oldvm and newvm
6129  */
6130 void
6131 pmap_replacevm(struct proc *p, struct vmspace *newvm, int adjrefs)
6132 {
6133         struct vmspace *oldvm;
6134         struct lwp *lp;
6135
6136         oldvm = p->p_vmspace;
6137         if (oldvm != newvm) {
6138                 if (adjrefs)
6139                         vmspace_ref(newvm);
6140                 p->p_vmspace = newvm;
6141                 KKASSERT(p->p_nthreads == 1);
6142                 lp = RB_ROOT(&p->p_lwp_tree);
6143                 pmap_setlwpvm(lp, newvm);
6144                 if (adjrefs)
6145                         vmspace_rel(oldvm);
6146         }
6147 }
6148
6149 /*
6150  * Set the vmspace for a LWP.  The vmspace is almost universally set the
6151  * same as the process vmspace, but virtual kernels need to swap out contexts
6152  * on a per-lwp basis.
6153  *
6154  * Caller does not necessarily hold any vmspace tokens.  Caller must control
6155  * the lwp (typically be in the context of the lwp).  We use a critical
6156  * section to protect against statclock and hardclock (statistics collection).
6157  */
6158 void
6159 pmap_setlwpvm(struct lwp *lp, struct vmspace *newvm)
6160 {
6161         struct vmspace *oldvm;
6162         struct pmap *pmap;
6163         thread_t td;
6164
6165         oldvm = lp->lwp_vmspace;
6166
6167         if (oldvm != newvm) {
6168                 crit_enter();
6169                 td = curthread;
6170                 KKASSERT((newvm->vm_refcnt & VM_REF_DELETED) == 0);
6171                 lp->lwp_vmspace = newvm;
6172                 if (td->td_lwp == lp) {
6173                         pmap = vmspace_pmap(newvm);
6174                         ATOMIC_CPUMASK_ORBIT(pmap->pm_active, mycpu->gd_cpuid);
6175                         if (pmap->pm_active_lock & CPULOCK_EXCL)
6176                                 pmap_interlock_wait(newvm);
6177 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
6178                         tlb_flush_count++;
6179 #endif
6180                         if (pmap->pmap_bits[TYPE_IDX] == REGULAR_PMAP) {
6181                                 td->td_pcb->pcb_cr3 = vtophys(pmap->pm_pml4);
6182                                 if (meltdown_mitigation && pmap->pm_pmlpv_iso) {
6183                                         td->td_pcb->pcb_cr3_iso =
6184                                                 vtophys(pmap->pm_pml4_iso);
6185                                         td->td_pcb->pcb_flags |= PCB_ISOMMU;
6186                                 } else {
6187                                         td->td_pcb->pcb_cr3_iso = 0;
6188                                         td->td_pcb->pcb_flags &= ~PCB_ISOMMU;
6189                                 }
6190                         } else if (pmap->pmap_bits[TYPE_IDX] == EPT_PMAP) {
6191                                 td->td_pcb->pcb_cr3 = KPML4phys;
6192                                 td->td_pcb->pcb_cr3_iso = 0;
6193                                 td->td_pcb->pcb_flags &= ~PCB_ISOMMU;
6194                         } else {
6195                                 panic("pmap_setlwpvm: unknown pmap type\n");
6196                         }
6197
6198                         /*
6199                          * The MMU separation fields needs to be updated.
6200                          * (it can't access the pcb directly from the
6201                          * restricted user pmap).
6202                          */
6203                         {
6204                                 struct trampframe *tramp;
6205
6206                                 tramp = &pscpu->trampoline;
6207                                 tramp->tr_pcb_cr3 = td->td_pcb->pcb_cr3;
6208                                 tramp->tr_pcb_cr3_iso = td->td_pcb->pcb_cr3_iso;
6209                                 tramp->tr_pcb_flags = td->td_pcb->pcb_flags;
6210                                 tramp->tr_pcb_rsp = (register_t)td->td_pcb;
6211                                 /* tr_pcb_rsp doesn't change */
6212                         }
6213
6214                         /*
6215                          * In kernel-land we always use the normal PML4E
6216                          * so the kernel is fully mapped and can also access
6217                          * user memory.
6218                          */
6219                         load_cr3(td->td_pcb->pcb_cr3);
6220                         pmap = vmspace_pmap(oldvm);
6221                         ATOMIC_CPUMASK_NANDBIT(pmap->pm_active,
6222                                                mycpu->gd_cpuid);
6223                 }
6224                 crit_exit();
6225         }
6226 }
6227
6228 /*
6229  * Called when switching to a locked pmap, used to interlock against pmaps
6230  * undergoing modifications to prevent us from activating the MMU for the
6231  * target pmap until all such modifications have completed.  We have to do
6232  * this because the thread making the modifications has already set up its
6233  * SMP synchronization mask.
6234  *
6235  * This function cannot sleep!
6236  *
6237  * No requirements.
6238  */
6239 void
6240 pmap_interlock_wait(struct vmspace *vm)
6241 {
6242         struct pmap *pmap = &vm->vm_pmap;
6243
6244         if (pmap->pm_active_lock & CPULOCK_EXCL) {
6245                 crit_enter();
6246                 KKASSERT(curthread->td_critcount >= 2);
6247                 DEBUG_PUSH_INFO("pmap_interlock_wait");
6248                 while (pmap->pm_active_lock & CPULOCK_EXCL) {
6249                         cpu_ccfence();
6250                         lwkt_process_ipiq();
6251                 }
6252                 DEBUG_POP_INFO();
6253                 crit_exit();
6254         }
6255 }
6256
6257 vm_offset_t
6258 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
6259 {
6260
6261         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) ||
6262             ((obj->type != OBJT_DEVICE) && (obj->type != OBJT_MGTDEVICE))) {
6263                 return addr;
6264         }
6265
6266         addr = roundup2(addr, NBPDR);
6267         return addr;
6268 }
6269
6270 /*
6271  * Used by kmalloc/kfree, page already exists at va
6272  */
6273 vm_page_t
6274 pmap_kvtom(vm_offset_t va)
6275 {
6276         pt_entry_t *ptep = vtopte(va);
6277
6278         return(PHYS_TO_VM_PAGE(*ptep & PG_FRAME));
6279 }
6280
6281 /*
6282  * Initialize machine-specific shared page directory support.  This
6283  * is executed when a VM object is created.
6284  */
6285 void
6286 pmap_object_init(vm_object_t object)
6287 {
6288 }
6289
6290 /*
6291  * Clean up machine-specific shared page directory support.  This
6292  * is executed when a VM object is destroyed.
6293  */
6294 void
6295 pmap_object_free(vm_object_t object)
6296 {
6297 }
6298
6299 /*
6300  * pmap_pgscan_callback - Used by pmap_pgscan to acquire the related
6301  * VM page and issue a pginfo->callback.
6302  */
6303 static
6304 void
6305 pmap_pgscan_callback(pmap_t pmap, struct pmap_scan_info *info,
6306                       vm_pindex_t *pte_placemark,
6307                       pv_entry_t pt_pv, vm_offset_t va,
6308                       pt_entry_t *ptep, void *arg)
6309 {
6310         struct pmap_pgscan_info *pginfo = arg;
6311         vm_page_t m;
6312         pt_entry_t pte;
6313
6314         pte = *ptep;
6315         cpu_ccfence();
6316
6317         if (pte & pmap->pmap_bits[PG_MANAGED_IDX]) {
6318                 /*
6319                  * Try to busy the page while we hold the pte_placemark locked.
6320                  */
6321                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(*ptep & PG_FRAME);
6322                 if (vm_page_busy_try(m, TRUE) == 0) {
6323                         if (m == PHYS_TO_VM_PAGE(*ptep & PG_FRAME)) {
6324                                 /*
6325                                  * The callback is issued with the pt_pv
6326                                  * unlocked.
6327                                  */
6328                                 pv_placemarker_wakeup(pmap, pte_placemark);
6329                                 if (pt_pv) {
6330                                         vm_page_wire_quick(pt_pv->pv_m);
6331                                         pv_unlock(pt_pv);
6332                                 }
6333                                 if (pginfo->callback(pginfo, va, m) < 0)
6334                                         info->stop = 1;
6335                                 if (pt_pv) {
6336                                         pv_lock(pt_pv);
6337                                         if (vm_page_unwire_quick(pt_pv->pv_m)) {
6338                                                 panic("pmap_pgscan: bad wire_"
6339                                                       "count on pt_pv");
6340                                         }
6341                                 }
6342                         } else {
6343                                 vm_page_wakeup(m);
6344                                 pv_placemarker_wakeup(pmap, pte_placemark);
6345                         }
6346                 } else {
6347                         ++pginfo->busycount;
6348                         pv_placemarker_wakeup(pmap, pte_placemark);
6349                 }
6350         } else {
6351                 /*
6352                  * Shared page table or unmanaged page (sharept or !sharept)
6353                  */
6354                 pv_placemarker_wakeup(pmap, pte_placemark);
6355         }
6356 }
6357
6358 void
6359 pmap_pgscan(struct pmap_pgscan_info *pginfo)
6360 {
6361         struct pmap_scan_info info;
6362
6363         pginfo->offset = pginfo->beg_addr;
6364         info.pmap = pginfo->pmap;
6365         info.sva = pginfo->beg_addr;
6366         info.eva = pginfo->end_addr;
6367         info.func = pmap_pgscan_callback;
6368         info.arg = pginfo;
6369         pmap_scan(&info, 0);
6370         if (info.stop == 0)
6371                 pginfo->offset = pginfo->end_addr;
6372 }
6373
6374 /*
6375  * Wait for a placemarker that we do not own to clear.  The placemarker
6376  * in question is not necessarily set to the pindex we want, we may have
6377  * to wait on the element because we want to reserve it ourselves.
6378  *
6379  * NOTE: PM_PLACEMARK_WAKEUP sets a bit which is already set in
6380  *       PM_NOPLACEMARK, so it does not interfere with placemarks
6381  *       which have already been woken up.
6382  *
6383  * NOTE: This routine is called without the pmap spin-lock and so can
6384  *       race changes to *pmark.  Due to the sensitivity of the routine
6385  *       to possible MULTIPLE interactions from other cpus, and the
6386  *       overloading of the WAKEUP bit on PM_NOPLACEMARK, we have to
6387  *       use a cmpset loop to avoid a race that might cause the WAKEUP
6388  *       bit to be lost.
6389  *
6390  * Caller is expected to retry its operation upon return.
6391  */
6392 static
6393 void
6394 pv_placemarker_wait(pmap_t pmap, vm_pindex_t *pmark)
6395 {
6396         vm_pindex_t mark;
6397
6398         mark = *pmark;
6399         cpu_ccfence();
6400         while (mark != PM_NOPLACEMARK) {
6401                 tsleep_interlock(pmark, 0);
6402                 if (atomic_fcmpset_long(pmark, &mark,
6403                                        mark | PM_PLACEMARK_WAKEUP)) {
6404                         tsleep(pmark, PINTERLOCKED, "pvplw", 0);
6405                         break;
6406                 }
6407         }
6408 }
6409
6410 /*
6411  * Wakeup a placemarker that we own.  Replace the entry with
6412  * PM_NOPLACEMARK and issue a wakeup() if necessary.
6413  */
6414 static
6415 void
6416 pv_placemarker_wakeup(pmap_t pmap, vm_pindex_t *pmark)
6417 {
6418         vm_pindex_t pindex;
6419
6420         pindex = atomic_swap_long(pmark, PM_NOPLACEMARK);
6421         KKASSERT(pindex != PM_NOPLACEMARK);
6422         if (pindex & PM_PLACEMARK_WAKEUP)
6423                 wakeup(pmark);
6424 }