]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/10.1.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
Copy stable/10@r272459 to releng/10.1 as part of
[FreeBSD/releng/10.1.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
9  * All rights reserved.
10  *
11  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
12  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
13  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
14  *
15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
16  * modification, are permitted provided that the following conditions
17  * are met:
18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
22  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
23  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
24  *    must display the following acknowledgement:
25  *      This product includes software developed by the University of
26  *      California, Berkeley and its contributors.
27  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
28  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
29  *    without specific prior written permission.
30  *
31  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
32  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
33  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
34  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
35  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
36  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
37  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
38  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
39  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
40  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
41  * SUCH DAMAGE.
42  *
43  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
44  */
45 /*-
46  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
47  * All rights reserved.
48  *
49  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
50  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
51  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
52  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
53  * CHATS research program.
54  *
55  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
56  * modification, are permitted provided that the following conditions
57  * are met:
58  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
59  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
60  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
61  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
62  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
63  *
64  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
65  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
66  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
67  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
68  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
69  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
70  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
71  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
72  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
73  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
74  * SUCH DAMAGE.
75  */
76
77 #include <sys/cdefs.h>
78 __FBSDID("$FreeBSD$");
79
80 /*
81  *      Manages physical address maps.
82  *
83  *      Since the information managed by this module is
84  *      also stored by the logical address mapping module,
85  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
86  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
87  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
88  *      requested.
89  *
90  *      In order to cope with hardware architectures which
91  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
92  *      this module may delay invalidate or reduced protection
93  *      operations until such time as they are actually
94  *      necessary.  This module is given full information as
95  *      to which processors are currently using which maps,
96  *      and to when physical maps must be made correct.
97  */
98
99 #include "opt_apic.h"
100 #include "opt_cpu.h"
101 #include "opt_pmap.h"
102 #include "opt_smp.h"
103 #include "opt_xbox.h"
104
105 #include <sys/param.h>
106 #include <sys/systm.h>
107 #include <sys/kernel.h>
108 #include <sys/ktr.h>
109 #include <sys/lock.h>
110 #include <sys/malloc.h>
111 #include <sys/mman.h>
112 #include <sys/msgbuf.h>
113 #include <sys/mutex.h>
114 #include <sys/proc.h>
115 #include <sys/rwlock.h>
116 #include <sys/sf_buf.h>
117 #include <sys/sx.h>
118 #include <sys/vmmeter.h>
119 #include <sys/sched.h>
120 #include <sys/sysctl.h>
121 #ifdef SMP
122 #include <sys/smp.h>
123 #else
124 #include <sys/cpuset.h>
125 #endif
126
127 #include <vm/vm.h>
128 #include <vm/vm_param.h>
129 #include <vm/vm_kern.h>
130 #include <vm/vm_page.h>
131 #include <vm/vm_map.h>
132 #include <vm/vm_object.h>
133 #include <vm/vm_extern.h>
134 #include <vm/vm_pageout.h>
135 #include <vm/vm_pager.h>
136 #include <vm/vm_radix.h>
137 #include <vm/vm_reserv.h>
138 #include <vm/uma.h>
139
140 #ifdef DEV_APIC
141 #include <sys/bus.h>
142 #include <machine/intr_machdep.h>
143 #include <machine/apicvar.h>
144 #endif
145 #include <machine/cpu.h>
146 #include <machine/cputypes.h>
147 #include <machine/md_var.h>
148 #include <machine/pcb.h>
149 #include <machine/specialreg.h>
150 #ifdef SMP
151 #include <machine/smp.h>
152 #endif
153
154 #ifdef XBOX
155 #include <machine/xbox.h>
156 #endif
157
158 #if !defined(CPU_DISABLE_SSE) && defined(I686_CPU)
159 #define CPU_ENABLE_SSE
160 #endif
161
162 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
163 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
164 #endif
165
166 #if !defined(DIAGNOSTIC)
167 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
168 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
169 #else
170 #define PMAP_INLINE     extern inline
171 #endif
172 #else
173 #define PMAP_INLINE
174 #endif
175
176 #ifdef PV_STATS
177 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
178 #else
179 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
180 #endif
181
182 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
183 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
184
185 /*
186  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
187  */
188 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
189 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
190
191 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
192 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
193 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
194 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
195 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
196
197 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
198     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
199 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
200
201 struct pmap kernel_pmap_store;
202 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
203 static struct pmaplist allpmaps;
204 static struct mtx allpmaps_lock;
205
206 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
207 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
208 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
209 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
210
211 static int nkpt = NKPT;
212 vm_offset_t kernel_vm_end = KERNBASE + NKPT * NBPDR;
213 extern u_int32_t KERNend;
214 extern u_int32_t KPTphys;
215
216 #ifdef PAE
217 pt_entry_t pg_nx;
218 static uma_zone_t pdptzone;
219 #endif
220
221 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
222
223 static int pat_works = 1;
224 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 1,
225     "Is page attribute table fully functional?");
226
227 static int pg_ps_enabled = 1;
228 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN, &pg_ps_enabled, 0,
229     "Are large page mappings enabled?");
230
231 #define PAT_INDEX_SIZE  8
232 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
233
234 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
235
236 /*
237  * Data for the pv entry allocation mechanism
238  */
239 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
240 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
241 static struct md_page *pv_table;
242 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
243
244 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
245 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
246 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
247
248 /*
249  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
250  */
251 struct sysmaps {
252         struct  mtx lock;
253         pt_entry_t *CMAP1;
254         pt_entry_t *CMAP2;
255         caddr_t CADDR1;
256         caddr_t CADDR2;
257 };
258 static struct sysmaps sysmaps_pcpu[MAXCPU];
259 pt_entry_t *CMAP3;
260 static pd_entry_t *KPTD;
261 caddr_t ptvmmap = 0;
262 caddr_t CADDR3;
263 struct msgbuf *msgbufp = 0;
264
265 /*
266  * Crashdump maps.
267  */
268 static caddr_t crashdumpmap;
269
270 static pt_entry_t *PMAP1 = 0, *PMAP2;
271 static pt_entry_t *PADDR1 = 0, *PADDR2;
272 #ifdef SMP
273 static int PMAP1cpu;
274 static int PMAP1changedcpu;
275 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
276            &PMAP1changedcpu, 0,
277            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
278 #endif
279 static int PMAP1changed;
280 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
281            &PMAP1changed, 0,
282            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
283 static int PMAP1unchanged;
284 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
285            &PMAP1unchanged, 0,
286            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
287 static struct mtx PMAP2mutex;
288
289 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
290 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
291 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
292 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
293 static boolean_t pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
294 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
295 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
296 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
297                     vm_offset_t va);
298 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
299
300 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
301 static boolean_t pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
302     vm_prot_t prot);
303 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
304     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
305 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
306 static int pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
307 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
308 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
309 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
310 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
311 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
312 static vm_page_t pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
313 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
314 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
315 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
316     vm_prot_t prot);
317 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
318 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
319     struct spglist *free);
320 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
321     struct spglist *free);
322 static void pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
323 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
324     struct spglist *free);
325 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
326                                         vm_offset_t va);
327 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
328 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
329     vm_page_t m);
330 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
331     pd_entry_t newpde);
332 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
333
334 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
335
336 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags);
337 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free);
338 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
339 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
340 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, struct spglist *);
341 #ifdef PAE
342 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait);
343 #endif
344 static void pmap_set_pg(void);
345
346 static __inline void pagezero(void *page);
347
348 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
349 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
350
351 /*
352  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
353  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
354  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
355  */
356 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
357
358 /*
359  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
360  *
361  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
362  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
363  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
364  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
365  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
366  *      (physical) address starting relative to 0]
367  */
368 void
369 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
370 {
371         vm_offset_t va;
372         pt_entry_t *pte, *unused;
373         struct sysmaps *sysmaps;
374         int i;
375
376         /*
377          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
378          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
379          * address space, because locore may not have mapped every physical
380          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
381          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
382          */
383         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
384
385         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
386
387         /*
388          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
389          */
390         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
391         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
392 #ifdef PAE
393         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
394 #endif
395         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
396         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
397
398         /*
399          * Initialize the global pv list lock.
400          */
401         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
402
403         LIST_INIT(&allpmaps);
404
405         /*
406          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
407          * preempted by smp_rendezvous_cpus().  Otherwise,
408          * pmap_update_pde_kernel() could access allpmaps while it is
409          * being changed.
410          */
411         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
412         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
413         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
414         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
415
416         /*
417          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
418          * mapping of pages.
419          */
420 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
421         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
422
423         va = virtual_avail;
424         pte = vtopte(va);
425
426         /*
427          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
428          * CMAP3 is used for the idle process page zeroing.
429          */
430         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
431                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[i];
432                 mtx_init(&sysmaps->lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
433                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP1, sysmaps->CADDR1, 1)
434                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP2, sysmaps->CADDR2, 1)
435         }
436         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1)
437
438         /*
439          * Crashdump maps.
440          */
441         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
442
443         /*
444          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
445          */
446         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
447
448         /*
449          * msgbufp is used to map the system message buffer.
450          */
451         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
452
453         /*
454          * KPTmap is used by pmap_kextract().
455          *
456          * KPTmap is first initialized by locore.  However, that initial
457          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
458          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
459          */
460         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
461
462         for (i = 0; i < NKPT; i++)
463                 KPTD[i] = (KPTphys + (i << PAGE_SHIFT)) | pgeflag | PG_RW | PG_V;
464
465         /*
466          * Adjust the start of the KPTD and KPTmap so that the implementation
467          * of pmap_kextract() and pmap_growkernel() can be made simpler.
468          */
469         KPTD -= KPTDI;
470         KPTmap -= i386_btop(KPTDI << PDRSHIFT);
471
472         /*
473          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
474          * respectively.
475          */
476         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
477         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
478
479         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
480
481         virtual_avail = va;
482
483         /*
484          * Leave in place an identity mapping (virt == phys) for the low 1 MB
485          * physical memory region that is used by the ACPI wakeup code.  This
486          * mapping must not have PG_G set. 
487          */
488 #ifdef XBOX
489         /* FIXME: This is gross, but needed for the XBOX. Since we are in such
490          * an early stadium, we cannot yet neatly map video memory ... :-(
491          * Better fixes are very welcome! */
492         if (!arch_i386_is_xbox)
493 #endif
494         for (i = 1; i < NKPT; i++)
495                 PTD[i] = 0;
496
497         /* Initialize the PAT MSR if present. */
498         pmap_init_pat();
499
500         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
501         pmap_set_pg();
502 }
503
504 /*
505  * Setup the PAT MSR.
506  */
507 void
508 pmap_init_pat(void)
509 {
510         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
511         uint64_t pat_msr;
512         u_long cr0, cr4;
513         int i;
514
515         /* Set default PAT index table. */
516         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
517                 pat_table[i] = -1;
518         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
519         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
520         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
521         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
522         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
523         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
524
525         /* Bail if this CPU doesn't implement PAT. */
526         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
527                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
528                         pat_index[i] = pat_table[i];
529                 pat_works = 0;
530                 return;
531         }
532
533         /*
534          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
535          * PAT entries.
536          *
537          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
538          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
539          * or Mode C Paging)
540          *
541          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
542          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
543          */
544         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
545             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
546                 pat_works = 0;
547
548         /* Initialize default PAT entries. */
549         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
550             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
551             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
552             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
553             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
554             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
555             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
556             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
557
558         if (pat_works) {
559                 /*
560                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
561                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
562                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
563                  */
564                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
565                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
566                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
567                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
568                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
569                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
570         } else {
571                 /*
572                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
573                  */
574                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
575                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
576                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
577         }
578
579         /* Disable PGE. */
580         cr4 = rcr4();
581         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
582
583         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
584         cr0 = rcr0();
585         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
586
587         /* Flushes caches and TLBs. */
588         wbinvd();
589         invltlb();
590
591         /* Update PAT and index table. */
592         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
593         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
594                 pat_index[i] = pat_table[i];
595
596         /* Flush caches and TLBs again. */
597         wbinvd();
598         invltlb();
599
600         /* Restore caches and PGE. */
601         load_cr0(cr0);
602         load_cr4(cr4);
603 }
604
605 /*
606  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
607  */
608 static void
609 pmap_set_pg(void)
610 {
611         pt_entry_t *pte;
612         vm_offset_t va, endva;
613
614         if (pgeflag == 0)
615                 return;
616
617         endva = KERNBASE + KERNend;
618
619         if (pseflag) {
620                 va = KERNBASE + KERNLOAD;
621                 while (va  < endva) {
622                         pdir_pde(PTD, va) |= pgeflag;
623                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
624                         va += NBPDR;
625                 }
626         } else {
627                 va = (vm_offset_t)btext;
628                 while (va < endva) {
629                         pte = vtopte(va);
630                         if (*pte)
631                                 *pte |= pgeflag;
632                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
633                         va += PAGE_SIZE;
634                 }
635         }
636 }
637
638 /*
639  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
640  */
641 void
642 pmap_page_init(vm_page_t m)
643 {
644
645         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
646         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
647 }
648
649 #ifdef PAE
650 static void *
651 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait)
652 {
653
654         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
655         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
656         return ((void *)kmem_alloc_contig(kernel_arena, bytes, wait, 0x0ULL,
657             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
658 }
659 #endif
660
661 /*
662  * ABuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
663  * Requirements:
664  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
665  *    are ever set, PG_V in particular.
666  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
667  *    on PAE systems.  This should be ok.
668  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
669  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
670  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
671  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
672  */
673 static vm_offset_t
674 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
675 {
676         pt_entry_t *pte;
677         vm_offset_t va;
678
679         va = *head;
680         if (va == 0)
681                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
682         pte = vtopte(va);
683         *head = *pte;
684         if (*head & PG_V)
685                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
686         *pte = 0;
687         return (va);
688 }
689
690 static void
691 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
692 {
693         pt_entry_t *pte;
694
695         if (va & PG_V)
696                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
697         pte = vtopte(va);
698         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
699         *head = va;
700 }
701
702 static void
703 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
704 {
705         int i;
706         vm_offset_t va;
707
708         *head = 0;
709         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
710                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
711                 pmap_ptelist_free(head, va);
712         }
713 }
714
715
716 /*
717  *      Initialize the pmap module.
718  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
719  *      system needs to map virtual memory.
720  */
721 void
722 pmap_init(void)
723 {
724         vm_page_t mpte;
725         vm_size_t s;
726         int i, pv_npg;
727
728         /*
729          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
730          * page table pages.
731          */ 
732         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
733                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + (i << PAGE_SHIFT));
734                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
735                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
736                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
737                 mpte->pindex = i + KPTDI;
738                 mpte->phys_addr = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
739         }
740
741         /*
742          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
743          * high water mark so that the system can recover from excessive
744          * numbers of pv entries.
745          */
746         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
747         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + cnt.v_page_count;
748         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
749         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
750         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
751
752         /*
753          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
754          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
755          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
756          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
757          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
758          * include at least one feature that is only supported by older Intel
759          * or newer AMD processors.
760          */
761         if (vm_guest == VM_GUEST_VM && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
762             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
763             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
764             AMDID2_FMA4)) == 0)
765                 workaround_erratum383 = 1;
766
767         /*
768          * Are large page mappings supported and enabled?
769          */
770         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
771         if (pseflag == 0)
772                 pg_ps_enabled = 0;
773         else if (pg_ps_enabled) {
774                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
775                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
776                 pagesizes[1] = NBPDR;
777         }
778
779         /*
780          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
781          */
782         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2);
783         pv_npg = round_4mpage(phys_avail[(i - 2) + 1]) / NBPDR;
784
785         /*
786          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
787          */
788         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
789         s = round_page(s);
790         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
791             M_WAITOK | M_ZERO);
792         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
793                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
794
795         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
796         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
797         if (pv_chunkbase == NULL)
798                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
799         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
800 #ifdef PAE
801         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
802             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
803             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
804         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
805 #endif
806 }
807
808
809 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
810         "Max number of PV entries");
811 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
812         "Page share factor per proc");
813
814 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
815     "2/4MB page mapping counters");
816
817 static u_long pmap_pde_demotions;
818 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
819     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
820
821 static u_long pmap_pde_mappings;
822 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
823     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
824
825 static u_long pmap_pde_p_failures;
826 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
827     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
828
829 static u_long pmap_pde_promotions;
830 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
831     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
832
833 /***************************************************
834  * Low level helper routines.....
835  ***************************************************/
836
837 /*
838  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
839  * caching mode.
840  */
841 int
842 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
843 {
844         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
845
846         if (mode < 0 || mode >= PAT_INDEX_SIZE || pat_index[mode] < 0)
847                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
848
849         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
850         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
851
852         /* Map the caching mode to a PAT index. */
853         pat_idx = pat_index[mode];
854
855         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
856         cache_bits = 0;
857         if (pat_idx & 0x4)
858                 cache_bits |= pat_flag;
859         if (pat_idx & 0x2)
860                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
861         if (pat_idx & 0x1)
862                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
863         return (cache_bits);
864 }
865
866 /*
867  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
868  */
869 static void
870 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
871 {
872         pd_entry_t *pde;
873         pmap_t pmap;
874         boolean_t PTD_updated;
875
876         PTD_updated = FALSE;
877         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
878         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
879                 if ((pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] &
880                     PG_FRAME))
881                         PTD_updated = TRUE;
882                 pde = pmap_pde(pmap, va);
883                 pde_store(pde, newpde);
884         }
885         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
886         KASSERT(PTD_updated,
887             ("pmap_kenter_pde: current page table is not in allpmaps"));
888 }
889
890 /*
891  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
892  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
893  * calling processor's TLB is affected.
894  *
895  * The calling thread must be pinned to a processor.
896  */
897 static void
898 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
899 {
900         u_long cr4;
901
902         if ((newpde & PG_PS) == 0)
903                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
904                 invlpg(va);
905         else if ((newpde & PG_G) == 0)
906                 /*
907                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
908                  * because there are too many to flush individually.
909                  */
910                 invltlb();
911         else {
912                 /*
913                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB,
914                  * including any global (PG_G) mappings.
915                  */
916                 cr4 = rcr4();
917                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
918                 /*
919                  * Although preemption at this point could be detrimental to
920                  * performance, it would not lead to an error.  PG_G is simply
921                  * ignored if CR4.PGE is clear.  Moreover, in case this block
922                  * is re-entered, the load_cr4() either above or below will
923                  * modify CR4.PGE flushing the TLB.
924                  */
925                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
926         }
927 }
928 #ifdef SMP
929 /*
930  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
931  *
932  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
933  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
934  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
935  * processor could cache an old, pre-update entry without being
936  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
937  * active on another processor after its pm_active field is checked by
938  * one of the following functions but before a store updating the page
939  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
940  * processor before its pm_active field is checked but due to
941  * speculative loads one of the following functions stills reads the
942  * pmap as inactive on the other processor.
943  * 
944  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
945  * immutable.  The kernel page table is always active on every
946  * processor.
947  */
948 void
949 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
950 {
951         cpuset_t other_cpus;
952         u_int cpuid;
953
954         sched_pin();
955         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
956                 invlpg(va);
957                 smp_invlpg(va);
958         } else {
959                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
960                 other_cpus = all_cpus;
961                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
962                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
963                         invlpg(va);
964                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
965                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
966                         smp_masked_invlpg(other_cpus, va);
967         }
968         sched_unpin();
969 }
970
971 void
972 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
973 {
974         cpuset_t other_cpus;
975         vm_offset_t addr;
976         u_int cpuid;
977
978         sched_pin();
979         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
980                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
981                         invlpg(addr);
982                 smp_invlpg_range(sva, eva);
983         } else {
984                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
985                 other_cpus = all_cpus;
986                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
987                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
988                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
989                                 invlpg(addr);
990                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
991                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
992                         smp_masked_invlpg_range(other_cpus, sva, eva);
993         }
994         sched_unpin();
995 }
996
997 void
998 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
999 {
1000         cpuset_t other_cpus;
1001         u_int cpuid;
1002
1003         sched_pin();
1004         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1005                 invltlb();
1006                 smp_invltlb();
1007         } else {
1008                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1009                 other_cpus = all_cpus;
1010                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1011                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1012                         invltlb();
1013                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1014                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
1015                         smp_masked_invltlb(other_cpus);
1016         }
1017         sched_unpin();
1018 }
1019
1020 void
1021 pmap_invalidate_cache(void)
1022 {
1023
1024         sched_pin();
1025         wbinvd();
1026         smp_cache_flush();
1027         sched_unpin();
1028 }
1029
1030 struct pde_action {
1031         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1032         vm_offset_t va;
1033         pd_entry_t *pde;
1034         pd_entry_t newpde;
1035         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1036 };
1037
1038 static void
1039 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1040 {
1041         struct pde_action *act = arg;
1042         pd_entry_t *pde;
1043         pmap_t pmap;
1044
1045         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1046
1047                 /*
1048                  * Elsewhere, this operation requires allpmaps_lock for
1049                  * synchronization.  Here, it does not because it is being
1050                  * performed in the context of an all_cpus rendezvous.
1051                  */
1052                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1053                         pde = pmap_pde(pmap, act->va);
1054                         pde_store(pde, act->newpde);
1055                 }
1056         }
1057 }
1058
1059 static void
1060 pmap_update_pde_user(void *arg)
1061 {
1062         struct pde_action *act = arg;
1063
1064         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1065                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1066 }
1067
1068 static void
1069 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1070 {
1071         struct pde_action *act = arg;
1072
1073         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1074                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1075 }
1076
1077 /*
1078  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1079  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1080  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1081  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1082  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1083  * hardware error.
1084  */
1085 static void
1086 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1087 {
1088         struct pde_action act;
1089         cpuset_t active, other_cpus;
1090         u_int cpuid;
1091
1092         sched_pin();
1093         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1094         other_cpus = all_cpus;
1095         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1096         if (pmap == kernel_pmap)
1097                 active = all_cpus;
1098         else
1099                 active = pmap->pm_active;
1100         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1101                 act.store = cpuid;
1102                 act.invalidate = active;
1103                 act.va = va;
1104                 act.pde = pde;
1105                 act.newpde = newpde;
1106                 CPU_SET(cpuid, &active);
1107                 smp_rendezvous_cpus(active,
1108                     smp_no_rendevous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1109                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1110                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1111         } else {
1112                 if (pmap == kernel_pmap)
1113                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1114                 else
1115                         pde_store(pde, newpde);
1116                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1117                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1118         }
1119         sched_unpin();
1120 }
1121 #else /* !SMP */
1122 /*
1123  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1124  * We inline these within pmap.c for speed.
1125  */
1126 PMAP_INLINE void
1127 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1128 {
1129
1130         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1131                 invlpg(va);
1132 }
1133
1134 PMAP_INLINE void
1135 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1136 {
1137         vm_offset_t addr;
1138
1139         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1140                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1141                         invlpg(addr);
1142 }
1143
1144 PMAP_INLINE void
1145 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1146 {
1147
1148         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1149                 invltlb();
1150 }
1151
1152 PMAP_INLINE void
1153 pmap_invalidate_cache(void)
1154 {
1155
1156         wbinvd();
1157 }
1158
1159 static void
1160 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1161 {
1162
1163         if (pmap == kernel_pmap)
1164                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1165         else
1166                 pde_store(pde, newpde);
1167         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1168                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1169 }
1170 #endif /* !SMP */
1171
1172 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1173
1174 void
1175 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1176 {
1177
1178         KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1179             ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1180         KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1181             ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1182
1183         if (cpu_feature & CPUID_SS)
1184                 ; /* If "Self Snoop" is supported, do nothing. */
1185         else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1186             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1187
1188 #ifdef DEV_APIC
1189                 /*
1190                  * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1191                  * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1192                  * range.  The local APIC is always uncached, so we
1193                  * don't need to flush for that range anyway.
1194                  */
1195                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1196                         return;
1197 #endif
1198                 /*
1199                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the mfence
1200                  * instruction to insure that previous stores are
1201                  * included in the write-back.  The processor
1202                  * propagates flush to other processors in the cache
1203                  * coherence domain.
1204                  */
1205                 mfence();
1206                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1207                         clflush(sva);
1208                 mfence();
1209         } else {
1210
1211                 /*
1212                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1213                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1214                  * Globally invalidate cache.
1215                  */
1216                 pmap_invalidate_cache();
1217         }
1218 }
1219
1220 void
1221 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1222 {
1223         int i;
1224
1225         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1226             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
1227                 pmap_invalidate_cache();
1228         } else {
1229                 for (i = 0; i < count; i++)
1230                         pmap_flush_page(pages[i]);
1231         }
1232 }
1233
1234 /*
1235  * Are we current address space or kernel?  N.B. We return FALSE when
1236  * a pmap's page table is in use because a kernel thread is borrowing
1237  * it.  The borrowed page table can change spontaneously, making any
1238  * dependence on its continued use subject to a race condition.
1239  */
1240 static __inline int
1241 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1242 {
1243
1244         return (pmap == kernel_pmap ||
1245             (pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace) &&
1246             (pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] & PG_FRAME)));
1247 }
1248
1249 /*
1250  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1251  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1252  */
1253 pt_entry_t *
1254 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1255 {
1256         pd_entry_t newpf;
1257         pd_entry_t *pde;
1258
1259         pde = pmap_pde(pmap, va);
1260         if (*pde & PG_PS)
1261                 return (pde);
1262         if (*pde != 0) {
1263                 /* are we current address space or kernel? */
1264                 if (pmap_is_current(pmap))
1265                         return (vtopte(va));
1266                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1267                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1268                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1269                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1270                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1271                 }
1272                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1273         }
1274         return (NULL);
1275 }
1276
1277 /*
1278  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1279  * being NULL.
1280  */
1281 static __inline void
1282 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1283 {
1284
1285         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1286                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1287 }
1288
1289 /*
1290  * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses to the
1291  * corresponding pages is subject to the situation described in the "AMD64
1292  * Architecture Programmer's Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23,
1293  * "7.3.1 Special Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG
1294  * right after modifying the PTE bits is crucial.
1295  */
1296 static __inline void
1297 invlcaddr(void *caddr)
1298 {
1299
1300         invlpg((u_int)caddr);
1301 }
1302
1303 /*
1304  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1305  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1306  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1307  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1308  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1309  *
1310  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1311  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1312  */
1313 static pt_entry_t *
1314 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1315 {
1316         pd_entry_t newpf;
1317         pd_entry_t *pde;
1318
1319         pde = pmap_pde(pmap, va);
1320         if (*pde & PG_PS)
1321                 return (pde);
1322         if (*pde != 0) {
1323                 /* are we current address space or kernel? */
1324                 if (pmap_is_current(pmap))
1325                         return (vtopte(va));
1326                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1327                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1328                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1329                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1330                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1331 #ifdef SMP
1332                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1333 #endif
1334                         invlcaddr(PADDR1);
1335                         PMAP1changed++;
1336                 } else
1337 #ifdef SMP
1338                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1339                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1340                         invlcaddr(PADDR1);
1341                         PMAP1changedcpu++;
1342                 } else
1343 #endif
1344                         PMAP1unchanged++;
1345                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1346         }
1347         return (0);
1348 }
1349
1350 /*
1351  *      Routine:        pmap_extract
1352  *      Function:
1353  *              Extract the physical page address associated
1354  *              with the given map/virtual_address pair.
1355  */
1356 vm_paddr_t 
1357 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1358 {
1359         vm_paddr_t rtval;
1360         pt_entry_t *pte;
1361         pd_entry_t pde;
1362
1363         rtval = 0;
1364         PMAP_LOCK(pmap);
1365         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1366         if (pde != 0) {
1367                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1368                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1369                 else {
1370                         pte = pmap_pte(pmap, va);
1371                         rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1372                         pmap_pte_release(pte);
1373                 }
1374         }
1375         PMAP_UNLOCK(pmap);
1376         return (rtval);
1377 }
1378
1379 /*
1380  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1381  *      Function:
1382  *              Atomically extract and hold the physical page
1383  *              with the given pmap and virtual address pair
1384  *              if that mapping permits the given protection.
1385  */
1386 vm_page_t
1387 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1388 {
1389         pd_entry_t pde;
1390         pt_entry_t pte, *ptep;
1391         vm_page_t m;
1392         vm_paddr_t pa;
1393
1394         pa = 0;
1395         m = NULL;
1396         PMAP_LOCK(pmap);
1397 retry:
1398         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1399         if (pde != 0) {
1400                 if (pde & PG_PS) {
1401                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1402                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1403                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1404                                         goto retry;
1405                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1406                                     (va & PDRMASK));
1407                                 vm_page_hold(m);
1408                         }
1409                 } else {
1410                         ptep = pmap_pte(pmap, va);
1411                         pte = *ptep;
1412                         pmap_pte_release(ptep);
1413                         if (pte != 0 &&
1414                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1415                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1416                                     &pa))
1417                                         goto retry;
1418                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1419                                 vm_page_hold(m);
1420                         }
1421                 }
1422         }
1423         PA_UNLOCK_COND(pa);
1424         PMAP_UNLOCK(pmap);
1425         return (m);
1426 }
1427
1428 /***************************************************
1429  * Low level mapping routines.....
1430  ***************************************************/
1431
1432 /*
1433  * Add a wired page to the kva.
1434  * Note: not SMP coherent.
1435  *
1436  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1437  */
1438 PMAP_INLINE void 
1439 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1440 {
1441         pt_entry_t *pte;
1442
1443         pte = vtopte(va);
1444         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1445 }
1446
1447 static __inline void
1448 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1449 {
1450         pt_entry_t *pte;
1451
1452         pte = vtopte(va);
1453         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1454 }
1455
1456 /*
1457  * Remove a page from the kernel pagetables.
1458  * Note: not SMP coherent.
1459  *
1460  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1461  */
1462 PMAP_INLINE void
1463 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1464 {
1465         pt_entry_t *pte;
1466
1467         pte = vtopte(va);
1468         pte_clear(pte);
1469 }
1470
1471 /*
1472  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1473  *      virtual address space.
1474  *
1475  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1476  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1477  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1478  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1479  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1480  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1481  *      region.
1482  */
1483 vm_offset_t
1484 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1485 {
1486         vm_offset_t va, sva;
1487         vm_paddr_t superpage_offset;
1488         pd_entry_t newpde;
1489
1490         va = *virt;
1491         /*
1492          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1493          * least one superpage mapping to be created?
1494          */ 
1495         superpage_offset = start & PDRMASK;
1496         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1497                 /*
1498                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1499                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1500                  */
1501                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1502                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1503                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1504                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1505         }
1506         sva = va;
1507         while (start < end) {
1508                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1509                     pseflag) {
1510                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1511                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1512                         newpde = start | PG_PS | pgeflag | PG_RW | PG_V;
1513                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1514                         va += NBPDR;
1515                         start += NBPDR;
1516                 } else {
1517                         pmap_kenter(va, start);
1518                         va += PAGE_SIZE;
1519                         start += PAGE_SIZE;
1520                 }
1521         }
1522         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1523         *virt = va;
1524         return (sva);
1525 }
1526
1527
1528 /*
1529  * Add a list of wired pages to the kva
1530  * this routine is only used for temporary
1531  * kernel mappings that do not need to have
1532  * page modification or references recorded.
1533  * Note that old mappings are simply written
1534  * over.  The page *must* be wired.
1535  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1536  */
1537 void
1538 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1539 {
1540         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1541         vm_page_t m;
1542
1543         oldpte = 0;
1544         pte = vtopte(sva);
1545         endpte = pte + count;
1546         while (pte < endpte) {
1547                 m = *ma++;
1548                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
1549                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1550                         oldpte |= *pte;
1551                         pte_store(pte, pa | pgeflag | PG_RW | PG_V);
1552                 }
1553                 pte++;
1554         }
1555         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1556                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1557                     PAGE_SIZE);
1558 }
1559
1560 /*
1561  * This routine tears out page mappings from the
1562  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1563  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1564  */
1565 void
1566 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1567 {
1568         vm_offset_t va;
1569
1570         va = sva;
1571         while (count-- > 0) {
1572                 pmap_kremove(va);
1573                 va += PAGE_SIZE;
1574         }
1575         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1576 }
1577
1578 /***************************************************
1579  * Page table page management routines.....
1580  ***************************************************/
1581 static __inline void
1582 pmap_free_zero_pages(struct spglist *free)
1583 {
1584         vm_page_t m;
1585
1586         while ((m = SLIST_FIRST(free)) != NULL) {
1587                 SLIST_REMOVE_HEAD(free, plinks.s.ss);
1588                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1589                 vm_page_free_toq(m);
1590         }
1591 }
1592
1593 /*
1594  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1595  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1596  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1597  */
1598 static __inline void
1599 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1600     boolean_t set_PG_ZERO)
1601 {
1602
1603         if (set_PG_ZERO)
1604                 m->flags |= PG_ZERO;
1605         else
1606                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1607         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1608 }
1609
1610 /*
1611  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1612  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1613  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1614  * ordered by this virtual address range.
1615  */
1616 static __inline int
1617 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1618 {
1619
1620         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1621         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
1622 }
1623
1624 /*
1625  * Looks for a page table page mapping the specified virtual address in the
1626  * specified pmap's collection of idle page table pages.  Returns NULL if there
1627  * is no page table page corresponding to the specified virtual address.
1628  */
1629 static __inline vm_page_t
1630 pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1631 {
1632
1633         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1634         return (vm_radix_lookup(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1635 }
1636
1637 /*
1638  * Removes the specified page table page from the specified pmap's collection
1639  * of idle page table pages.  The specified page table page must be a member of
1640  * the pmap's collection.
1641  */
1642 static __inline void
1643 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1644 {
1645
1646         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1647         vm_radix_remove(&pmap->pm_root, mpte->pindex);
1648 }
1649
1650 /*
1651  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1652  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1653  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1654  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1655  */
1656 static inline boolean_t
1657 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1658 {
1659
1660         --m->wire_count;
1661         if (m->wire_count == 0) {
1662                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1663                 return (TRUE);
1664         } else
1665                 return (FALSE);
1666 }
1667
1668 static void
1669 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1670 {
1671         vm_offset_t pteva;
1672
1673         /*
1674          * unmap the page table page
1675          */
1676         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1677         --pmap->pm_stats.resident_count;
1678
1679         /*
1680          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1681          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1682          * down is begun.
1683          */
1684         atomic_subtract_rel_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1685
1686         /*
1687          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1688          * take effect immediately.
1689          */
1690         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1691         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1692
1693         /* 
1694          * Put page on a list so that it is released after
1695          * *ALL* TLB shootdown is done
1696          */
1697         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1698 }
1699
1700 /*
1701  * After removing a page table entry, this routine is used to
1702  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1703  */
1704 static int
1705 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
1706 {
1707         pd_entry_t ptepde;
1708         vm_page_t mpte;
1709
1710         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1711                 return (0);
1712         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1713         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1714         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
1715 }
1716
1717 /*
1718  * Initialize the pmap for the swapper process.
1719  */
1720 void
1721 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1722 {
1723
1724         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1725         /*
1726          * Since the page table directory is shared with the kernel pmap,
1727          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
1728          * not need to be inserted into that list.
1729          */
1730         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1731 #ifdef PAE
1732         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1733 #endif
1734         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1735         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1736         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1737         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1738         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1739 }
1740
1741 /*
1742  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1743  * such as one in a vmspace structure.
1744  */
1745 int
1746 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1747 {
1748         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1749         vm_paddr_t pa;
1750         int i;
1751
1752         /*
1753          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1754          * page directory table.
1755          */
1756         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1757                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
1758                 if (pmap->pm_pdir == NULL)
1759                         return (0);
1760 #ifdef PAE
1761                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1762                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1763                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1764                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1765                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1766                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1767 #endif
1768                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
1769         }
1770         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
1771             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
1772
1773         /*
1774          * allocate the page directory page(s)
1775          */
1776         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
1777                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1778                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1779                 if (m == NULL)
1780                         VM_WAIT;
1781                 else {
1782                         ptdpg[i++] = m;
1783                 }
1784         }
1785
1786         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1787
1788         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1789                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1790                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
1791
1792         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1793         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1794         /* Copy the kernel page table directory entries. */
1795         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1796         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1797
1798         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1799         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1800                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]);
1801                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1802 #ifdef PAE
1803                 pmap->pm_pdpt[i] = pa | PG_V;
1804 #endif
1805         }
1806
1807         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1808         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1809         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1810
1811         return (1);
1812 }
1813
1814 /*
1815  * this routine is called if the page table page is not
1816  * mapped correctly.
1817  */
1818 static vm_page_t
1819 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags)
1820 {
1821         vm_paddr_t ptepa;
1822         vm_page_t m;
1823
1824         /*
1825          * Allocate a page table page.
1826          */
1827         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1828             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1829                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
1830                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1831                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1832                         VM_WAIT;
1833                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1834                         PMAP_LOCK(pmap);
1835                 }
1836
1837                 /*
1838                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1839                  * page may have been allocated.
1840                  */
1841                 return (NULL);
1842         }
1843         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1844                 pmap_zero_page(m);
1845
1846         /*
1847          * Map the pagetable page into the process address space, if
1848          * it isn't already there.
1849          */
1850
1851         pmap->pm_stats.resident_count++;
1852
1853         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1854         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1855                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1856
1857         return (m);
1858 }
1859
1860 static vm_page_t
1861 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
1862 {
1863         u_int ptepindex;
1864         pd_entry_t ptepa;
1865         vm_page_t m;
1866
1867         /*
1868          * Calculate pagetable page index
1869          */
1870         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1871 retry:
1872         /*
1873          * Get the page directory entry
1874          */
1875         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1876
1877         /*
1878          * This supports switching from a 4MB page to a
1879          * normal 4K page.
1880          */
1881         if (ptepa & PG_PS) {
1882                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
1883                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1884         }
1885
1886         /*
1887          * If the page table page is mapped, we just increment the
1888          * hold count, and activate it.
1889          */
1890         if (ptepa) {
1891                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
1892                 m->wire_count++;
1893         } else {
1894                 /*
1895                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
1896                  * been deallocated. 
1897                  */
1898                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1899                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
1900                         goto retry;
1901         }
1902         return (m);
1903 }
1904
1905
1906 /***************************************************
1907 * Pmap allocation/deallocation routines.
1908  ***************************************************/
1909
1910 #ifdef SMP
1911 /*
1912  * Deal with a SMP shootdown of other users of the pmap that we are
1913  * trying to dispose of.  This can be a bit hairy.
1914  */
1915 static cpuset_t *lazymask;
1916 static u_int lazyptd;
1917 static volatile u_int lazywait;
1918
1919 void pmap_lazyfix_action(void);
1920
1921 void
1922 pmap_lazyfix_action(void)
1923 {
1924
1925 #ifdef COUNT_IPIS
1926         (*ipi_lazypmap_counts[PCPU_GET(cpuid)])++;
1927 #endif
1928         if (rcr3() == lazyptd)
1929                 load_cr3(curpcb->pcb_cr3);
1930         CPU_CLR_ATOMIC(PCPU_GET(cpuid), lazymask);
1931         atomic_store_rel_int(&lazywait, 1);
1932 }
1933
1934 static void
1935 pmap_lazyfix_self(u_int cpuid)
1936 {
1937
1938         if (rcr3() == lazyptd)
1939                 load_cr3(curpcb->pcb_cr3);
1940         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, lazymask);
1941 }
1942
1943
1944 static void
1945 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1946 {
1947         cpuset_t mymask, mask;
1948         u_int cpuid, spins;
1949         int lsb;
1950
1951         mask = pmap->pm_active;
1952         while (!CPU_EMPTY(&mask)) {
1953                 spins = 50000000;
1954
1955                 /* Find least significant set bit. */
1956                 lsb = CPU_FFS(&mask);
1957                 MPASS(lsb != 0);
1958                 lsb--;
1959                 CPU_SETOF(lsb, &mask);
1960                 mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
1961 #ifdef PAE
1962                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdpt);
1963 #else
1964                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdir);
1965 #endif
1966                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1967
1968                 /* Use a cpuset just for having an easy check. */
1969                 CPU_SETOF(cpuid, &mymask);
1970                 if (!CPU_CMP(&mask, &mymask)) {
1971                         lazymask = &pmap->pm_active;
1972                         pmap_lazyfix_self(cpuid);
1973                 } else {
1974                         atomic_store_rel_int((u_int *)&lazymask,
1975                             (u_int)&pmap->pm_active);
1976                         atomic_store_rel_int(&lazywait, 0);
1977                         ipi_selected(mask, IPI_LAZYPMAP);
1978                         while (lazywait == 0) {
1979                                 ia32_pause();
1980                                 if (--spins == 0)
1981                                         break;
1982                         }
1983                 }
1984                 mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
1985                 if (spins == 0)
1986                         printf("pmap_lazyfix: spun for 50000000\n");
1987                 mask = pmap->pm_active;
1988         }
1989 }
1990
1991 #else   /* SMP */
1992
1993 /*
1994  * Cleaning up on uniprocessor is easy.  For various reasons, we're
1995  * unlikely to have to even execute this code, including the fact
1996  * that the cleanup is deferred until the parent does a wait(2), which
1997  * means that another userland process has run.
1998  */
1999 static void
2000 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
2001 {
2002         u_int cr3;
2003
2004         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
2005         if (cr3 == rcr3()) {
2006                 load_cr3(curpcb->pcb_cr3);
2007                 CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &pmap->pm_active);
2008         }
2009 }
2010 #endif  /* SMP */
2011
2012 /*
2013  * Release any resources held by the given physical map.
2014  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2015  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2016  */
2017 void
2018 pmap_release(pmap_t pmap)
2019 {
2020         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
2021         int i;
2022
2023         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2024             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2025             pmap->pm_stats.resident_count));
2026         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2027             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2028
2029         pmap_lazyfix(pmap);
2030         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2031         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
2032         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2033
2034         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2035                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] &
2036                     PG_FRAME);
2037
2038         bzero(pmap->pm_pdir + PTDPTDI, (nkpt + NPGPTD) *
2039             sizeof(*pmap->pm_pdir));
2040
2041         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2042
2043         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2044                 m = ptdpg[i];
2045 #ifdef PAE
2046                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2047                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2048 #endif
2049                 m->wire_count--;
2050                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2051                 vm_page_free_zero(m);
2052         }
2053 }
2054 \f
2055 static int
2056 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2057 {
2058         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2059
2060         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2061 }
2062 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2063     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2064
2065 static int
2066 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2067 {
2068         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2069
2070         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2071 }
2072 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2073     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2074
2075 /*
2076  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2077  */
2078 void
2079 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2080 {
2081         vm_paddr_t ptppaddr;
2082         vm_page_t nkpg;
2083         pd_entry_t newpdir;
2084
2085         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2086         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2087         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2088                 addr = kernel_map->max_offset;
2089         while (kernel_vm_end < addr) {
2090                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2091                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2092                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2093                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2094                                 break;
2095                         }
2096                         continue;
2097                 }
2098
2099                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2100                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2101                     VM_ALLOC_ZERO);
2102                 if (nkpg == NULL)
2103                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2104
2105                 nkpt++;
2106
2107                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2108                         pmap_zero_page(nkpg);
2109                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2110                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2111                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = pgeflag | newpdir;
2112
2113                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2114                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2115                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2116                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2117                         break;
2118                 }
2119         }
2120 }
2121
2122
2123 /***************************************************
2124  * page management routines.
2125  ***************************************************/
2126
2127 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2128 CTASSERT(_NPCM == 11);
2129 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2130
2131 static __inline struct pv_chunk *
2132 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2133 {
2134
2135         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2136 }
2137
2138 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2139
2140 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2141 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2142
2143 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2144         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2145         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2146         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2147         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2148 };
2149
2150 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2151         "Current number of pv entries");
2152
2153 #ifdef PV_STATS
2154 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2155
2156 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2157         "Current number of pv entry chunks");
2158 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2159         "Current number of pv entry chunks allocated");
2160 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2161         "Current number of pv entry chunks frees");
2162 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2163         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2164
2165 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2166 static int pv_entry_spare;
2167
2168 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2169         "Current number of pv entry frees");
2170 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2171         "Current number of pv entry allocs");
2172 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2173         "Current number of spare pv entries");
2174 #endif
2175
2176 /*
2177  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2178  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2179  * another pv entry chunk.
2180  */
2181 static vm_page_t
2182 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2183 {
2184         struct pch newtail;
2185         struct pv_chunk *pc;
2186         struct md_page *pvh;
2187         pd_entry_t *pde;
2188         pmap_t pmap;
2189         pt_entry_t *pte, tpte;
2190         pv_entry_t pv;
2191         vm_offset_t va;
2192         vm_page_t m, m_pc;
2193         struct spglist free;
2194         uint32_t inuse;
2195         int bit, field, freed;
2196
2197         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2198         pmap = NULL;
2199         m_pc = NULL;
2200         SLIST_INIT(&free);
2201         TAILQ_INIT(&newtail);
2202         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2203             SLIST_EMPTY(&free))) {
2204                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2205                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2206                         if (pmap != NULL) {
2207                                 pmap_invalidate_all(pmap);
2208                                 if (pmap != locked_pmap)
2209                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2210                         }
2211                         pmap = pc->pc_pmap;
2212                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2213                         if (pmap > locked_pmap)
2214                                 PMAP_LOCK(pmap);
2215                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2216                                 pmap = NULL;
2217                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2218                                 continue;
2219                         }
2220                 }
2221
2222                 /*
2223                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2224                  */
2225                 freed = 0;
2226                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2227                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2228                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2229                                 bit = bsfl(inuse);
2230                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2231                                 va = pv->pv_va;
2232                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2233                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2234                                         continue;
2235                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2236                                 tpte = *pte;
2237                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2238                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2239                                 pmap_pte_release(pte);
2240                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2241                                         continue;
2242                                 KASSERT(tpte != 0,
2243                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2244                                     pmap, va));
2245                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2246                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2247                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2248                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2249                                         vm_page_dirty(m);
2250                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2251                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2252                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2253                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2254                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2255                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2256                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2257                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2258                                                     PGA_WRITEABLE);
2259                                         }
2260                                 }
2261                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2262                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2263                                 freed++;
2264                         }
2265                 }
2266                 if (freed == 0) {
2267                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2268                         continue;
2269                 }
2270                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2271                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2272                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2273                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2274                 pv_entry_count -= freed;
2275                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2276                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2277                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2278                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2279                                     pc_list);
2280                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2281
2282                                 /*
2283                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2284                                  * sufficient.
2285                                  */
2286                                 if (pmap == locked_pmap)
2287                                         goto out;
2288                                 break;
2289                         }
2290                 if (field == _NPCM) {
2291                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2292                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2293                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2294                         /* Entire chunk is free; return it. */
2295                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2296                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2297                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2298                         break;
2299                 }
2300         }
2301 out:
2302         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2303         if (pmap != NULL) {
2304                 pmap_invalidate_all(pmap);
2305                 if (pmap != locked_pmap)
2306                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2307         }
2308         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2309                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2310                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2311                 /* Recycle a freed page table page. */
2312                 m_pc->wire_count = 1;
2313                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2314         }
2315         pmap_free_zero_pages(&free);
2316         return (m_pc);
2317 }
2318
2319 /*
2320  * free the pv_entry back to the free list
2321  */
2322 static void
2323 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2324 {
2325         struct pv_chunk *pc;
2326         int idx, field, bit;
2327
2328         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2329         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2330         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2331         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2332         pv_entry_count--;
2333         pc = pv_to_chunk(pv);
2334         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2335         field = idx / 32;
2336         bit = idx % 32;
2337         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2338         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2339                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2340                         /*
2341                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2342                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2343                          */
2344                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2345                             pc)) {
2346                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2347                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2348                                     pc_list);
2349                         }
2350                         return;
2351                 }
2352         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2353         free_pv_chunk(pc);
2354 }
2355
2356 static void
2357 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2358 {
2359         vm_page_t m;
2360
2361         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2362         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2363         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2364         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2365         /* entire chunk is free, return it */
2366         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2367         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2368         vm_page_unwire(m, 0);
2369         vm_page_free(m);
2370         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2371 }
2372
2373 /*
2374  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2375  * when needed.
2376  */
2377 static pv_entry_t
2378 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2379 {
2380         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2381         static struct timeval lastprint;
2382         int bit, field;
2383         pv_entry_t pv;
2384         struct pv_chunk *pc;
2385         vm_page_t m;
2386
2387         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2388         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2389         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2390         pv_entry_count++;
2391         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2392                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2393                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2394                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2395                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2396 retry:
2397         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2398         if (pc != NULL) {
2399                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2400                         if (pc->pc_map[field]) {
2401                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2402                                 break;
2403                         }
2404                 }
2405                 if (field < _NPCM) {
2406                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2407                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2408                         /* If this was the last item, move it to tail */
2409                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2410                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2411                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2412                                         return (pv);    /* not full, return */
2413                                 }
2414                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2415                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2416                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2417                         return (pv);
2418                 }
2419         }
2420         /*
2421          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2422          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2423          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2424          */
2425         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2426             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2427                 if (try) {
2428                         pv_entry_count--;
2429                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2430                         return (NULL);
2431                 }
2432                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2433                 if (m == NULL)
2434                         goto retry;
2435         }
2436         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2437         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2438         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2439         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2440         pc->pc_pmap = pmap;
2441         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2442         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2443                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2444         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2445         pv = &pc->pc_pventry[0];
2446         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2447         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2448         return (pv);
2449 }
2450
2451 static __inline pv_entry_t
2452 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2453 {
2454         pv_entry_t pv;
2455
2456         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2457         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2458                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2459                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2460                         break;
2461                 }
2462         }
2463         return (pv);
2464 }
2465
2466 static void
2467 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2468 {
2469         struct md_page *pvh;
2470         pv_entry_t pv;
2471         vm_offset_t va_last;
2472         vm_page_t m;
2473
2474         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2475         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2476             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2477
2478         /*
2479          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2480          * page's pv list.
2481          */
2482         pvh = pa_to_pvh(pa);
2483         va = trunc_4mpage(va);
2484         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2485         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2486         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2487         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2488         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2489         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2490         do {
2491                 m++;
2492                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2493                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2494                 va += PAGE_SIZE;
2495                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2496         } while (va < va_last);
2497 }
2498
2499 static void
2500 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2501 {
2502         struct md_page *pvh;
2503         pv_entry_t pv;
2504         vm_offset_t va_last;
2505         vm_page_t m;
2506
2507         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2508         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2509             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2510
2511         /*
2512          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2513          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2514          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2515          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2516          * removes one of the mappings that is being promoted.
2517          */
2518         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2519         va = trunc_4mpage(va);
2520         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2521         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2522         pvh = pa_to_pvh(pa);
2523         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2524         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2525         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2526         do {
2527                 m++;
2528                 va += PAGE_SIZE;
2529                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2530         } while (va < va_last);
2531 }
2532
2533 static void
2534 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2535 {
2536         pv_entry_t pv;
2537
2538         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2539         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2540         free_pv_entry(pmap, pv);
2541 }
2542
2543 static void
2544 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2545 {
2546         struct md_page *pvh;
2547
2548         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2549         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2550         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2551                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2552                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2553                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2554         }
2555 }
2556
2557 /*
2558  * Create a pv entry for page at pa for
2559  * (pmap, va).
2560  */
2561 static void
2562 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2563 {
2564         pv_entry_t pv;
2565
2566         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2567         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2568         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2569         pv->pv_va = va;
2570         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2571 }
2572
2573 /*
2574  * Conditionally create a pv entry.
2575  */
2576 static boolean_t
2577 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2578 {
2579         pv_entry_t pv;
2580
2581         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2582         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2583         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2584             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2585                 pv->pv_va = va;
2586                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2587                 return (TRUE);
2588         } else
2589                 return (FALSE);
2590 }
2591
2592 /*
2593  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2594  */
2595 static boolean_t
2596 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2597 {
2598         struct md_page *pvh;
2599         pv_entry_t pv;
2600
2601         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2602         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2603             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2604                 pv->pv_va = va;
2605                 pvh = pa_to_pvh(pa);
2606                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2607                 return (TRUE);
2608         } else
2609                 return (FALSE);
2610 }
2611
2612 /*
2613  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2614  */
2615 static void
2616 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2617 {
2618         pt_entry_t *pte;
2619
2620         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2621                 *pte = newpte;  
2622                 newpte += PAGE_SIZE;
2623         }
2624 }
2625
2626 /*
2627  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2628  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2629  */
2630 static boolean_t
2631 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2632 {
2633         pd_entry_t newpde, oldpde;
2634         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2635         vm_paddr_t mptepa;
2636         vm_page_t mpte;
2637         struct spglist free;
2638
2639         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2640         oldpde = *pde;
2641         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2642             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2643         if ((oldpde & PG_A) != 0 && (mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va)) !=
2644             NULL)
2645                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2646         else {
2647                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2648                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2649                     " is missing"));
2650
2651                 /*
2652                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2653                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2654                  * allocation of the new page table page fails.
2655                  */
2656                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2657                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2658                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2659                         SLIST_INIT(&free);
2660                         pmap_remove_pde(pmap, pde, trunc_4mpage(va), &free);
2661                         pmap_invalidate_page(pmap, trunc_4mpage(va));
2662                         pmap_free_zero_pages(&free);
2663                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2664                             " in pmap %p", va, pmap);
2665                         return (FALSE);
2666                 }
2667                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2668                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2669         }
2670         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2671
2672         /*
2673          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2674          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2675          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2676          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2677          */
2678         if (va >= KERNBASE)
2679                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2680         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2681                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2682                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2683 #ifdef SMP
2684                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2685 #endif
2686                         invlcaddr(PADDR1);
2687                         PMAP1changed++;
2688                 } else
2689 #ifdef SMP
2690                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2691                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2692                         invlcaddr(PADDR1);
2693                         PMAP1changedcpu++;
2694                 } else
2695 #endif
2696                         PMAP1unchanged++;
2697                 firstpte = PADDR1;
2698         } else {
2699                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2700                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2701                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2702                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2703                 }
2704                 firstpte = PADDR2;
2705         }
2706         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2707         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2708             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2709         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2710             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2711         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2712         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2713                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2714
2715         /*
2716          * If the page table page is new, initialize it.
2717          */
2718         if (mpte->wire_count == 1) {
2719                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2720                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2721         }
2722         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2723             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2724             " addresses"));
2725
2726         /*
2727          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2728          * entries.
2729          */ 
2730         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2731                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2732         
2733         /*
2734          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2735          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2736          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2737          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2738          * the read above and the store below. 
2739          */
2740         if (workaround_erratum383)
2741                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2742         else if (pmap == kernel_pmap)
2743                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2744         else
2745                 pde_store(pde, newpde); 
2746         if (firstpte == PADDR2)
2747                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2748
2749         /*
2750          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2751          */
2752         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2753
2754         /*
2755          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2756          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2757          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2758          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2759          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2760          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2761          * the 2mpage to referencing the page table page.
2762          */
2763         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2764                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2765
2766         pmap_pde_demotions++;
2767         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2768             " in pmap %p", va, pmap);
2769         return (TRUE);
2770 }
2771
2772 /*
2773  * Removes a 2- or 4MB page mapping from the kernel pmap.
2774  */
2775 static void
2776 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2777 {
2778         pd_entry_t newpde;
2779         vm_paddr_t mptepa;
2780         vm_page_t mpte;
2781
2782         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2783         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va);
2784         if (mpte == NULL)
2785                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
2786
2787         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2788         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2789         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V;
2790
2791         /*
2792          * Initialize the page table page.
2793          */
2794         pagezero((void *)&KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))]);
2795
2796         /*
2797          * Remove the mapping.
2798          */
2799         if (workaround_erratum383)
2800                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2801         else 
2802                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2803
2804         /*
2805          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2806          */
2807         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2808 }
2809
2810 /*
2811  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2812  */
2813 static void
2814 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2815     struct spglist *free)
2816 {
2817         struct md_page *pvh;
2818         pd_entry_t oldpde;
2819         vm_offset_t eva, va;
2820         vm_page_t m, mpte;
2821
2822         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2823         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2824             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2825         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2826         if (oldpde & PG_W)
2827                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2828
2829         /*
2830          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2831          * PG_G.
2832          */
2833         if (oldpde & PG_G)
2834                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sva);
2835         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2836         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2837                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2838                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2839                 eva = sva + NBPDR;
2840                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2841                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2842                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2843                                 vm_page_dirty(m);
2844                         if (oldpde & PG_A)
2845                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2846                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2847                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2848                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2849                 }
2850         }
2851         if (pmap == kernel_pmap) {
2852                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
2853         } else {
2854                 mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, sva);
2855                 if (mpte != NULL) {
2856                         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2857                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2858                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2859                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2860                         mpte->wire_count = 0;
2861                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2862                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2863                 }
2864         }
2865 }
2866
2867 /*
2868  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2869  */
2870 static int
2871 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
2872     struct spglist *free)
2873 {
2874         pt_entry_t oldpte;
2875         vm_page_t m;
2876
2877         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2878         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2879         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2880         KASSERT(oldpte != 0,
2881             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
2882         if (oldpte & PG_W)
2883                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2884         /*
2885          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2886          * PG_G.
2887          */
2888         if (oldpte & PG_G)
2889                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2890         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2891         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2892                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2893                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2894                         vm_page_dirty(m);
2895                 if (oldpte & PG_A)
2896                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2897                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2898         }
2899         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2900 }
2901
2902 /*
2903  * Remove a single page from a process address space
2904  */
2905 static void
2906 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
2907 {
2908         pt_entry_t *pte;
2909
2910         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2911         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2912         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2913         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
2914                 return;
2915         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2916         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2917 }
2918
2919 /*
2920  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2921  *
2922  *      It is assumed that the start and end are properly
2923  *      rounded to the page size.
2924  */
2925 void
2926 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2927 {
2928         vm_offset_t pdnxt;
2929         pd_entry_t ptpaddr;
2930         pt_entry_t *pte;
2931         struct spglist free;
2932         int anyvalid;
2933
2934         /*
2935          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2936          */
2937         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2938                 return;
2939
2940         anyvalid = 0;
2941         SLIST_INIT(&free);
2942
2943         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2944         sched_pin();
2945         PMAP_LOCK(pmap);
2946
2947         /*
2948          * special handling of removing one page.  a very
2949          * common operation and easy to short circuit some
2950          * code.
2951          */
2952         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
2953             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2954                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
2955                 goto out;
2956         }
2957
2958         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2959                 u_int pdirindex;
2960
2961                 /*
2962                  * Calculate index for next page table.
2963                  */
2964                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2965                 if (pdnxt < sva)
2966                         pdnxt = eva;
2967                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2968                         break;
2969
2970                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2971                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2972
2973                 /*
2974                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2975                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2976                  */
2977                 if (ptpaddr == 0)
2978                         continue;
2979
2980                 /*
2981                  * Check for large page.
2982                  */
2983                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2984                         /*
2985                          * Are we removing the entire large page?  If not,
2986                          * demote the mapping and fall through.
2987                          */
2988                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
2989                                 /*
2990                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
2991                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
2992                                  */
2993                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
2994                                         anyvalid = 1;
2995                                 pmap_remove_pde(pmap,
2996                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
2997                                 continue;
2998                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
2999                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3000                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3001                                 continue;
3002                         }
3003                 }
3004
3005                 /*
3006                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3007                  * by the current page table page, or to the end of the
3008                  * range being removed.
3009                  */
3010                 if (pdnxt > eva)
3011                         pdnxt = eva;
3012
3013                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3014                     sva += PAGE_SIZE) {
3015                         if (*pte == 0)
3016                                 continue;
3017
3018                         /*
3019                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
3020                          * by pmap_remove_pte().
3021                          */
3022                         if ((*pte & PG_G) == 0)
3023                                 anyvalid = 1;
3024                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
3025                                 break;
3026                 }
3027         }
3028 out:
3029         sched_unpin();
3030         if (anyvalid)
3031                 pmap_invalidate_all(pmap);
3032         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3033         PMAP_UNLOCK(pmap);
3034         pmap_free_zero_pages(&free);
3035 }
3036
3037 /*
3038  *      Routine:        pmap_remove_all
3039  *      Function:
3040  *              Removes this physical page from
3041  *              all physical maps in which it resides.
3042  *              Reflects back modify bits to the pager.
3043  *
3044  *      Notes:
3045  *              Original versions of this routine were very
3046  *              inefficient because they iteratively called
3047  *              pmap_remove (slow...)
3048  */
3049
3050 void
3051 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3052 {
3053         struct md_page *pvh;
3054         pv_entry_t pv;
3055         pmap_t pmap;
3056         pt_entry_t *pte, tpte;
3057         pd_entry_t *pde;
3058         vm_offset_t va;
3059         struct spglist free;
3060
3061         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3062             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3063         SLIST_INIT(&free);
3064         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3065         sched_pin();
3066         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3067                 goto small_mappings;
3068         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3069         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3070                 va = pv->pv_va;
3071                 pmap = PV_PMAP(pv);
3072                 PMAP_LOCK(pmap);
3073                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3074                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3075                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3076         }
3077 small_mappings:
3078         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3079                 pmap = PV_PMAP(pv);
3080                 PMAP_LOCK(pmap);
3081                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3082                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3083                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3084                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3085                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3086                 tpte = pte_load_clear(pte);
3087                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3088                     pmap, pv->pv_va));
3089                 if (tpte & PG_W)
3090                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3091                 if (tpte & PG_A)
3092                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3093
3094                 /*
3095                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3096                  */
3097                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3098                         vm_page_dirty(m);
3099                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3100                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3101                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3102                 free_pv_entry(pmap, pv);
3103                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3104         }
3105         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3106         sched_unpin();
3107         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3108         pmap_free_zero_pages(&free);
3109 }
3110
3111 /*
3112  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3113  */
3114 static boolean_t
3115 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3116 {
3117         pd_entry_t newpde, oldpde;
3118         vm_offset_t eva, va;
3119         vm_page_t m;
3120         boolean_t anychanged;
3121
3122         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3123         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3124             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3125         anychanged = FALSE;
3126 retry:
3127         oldpde = newpde = *pde;
3128         if (oldpde & PG_MANAGED) {
3129                 eva = sva + NBPDR;
3130                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3131                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3132                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3133                                 vm_page_dirty(m);
3134         }
3135         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3136                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3137 #ifdef PAE
3138         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3139                 newpde |= pg_nx;
3140 #endif
3141         if (newpde != oldpde) {
3142                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde))
3143                         goto retry;
3144                 if (oldpde & PG_G)
3145                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3146                 else
3147                         anychanged = TRUE;
3148         }
3149         return (anychanged);
3150 }
3151
3152 /*
3153  *      Set the physical protection on the
3154  *      specified range of this map as requested.
3155  */
3156 void
3157 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3158 {
3159         vm_offset_t pdnxt;
3160         pd_entry_t ptpaddr;
3161         pt_entry_t *pte;
3162         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3163
3164         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
3165         if (prot == VM_PROT_NONE) {
3166                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3167                 return;
3168         }
3169
3170 #ifdef PAE
3171         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3172             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3173                 return;
3174 #else
3175         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3176                 return;
3177 #endif
3178
3179         if (pmap_is_current(pmap))
3180                 pv_lists_locked = FALSE;
3181         else {
3182                 pv_lists_locked = TRUE;
3183 resume:
3184                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3185                 sched_pin();
3186         }
3187         anychanged = FALSE;
3188
3189         PMAP_LOCK(pmap);
3190         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3191                 pt_entry_t obits, pbits;
3192                 u_int pdirindex;
3193
3194                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3195                 if (pdnxt < sva)
3196                         pdnxt = eva;
3197
3198                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3199                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3200
3201                 /*
3202                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3203                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3204                  */
3205                 if (ptpaddr == 0)
3206                         continue;
3207
3208                 /*
3209                  * Check for large page.
3210                  */
3211                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3212                         /*
3213                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3214                          * demote the mapping and fall through.
3215                          */
3216                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3217                                 /*
3218                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3219                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3220                                  */
3221                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3222                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3223                                         anychanged = TRUE;
3224                                 continue;
3225                         } else {
3226                                 if (!pv_lists_locked) {
3227                                         pv_lists_locked = TRUE;
3228                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3229                                                 if (anychanged)
3230                                                         pmap_invalidate_all(
3231                                                             pmap);
3232                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3233                                                 goto resume;
3234                                         }
3235                                         sched_pin();
3236                                 }
3237                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3238                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3239                                         /*
3240                                          * The large page mapping was
3241                                          * destroyed.
3242                                          */
3243                                         continue;
3244                                 }
3245                         }
3246                 }
3247
3248                 if (pdnxt > eva)
3249                         pdnxt = eva;
3250
3251                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3252                     sva += PAGE_SIZE) {
3253                         vm_page_t m;
3254
3255 retry:
3256                         /*
3257                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3258                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3259                          * significant 32 bits.
3260                          */
3261                         obits = pbits = *pte;
3262                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3263                                 continue;
3264
3265                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3266                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3267                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3268                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3269                                         vm_page_dirty(m);
3270                                 }
3271                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3272                         }
3273 #ifdef PAE
3274                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3275                                 pbits |= pg_nx;
3276 #endif
3277
3278                         if (pbits != obits) {
3279 #ifdef PAE
3280                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3281                                         goto retry;
3282 #else
3283                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3284                                     pbits))
3285                                         goto retry;
3286 #endif
3287                                 if (obits & PG_G)
3288                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3289                                 else
3290                                         anychanged = TRUE;
3291                         }
3292                 }
3293         }
3294         if (anychanged)
3295                 pmap_invalidate_all(pmap);
3296         if (pv_lists_locked) {
3297                 sched_unpin();
3298                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3299         }
3300         PMAP_UNLOCK(pmap);
3301 }
3302
3303 /*
3304  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3305  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3306  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3307  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3308  * mappings must have identical characteristics.
3309  *
3310  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3311  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3312  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3313  * pmap.
3314  */
3315 static void
3316 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3317 {
3318         pd_entry_t newpde;
3319         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3320         vm_offset_t oldpteva;
3321         vm_page_t mpte;
3322
3323         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3324
3325         /*
3326          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3327          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3328          * within a 2- or 4MB page.
3329          */
3330         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3331 setpde:
3332         newpde = *firstpte;
3333         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3334                 pmap_pde_p_failures++;
3335                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3336                     " in pmap %p", va, pmap);
3337                 return;
3338         }
3339         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3340                 pmap_pde_p_failures++;
3341                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3342                     " in pmap %p", va, pmap);
3343                 return;
3344         }
3345         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3346                 /*
3347                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3348                  * a TLB invalidation.
3349                  */
3350                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3351                     ~PG_RW))  
3352                         goto setpde;
3353                 newpde &= ~PG_RW;
3354         }
3355
3356         /* 
3357          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3358          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3359          * characteristics to the first PTE.
3360          */
3361         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3362         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3363 setpte:
3364                 oldpte = *pte;
3365                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3366                         pmap_pde_p_failures++;
3367                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3368                             " in pmap %p", va, pmap);
3369                         return;
3370                 }
3371                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3372                         /*
3373                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3374                          * without a TLB invalidation.
3375                          */
3376                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3377                             oldpte & ~PG_RW))
3378                                 goto setpte;
3379                         oldpte &= ~PG_RW;
3380                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3381                             (va & ~PDRMASK);
3382                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3383                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3384                 }
3385                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3386                         pmap_pde_p_failures++;
3387                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3388                             " in pmap %p", va, pmap);
3389                         return;
3390                 }
3391                 pa -= PAGE_SIZE;
3392         }
3393
3394         /*
3395          * Save the page table page in its current state until the PDE
3396          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3397          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3398          */
3399         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3400         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3401             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3402             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3403         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3404             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3405         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
3406                 pmap_pde_p_failures++;
3407                 CTR2(KTR_PMAP,
3408                     "pmap_promote_pde: failure for va %#x in pmap %p", va,
3409                     pmap);
3410                 return;
3411         }
3412
3413         /*
3414          * Promote the pv entries.
3415          */
3416         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3417                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3418
3419         /*
3420          * Propagate the PAT index to its proper position.
3421          */
3422         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3423                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3424
3425         /*
3426          * Map the superpage.
3427          */
3428         if (workaround_erratum383)
3429                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3430         else if (pmap == kernel_pmap)
3431                 pmap_kenter_pde(va, PG_PS | newpde);
3432         else
3433                 pde_store(pde, PG_PS | newpde);
3434
3435         pmap_pde_promotions++;
3436         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3437             " in pmap %p", va, pmap);
3438 }
3439
3440 /*
3441  *      Insert the given physical page (p) at
3442  *      the specified virtual address (v) in the
3443  *      target physical map with the protection requested.
3444  *
3445  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3446  *      that the related pte can not be reclaimed.
3447  *
3448  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3449  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3450  *      insert this page into the given map NOW.
3451  */
3452 int
3453 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3454     u_int flags, int8_t psind)
3455 {
3456         pd_entry_t *pde;
3457         pt_entry_t *pte;
3458         pt_entry_t newpte, origpte;
3459         pv_entry_t pv;
3460         vm_paddr_t opa, pa;
3461         vm_page_t mpte, om;
3462         boolean_t invlva, wired;
3463
3464         va = trunc_page(va);
3465         mpte = NULL;
3466         wired = (flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0;
3467
3468         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
3469         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
3470             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)",
3471             va));
3472         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3473                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3474
3475         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3476         PMAP_LOCK(pmap);
3477         sched_pin();
3478
3479         /*
3480          * In the case that a page table page is not
3481          * resident, we are creating it here.
3482          */
3483         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3484                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
3485                 if (mpte == NULL) {
3486                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3487                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
3488                         sched_unpin();
3489                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3490                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3491                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3492                 }
3493         }
3494
3495         pde = pmap_pde(pmap, va);
3496         if ((*pde & PG_PS) != 0)
3497                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
3498         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3499
3500         /*
3501          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
3502          */
3503         if (pte == NULL) {
3504                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3505                         (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3506         }
3507
3508         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3509         om = NULL;
3510         origpte = *pte;
3511         opa = origpte & PG_FRAME;
3512
3513         /*
3514          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3515          */
3516         if (origpte && (opa == pa)) {
3517                 /*
3518                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3519                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3520                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3521                  * the PT page will be also.
3522                  */
3523                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
3524                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3525                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
3526                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3527
3528                 /*
3529                  * Remove extra pte reference
3530                  */
3531                 if (mpte)
3532                         mpte->wire_count--;
3533
3534                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3535                         om = m;
3536                         pa |= PG_MANAGED;
3537                 }
3538                 goto validate;
3539         } 
3540
3541         pv = NULL;
3542
3543         /*
3544          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3545          * handle validating new mapping.
3546          */
3547         if (opa) {
3548                 if (origpte & PG_W)
3549                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3550                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3551                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3552                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3553                 }
3554                 if (mpte != NULL) {
3555                         mpte->wire_count--;
3556                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3557                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3558                              " va: 0x%x", va));
3559                 }
3560         } else
3561                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3562
3563         /*
3564          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3565          */
3566         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3567                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3568                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3569                 if (pv == NULL)
3570                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3571                 pv->pv_va = va;
3572                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3573                 pa |= PG_MANAGED;
3574         } else if (pv != NULL)
3575                 free_pv_entry(pmap, pv);
3576
3577         /*
3578          * Increment counters
3579          */
3580         if (wired)
3581                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3582
3583 validate:
3584         /*
3585          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3586          */
3587         newpte = (pt_entry_t)(pa | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0) | PG_V);
3588         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
3589                 newpte |= PG_RW;
3590                 if ((newpte & PG_MANAGED) != 0)
3591                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3592         }
3593 #ifdef PAE
3594         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3595                 newpte |= pg_nx;
3596 #endif
3597         if (wired)
3598                 newpte |= PG_W;
3599         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3600                 newpte |= PG_U;
3601         if (pmap == kernel_pmap)
3602                 newpte |= pgeflag;
3603
3604         /*
3605          * if the mapping or permission bits are different, we need
3606          * to update the pte.
3607          */
3608         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
3609                 newpte |= PG_A;
3610                 if ((flags & VM_PROT_WRITE) != 0)
3611                         newpte |= PG_M;
3612                 if (origpte & PG_V) {
3613                         invlva = FALSE;
3614                         origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3615                         if (origpte & PG_A) {
3616                                 if (origpte & PG_MANAGED)
3617                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3618                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
3619                                         invlva = TRUE;
3620 #ifdef PAE
3621                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
3622                                     (newpte & PG_NX) != 0)
3623                                         invlva = TRUE;
3624 #endif
3625                         }
3626                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3627                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3628                                         vm_page_dirty(om);
3629                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3630                                         invlva = TRUE;
3631                         }
3632                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3633                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3634                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3635                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3636                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3637                         if (invlva)
3638                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3639                 } else
3640                         pte_store(pte, newpte);
3641         }
3642
3643         /*
3644          * If both the page table page and the reservation are fully
3645          * populated, then attempt promotion.
3646          */
3647         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3648             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3649             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3650                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3651
3652         sched_unpin();
3653         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3654         PMAP_UNLOCK(pmap);
3655         return (KERN_SUCCESS);
3656 }
3657
3658 /*
3659  * Tries to create a 2- or 4MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
3660  * FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
3661  * blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
3662  * (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry. 
3663  */
3664 static boolean_t
3665 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3666 {
3667         pd_entry_t *pde, newpde;
3668
3669         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3670         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3671         pde = pmap_pde(pmap, va);
3672         if (*pde != 0) {
3673                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3674                     " in pmap %p", va, pmap);
3675                 return (FALSE);
3676         }
3677         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3678             PG_PS | PG_V;
3679         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3680                 newpde |= PG_MANAGED;
3681
3682                 /*
3683                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3684                  */
3685                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
3686                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3687                             " in pmap %p", va, pmap);
3688                         return (FALSE);
3689                 }
3690         }
3691 #ifdef PAE
3692         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3693                 newpde |= pg_nx;
3694 #endif
3695         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3696                 newpde |= PG_U;
3697
3698         /*
3699          * Increment counters.
3700          */
3701         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3702
3703         /*
3704          * Map the superpage.
3705          */
3706         pde_store(pde, newpde);
3707
3708         pmap_pde_mappings++;
3709         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3710             " in pmap %p", va, pmap);
3711         return (TRUE);
3712 }
3713
3714 /*
3715  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3716  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3717  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3718  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3719  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3720  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3721  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3722  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3723  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3724  * corresponding offset from m_start are mapped.
3725  */
3726 void
3727 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3728     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3729 {
3730         vm_offset_t va;
3731         vm_page_t m, mpte;
3732         vm_pindex_t diff, psize;
3733
3734         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
3735
3736         psize = atop(end - start);
3737         mpte = NULL;
3738         m = m_start;
3739         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3740         PMAP_LOCK(pmap);
3741         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3742                 va = start + ptoa(diff);
3743                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3744                     m->psind == 1 && pg_ps_enabled &&
3745                     pmap_enter_pde(pmap, va, m, prot))
3746                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3747                 else
3748                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3749                             mpte);
3750                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3751         }
3752         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3753         PMAP_UNLOCK(pmap);
3754 }
3755
3756 /*
3757  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3758  * 1. Current pmap & pmap exists.
3759  * 2. Not wired.
3760  * 3. Read access.
3761  * 4. No page table pages.
3762  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3763  */
3764
3765 void
3766 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3767 {
3768
3769         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3770         PMAP_LOCK(pmap);
3771         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
3772         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3773         PMAP_UNLOCK(pmap);
3774 }
3775
3776 static vm_page_t
3777 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3778     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
3779 {
3780         pt_entry_t *pte;
3781         vm_paddr_t pa;
3782         struct spglist free;
3783
3784         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3785             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
3786             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3787         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3788         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3789
3790         /*
3791          * In the case that a page table page is not
3792          * resident, we are creating it here.
3793          */
3794         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3795                 u_int ptepindex;
3796                 pd_entry_t ptepa;
3797
3798                 /*
3799                  * Calculate pagetable page index
3800                  */
3801                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
3802                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
3803                         mpte->wire_count++;
3804                 } else {
3805                         /*
3806                          * Get the page directory entry
3807                          */
3808                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
3809
3810                         /*
3811                          * If the page table page is mapped, we just increment
3812                          * the hold count, and activate it.
3813                          */
3814                         if (ptepa) {
3815                                 if (ptepa & PG_PS)
3816                                         return (NULL);
3817                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
3818                                 mpte->wire_count++;
3819                         } else {
3820                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3821                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
3822                                 if (mpte == NULL)
3823                                         return (mpte);
3824                         }
3825                 }
3826         } else {
3827                 mpte = NULL;
3828         }
3829
3830         /*
3831          * This call to vtopte makes the assumption that we are
3832          * entering the page into the current pmap.  In order to support
3833          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
3834          * But that isn't as quick as vtopte.
3835          */
3836         pte = vtopte(va);
3837         if (*pte) {
3838                 if (mpte != NULL) {
3839                         mpte->wire_count--;
3840                         mpte = NULL;
3841                 }
3842                 return (mpte);
3843         }
3844
3845         /*
3846          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3847          */
3848         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3849             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3850                 if (mpte != NULL) {
3851                         SLIST_INIT(&free);
3852                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
3853                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3854                                 pmap_free_zero_pages(&free);
3855                         }
3856                         
3857                         mpte = NULL;
3858                 }
3859                 return (mpte);
3860         }
3861
3862         /*
3863          * Increment counters
3864          */
3865         pmap->pm_stats.resident_count++;
3866
3867         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3868 #ifdef PAE
3869         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3870                 pa |= pg_nx;
3871 #endif
3872
3873         /*
3874          * Now validate mapping with RO protection
3875          */
3876         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3877                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3878         else
3879                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3880         return (mpte);
3881 }
3882
3883 /*
3884  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3885  * to be used for panic dumps.
3886  */
3887 void *
3888 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3889 {
3890         vm_offset_t va;
3891
3892         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3893         pmap_kenter(va, pa);
3894         invlpg(va);
3895         return ((void *)crashdumpmap);
3896 }
3897
3898 /*
3899  * This code maps large physical mmap regions into the
3900  * processor address space.  Note that some shortcuts
3901  * are taken, but the code works.
3902  */
3903 void
3904 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3905     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3906 {
3907         pd_entry_t *pde;
3908         vm_paddr_t pa, ptepa;
3909         vm_page_t p;
3910         int pat_mode;
3911
3912         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3913         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3914             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3915         if (pseflag && 
3916             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
3917                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
3918                         return;
3919                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3920                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3921                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3922                 pat_mode = p->md.pat_mode;
3923
3924                 /*
3925                  * Abort the mapping if the first page is not physically
3926                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
3927                  */
3928                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3929                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3930                         return;
3931
3932                 /*
3933                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
3934                  * the pages are not physically contiguous or have differing
3935                  * memory attributes.
3936                  */
3937                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3938                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
3939                     pa += PAGE_SIZE) {
3940                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3941                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3942                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
3943                             pat_mode != p->md.pat_mode)
3944                                 return;
3945                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3946                 }
3947
3948                 /*
3949                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
3950                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
3951                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
3952                  */
3953                 PMAP_LOCK(pmap);
3954                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
3955                     size; pa += NBPDR) {
3956                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3957                         if (*pde == 0) {
3958                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
3959                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
3960                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
3961                                     PAGE_SIZE;
3962                                 pmap_pde_mappings++;
3963                         }
3964                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
3965                         addr += NBPDR;
3966                 }
3967                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3968         }
3969 }
3970
3971 /*
3972  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
3973  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
3974  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
3975  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
3976  *
3977  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
3978  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
3979  */
3980 void
3981 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3982 {
3983         vm_offset_t pdnxt;
3984         pd_entry_t *pde;
3985         pt_entry_t *pte;
3986         boolean_t pv_lists_locked;
3987
3988         if (pmap_is_current(pmap))
3989                 pv_lists_locked = FALSE;
3990         else {
3991                 pv_lists_locked = TRUE;
3992 resume:
3993                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3994                 sched_pin();
3995         }
3996         PMAP_LOCK(pmap);
3997         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3998                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3999                 if (pdnxt < sva)
4000                         pdnxt = eva;
4001                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4002                 if ((*pde & PG_V) == 0)
4003                         continue;
4004                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
4005                         if ((*pde & PG_W) == 0)
4006                                 panic("pmap_unwire: pde %#jx is missing PG_W",
4007                                     (uintmax_t)*pde);
4008
4009                         /*
4010                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
4011                          * demote the mapping and fall through.
4012                          */
4013                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
4014                                 /*
4015                                  * Regardless of whether a pde (or pte) is 32
4016                                  * or 64 bits in size, PG_W is among the least
4017                                  * significant 32 bits.
4018                                  */
4019                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_W);
4020                                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR /
4021                                     PAGE_SIZE;
4022                                 continue;
4023                         } else {
4024                                 if (!pv_lists_locked) {
4025                                         pv_lists_locked = TRUE;
4026                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4027                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4028                                                 /* Repeat sva. */
4029                                                 goto resume;
4030                                         }
4031                                         sched_pin();
4032                                 }
4033                                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva))
4034                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
4035                         }
4036                 }
4037                 if (pdnxt > eva)
4038                         pdnxt = eva;
4039                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4040                     sva += PAGE_SIZE) {
4041                         if ((*pte & PG_V) == 0)
4042                                 continue;
4043                         if ((*pte & PG_W) == 0)
4044                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
4045                                     (uintmax_t)*pte);
4046
4047                         /*
4048                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
4049                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
4050                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
4051                          *
4052                          * PG_W is among the least significant 32 bits.
4053                          */
4054                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_W);
4055                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4056                 }
4057         }
4058         if (pv_lists_locked) {
4059                 sched_unpin();
4060                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4061         }
4062         PMAP_UNLOCK(pmap);
4063 }
4064
4065
4066 /*
4067  *      Copy the range specified by src_addr/len
4068  *      from the source map to the range dst_addr/len
4069  *      in the destination map.
4070  *
4071  *      This routine is only advisory and need not do anything.
4072  */
4073
4074 void
4075 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
4076     vm_offset_t src_addr)
4077 {
4078         struct spglist free;
4079         vm_offset_t addr;
4080         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
4081         vm_offset_t pdnxt;
4082
4083         if (dst_addr != src_addr)
4084                 return;
4085
4086         if (!pmap_is_current(src_pmap))
4087                 return;
4088
4089         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4090         if (dst_pmap < src_pmap) {
4091                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4092                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4093         } else {
4094                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4095                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4096         }
4097         sched_pin();
4098         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4099                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
4100                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4101                 pd_entry_t srcptepaddr;
4102                 u_int ptepindex;
4103
4104                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
4105                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
4106
4107                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4108                 if (pdnxt < addr)
4109                         pdnxt = end_addr;
4110                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4111
4112                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4113                 if (srcptepaddr == 0)
4114                         continue;
4115                         
4116                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4117                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4118                                 continue;
4119                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4120                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4121                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr &
4122                             PG_PS_FRAME))) {
4123                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4124                                     ~PG_W;
4125                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4126                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4127                         }
4128                         continue;
4129                 }
4130
4131                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4132                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4133                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4134
4135                 if (pdnxt > end_addr)
4136                         pdnxt = end_addr;
4137
4138                 src_pte = vtopte(addr);
4139                 while (addr < pdnxt) {
4140                         pt_entry_t ptetemp;
4141                         ptetemp = *src_pte;
4142                         /*
4143                          * we only virtual copy managed pages
4144                          */
4145                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4146                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4147                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4148                                 if (dstmpte == NULL)
4149                                         goto out;
4150                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4151                                 if (*dst_pte == 0 &&
4152                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4153                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4154                                         /*
4155                                          * Clear the wired, modified, and
4156                                          * accessed (referenced) bits
4157                                          * during the copy.
4158                                          */
4159                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4160                                             PG_A);
4161                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4162                                 } else {
4163                                         SLIST_INIT(&free);
4164                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4165                                             &free)) {
4166                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
4167                                                     addr);
4168                                                 pmap_free_zero_pages(&free);
4169                                         }
4170                                         goto out;
4171                                 }
4172                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4173                                         break;
4174                         }
4175                         addr += PAGE_SIZE;
4176                         src_pte++;
4177                 }
4178         }
4179 out:
4180         sched_unpin();
4181         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4182         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4183         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4184 }       
4185
4186 static __inline void
4187 pagezero(void *page)
4188 {
4189 #if defined(I686_CPU)
4190         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4191 #if defined(CPU_ENABLE_SSE)
4192                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4193                         sse2_pagezero(page);
4194                 else
4195 #endif
4196                         i686_pagezero(page);
4197         } else
4198 #endif
4199                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4200 }
4201
4202 /*
4203  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping 
4204  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
4205  */
4206 void
4207 pmap_zero_page(vm_page_t m)
4208 {
4209         struct sysmaps *sysmaps;
4210
4211         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4212         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4213         if (*sysmaps->CMAP2)
4214                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4215         sched_pin();
4216         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4217             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4218         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4219         pagezero(sysmaps->CADDR2);
4220         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4221         sched_unpin();
4222         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4223 }
4224
4225 /*
4226  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
4227  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
4228  *
4229  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
4230  */
4231 void
4232 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4233 {
4234         struct sysmaps *sysmaps;
4235
4236         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4237         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4238         if (*sysmaps->CMAP2)
4239                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4240         sched_pin();
4241         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4242             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4243         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4244         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4245                 pagezero(sysmaps->CADDR2);
4246         else
4247                 bzero((char *)sysmaps->CADDR2 + off, size);
4248         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4249         sched_unpin();
4250         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4251 }
4252
4253 /*
4254  *      pmap_zero_page_idle zeros the specified hardware page by mapping 
4255  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.  This
4256  *      is intended to be called from the vm_pagezero process only and
4257  *      outside of Giant.
4258  */
4259 void
4260 pmap_zero_page_idle(vm_page_t m)
4261 {
4262
4263         if (*CMAP3)
4264                 panic("pmap_zero_page_idle: CMAP3 busy");
4265         sched_pin();
4266         *CMAP3 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4267             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4268         invlcaddr(CADDR3);
4269         pagezero(CADDR3);
4270         *CMAP3 = 0;
4271         sched_unpin();
4272 }
4273
4274 /*
4275  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
4276  *      page by mapping the page into virtual memory and using
4277  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
4278  *      time.
4279  */
4280 void
4281 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4282 {
4283         struct sysmaps *sysmaps;
4284
4285         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4286         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4287         if (*sysmaps->CMAP1)
4288                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4289         if (*sysmaps->CMAP2)
4290                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4291         sched_pin();
4292         *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4293             pmap_cache_bits(src->md.pat_mode, 0);
4294         invlcaddr(sysmaps->CADDR1);
4295         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4296             pmap_cache_bits(dst->md.pat_mode, 0);
4297         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4298         bcopy(sysmaps->CADDR1, sysmaps->CADDR2, PAGE_SIZE);
4299         *sysmaps->CMAP1 = 0;
4300         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4301         sched_unpin();
4302         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4303 }
4304
4305 int unmapped_buf_allowed = 1;
4306
4307 void
4308 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
4309     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4310 {
4311         struct sysmaps *sysmaps;
4312         vm_page_t a_pg, b_pg;
4313         char *a_cp, *b_cp;
4314         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4315         int cnt;
4316
4317         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4318         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4319         if (*sysmaps->CMAP1 != 0)
4320                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4321         if (*sysmaps->CMAP2 != 0)
4322                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4323         sched_pin();
4324         while (xfersize > 0) {
4325                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4326                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4327                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4328                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4329                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4330                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4331                 *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4332                     pmap_cache_bits(a_pg->md.pat_mode, 0);
4333                 invlcaddr(sysmaps->CADDR1);
4334                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4335                     PG_M | pmap_cache_bits(b_pg->md.pat_mode, 0);
4336                 invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4337                 a_cp = sysmaps->CADDR1 + a_pg_offset;
4338                 b_cp = sysmaps->CADDR2 + b_pg_offset;
4339                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4340                 a_offset += cnt;
4341                 b_offset += cnt;
4342                 xfersize -= cnt;
4343         }
4344         *sysmaps->CMAP1 = 0;
4345         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4346         sched_unpin();
4347         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4348 }
4349
4350 /*
4351  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4352  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4353  * be changed upwards or downwards in the future; it
4354  * is only necessary that true be returned for a small
4355  * subset of pmaps for proper page aging.
4356  */
4357 boolean_t
4358 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4359 {
4360         struct md_page *pvh;
4361         pv_entry_t pv;
4362         int loops = 0;
4363         boolean_t rv;
4364
4365         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4366             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4367         rv = FALSE;
4368         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4369         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4370                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4371                         rv = TRUE;
4372                         break;
4373                 }
4374                 loops++;
4375                 if (loops >= 16)
4376                         break;
4377         }
4378         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4379                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4380                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4381                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4382                                 rv = TRUE;
4383                                 break;
4384                         }
4385                         loops++;
4386                         if (loops >= 16)
4387                                 break;
4388                 }
4389         }
4390         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4391         return (rv);
4392 }
4393
4394 /*
4395  *      pmap_page_wired_mappings:
4396  *
4397  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4398  *      that are wired.
4399  */
4400 int
4401 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4402 {
4403         int count;
4404
4405         count = 0;
4406         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4407                 return (count);
4408         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4409         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4410         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4411             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4412                 count);
4413         }
4414         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4415         return (count);
4416 }
4417
4418 /*
4419  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4420  *
4421  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4422  */
4423 static int
4424 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4425 {
4426         pmap_t pmap;
4427         pt_entry_t *pte;
4428         pv_entry_t pv;
4429
4430         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4431         sched_pin();
4432         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4433                 pmap = PV_PMAP(pv);
4434                 PMAP_LOCK(pmap);
4435                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4436                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4437                         count++;
4438                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4439         }
4440         sched_unpin();
4441         return (count);
4442 }
4443
4444 /*
4445  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4446  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4447  */
4448 boolean_t
4449 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4450 {
4451         boolean_t rv;
4452
4453         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4454                 return (FALSE);
4455         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4456         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4457             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4458             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4459         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4460         return (rv);
4461 }
4462
4463 /*
4464  * Remove all pages from specified address space
4465  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4466  * is special cased for current process only, but
4467  * can have the more generic (and slightly slower)
4468  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4469  * in the case of running down an entire address space.
4470  */
4471 void
4472 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4473 {
4474         pt_entry_t *pte, tpte;
4475         vm_page_t m, mpte, mt;
4476         pv_entry_t pv;
4477         struct md_page *pvh;
4478         struct pv_chunk *pc, *npc;
4479         struct spglist free;
4480         int field, idx;
4481         int32_t bit;
4482         uint32_t inuse, bitmask;
4483         int allfree;
4484
4485         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4486                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4487                 return;
4488         }
4489         SLIST_INIT(&free);
4490         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4491         PMAP_LOCK(pmap);
4492         sched_pin();
4493         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4494                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4495                     pc->pc_pmap));
4496                 allfree = 1;
4497                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4498                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4499                         while (inuse != 0) {
4500                                 bit = bsfl(inuse);
4501                                 bitmask = 1UL << bit;
4502                                 idx = field * 32 + bit;
4503                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4504                                 inuse &= ~bitmask;
4505
4506                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4507                                 tpte = *pte;
4508                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4509                                         pte = vtopte(pv->pv_va);
4510                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4511                                 }
4512
4513                                 if (tpte == 0) {
4514                                         printf(
4515                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4516                                             pte, pv->pv_va);
4517                                         panic("bad pte");
4518                                 }
4519
4520 /*
4521  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4522  */
4523                                 if (tpte & PG_W) {
4524                                         allfree = 0;
4525                                         continue;
4526                                 }
4527
4528                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4529                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4530                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4531                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4532                                     (uintmax_t)tpte));
4533
4534                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4535                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4536                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4537                                     (uintmax_t)tpte));
4538
4539                                 pte_clear(pte);
4540
4541                                 /*
4542                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4543                                  */
4544                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4545                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4546                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4547                                                         vm_page_dirty(mt);
4548                                         } else
4549                                                 vm_page_dirty(m);
4550                                 }
4551
4552                                 /* Mark free */
4553                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4554                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4555                                 pv_entry_count--;
4556                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4557                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4558                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4559                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4560                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4561                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4562                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4563                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4564                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4565                                         }
4566                                         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4567                                         if (mpte != NULL) {
4568                                                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
4569                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4570                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4571                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4572                                                 mpte->wire_count = 0;
4573                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4574                                                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
4575                                         }
4576                                 } else {
4577                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4578                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4579                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4580                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4581                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4582                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4583                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4584                                         }
4585                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4586                                 }
4587                         }
4588                 }
4589                 if (allfree) {
4590                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4591                         free_pv_chunk(pc);
4592                 }
4593         }
4594         sched_unpin();
4595         pmap_invalidate_all(pmap);
4596         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4597         PMAP_UNLOCK(pmap);
4598         pmap_free_zero_pages(&free);
4599 }
4600
4601 /*
4602  *      pmap_is_modified:
4603  *
4604  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4605  *      in any physical maps.
4606  */
4607 boolean_t
4608 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4609 {
4610         boolean_t rv;
4611
4612         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4613             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4614
4615         /*
4616          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4617          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4618          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4619          */
4620         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4621         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4622                 return (FALSE);
4623         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4624         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4625             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4626             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4627         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4628         return (rv);
4629 }
4630
4631 /*
4632  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4633  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4634  * mappings are supported.
4635  */
4636 static boolean_t
4637 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4638 {
4639         pv_entry_t pv;
4640         pt_entry_t *pte;
4641         pmap_t pmap;
4642         boolean_t rv;
4643
4644         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4645         rv = FALSE;
4646         sched_pin();
4647         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4648                 pmap = PV_PMAP(pv);
4649                 PMAP_LOCK(pmap);
4650                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4651                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4652                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4653                 if (rv)
4654                         break;
4655         }
4656         sched_unpin();
4657         return (rv);
4658 }
4659
4660 /*
4661  *      pmap_is_prefaultable:
4662  *
4663  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4664  *      for prefault.
4665  */
4666 boolean_t
4667 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4668 {
4669         pd_entry_t *pde;
4670         pt_entry_t *pte;
4671         boolean_t rv;
4672
4673         rv = FALSE;
4674         PMAP_LOCK(pmap);
4675         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4676         if (*pde != 0 && (*pde & PG_PS) == 0) {
4677                 pte = vtopte(addr);
4678                 rv = *pte == 0;
4679         }
4680         PMAP_UNLOCK(pmap);
4681         return (rv);
4682 }
4683
4684 /*
4685  *      pmap_is_referenced:
4686  *
4687  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4688  *      in any physical maps.
4689  */
4690 boolean_t
4691 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
4692 {
4693         boolean_t rv;
4694
4695         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4696             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4697         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4698         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4699             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4700             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4701         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4702         return (rv);
4703 }
4704
4705 /*
4706  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4707  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
4708  */
4709 static boolean_t
4710 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
4711 {
4712         pv_entry_t pv;
4713         pt_entry_t *pte;
4714         pmap_t pmap;
4715         boolean_t rv;
4716
4717         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4718         rv = FALSE;
4719         sched_pin();
4720         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4721                 pmap = PV_PMAP(pv);
4722                 PMAP_LOCK(pmap);
4723                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4724                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
4725                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4726                 if (rv)
4727                         break;
4728         }
4729         sched_unpin();
4730         return (rv);
4731 }
4732
4733 /*
4734  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4735  */
4736 void
4737 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4738 {
4739         struct md_page *pvh;
4740         pv_entry_t next_pv, pv;
4741         pmap_t pmap;
4742         pd_entry_t *pde;
4743         pt_entry_t oldpte, *pte;
4744         vm_offset_t va;
4745
4746         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4747             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
4748
4749         /*
4750          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4751          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
4752          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
4753          */
4754         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4755         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4756                 return;
4757         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4758         sched_pin();
4759         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4760                 goto small_mappings;
4761         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4762         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4763                 va = pv->pv_va;
4764                 pmap = PV_PMAP(pv);
4765                 PMAP_LOCK(pmap);
4766                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4767                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4768                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4769                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4770         }
4771 small_mappings:
4772         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4773                 pmap = PV_PMAP(pv);
4774                 PMAP_LOCK(pmap);
4775                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4776                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
4777                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4778                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4779 retry:
4780                 oldpte = *pte;
4781                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
4782                         /*
4783                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4784                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4785                          * significant 32 bits.
4786                          */
4787                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
4788                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
4789                                 goto retry;
4790                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
4791                                 vm_page_dirty(m);
4792                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4793                 }
4794                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4795         }
4796         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4797         sched_unpin();
4798         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4799 }
4800
4801 #define PMAP_TS_REFERENCED_MAX  5
4802
4803 /*
4804  *      pmap_ts_referenced:
4805  *
4806  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4807  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4808  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4809  *      reference bits set.
4810  *
4811  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
4812  *      should be tested and standardized at some point in the future for
4813  *      optimal aging of shared pages.
4814  */
4815 int
4816 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4817 {
4818         struct md_page *pvh;
4819         pv_entry_t pv, pvf;
4820         pmap_t pmap;
4821         pd_entry_t *pde;
4822         pt_entry_t *pte;
4823         vm_paddr_t pa;
4824         int rtval = 0;
4825
4826         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4827             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
4828         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4829         pvh = pa_to_pvh(pa);
4830         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4831         sched_pin();
4832         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4833             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
4834                 goto small_mappings;
4835         pv = pvf;
4836         do {
4837                 pmap = PV_PMAP(pv);
4838                 PMAP_LOCK(pmap);
4839                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4840                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
4841                         /*
4842                          * Since this reference bit is shared by either 1024
4843                          * or 512 4KB pages, it should not be cleared every
4844                          * time it is tested.  Apply a simple "hash" function
4845                          * on the physical page number, the virtual superpage
4846                          * number, and the pmap address to select one 4KB page
4847                          * out of the 1024 or 512 on which testing the
4848                          * reference bit will result in clearing that bit.
4849                          * This function is designed to avoid the selection of
4850                          * the same 4KB page for every 2- or 4MB page mapping.
4851                          *
4852                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
4853                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
4854                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
4855                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
4856                          * since the superpage is wired, the current state of
4857                          * its reference bit won't affect page replacement.
4858                          */
4859                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
4860                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
4861                             (*pde & PG_W) == 0) {
4862                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_A);
4863                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4864                         }
4865                         rtval++;
4866                 }
4867                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4868                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4869                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4870                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4871                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4872                 }
4873                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
4874                         goto out;
4875         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
4876 small_mappings:
4877         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
4878                 goto out;
4879         pv = pvf;
4880         do {
4881                 pmap = PV_PMAP(pv);
4882                 PMAP_LOCK(pmap);
4883                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4884                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
4885                     ("pmap_ts_referenced: found a 4mpage in page %p's pv list",
4886                     m));
4887                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4888                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
4889                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4890                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4891                         rtval++;
4892                 }
4893                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4894                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4895                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4896                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4897                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4898                 }
4899         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
4900             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
4901 out:
4902         sched_unpin();
4903         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4904         return (rtval);
4905 }
4906
4907 /*
4908  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
4909  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
4910  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
4911  */
4912 void
4913 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
4914 {
4915         pd_entry_t oldpde, *pde;
4916         pt_entry_t *pte;
4917         vm_offset_t pdnxt;
4918         vm_page_t m;
4919         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
4920
4921         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
4922                 return;
4923         if (pmap_is_current(pmap))
4924                 pv_lists_locked = FALSE;
4925         else {
4926                 pv_lists_locked = TRUE;
4927 resume:
4928                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4929                 sched_pin();
4930         }
4931         anychanged = FALSE;
4932         PMAP_LOCK(pmap);
4933         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4934                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4935                 if (pdnxt < sva)
4936                         pdnxt = eva;
4937                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4938                 oldpde = *pde;
4939                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
4940                         continue;
4941                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
4942                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
4943                                 continue;
4944                         if (!pv_lists_locked) {
4945                                 pv_lists_locked = TRUE;
4946                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4947                                         if (anychanged)
4948                                                 pmap_invalidate_all(pmap);
4949                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4950                                         goto resume;
4951                                 }
4952                                 sched_pin();
4953                         }
4954                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
4955                                 /*
4956                                  * The large page mapping was destroyed.
4957                                  */
4958                                 continue;
4959                         }
4960
4961                         /*
4962                          * Unless the page mappings are wired, remove the
4963                          * mapping to a single page so that a subsequent
4964                          * access may repromote.  Since the underlying page
4965                          * table page is fully populated, this removal never
4966                          * frees a page table page.
4967                          */
4968                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4969                                 pte = pmap_pte_quick(pmap, sva);
4970                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
4971                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
4972                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, NULL);
4973                                 anychanged = TRUE;
4974                         }
4975                 }
4976                 if (pdnxt > eva)
4977                         pdnxt = eva;
4978                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4979                     sva += PAGE_SIZE) {
4980                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED |
4981                             PG_V))
4982                                 continue;
4983                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4984                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
4985                                         /*
4986                                          * Future calls to pmap_is_modified()
4987                                          * can be avoided by making the page
4988                                          * dirty now.
4989                                          */
4990                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
4991                                         vm_page_dirty(m);
4992                                 }
4993                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M | PG_A);
4994                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
4995                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4996                         else
4997                                 continue;
4998                         if ((*pte & PG_G) != 0)
4999                                 pmap_invalidate_page(pmap, sva);
5000                         else
5001                                 anychanged = TRUE;
5002                 }
5003         }
5004         if (anychanged)
5005                 pmap_invalidate_all(pmap);
5006         if (pv_lists_locked) {
5007                 sched_unpin();
5008                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5009         }
5010         PMAP_UNLOCK(pmap);
5011 }
5012
5013 /*
5014  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5015  */
5016 void
5017 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5018 {
5019         struct md_page *pvh;
5020         pv_entry_t next_pv, pv;
5021         pmap_t pmap;
5022         pd_entry_t oldpde, *pde;
5023         pt_entry_t oldpte, *pte;
5024         vm_offset_t va;
5025
5026         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5027             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
5028         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5029         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5030             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
5031
5032         /*
5033          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
5034          * If the object containing the page is locked and the page is not
5035          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
5036          */
5037         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5038                 return;
5039         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5040         sched_pin();
5041         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5042                 goto small_mappings;
5043         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5044         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5045                 va = pv->pv_va;
5046                 pmap = PV_PMAP(pv);
5047                 PMAP_LOCK(pmap);
5048                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5049                 oldpde = *pde;
5050                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
5051                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
5052                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5053                                         /*
5054                                          * Write protect the mapping to a
5055                                          * single page so that a subsequent
5056                                          * write access may repromote.
5057                                          */
5058                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
5059                                             PG_PS_FRAME);
5060                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
5061                                         oldpte = *pte;
5062                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
5063                                                 /*
5064                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5065                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5066                                                  * significant 32 bits.
5067                                                  */
5068                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
5069                                                     oldpte,
5070                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
5071                                                         oldpte = *pte;
5072                                                 vm_page_dirty(m);
5073                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
5074                                         }
5075                                 }
5076                         }
5077                 }
5078                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5079         }
5080 small_mappings:
5081         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5082                 pmap = PV_PMAP(pv);
5083                 PMAP_LOCK(pmap);
5084                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5085                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
5086                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5087                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5088                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5089                         /*
5090                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5091                          * in size, PG_M is among the least significant
5092                          * 32 bits. 
5093                          */
5094                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
5095                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5096                 }
5097                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5098         }
5099         sched_unpin();
5100         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5101 }
5102
5103 /*
5104  * Miscellaneous support routines follow
5105  */
5106
5107 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5108 static __inline void
5109 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5110 {
5111         u_int opte, npte;
5112
5113         /*
5114          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5115          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5116          */
5117         do {
5118                 opte = *(u_int *)pte;
5119                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5120                 npte |= cache_bits;
5121         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5122 }
5123
5124 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5125 static __inline void
5126 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5127 {
5128         u_int opde, npde;
5129
5130         /*
5131          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5132          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5133          */
5134         do {
5135                 opde = *(u_int *)pde;
5136                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5137                 npde |= cache_bits;
5138         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5139 }
5140
5141 /*
5142  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5143  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5144  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5145  * NOT real memory.
5146  */
5147 void *
5148 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5149 {
5150         vm_offset_t va, offset;
5151         vm_size_t tmpsize;
5152
5153         offset = pa & PAGE_MASK;
5154         size = round_page(offset + size);
5155         pa = pa & PG_FRAME;
5156
5157         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
5158                 va = KERNBASE + pa;
5159         else
5160                 va = kva_alloc(size);
5161         if (!va)
5162                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
5163
5164         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5165                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5166         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5167         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size);
5168         return ((void *)(va + offset));
5169 }
5170
5171 void *
5172 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5173 {
5174
5175         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
5176 }
5177
5178 void *
5179 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5180 {
5181
5182         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
5183 }
5184
5185 void
5186 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5187 {
5188         vm_offset_t base, offset;
5189
5190         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
5191                 return;
5192         base = trunc_page(va);
5193         offset = va & PAGE_MASK;
5194         size = round_page(offset + size);
5195         kva_free(base, size);
5196 }
5197
5198 /*
5199  * Sets the memory attribute for the specified page.
5200  */
5201 void
5202 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5203 {
5204
5205         m->md.pat_mode = ma;
5206         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5207                 return;
5208
5209         /*
5210          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5211          * See pmap_invalidate_cache_range().
5212          *
5213          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5214          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5215          * flushes the cache.
5216          */    
5217         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5218                 return;
5219
5220         /*
5221          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5222          * support self snoop, map the page transient and do
5223          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5224          * pmap_invalidate_cache_range().
5225          */
5226         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5227                 pmap_flush_page(m);
5228 }
5229
5230 static void
5231 pmap_flush_page(vm_page_t m)
5232 {
5233         struct sysmaps *sysmaps;
5234         vm_offset_t sva, eva;
5235
5236         if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5237                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
5238                 mtx_lock(&sysmaps->lock);
5239                 if (*sysmaps->CMAP2)
5240                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5241                 sched_pin();
5242                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5243                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
5244                 invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
5245                 sva = (vm_offset_t)sysmaps->CADDR2;
5246                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5247
5248                 /*
5249                  * Use mfence despite the ordering implied by
5250                  * mtx_{un,}lock() because clflush is not guaranteed
5251                  * to be ordered by any other instruction.
5252                  */
5253                 mfence();
5254                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
5255                         clflush(sva);
5256                 mfence();
5257                 *sysmaps->CMAP2 = 0;
5258                 sched_unpin();
5259                 mtx_unlock(&sysmaps->lock);
5260         } else
5261                 pmap_invalidate_cache();
5262 }
5263
5264 /*
5265  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5266  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5267  * completely contained within either the kernel map.
5268  *
5269  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5270  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5271  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5272  * there was insufficient memory available to complete the change.
5273  */
5274 int
5275 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5276 {
5277         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5278         pd_entry_t *pde;
5279         pt_entry_t *pte;
5280         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5281         boolean_t changed;
5282
5283         base = trunc_page(va);
5284         offset = va & PAGE_MASK;
5285         size = round_page(offset + size);
5286
5287         /*
5288          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5289          */
5290         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5291                 return (EINVAL);
5292
5293         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
5294         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
5295         changed = FALSE;
5296
5297         /*
5298          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5299          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5300          */
5301         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5302         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5303                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5304                 if (*pde == 0) {
5305                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5306                         return (EINVAL);
5307                 }
5308                 if (*pde & PG_PS) {
5309                         /*
5310                          * If the current 2/4MB page already has
5311                          * the required memory type, then we need not
5312                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5313                          * the next 2/4MB page frame.
5314                          */
5315                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5316                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5317                                 continue;
5318                         }
5319
5320                         /*
5321                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5322                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5323                          * within the range, then we need not break
5324                          * down this page into 4KB pages.
5325                          */
5326                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5327                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5328                                 tmpva += NBPDR;
5329                                 continue;
5330                         }
5331                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5332                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5333                                 return (ENOMEM);
5334                         }
5335                 }
5336                 pte = vtopte(tmpva);
5337                 if (*pte == 0) {
5338                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5339                         return (EINVAL);
5340                 }
5341                 tmpva += PAGE_SIZE;
5342         }
5343         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5344
5345         /*
5346          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5347          * cache mode if required.
5348          */
5349         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5350                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5351                 if (*pde & PG_PS) {
5352                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5353                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5354                                 changed = TRUE;
5355                         }
5356                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5357                 } else {
5358                         pte = vtopte(tmpva);
5359                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5360                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5361                                 changed = TRUE;
5362                         }
5363                         tmpva += PAGE_SIZE;
5364                 }
5365         }
5366
5367         /*
5368          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5369          * shouldn't be, etc.
5370          */
5371         if (changed) {
5372                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
5373                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva);
5374         }
5375         return (0);
5376 }
5377
5378 /*
5379  * perform the pmap work for mincore
5380  */
5381 int
5382 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5383 {
5384         pd_entry_t *pdep;
5385         pt_entry_t *ptep, pte;
5386         vm_paddr_t pa;
5387         int val;
5388
5389         PMAP_LOCK(pmap);
5390 retry:
5391         pdep = pmap_pde(pmap, addr);
5392         if (*pdep != 0) {
5393                 if (*pdep & PG_PS) {
5394                         pte = *pdep;
5395                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5396                         pa = ((*pdep & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5397                             PG_FRAME;
5398                         val = MINCORE_SUPER;
5399                 } else {
5400                         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
5401                         pte = *ptep;
5402                         pmap_pte_release(ptep);
5403                         pa = pte & PG_FRAME;
5404                         val = 0;
5405                 }
5406         } else {
5407                 pte = 0;
5408                 pa = 0;
5409                 val = 0;
5410         }
5411         if ((pte & PG_V) != 0) {
5412                 val |= MINCORE_INCORE;
5413                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5414                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5415                 if ((pte & PG_A) != 0)
5416                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5417         }
5418         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5419             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5420             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5421                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5422                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5423                         goto retry;
5424         } else
5425                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5426         PMAP_UNLOCK(pmap);
5427         return (val);
5428 }
5429
5430 void
5431 pmap_activate(struct thread *td)
5432 {
5433         pmap_t  pmap, oldpmap;
5434         u_int   cpuid;
5435         u_int32_t  cr3;
5436
5437         critical_enter();
5438         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5439         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5440         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5441 #if defined(SMP)
5442         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5443         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5444 #else
5445         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5446         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5447 #endif
5448 #ifdef PAE
5449         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5450 #else
5451         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5452 #endif
5453         /*
5454          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5455          */
5456         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5457         load_cr3(cr3);
5458         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5459         critical_exit();
5460 }
5461
5462 void
5463 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5464 {
5465 }
5466
5467 /*
5468  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5469  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5470  */
5471 void
5472 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5473     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5474 {
5475         vm_offset_t superpage_offset;
5476
5477         if (size < NBPDR)
5478                 return;
5479         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5480                 offset += ptoa(object->pg_color);
5481         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5482         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5483             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5484                 return;
5485         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5486                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5487         else
5488                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5489 }
5490
5491
5492 #if defined(PMAP_DEBUG)
5493 pmap_pid_dump(int pid)
5494 {
5495         pmap_t pmap;
5496         struct proc *p;
5497         int npte = 0;
5498         int index;
5499
5500         sx_slock(&allproc_lock);
5501         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5502                 if (p->p_pid != pid)
5503                         continue;
5504
5505                 if (p->p_vmspace) {
5506                         int i,j;
5507                         index = 0;
5508                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5509                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5510                                 pd_entry_t *pde;
5511                                 pt_entry_t *pte;
5512                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5513                                 
5514                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5515                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5516                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5517                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5518                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5519                                                         if (index) {
5520                                                                 index = 0;
5521                                                                 printf("\n");
5522                                                         }
5523                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5524                                                         return (npte);
5525                                                 }
5526                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5527                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5528                                                         pt_entry_t pa;
5529                                                         vm_page_t m;
5530                                                         pa = *pte;
5531                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5532                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5533                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5534                                                         npte++;
5535                                                         index++;
5536                                                         if (index >= 2) {
5537                                                                 index = 0;
5538                                                                 printf("\n");
5539                                                         } else {
5540                                                                 printf(" ");
5541                                                         }
5542                                                 }
5543                                         }
5544                                 }
5545                         }
5546                 }
5547         }
5548         sx_sunlock(&allproc_lock);
5549         return (npte);
5550 }
5551 #endif
5552
5553 #if defined(DEBUG)
5554
5555 static void     pads(pmap_t pm);
5556 void            pmap_pvdump(vm_paddr_t pa);
5557
5558 /* print address space of pmap*/
5559 static void
5560 pads(pmap_t pm)
5561 {
5562         int i, j;
5563         vm_paddr_t va;
5564         pt_entry_t *ptep;
5565
5566         if (pm == kernel_pmap)
5567                 return;
5568         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++)
5569                 if (pm->pm_pdir[i])
5570                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5571                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
5572                                 if (pm == kernel_pmap && va < KERNBASE)
5573                                         continue;
5574                                 if (pm != kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
5575                                         continue;
5576                                 ptep = pmap_pte(pm, va);
5577                                 if (pmap_pte_v(ptep))
5578                                         printf("%x:%x ", va, *ptep);
5579                         };
5580
5581 }
5582
5583 void
5584 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
5585 {
5586         pv_entry_t pv;
5587         pmap_t pmap;
5588         vm_page_t m;
5589
5590         printf("pa %x", pa);
5591         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
5592         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5593                 pmap = PV_PMAP(pv);
5594                 printf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pmap, pv->pv_va);
5595                 pads(pmap);
5596         }
5597         printf(" ");
5598 }
5599 #endif