]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/amd64/amd64/pmap.c
Add x2APIC support. Enable it by default if CPU is capable. The
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / amd64 / amd64 / 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) 2003 Peter Wemm
9  * All rights reserved.
10  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
11  * All rights reserved.
12  *
13  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
14  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
15  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
16  *
17  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
18  * modification, are permitted provided that the following conditions
19  * are met:
20  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
22  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
23  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
24  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
25  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
26  *    must display the following acknowledgement:
27  *      This product includes software developed by the University of
28  *      California, Berkeley and its contributors.
29  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
30  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
31  *    without specific prior written permission.
32  *
33  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
34  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
35  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
36  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
37  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
38  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
39  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
40  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
41  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
42  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
43  * SUCH DAMAGE.
44  *
45  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
46  */
47 /*-
48  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
49  * All rights reserved.
50  *
51  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
52  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
53  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
54  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
55  * CHATS research program.
56  *
57  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
58  * modification, are permitted provided that the following conditions
59  * are met:
60  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
61  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
62  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
63  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
64  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
65  *
66  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
67  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
68  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
69  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
70  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
71  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
72  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
73  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
74  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
75  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
76  * SUCH DAMAGE.
77  */
78
79 #define AMD64_NPT_AWARE
80
81 #include <sys/cdefs.h>
82 __FBSDID("$FreeBSD$");
83
84 /*
85  *      Manages physical address maps.
86  *
87  *      Since the information managed by this module is
88  *      also stored by the logical address mapping module,
89  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
90  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
91  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
92  *      requested.
93  *
94  *      In order to cope with hardware architectures which
95  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
96  *      this module may delay invalidate or reduced protection
97  *      operations until such time as they are actually
98  *      necessary.  This module is given full information as
99  *      to which processors are currently using which maps,
100  *      and to when physical maps must be made correct.
101  */
102
103 #include "opt_pmap.h"
104 #include "opt_vm.h"
105
106 #include <sys/param.h>
107 #include <sys/bus.h>
108 #include <sys/systm.h>
109 #include <sys/kernel.h>
110 #include <sys/ktr.h>
111 #include <sys/lock.h>
112 #include <sys/malloc.h>
113 #include <sys/mman.h>
114 #include <sys/mutex.h>
115 #include <sys/proc.h>
116 #include <sys/rwlock.h>
117 #include <sys/sx.h>
118 #include <sys/vmem.h>
119 #include <sys/vmmeter.h>
120 #include <sys/sched.h>
121 #include <sys/sysctl.h>
122 #include <sys/_unrhdr.h>
123 #include <sys/smp.h>
124
125 #include <vm/vm.h>
126 #include <vm/vm_param.h>
127 #include <vm/vm_kern.h>
128 #include <vm/vm_page.h>
129 #include <vm/vm_map.h>
130 #include <vm/vm_object.h>
131 #include <vm/vm_extern.h>
132 #include <vm/vm_pageout.h>
133 #include <vm/vm_pager.h>
134 #include <vm/vm_phys.h>
135 #include <vm/vm_radix.h>
136 #include <vm/vm_reserv.h>
137 #include <vm/uma.h>
138
139 #include <machine/intr_machdep.h>
140 #include <x86/apicvar.h>
141 #include <machine/cpu.h>
142 #include <machine/cputypes.h>
143 #include <machine/md_var.h>
144 #include <machine/pcb.h>
145 #include <machine/specialreg.h>
146 #ifdef SMP
147 #include <machine/smp.h>
148 #endif
149
150 static __inline boolean_t
151 pmap_type_guest(pmap_t pmap)
152 {
153
154         return ((pmap->pm_type == PT_EPT) || (pmap->pm_type == PT_RVI));
155 }
156
157 static __inline boolean_t
158 pmap_emulate_ad_bits(pmap_t pmap)
159 {
160
161         return ((pmap->pm_flags & PMAP_EMULATE_AD_BITS) != 0);
162 }
163
164 static __inline pt_entry_t
165 pmap_valid_bit(pmap_t pmap)
166 {
167         pt_entry_t mask;
168
169         switch (pmap->pm_type) {
170         case PT_X86:
171         case PT_RVI:
172                 mask = X86_PG_V;
173                 break;
174         case PT_EPT:
175                 if (pmap_emulate_ad_bits(pmap))
176                         mask = EPT_PG_EMUL_V;
177                 else
178                         mask = EPT_PG_READ;
179                 break;
180         default:
181                 panic("pmap_valid_bit: invalid pm_type %d", pmap->pm_type);
182         }
183
184         return (mask);
185 }
186
187 static __inline pt_entry_t
188 pmap_rw_bit(pmap_t pmap)
189 {
190         pt_entry_t mask;
191
192         switch (pmap->pm_type) {
193         case PT_X86:
194         case PT_RVI:
195                 mask = X86_PG_RW;
196                 break;
197         case PT_EPT:
198                 if (pmap_emulate_ad_bits(pmap))
199                         mask = EPT_PG_EMUL_RW;
200                 else
201                         mask = EPT_PG_WRITE;
202                 break;
203         default:
204                 panic("pmap_rw_bit: invalid pm_type %d", pmap->pm_type);
205         }
206
207         return (mask);
208 }
209
210 static __inline pt_entry_t
211 pmap_global_bit(pmap_t pmap)
212 {
213         pt_entry_t mask;
214
215         switch (pmap->pm_type) {
216         case PT_X86:
217                 mask = X86_PG_G;
218                 break;
219         case PT_RVI:
220         case PT_EPT:
221                 mask = 0;
222                 break;
223         default:
224                 panic("pmap_global_bit: invalid pm_type %d", pmap->pm_type);
225         }
226
227         return (mask);
228 }
229
230 static __inline pt_entry_t
231 pmap_accessed_bit(pmap_t pmap)
232 {
233         pt_entry_t mask;
234
235         switch (pmap->pm_type) {
236         case PT_X86:
237         case PT_RVI:
238                 mask = X86_PG_A;
239                 break;
240         case PT_EPT:
241                 if (pmap_emulate_ad_bits(pmap))
242                         mask = EPT_PG_READ;
243                 else
244                         mask = EPT_PG_A;
245                 break;
246         default:
247                 panic("pmap_accessed_bit: invalid pm_type %d", pmap->pm_type);
248         }
249
250         return (mask);
251 }
252
253 static __inline pt_entry_t
254 pmap_modified_bit(pmap_t pmap)
255 {
256         pt_entry_t mask;
257
258         switch (pmap->pm_type) {
259         case PT_X86:
260         case PT_RVI:
261                 mask = X86_PG_M;
262                 break;
263         case PT_EPT:
264                 if (pmap_emulate_ad_bits(pmap))
265                         mask = EPT_PG_WRITE;
266                 else
267                         mask = EPT_PG_M;
268                 break;
269         default:
270                 panic("pmap_modified_bit: invalid pm_type %d", pmap->pm_type);
271         }
272
273         return (mask);
274 }
275
276 #if !defined(DIAGNOSTIC)
277 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
278 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
279 #else
280 #define PMAP_INLINE     extern inline
281 #endif
282 #else
283 #define PMAP_INLINE
284 #endif
285
286 #ifdef PV_STATS
287 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
288 #else
289 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
290 #endif
291
292 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
293 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
294
295 #define NPV_LIST_LOCKS  MAXCPU
296
297 #define PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(pa)        \
298                         (&pv_list_locks[pa_index(pa) % NPV_LIST_LOCKS])
299
300 #define CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa)  do {    \
301         struct rwlock **_lockp = (lockp);               \
302         struct rwlock *_new_lock;                       \
303                                                         \
304         _new_lock = PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(pa);           \
305         if (_new_lock != *_lockp) {                     \
306                 if (*_lockp != NULL)                    \
307                         rw_wunlock(*_lockp);            \
308                 *_lockp = _new_lock;                    \
309                 rw_wlock(*_lockp);                      \
310         }                                               \
311 } while (0)
312
313 #define CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m)        \
314                         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, VM_PAGE_TO_PHYS(m))
315
316 #define RELEASE_PV_LIST_LOCK(lockp)             do {    \
317         struct rwlock **_lockp = (lockp);               \
318                                                         \
319         if (*_lockp != NULL) {                          \
320                 rw_wunlock(*_lockp);                    \
321                 *_lockp = NULL;                         \
322         }                                               \
323 } while (0)
324
325 #define VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m)      \
326                         PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(VM_PAGE_TO_PHYS(m))
327
328 struct pmap kernel_pmap_store;
329
330 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
331 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
332
333 int nkpt;
334 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, nkpt, CTLFLAG_RD, &nkpt, 0,
335     "Number of kernel page table pages allocated on bootup");
336
337 static int ndmpdp;
338 vm_paddr_t dmaplimit;
339 vm_offset_t kernel_vm_end = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
340 pt_entry_t pg_nx;
341
342 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
343
344 static int pat_works = 1;
345 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 1,
346     "Is page attribute table fully functional?");
347
348 static int pg_ps_enabled = 1;
349 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
350     &pg_ps_enabled, 0, "Are large page mappings enabled?");
351
352 #define PAT_INDEX_SIZE  8
353 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
354
355 static u_int64_t        KPTphys;        /* phys addr of kernel level 1 */
356 static u_int64_t        KPDphys;        /* phys addr of kernel level 2 */
357 u_int64_t               KPDPphys;       /* phys addr of kernel level 3 */
358 u_int64_t               KPML4phys;      /* phys addr of kernel level 4 */
359
360 static u_int64_t        DMPDphys;       /* phys addr of direct mapped level 2 */
361 static u_int64_t        DMPDPphys;      /* phys addr of direct mapped level 3 */
362 static int              ndmpdpphys;     /* number of DMPDPphys pages */
363
364 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
365
366 /*
367  * Data for the pv entry allocation mechanism
368  */
369 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
370 static struct mtx pv_chunks_mutex;
371 static struct rwlock pv_list_locks[NPV_LIST_LOCKS];
372 static struct md_page *pv_table;
373
374 /*
375  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
376  */
377 pt_entry_t *CMAP1 = 0;
378 caddr_t CADDR1 = 0;
379
380 static int pmap_flags = PMAP_PDE_SUPERPAGE;     /* flags for x86 pmaps */
381
382 static struct unrhdr pcid_unr;
383 static struct mtx pcid_mtx;
384 int pmap_pcid_enabled = 0;
385 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pcid_enabled, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
386     &pmap_pcid_enabled, 0, "Is TLB Context ID enabled ?");
387 int invpcid_works = 0;
388 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, invpcid_works, CTLFLAG_RD, &invpcid_works, 0,
389     "Is the invpcid instruction available ?");
390
391 static int
392 pmap_pcid_save_cnt_proc(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
393 {
394         int i;
395         uint64_t res;
396
397         res = 0;
398         CPU_FOREACH(i) {
399                 res += cpuid_to_pcpu[i]->pc_pm_save_cnt;
400         }
401         return (sysctl_handle_64(oidp, &res, 0, req));
402 }
403 SYSCTL_PROC(_vm_pmap, OID_AUTO, pcid_save_cnt, CTLTYPE_U64 | CTLFLAG_RW |
404     CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0, pmap_pcid_save_cnt_proc, "QU",
405     "Count of saved TLB context on switch");
406
407 /*
408  * Crashdump maps.
409  */
410 static caddr_t crashdumpmap;
411
412 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
413 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
414 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, struct rwlock **lockp);
415 static int      popcnt_pc_map_elem(uint64_t elem);
416 static vm_page_t reclaim_pv_chunk(pmap_t locked_pmap, struct rwlock **lockp);
417 static void     reserve_pv_entries(pmap_t pmap, int needed,
418                     struct rwlock **lockp);
419 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa,
420                     struct rwlock **lockp);
421 static boolean_t pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa,
422                     struct rwlock **lockp);
423 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa,
424                     struct rwlock **lockp);
425 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
426 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
427                     vm_offset_t va);
428
429 static int pmap_change_attr_locked(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode);
430 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
431 static boolean_t pmap_demote_pde_locked(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde,
432     vm_offset_t va, struct rwlock **lockp);
433 static boolean_t pmap_demote_pdpe(pmap_t pmap, pdp_entry_t *pdpe,
434     vm_offset_t va);
435 static boolean_t pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
436     vm_prot_t prot, struct rwlock **lockp);
437 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
438     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte, struct rwlock **lockp);
439 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
440 static int pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
441 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
442 static vm_page_t pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
443 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits, int mask);
444 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va,
445     struct rwlock **lockp);
446 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
447     vm_prot_t prot);
448 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits, int mask);
449 static int pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
450     struct spglist *free, struct rwlock **lockp);
451 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
452     pd_entry_t ptepde, struct spglist *free, struct rwlock **lockp);
453 static void pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
454 static void pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
455     struct spglist *free);
456 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
457     vm_page_t m, struct rwlock **lockp);
458 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
459     pd_entry_t newpde);
460 static void pmap_update_pde_invalidate(pmap_t, vm_offset_t va, pd_entry_t pde);
461
462 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex,
463                 struct rwlock **lockp);
464 static vm_page_t pmap_allocpde(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
465                 struct rwlock **lockp);
466 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
467                 struct rwlock **lockp);
468
469 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
470     struct spglist *free);
471 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, pd_entry_t, struct spglist *);
472 static vm_offset_t pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr);
473
474 /*
475  * Move the kernel virtual free pointer to the next
476  * 2MB.  This is used to help improve performance
477  * by using a large (2MB) page for much of the kernel
478  * (.text, .data, .bss)
479  */
480 static vm_offset_t
481 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
482 {
483         vm_offset_t newaddr = addr;
484
485         newaddr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
486         return (newaddr);
487 }
488
489 /********************/
490 /* Inline functions */
491 /********************/
492
493 /* Return a non-clipped PD index for a given VA */
494 static __inline vm_pindex_t
495 pmap_pde_pindex(vm_offset_t va)
496 {
497         return (va >> PDRSHIFT);
498 }
499
500
501 /* Return various clipped indexes for a given VA */
502 static __inline vm_pindex_t
503 pmap_pte_index(vm_offset_t va)
504 {
505
506         return ((va >> PAGE_SHIFT) & ((1ul << NPTEPGSHIFT) - 1));
507 }
508
509 static __inline vm_pindex_t
510 pmap_pde_index(vm_offset_t va)
511 {
512
513         return ((va >> PDRSHIFT) & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1));
514 }
515
516 static __inline vm_pindex_t
517 pmap_pdpe_index(vm_offset_t va)
518 {
519
520         return ((va >> PDPSHIFT) & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
521 }
522
523 static __inline vm_pindex_t
524 pmap_pml4e_index(vm_offset_t va)
525 {
526
527         return ((va >> PML4SHIFT) & ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1));
528 }
529
530 /* Return a pointer to the PML4 slot that corresponds to a VA */
531 static __inline pml4_entry_t *
532 pmap_pml4e(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
533 {
534
535         return (&pmap->pm_pml4[pmap_pml4e_index(va)]);
536 }
537
538 /* Return a pointer to the PDP slot that corresponds to a VA */
539 static __inline pdp_entry_t *
540 pmap_pml4e_to_pdpe(pml4_entry_t *pml4e, vm_offset_t va)
541 {
542         pdp_entry_t *pdpe;
543
544         pdpe = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4e & PG_FRAME);
545         return (&pdpe[pmap_pdpe_index(va)]);
546 }
547
548 /* Return a pointer to the PDP slot that corresponds to a VA */
549 static __inline pdp_entry_t *
550 pmap_pdpe(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
551 {
552         pml4_entry_t *pml4e;
553         pt_entry_t PG_V;
554
555         PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
556         pml4e = pmap_pml4e(pmap, va);
557         if ((*pml4e & PG_V) == 0)
558                 return (NULL);
559         return (pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, va));
560 }
561
562 /* Return a pointer to the PD slot that corresponds to a VA */
563 static __inline pd_entry_t *
564 pmap_pdpe_to_pde(pdp_entry_t *pdpe, vm_offset_t va)
565 {
566         pd_entry_t *pde;
567
568         pde = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pdpe & PG_FRAME);
569         return (&pde[pmap_pde_index(va)]);
570 }
571
572 /* Return a pointer to the PD slot that corresponds to a VA */
573 static __inline pd_entry_t *
574 pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
575 {
576         pdp_entry_t *pdpe;
577         pt_entry_t PG_V;
578
579         PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
580         pdpe = pmap_pdpe(pmap, va);
581         if (pdpe == NULL || (*pdpe & PG_V) == 0)
582                 return (NULL);
583         return (pmap_pdpe_to_pde(pdpe, va));
584 }
585
586 /* Return a pointer to the PT slot that corresponds to a VA */
587 static __inline pt_entry_t *
588 pmap_pde_to_pte(pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
589 {
590         pt_entry_t *pte;
591
592         pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pde & PG_FRAME);
593         return (&pte[pmap_pte_index(va)]);
594 }
595
596 /* Return a pointer to the PT slot that corresponds to a VA */
597 static __inline pt_entry_t *
598 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
599 {
600         pd_entry_t *pde;
601         pt_entry_t PG_V;
602
603         PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
604         pde = pmap_pde(pmap, va);
605         if (pde == NULL || (*pde & PG_V) == 0)
606                 return (NULL);
607         if ((*pde & PG_PS) != 0)        /* compat with i386 pmap_pte() */
608                 return ((pt_entry_t *)pde);
609         return (pmap_pde_to_pte(pde, va));
610 }
611
612 static __inline void
613 pmap_resident_count_inc(pmap_t pmap, int count)
614 {
615
616         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
617         pmap->pm_stats.resident_count += count;
618 }
619
620 static __inline void
621 pmap_resident_count_dec(pmap_t pmap, int count)
622 {
623
624         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
625         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count >= count,
626             ("pmap %p resident count underflow %ld %d", pmap,
627             pmap->pm_stats.resident_count, count));
628         pmap->pm_stats.resident_count -= count;
629 }
630
631 PMAP_INLINE pt_entry_t *
632 vtopte(vm_offset_t va)
633 {
634         u_int64_t mask = ((1ul << (NPTEPGSHIFT + NPDEPGSHIFT + NPDPEPGSHIFT + NPML4EPGSHIFT)) - 1);
635
636         KASSERT(va >= VM_MAXUSER_ADDRESS, ("vtopte on a uva/gpa 0x%0lx", va));
637
638         return (PTmap + ((va >> PAGE_SHIFT) & mask));
639 }
640
641 static __inline pd_entry_t *
642 vtopde(vm_offset_t va)
643 {
644         u_int64_t mask = ((1ul << (NPDEPGSHIFT + NPDPEPGSHIFT + NPML4EPGSHIFT)) - 1);
645
646         KASSERT(va >= VM_MAXUSER_ADDRESS, ("vtopde on a uva/gpa 0x%0lx", va));
647
648         return (PDmap + ((va >> PDRSHIFT) & mask));
649 }
650
651 static u_int64_t
652 allocpages(vm_paddr_t *firstaddr, int n)
653 {
654         u_int64_t ret;
655
656         ret = *firstaddr;
657         bzero((void *)ret, n * PAGE_SIZE);
658         *firstaddr += n * PAGE_SIZE;
659         return (ret);
660 }
661
662 CTASSERT(powerof2(NDMPML4E));
663
664 /* number of kernel PDP slots */
665 #define NKPDPE(ptpgs)           howmany((ptpgs), NPDEPG)
666
667 static void
668 nkpt_init(vm_paddr_t addr)
669 {
670         int pt_pages;
671         
672 #ifdef NKPT
673         pt_pages = NKPT;
674 #else
675         pt_pages = howmany(addr, 1 << PDRSHIFT);
676         pt_pages += NKPDPE(pt_pages);
677
678         /*
679          * Add some slop beyond the bare minimum required for bootstrapping
680          * the kernel.
681          *
682          * This is quite important when allocating KVA for kernel modules.
683          * The modules are required to be linked in the negative 2GB of
684          * the address space.  If we run out of KVA in this region then
685          * pmap_growkernel() will need to allocate page table pages to map
686          * the entire 512GB of KVA space which is an unnecessary tax on
687          * physical memory.
688          */
689         pt_pages += 8;          /* 16MB additional slop for kernel modules */
690 #endif
691         nkpt = pt_pages;
692 }
693
694 static void
695 create_pagetables(vm_paddr_t *firstaddr)
696 {
697         int i, j, ndm1g, nkpdpe;
698         pt_entry_t *pt_p;
699         pd_entry_t *pd_p;
700         pdp_entry_t *pdp_p;
701         pml4_entry_t *p4_p;
702
703         /* Allocate page table pages for the direct map */
704         ndmpdp = (ptoa(Maxmem) + NBPDP - 1) >> PDPSHIFT;
705         if (ndmpdp < 4)         /* Minimum 4GB of dirmap */
706                 ndmpdp = 4;
707         ndmpdpphys = howmany(ndmpdp, NPDPEPG);
708         if (ndmpdpphys > NDMPML4E) {
709                 /*
710                  * Each NDMPML4E allows 512 GB, so limit to that,
711                  * and then readjust ndmpdp and ndmpdpphys.
712                  */
713                 printf("NDMPML4E limits system to %d GB\n", NDMPML4E * 512);
714                 Maxmem = atop(NDMPML4E * NBPML4);
715                 ndmpdpphys = NDMPML4E;
716                 ndmpdp = NDMPML4E * NPDEPG;
717         }
718         DMPDPphys = allocpages(firstaddr, ndmpdpphys);
719         ndm1g = 0;
720         if ((amd_feature & AMDID_PAGE1GB) != 0)
721                 ndm1g = ptoa(Maxmem) >> PDPSHIFT;
722         if (ndm1g < ndmpdp)
723                 DMPDphys = allocpages(firstaddr, ndmpdp - ndm1g);
724         dmaplimit = (vm_paddr_t)ndmpdp << PDPSHIFT;
725
726         /* Allocate pages */
727         KPML4phys = allocpages(firstaddr, 1);
728         KPDPphys = allocpages(firstaddr, NKPML4E);
729
730         /*
731          * Allocate the initial number of kernel page table pages required to
732          * bootstrap.  We defer this until after all memory-size dependent
733          * allocations are done (e.g. direct map), so that we don't have to
734          * build in too much slop in our estimate.
735          *
736          * Note that when NKPML4E > 1, we have an empty page underneath
737          * all but the KPML4I'th one, so we need NKPML4E-1 extra (zeroed)
738          * pages.  (pmap_enter requires a PD page to exist for each KPML4E.)
739          */
740         nkpt_init(*firstaddr);
741         nkpdpe = NKPDPE(nkpt);
742
743         KPTphys = allocpages(firstaddr, nkpt);
744         KPDphys = allocpages(firstaddr, nkpdpe);
745
746         /* Fill in the underlying page table pages */
747         /* Nominally read-only (but really R/W) from zero to physfree */
748         /* XXX not fully used, underneath 2M pages */
749         pt_p = (pt_entry_t *)KPTphys;
750         for (i = 0; ptoa(i) < *firstaddr; i++)
751                 pt_p[i] = ptoa(i) | X86_PG_RW | X86_PG_V | X86_PG_G;
752
753         /* Now map the page tables at their location within PTmap */
754         pd_p = (pd_entry_t *)KPDphys;
755         for (i = 0; i < nkpt; i++)
756                 pd_p[i] = (KPTphys + ptoa(i)) | X86_PG_RW | X86_PG_V;
757
758         /* Map from zero to end of allocations under 2M pages */
759         /* This replaces some of the KPTphys entries above */
760         for (i = 0; (i << PDRSHIFT) < *firstaddr; i++)
761                 pd_p[i] = (i << PDRSHIFT) | X86_PG_RW | X86_PG_V | PG_PS |
762                     X86_PG_G;
763
764         /* And connect up the PD to the PDP (leaving room for L4 pages) */
765         pdp_p = (pdp_entry_t *)(KPDPphys + ptoa(KPML4I - KPML4BASE));
766         for (i = 0; i < nkpdpe; i++)
767                 pdp_p[i + KPDPI] = (KPDphys + ptoa(i)) | X86_PG_RW | X86_PG_V |
768                     PG_U;
769
770         /*
771          * Now, set up the direct map region using 2MB and/or 1GB pages.  If
772          * the end of physical memory is not aligned to a 1GB page boundary,
773          * then the residual physical memory is mapped with 2MB pages.  Later,
774          * if pmap_mapdev{_attr}() uses the direct map for non-write-back
775          * memory, pmap_change_attr() will demote any 2MB or 1GB page mappings
776          * that are partially used. 
777          */
778         pd_p = (pd_entry_t *)DMPDphys;
779         for (i = NPDEPG * ndm1g, j = 0; i < NPDEPG * ndmpdp; i++, j++) {
780                 pd_p[j] = (vm_paddr_t)i << PDRSHIFT;
781                 /* Preset PG_M and PG_A because demotion expects it. */
782                 pd_p[j] |= X86_PG_RW | X86_PG_V | PG_PS | X86_PG_G |
783                     X86_PG_M | X86_PG_A;
784         }
785         pdp_p = (pdp_entry_t *)DMPDPphys;
786         for (i = 0; i < ndm1g; i++) {
787                 pdp_p[i] = (vm_paddr_t)i << PDPSHIFT;
788                 /* Preset PG_M and PG_A because demotion expects it. */
789                 pdp_p[i] |= X86_PG_RW | X86_PG_V | PG_PS | X86_PG_G |
790                     X86_PG_M | X86_PG_A;
791         }
792         for (j = 0; i < ndmpdp; i++, j++) {
793                 pdp_p[i] = DMPDphys + ptoa(j);
794                 pdp_p[i] |= X86_PG_RW | X86_PG_V | PG_U;
795         }
796
797         /* And recursively map PML4 to itself in order to get PTmap */
798         p4_p = (pml4_entry_t *)KPML4phys;
799         p4_p[PML4PML4I] = KPML4phys;
800         p4_p[PML4PML4I] |= X86_PG_RW | X86_PG_V | PG_U;
801
802         /* Connect the Direct Map slot(s) up to the PML4. */
803         for (i = 0; i < ndmpdpphys; i++) {
804                 p4_p[DMPML4I + i] = DMPDPphys + ptoa(i);
805                 p4_p[DMPML4I + i] |= X86_PG_RW | X86_PG_V | PG_U;
806         }
807
808         /* Connect the KVA slots up to the PML4 */
809         for (i = 0; i < NKPML4E; i++) {
810                 p4_p[KPML4BASE + i] = KPDPphys + ptoa(i);
811                 p4_p[KPML4BASE + i] |= X86_PG_RW | X86_PG_V | PG_U;
812         }
813 }
814
815 /*
816  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
817  *
818  *      On amd64 this is called after mapping has already been enabled
819  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
820  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
821  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
822  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
823  *      (physical) address starting relative to 0]
824  */
825 void
826 pmap_bootstrap(vm_paddr_t *firstaddr)
827 {
828         vm_offset_t va;
829         pt_entry_t *pte;
830
831         /*
832          * Create an initial set of page tables to run the kernel in.
833          */
834         create_pagetables(firstaddr);
835
836         /*
837          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
838          * preallocated kernel page table pages so that vm_page structures
839          * representing these pages will be created.  The vm_page structures
840          * are required for promotion of the corresponding kernel virtual
841          * addresses to superpage mappings.
842          */
843         vm_phys_add_seg(KPTphys, KPTphys + ptoa(nkpt));
844
845         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + *firstaddr;
846         virtual_avail = pmap_kmem_choose(virtual_avail);
847
848         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
849
850
851         /* XXX do %cr0 as well */
852         load_cr4(rcr4() | CR4_PGE);
853         load_cr3(KPML4phys);
854         if (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_SMEP)
855                 load_cr4(rcr4() | CR4_SMEP);
856
857         /*
858          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
859          */
860         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
861         kernel_pmap->pm_pml4 = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPML4phys);
862         kernel_pmap->pm_cr3 = KPML4phys;
863         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
864         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_save);        /* always superset of pm_active */
865         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
866         kernel_pmap->pm_flags = pmap_flags;
867
868         /*
869          * Initialize the global pv list lock.
870          */
871         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
872
873         /*
874          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
875          * mapping of pages.
876          */
877 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
878         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
879
880         va = virtual_avail;
881         pte = vtopte(va);
882
883         /*
884          * Crashdump maps.  The first page is reused as CMAP1 for the
885          * memory test.
886          */
887         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
888         CADDR1 = crashdumpmap;
889
890         virtual_avail = va;
891
892         /* Initialize the PAT MSR. */
893         pmap_init_pat();
894
895         /* Initialize TLB Context Id. */
896         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pcid_enabled", &pmap_pcid_enabled);
897         if ((cpu_feature2 & CPUID2_PCID) != 0 && pmap_pcid_enabled) {
898                 load_cr4(rcr4() | CR4_PCIDE);
899                 mtx_init(&pcid_mtx, "pcid", NULL, MTX_DEF);
900                 init_unrhdr(&pcid_unr, 1, (1 << 12) - 1, &pcid_mtx);
901                 /* Check for INVPCID support */
902                 invpcid_works = (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_INVPCID)
903                     != 0;
904                 kernel_pmap->pm_pcid = 0;
905 #ifndef SMP
906                 pmap_pcid_enabled = 0;
907 #endif
908         } else
909                 pmap_pcid_enabled = 0;
910 }
911
912 /*
913  * Setup the PAT MSR.
914  */
915 void
916 pmap_init_pat(void)
917 {
918         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
919         uint64_t pat_msr;
920         u_long cr0, cr4;
921         int i;
922
923         /* Bail if this CPU doesn't implement PAT. */
924         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0)
925                 panic("no PAT??");
926
927         /* Set default PAT index table. */
928         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
929                 pat_table[i] = -1;
930         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
931         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
932         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
933         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
934         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
935         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
936
937         /* Initialize default PAT entries. */
938         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
939             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
940             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
941             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
942             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
943             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
944             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
945             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
946
947         if (pat_works) {
948                 /*
949                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
950                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
951                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
952                  */
953                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
954                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
955                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
956                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
957                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
958                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
959         } else {
960                 /*
961                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
962                  */
963                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
964                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
965                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
966         }
967
968         /* Disable PGE. */
969         cr4 = rcr4();
970         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
971
972         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
973         cr0 = rcr0();
974         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
975
976         /* Flushes caches and TLBs. */
977         wbinvd();
978         invltlb();
979
980         /* Update PAT and index table. */
981         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
982         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
983                 pat_index[i] = pat_table[i];
984
985         /* Flush caches and TLBs again. */
986         wbinvd();
987         invltlb();
988
989         /* Restore caches and PGE. */
990         load_cr0(cr0);
991         load_cr4(cr4);
992 }
993
994 /*
995  *      Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
996  */
997 void
998 pmap_page_init(vm_page_t m)
999 {
1000
1001         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
1002         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
1003 }
1004
1005 /*
1006  *      Initialize the pmap module.
1007  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
1008  *      system needs to map virtual memory.
1009  */
1010 void
1011 pmap_init(void)
1012 {
1013         vm_page_t mpte;
1014         vm_size_t s;
1015         int i, pv_npg;
1016
1017         /*
1018          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
1019          * page table pages.
1020          */ 
1021         for (i = 0; i < nkpt; i++) {
1022                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + (i << PAGE_SHIFT));
1023                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
1024                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
1025                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
1026                 mpte->pindex = pmap_pde_pindex(KERNBASE) + i;
1027                 mpte->phys_addr = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
1028         }
1029
1030         /*
1031          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
1032          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
1033          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
1034          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
1035          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
1036          * include at least one feature that is only supported by older Intel
1037          * or newer AMD processors.
1038          */
1039         if (vm_guest == VM_GUEST_VM && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
1040             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
1041             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
1042             AMDID2_FMA4)) == 0)
1043                 workaround_erratum383 = 1;
1044
1045         /*
1046          * Are large page mappings enabled?
1047          */
1048         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
1049         if (pg_ps_enabled) {
1050                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
1051                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
1052                 pagesizes[1] = NBPDR;
1053         }
1054
1055         /*
1056          * Initialize the pv chunk list mutex.
1057          */
1058         mtx_init(&pv_chunks_mutex, "pmap pv chunk list", NULL, MTX_DEF);
1059
1060         /*
1061          * Initialize the pool of pv list locks.
1062          */
1063         for (i = 0; i < NPV_LIST_LOCKS; i++)
1064                 rw_init(&pv_list_locks[i], "pmap pv list");
1065
1066         /*
1067          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
1068          */
1069         pv_npg = howmany(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end, NBPDR);
1070
1071         /*
1072          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
1073          */
1074         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
1075         s = round_page(s);
1076         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
1077             M_WAITOK | M_ZERO);
1078         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
1079                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
1080 }
1081
1082 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
1083     "2MB page mapping counters");
1084
1085 static u_long pmap_pde_demotions;
1086 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
1087     &pmap_pde_demotions, 0, "2MB page demotions");
1088
1089 static u_long pmap_pde_mappings;
1090 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
1091     &pmap_pde_mappings, 0, "2MB page mappings");
1092
1093 static u_long pmap_pde_p_failures;
1094 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
1095     &pmap_pde_p_failures, 0, "2MB page promotion failures");
1096
1097 static u_long pmap_pde_promotions;
1098 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
1099     &pmap_pde_promotions, 0, "2MB page promotions");
1100
1101 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pdpe, CTLFLAG_RD, 0,
1102     "1GB page mapping counters");
1103
1104 static u_long pmap_pdpe_demotions;
1105 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pdpe, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
1106     &pmap_pdpe_demotions, 0, "1GB page demotions");
1107
1108 /***************************************************
1109  * Low level helper routines.....
1110  ***************************************************/
1111
1112 static pt_entry_t
1113 pmap_swap_pat(pmap_t pmap, pt_entry_t entry)
1114 {
1115         int x86_pat_bits = X86_PG_PTE_PAT | X86_PG_PDE_PAT;
1116
1117         switch (pmap->pm_type) {
1118         case PT_X86:
1119         case PT_RVI:
1120                 /* Verify that both PAT bits are not set at the same time */
1121                 KASSERT((entry & x86_pat_bits) != x86_pat_bits,
1122                     ("Invalid PAT bits in entry %#lx", entry));
1123
1124                 /* Swap the PAT bits if one of them is set */
1125                 if ((entry & x86_pat_bits) != 0)
1126                         entry ^= x86_pat_bits;
1127                 break;
1128         case PT_EPT:
1129                 /*
1130                  * Nothing to do - the memory attributes are represented
1131                  * the same way for regular pages and superpages.
1132                  */
1133                 break;
1134         default:
1135                 panic("pmap_switch_pat_bits: bad pm_type %d", pmap->pm_type);
1136         }
1137
1138         return (entry);
1139 }
1140
1141 /*
1142  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
1143  * caching mode.
1144  */
1145 static int
1146 pmap_cache_bits(pmap_t pmap, int mode, boolean_t is_pde)
1147 {
1148         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
1149
1150         if (mode < 0 || mode >= PAT_INDEX_SIZE || pat_index[mode] < 0)
1151                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
1152
1153         switch (pmap->pm_type) {
1154         case PT_X86:
1155         case PT_RVI:
1156                 /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
1157                 pat_flag = is_pde ? X86_PG_PDE_PAT : X86_PG_PTE_PAT;
1158
1159                 /* Map the caching mode to a PAT index. */
1160                 pat_idx = pat_index[mode];
1161
1162                 /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
1163                 cache_bits = 0;
1164                 if (pat_idx & 0x4)
1165                         cache_bits |= pat_flag;
1166                 if (pat_idx & 0x2)
1167                         cache_bits |= PG_NC_PCD;
1168                 if (pat_idx & 0x1)
1169                         cache_bits |= PG_NC_PWT;
1170                 break;
1171
1172         case PT_EPT:
1173                 cache_bits = EPT_PG_IGNORE_PAT | EPT_PG_MEMORY_TYPE(mode);
1174                 break;
1175
1176         default:
1177                 panic("unsupported pmap type %d", pmap->pm_type);
1178         }
1179
1180         return (cache_bits);
1181 }
1182
1183 static int
1184 pmap_cache_mask(pmap_t pmap, boolean_t is_pde)
1185 {
1186         int mask;
1187
1188         switch (pmap->pm_type) {
1189         case PT_X86:
1190         case PT_RVI:
1191                 mask = is_pde ? X86_PG_PDE_CACHE : X86_PG_PTE_CACHE;
1192                 break;
1193         case PT_EPT:
1194                 mask = EPT_PG_IGNORE_PAT | EPT_PG_MEMORY_TYPE(0x7);
1195                 break;
1196         default:
1197                 panic("pmap_cache_mask: invalid pm_type %d", pmap->pm_type);
1198         }
1199
1200         return (mask);
1201 }
1202
1203 static __inline boolean_t
1204 pmap_ps_enabled(pmap_t pmap)
1205 {
1206
1207         return (pg_ps_enabled && (pmap->pm_flags & PMAP_PDE_SUPERPAGE) != 0);
1208 }
1209
1210 static void
1211 pmap_update_pde_store(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1212 {
1213
1214         switch (pmap->pm_type) {
1215         case PT_X86:
1216                 break;
1217         case PT_RVI:
1218         case PT_EPT:
1219                 /*
1220                  * XXX
1221                  * This is a little bogus since the generation number is
1222                  * supposed to be bumped up when a region of the address
1223                  * space is invalidated in the page tables.
1224                  *
1225                  * In this case the old PDE entry is valid but yet we want
1226                  * to make sure that any mappings using the old entry are
1227                  * invalidated in the TLB.
1228                  *
1229                  * The reason this works as expected is because we rendezvous
1230                  * "all" host cpus and force any vcpu context to exit as a
1231                  * side-effect.
1232                  */
1233                 atomic_add_acq_long(&pmap->pm_eptgen, 1);
1234                 break;
1235         default:
1236                 panic("pmap_update_pde_store: bad pm_type %d", pmap->pm_type);
1237         }
1238         pde_store(pde, newpde);
1239 }
1240
1241 /*
1242  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
1243  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
1244  * calling processor's TLB is affected.
1245  *
1246  * The calling thread must be pinned to a processor.
1247  */
1248 static void
1249 pmap_update_pde_invalidate(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
1250 {
1251         pt_entry_t PG_G;
1252
1253         if (pmap_type_guest(pmap))
1254                 return;
1255
1256         KASSERT(pmap->pm_type == PT_X86,
1257             ("pmap_update_pde_invalidate: invalid type %d", pmap->pm_type));
1258
1259         PG_G = pmap_global_bit(pmap);
1260
1261         if ((newpde & PG_PS) == 0)
1262                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
1263                 invlpg(va);
1264         else if ((newpde & PG_G) == 0)
1265                 /*
1266                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
1267                  * because there are too many to flush individually.
1268                  */
1269                 invltlb();
1270         else {
1271                 /*
1272                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB,
1273                  * including any global (PG_G) mappings.
1274                  */
1275                 invltlb_globpcid();
1276         }
1277 }
1278 #ifdef SMP
1279
1280 static void
1281 pmap_invalidate_page_pcid(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1282 {
1283         struct invpcid_descr d;
1284         uint64_t cr3;
1285
1286         if (invpcid_works) {
1287                 d.pcid = pmap->pm_pcid;
1288                 d.pad = 0;
1289                 d.addr = va;
1290                 invpcid(&d, INVPCID_ADDR);
1291                 return;
1292         }
1293
1294         cr3 = rcr3();
1295         critical_enter();
1296         load_cr3(pmap->pm_cr3 | CR3_PCID_SAVE);
1297         invlpg(va);
1298         load_cr3(cr3 | CR3_PCID_SAVE);
1299         critical_exit();
1300 }
1301
1302 /*
1303  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
1304  *
1305  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
1306  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
1307  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
1308  * processor could cache an old, pre-update entry without being
1309  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
1310  * active on another processor after its pm_active field is checked by
1311  * one of the following functions but before a store updating the page
1312  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
1313  * processor before its pm_active field is checked but due to
1314  * speculative loads one of the following functions stills reads the
1315  * pmap as inactive on the other processor.
1316  * 
1317  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
1318  * immutable.  The kernel page table is always active on every
1319  * processor.
1320  */
1321
1322 /*
1323  * Interrupt the cpus that are executing in the guest context.
1324  * This will force the vcpu to exit and the cached EPT mappings
1325  * will be invalidated by the host before the next vmresume.
1326  */
1327 static __inline void
1328 pmap_invalidate_ept(pmap_t pmap)
1329 {
1330         int ipinum;
1331
1332         sched_pin();
1333         KASSERT(!CPU_ISSET(curcpu, &pmap->pm_active),
1334             ("pmap_invalidate_ept: absurd pm_active"));
1335
1336         /*
1337          * The TLB mappings associated with a vcpu context are not
1338          * flushed each time a different vcpu is chosen to execute.
1339          *
1340          * This is in contrast with a process's vtop mappings that
1341          * are flushed from the TLB on each context switch.
1342          *
1343          * Therefore we need to do more than just a TLB shootdown on
1344          * the active cpus in 'pmap->pm_active'. To do this we keep
1345          * track of the number of invalidations performed on this pmap.
1346          *
1347          * Each vcpu keeps a cache of this counter and compares it
1348          * just before a vmresume. If the counter is out-of-date an
1349          * invept will be done to flush stale mappings from the TLB.
1350          */
1351         atomic_add_acq_long(&pmap->pm_eptgen, 1);
1352
1353         /*
1354          * Force the vcpu to exit and trap back into the hypervisor.
1355          */
1356         ipinum = pmap->pm_flags & PMAP_NESTED_IPIMASK;
1357         ipi_selected(pmap->pm_active, ipinum);
1358         sched_unpin();
1359 }
1360
1361 void
1362 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1363 {
1364         cpuset_t other_cpus;
1365         u_int cpuid;
1366
1367         if (pmap_type_guest(pmap)) {
1368                 pmap_invalidate_ept(pmap);
1369                 return;
1370         }
1371
1372         KASSERT(pmap->pm_type == PT_X86,
1373             ("pmap_invalidate_page: invalid type %d", pmap->pm_type));
1374
1375         sched_pin();
1376         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1377                 if (!pmap_pcid_enabled) {
1378                         invlpg(va);
1379                 } else {
1380                         if (pmap->pm_pcid != -1 && pmap->pm_pcid != 0) {
1381                                 if (pmap == PCPU_GET(curpmap))
1382                                         invlpg(va);
1383                                 else
1384                                         pmap_invalidate_page_pcid(pmap, va);
1385                         } else {
1386                                 invltlb_globpcid();
1387                         }
1388                 }
1389                 smp_invlpg(pmap, va);
1390         } else {
1391                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1392                 other_cpus = all_cpus;
1393                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1394                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1395                         invlpg(va);
1396                 else if (pmap_pcid_enabled) {
1397                         if (pmap->pm_pcid != -1 && pmap->pm_pcid != 0)
1398                                 pmap_invalidate_page_pcid(pmap, va);
1399                         else
1400                                 invltlb_globpcid();
1401                 }
1402                 if (pmap_pcid_enabled)
1403                         CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_save);
1404                 else
1405                         CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1406                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
1407                         smp_masked_invlpg(other_cpus, pmap, va);
1408         }
1409         sched_unpin();
1410 }
1411
1412 static void
1413 pmap_invalidate_range_pcid(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1414 {
1415         struct invpcid_descr d;
1416         uint64_t cr3;
1417         vm_offset_t addr;
1418
1419         if (invpcid_works) {
1420                 d.pcid = pmap->pm_pcid;
1421                 d.pad = 0;
1422                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE) {
1423                         d.addr = addr;
1424                         invpcid(&d, INVPCID_ADDR);
1425                 }
1426                 return;
1427         }
1428
1429         cr3 = rcr3();
1430         critical_enter();
1431         load_cr3(pmap->pm_cr3 | CR3_PCID_SAVE);
1432         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1433                 invlpg(addr);
1434         load_cr3(cr3 | CR3_PCID_SAVE);
1435         critical_exit();
1436 }
1437
1438 void
1439 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1440 {
1441         cpuset_t other_cpus;
1442         vm_offset_t addr;
1443         u_int cpuid;
1444
1445         if (pmap_type_guest(pmap)) {
1446                 pmap_invalidate_ept(pmap);
1447                 return;
1448         }
1449
1450         KASSERT(pmap->pm_type == PT_X86,
1451             ("pmap_invalidate_range: invalid type %d", pmap->pm_type));
1452
1453         sched_pin();
1454         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1455                 if (!pmap_pcid_enabled) {
1456                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1457                                 invlpg(addr);
1458                 } else {
1459                         if (pmap->pm_pcid != -1 && pmap->pm_pcid != 0) {
1460                                 if (pmap == PCPU_GET(curpmap)) {
1461                                         for (addr = sva; addr < eva;
1462                                             addr += PAGE_SIZE)
1463                                                 invlpg(addr);
1464                                 } else {
1465                                         pmap_invalidate_range_pcid(pmap,
1466                                             sva, eva);
1467                                 }
1468                         } else {
1469                                 invltlb_globpcid();
1470                         }
1471                 }
1472                 smp_invlpg_range(pmap, sva, eva);
1473         } else {
1474                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1475                 other_cpus = all_cpus;
1476                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1477                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active)) {
1478                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1479                                 invlpg(addr);
1480                 } else if (pmap_pcid_enabled) {
1481                         if (pmap->pm_pcid != -1 && pmap->pm_pcid != 0)
1482                                 pmap_invalidate_range_pcid(pmap, sva, eva);
1483                         else
1484                                 invltlb_globpcid();
1485                 }
1486                 if (pmap_pcid_enabled)
1487                         CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_save);
1488                 else
1489                         CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1490                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
1491                         smp_masked_invlpg_range(other_cpus, pmap, sva, eva);
1492         }
1493         sched_unpin();
1494 }
1495
1496 void
1497 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1498 {
1499         cpuset_t other_cpus;
1500         struct invpcid_descr d;
1501         uint64_t cr3;
1502         u_int cpuid;
1503
1504         if (pmap_type_guest(pmap)) {
1505                 pmap_invalidate_ept(pmap);
1506                 return;
1507         }
1508
1509         KASSERT(pmap->pm_type == PT_X86,
1510             ("pmap_invalidate_all: invalid type %d", pmap->pm_type));
1511
1512         sched_pin();
1513         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1514         if (pmap == kernel_pmap ||
1515             (pmap_pcid_enabled && !CPU_CMP(&pmap->pm_save, &all_cpus)) ||
1516             !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1517                 if (invpcid_works) {
1518                         bzero(&d, sizeof(d));
1519                         invpcid(&d, INVPCID_CTXGLOB);
1520                 } else {
1521                         invltlb_globpcid();
1522                 }
1523                 if (!CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1524                         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_save);
1525                 smp_invltlb(pmap);
1526         } else {
1527                 other_cpus = all_cpus;
1528                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1529
1530                 /*
1531                  * This logic is duplicated in the Xinvltlb shootdown
1532                  * IPI handler.
1533                  */
1534                 if (pmap_pcid_enabled) {
1535                         if (pmap->pm_pcid != -1 && pmap->pm_pcid != 0) {
1536                                 if (invpcid_works) {
1537                                         d.pcid = pmap->pm_pcid;
1538                                         d.pad = 0;
1539                                         d.addr = 0;
1540                                         invpcid(&d, INVPCID_CTX);
1541                                 } else {
1542                                         cr3 = rcr3();
1543                                         critical_enter();
1544
1545                                         /*
1546                                          * Bit 63 is clear, pcid TLB
1547                                          * entries are invalidated.
1548                                          */
1549                                         load_cr3(pmap->pm_cr3);
1550                                         load_cr3(cr3 | CR3_PCID_SAVE);
1551                                         critical_exit();
1552                                 }
1553                         } else {
1554                                 invltlb_globpcid();
1555                         }
1556                 } else if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1557                         invltlb();
1558                 if (!CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1559                         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_save);
1560                 if (pmap_pcid_enabled)
1561                         CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_save);
1562                 else
1563                         CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1564                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
1565                         smp_masked_invltlb(other_cpus, pmap);
1566         }
1567         sched_unpin();
1568 }
1569
1570 void
1571 pmap_invalidate_cache(void)
1572 {
1573
1574         sched_pin();
1575         wbinvd();
1576         smp_cache_flush();
1577         sched_unpin();
1578 }
1579
1580 struct pde_action {
1581         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1582         pmap_t pmap;
1583         vm_offset_t va;
1584         pd_entry_t *pde;
1585         pd_entry_t newpde;
1586         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1587 };
1588
1589 static void
1590 pmap_update_pde_action(void *arg)
1591 {
1592         struct pde_action *act = arg;
1593
1594         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1595                 pmap_update_pde_store(act->pmap, act->pde, act->newpde);
1596 }
1597
1598 static void
1599 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1600 {
1601         struct pde_action *act = arg;
1602
1603         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1604                 pmap_update_pde_invalidate(act->pmap, act->va, act->newpde);
1605 }
1606
1607 /*
1608  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1609  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1610  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1611  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1612  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1613  * hardware error.
1614  */
1615 static void
1616 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1617 {
1618         struct pde_action act;
1619         cpuset_t active, other_cpus;
1620         u_int cpuid;
1621
1622         sched_pin();
1623         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1624         other_cpus = all_cpus;
1625         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1626         if (pmap == kernel_pmap || pmap_type_guest(pmap)) 
1627                 active = all_cpus;
1628         else {
1629                 active = pmap->pm_active;
1630                 CPU_AND_ATOMIC(&pmap->pm_save, &active);
1631         }
1632         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) { 
1633                 act.store = cpuid;
1634                 act.invalidate = active;
1635                 act.va = va;
1636                 act.pmap = pmap;
1637                 act.pde = pde;
1638                 act.newpde = newpde;
1639                 CPU_SET(cpuid, &active);
1640                 smp_rendezvous_cpus(active,
1641                     smp_no_rendevous_barrier, pmap_update_pde_action,
1642                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1643         } else {
1644                 pmap_update_pde_store(pmap, pde, newpde);
1645                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1646                         pmap_update_pde_invalidate(pmap, va, newpde);
1647         }
1648         sched_unpin();
1649 }
1650 #else /* !SMP */
1651 /*
1652  * Normal, non-SMP, invalidation functions.
1653  * We inline these within pmap.c for speed.
1654  */
1655 PMAP_INLINE void
1656 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1657 {
1658
1659         switch (pmap->pm_type) {
1660         case PT_X86:
1661                 if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1662                         invlpg(va);
1663                 break;
1664         case PT_RVI:
1665         case PT_EPT:
1666                 pmap->pm_eptgen++;
1667                 break;
1668         default:
1669                 panic("pmap_invalidate_page: unknown type: %d", pmap->pm_type);
1670         }
1671 }
1672
1673 PMAP_INLINE void
1674 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1675 {
1676         vm_offset_t addr;
1677
1678         switch (pmap->pm_type) {
1679         case PT_X86:
1680                 if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1681                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1682                                 invlpg(addr);
1683                 break;
1684         case PT_RVI:
1685         case PT_EPT:
1686                 pmap->pm_eptgen++;
1687                 break;
1688         default:
1689                 panic("pmap_invalidate_range: unknown type: %d", pmap->pm_type);
1690         }
1691 }
1692
1693 PMAP_INLINE void
1694 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1695 {
1696
1697         switch (pmap->pm_type) {
1698         case PT_X86:
1699                 if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1700                         invltlb();
1701                 break;
1702         case PT_RVI:
1703         case PT_EPT:
1704                 pmap->pm_eptgen++;
1705                 break;
1706         default:
1707                 panic("pmap_invalidate_all: unknown type %d", pmap->pm_type);
1708         }
1709 }
1710
1711 PMAP_INLINE void
1712 pmap_invalidate_cache(void)
1713 {
1714
1715         wbinvd();
1716 }
1717
1718 static void
1719 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1720 {
1721
1722         pmap_update_pde_store(pmap, pde, newpde);
1723         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1724                 pmap_update_pde_invalidate(pmap, va, newpde);
1725         else
1726                 CPU_ZERO(&pmap->pm_save);
1727 }
1728 #endif /* !SMP */
1729
1730 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD   (2 * 1024 * 1024)
1731
1732 void
1733 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, boolean_t force)
1734 {
1735
1736         if (force) {
1737                 sva &= ~(vm_offset_t)cpu_clflush_line_size;
1738         } else {
1739                 KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1740                     ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1741                 KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1742                     ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1743         }
1744
1745         if ((cpu_feature & CPUID_SS) != 0 && !force)
1746                 ; /* If "Self Snoop" is supported and allowed, do nothing. */
1747         else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1748             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1749
1750                 /*
1751                  * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1752                  * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1753                  * range.  The local APIC is always uncached, so we
1754                  * don't need to flush for that range anyway.
1755                  */
1756                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1757                         return;
1758
1759                 /*
1760                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the mfence
1761                  * instruction to insure that previous stores are
1762                  * included in the write-back.  The processor
1763                  * propagates flush to other processors in the cache
1764                  * coherence domain.
1765                  */
1766                 mfence();
1767                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1768                         clflush(sva);
1769                 mfence();
1770         } else {
1771
1772                 /*
1773                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1774                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1775                  * Globally invalidate cache.
1776                  */
1777                 pmap_invalidate_cache();
1778         }
1779 }
1780
1781 /*
1782  * Remove the specified set of pages from the data and instruction caches.
1783  *
1784  * In contrast to pmap_invalidate_cache_range(), this function does not
1785  * rely on the CPU's self-snoop feature, because it is intended for use
1786  * when moving pages into a different cache domain.
1787  */
1788 void
1789 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1790 {
1791         vm_offset_t daddr, eva;
1792         int i;
1793
1794         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1795             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0)
1796                 pmap_invalidate_cache();
1797         else {
1798                 mfence();
1799                 for (i = 0; i < count; i++) {
1800                         daddr = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(pages[i]));
1801                         eva = daddr + PAGE_SIZE;
1802                         for (; daddr < eva; daddr += cpu_clflush_line_size)
1803                                 clflush(daddr);
1804                 }
1805                 mfence();
1806         }
1807 }
1808
1809 /*
1810  *      Routine:        pmap_extract
1811  *      Function:
1812  *              Extract the physical page address associated
1813  *              with the given map/virtual_address pair.
1814  */
1815 vm_paddr_t 
1816 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1817 {
1818         pdp_entry_t *pdpe;
1819         pd_entry_t *pde;
1820         pt_entry_t *pte, PG_V;
1821         vm_paddr_t pa;
1822
1823         pa = 0;
1824         PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
1825         PMAP_LOCK(pmap);
1826         pdpe = pmap_pdpe(pmap, va);
1827         if (pdpe != NULL && (*pdpe & PG_V) != 0) {
1828                 if ((*pdpe & PG_PS) != 0)
1829                         pa = (*pdpe & PG_PS_FRAME) | (va & PDPMASK);
1830                 else {
1831                         pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, va);
1832                         if ((*pde & PG_V) != 0) {
1833                                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
1834                                         pa = (*pde & PG_PS_FRAME) |
1835                                             (va & PDRMASK);
1836                                 } else {
1837                                         pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
1838                                         pa = (*pte & PG_FRAME) |
1839                                             (va & PAGE_MASK);
1840                                 }
1841                         }
1842                 }
1843         }
1844         PMAP_UNLOCK(pmap);
1845         return (pa);
1846 }
1847
1848 /*
1849  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1850  *      Function:
1851  *              Atomically extract and hold the physical page
1852  *              with the given pmap and virtual address pair
1853  *              if that mapping permits the given protection.
1854  */
1855 vm_page_t
1856 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1857 {
1858         pd_entry_t pde, *pdep;
1859         pt_entry_t pte, PG_RW, PG_V;
1860         vm_paddr_t pa;
1861         vm_page_t m;
1862
1863         pa = 0;
1864         m = NULL;
1865         PG_RW = pmap_rw_bit(pmap);
1866         PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
1867         PMAP_LOCK(pmap);
1868 retry:
1869         pdep = pmap_pde(pmap, va);
1870         if (pdep != NULL && (pde = *pdep)) {
1871                 if (pde & PG_PS) {
1872                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1873                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1874                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1875                                         goto retry;
1876                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1877                                     (va & PDRMASK));
1878                                 vm_page_hold(m);
1879                         }
1880                 } else {
1881                         pte = *pmap_pde_to_pte(pdep, va);
1882                         if ((pte & PG_V) &&
1883                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1884                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1885                                     &pa))
1886                                         goto retry;
1887                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1888                                 vm_page_hold(m);
1889                         }
1890                 }
1891         }
1892         PA_UNLOCK_COND(pa);
1893         PMAP_UNLOCK(pmap);
1894         return (m);
1895 }
1896
1897 vm_paddr_t
1898 pmap_kextract(vm_offset_t va)
1899 {
1900         pd_entry_t pde;
1901         vm_paddr_t pa;
1902
1903         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS) {
1904                 pa = DMAP_TO_PHYS(va);
1905         } else {
1906                 pde = *vtopde(va);
1907                 if (pde & PG_PS) {
1908                         pa = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1909                 } else {
1910                         /*
1911                          * Beware of a concurrent promotion that changes the
1912                          * PDE at this point!  For example, vtopte() must not
1913                          * be used to access the PTE because it would use the
1914                          * new PDE.  It is, however, safe to use the old PDE
1915                          * because the page table page is preserved by the
1916                          * promotion.
1917                          */
1918                         pa = *pmap_pde_to_pte(&pde, va);
1919                         pa = (pa & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1920                 }
1921         }
1922         return (pa);
1923 }
1924
1925 /***************************************************
1926  * Low level mapping routines.....
1927  ***************************************************/
1928
1929 /*
1930  * Add a wired page to the kva.
1931  * Note: not SMP coherent.
1932  */
1933 PMAP_INLINE void 
1934 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1935 {
1936         pt_entry_t *pte;
1937
1938         pte = vtopte(va);
1939         pte_store(pte, pa | X86_PG_RW | X86_PG_V | X86_PG_G);
1940 }
1941
1942 static __inline void
1943 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1944 {
1945         pt_entry_t *pte;
1946         int cache_bits;
1947
1948         pte = vtopte(va);
1949         cache_bits = pmap_cache_bits(kernel_pmap, mode, 0);
1950         pte_store(pte, pa | X86_PG_RW | X86_PG_V | X86_PG_G | cache_bits);
1951 }
1952
1953 /*
1954  * Remove a page from the kernel pagetables.
1955  * Note: not SMP coherent.
1956  */
1957 PMAP_INLINE void
1958 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1959 {
1960         pt_entry_t *pte;
1961
1962         pte = vtopte(va);
1963         pte_clear(pte);
1964 }
1965
1966 /*
1967  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1968  *      virtual address space.
1969  *
1970  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1971  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1972  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1973  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1974  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1975  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1976  *      region.
1977  */
1978 vm_offset_t
1979 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1980 {
1981         return PHYS_TO_DMAP(start);
1982 }
1983
1984
1985 /*
1986  * Add a list of wired pages to the kva
1987  * this routine is only used for temporary
1988  * kernel mappings that do not need to have
1989  * page modification or references recorded.
1990  * Note that old mappings are simply written
1991  * over.  The page *must* be wired.
1992  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1993  */
1994 void
1995 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1996 {
1997         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1998         vm_page_t m;
1999         int cache_bits;
2000
2001         oldpte = 0;
2002         pte = vtopte(sva);
2003         endpte = pte + count;
2004         while (pte < endpte) {
2005                 m = *ma++;
2006                 cache_bits = pmap_cache_bits(kernel_pmap, m->md.pat_mode, 0);
2007                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | cache_bits;
2008                 if ((*pte & (PG_FRAME | X86_PG_PTE_CACHE)) != pa) {
2009                         oldpte |= *pte;
2010                         pte_store(pte, pa | X86_PG_G | X86_PG_RW | X86_PG_V);
2011                 }
2012                 pte++;
2013         }
2014         if (__predict_false((oldpte & X86_PG_V) != 0))
2015                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
2016                     PAGE_SIZE);
2017 }
2018
2019 /*
2020  * This routine tears out page mappings from the
2021  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
2022  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
2023  */
2024 void
2025 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
2026 {
2027         vm_offset_t va;
2028
2029         va = sva;
2030         while (count-- > 0) {
2031                 KASSERT(va >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS, ("usermode va %lx", va));
2032                 pmap_kremove(va);
2033                 va += PAGE_SIZE;
2034         }
2035         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
2036 }
2037
2038 /***************************************************
2039  * Page table page management routines.....
2040  ***************************************************/
2041 static __inline void
2042 pmap_free_zero_pages(struct spglist *free)
2043 {
2044         vm_page_t m;
2045
2046         while ((m = SLIST_FIRST(free)) != NULL) {
2047                 SLIST_REMOVE_HEAD(free, plinks.s.ss);
2048                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
2049                 vm_page_free_toq(m);
2050         }
2051 }
2052
2053 /*
2054  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
2055  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
2056  * physical memory manager after the TLB has been updated.
2057  */
2058 static __inline void
2059 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
2060     boolean_t set_PG_ZERO)
2061 {
2062
2063         if (set_PG_ZERO)
2064                 m->flags |= PG_ZERO;
2065         else
2066                 m->flags &= ~PG_ZERO;
2067         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
2068 }
2069         
2070 /*
2071  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
2072  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
2073  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
2074  * ordered by this virtual address range.
2075  */
2076 static __inline int
2077 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
2078 {
2079
2080         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2081         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
2082 }
2083
2084 /*
2085  * Looks for a page table page mapping the specified virtual address in the
2086  * specified pmap's collection of idle page table pages.  Returns NULL if there
2087  * is no page table page corresponding to the specified virtual address.
2088  */
2089 static __inline vm_page_t
2090 pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2091 {
2092
2093         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2094         return (vm_radix_lookup(&pmap->pm_root, pmap_pde_pindex(va)));
2095 }
2096
2097 /*
2098  * Removes the specified page table page from the specified pmap's collection
2099  * of idle page table pages.  The specified page table page must be a member of
2100  * the pmap's collection.
2101  */
2102 static __inline void
2103 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
2104 {
2105
2106         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2107         vm_radix_remove(&pmap->pm_root, mpte->pindex);
2108 }
2109
2110 /*
2111  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
2112  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
2113  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
2114  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
2115  */
2116 static inline boolean_t
2117 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, struct spglist *free)
2118 {
2119
2120         --m->wire_count;
2121         if (m->wire_count == 0) {
2122                 _pmap_unwire_ptp(pmap, va, m, free);
2123                 return (TRUE);
2124         } else
2125                 return (FALSE);
2126 }
2127
2128 static void
2129 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, struct spglist *free)
2130 {
2131
2132         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2133         /*
2134          * unmap the page table page
2135          */
2136         if (m->pindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
2137                 /* PDP page */
2138                 pml4_entry_t *pml4;
2139                 pml4 = pmap_pml4e(pmap, va);
2140                 *pml4 = 0;
2141         } else if (m->pindex >= NUPDE) {
2142                 /* PD page */
2143                 pdp_entry_t *pdp;
2144                 pdp = pmap_pdpe(pmap, va);
2145                 *pdp = 0;
2146         } else {
2147                 /* PTE page */
2148                 pd_entry_t *pd;
2149                 pd = pmap_pde(pmap, va);
2150                 *pd = 0;
2151         }
2152         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
2153         if (m->pindex < NUPDE) {
2154                 /* We just released a PT, unhold the matching PD */
2155                 vm_page_t pdpg;
2156
2157                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pmap_pdpe(pmap, va) & PG_FRAME);
2158                 pmap_unwire_ptp(pmap, va, pdpg, free);
2159         }
2160         if (m->pindex >= NUPDE && m->pindex < (NUPDE + NUPDPE)) {
2161                 /* We just released a PD, unhold the matching PDP */
2162                 vm_page_t pdppg;
2163
2164                 pdppg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pmap_pml4e(pmap, va) & PG_FRAME);
2165                 pmap_unwire_ptp(pmap, va, pdppg, free);
2166         }
2167
2168         /*
2169          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
2170          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
2171          * down is begun.
2172          */
2173         atomic_subtract_rel_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2174
2175         /* 
2176          * Put page on a list so that it is released after
2177          * *ALL* TLB shootdown is done
2178          */
2179         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
2180 }
2181
2182 /*
2183  * After removing a page table entry, this routine is used to
2184  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
2185  */
2186 static int
2187 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t ptepde,
2188     struct spglist *free)
2189 {
2190         vm_page_t mpte;
2191
2192         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
2193                 return (0);
2194         KASSERT(ptepde != 0, ("pmap_unuse_pt: ptepde != 0"));
2195         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
2196         return (pmap_unwire_ptp(pmap, va, mpte, free));
2197 }
2198
2199 void
2200 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
2201 {
2202
2203         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
2204         pmap->pm_pml4 = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPML4phys);
2205         pmap->pm_cr3 = KPML4phys;
2206         pmap->pm_root.rt_root = 0;
2207         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2208         CPU_ZERO(&pmap->pm_save);
2209         PCPU_SET(curpmap, pmap);
2210         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2211         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2212         pmap->pm_pcid = pmap_pcid_enabled ? 0 : -1;
2213         pmap->pm_flags = pmap_flags;
2214 }
2215
2216 /*
2217  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
2218  * such as one in a vmspace structure.
2219  */
2220 int
2221 pmap_pinit_type(pmap_t pmap, enum pmap_type pm_type, int flags)
2222 {
2223         vm_page_t pml4pg;
2224         vm_paddr_t pml4phys;
2225         int i;
2226
2227         /*
2228          * allocate the page directory page
2229          */
2230         while ((pml4pg = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2231             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL)
2232                 VM_WAIT;
2233
2234         pml4phys = VM_PAGE_TO_PHYS(pml4pg);
2235         pmap->pm_pml4 = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pml4phys);
2236         pmap->pm_pcid = -1;
2237         pmap->pm_cr3 = ~0;      /* initialize to an invalid value */
2238
2239         if ((pml4pg->flags & PG_ZERO) == 0)
2240                 pagezero(pmap->pm_pml4);
2241
2242         /*
2243          * Do not install the host kernel mappings in the nested page
2244          * tables. These mappings are meaningless in the guest physical
2245          * address space.
2246          */
2247         if ((pmap->pm_type = pm_type) == PT_X86) {
2248                 pmap->pm_cr3 = pml4phys;
2249
2250                 /* Wire in kernel global address entries. */
2251                 for (i = 0; i < NKPML4E; i++) {
2252                         pmap->pm_pml4[KPML4BASE + i] = (KPDPphys + ptoa(i)) |
2253                             X86_PG_RW | X86_PG_V | PG_U;
2254                 }
2255                 for (i = 0; i < ndmpdpphys; i++) {
2256                         pmap->pm_pml4[DMPML4I + i] = (DMPDPphys + ptoa(i)) |
2257                             X86_PG_RW | X86_PG_V | PG_U;
2258                 }
2259
2260                 /* install self-referential address mapping entry(s) */
2261                 pmap->pm_pml4[PML4PML4I] = VM_PAGE_TO_PHYS(pml4pg) |
2262                     X86_PG_V | X86_PG_RW | X86_PG_A | X86_PG_M;
2263
2264                 if (pmap_pcid_enabled) {
2265                         pmap->pm_pcid = alloc_unr(&pcid_unr);
2266                         if (pmap->pm_pcid != -1)
2267                                 pmap->pm_cr3 |= pmap->pm_pcid;
2268                 }
2269         }
2270
2271         pmap->pm_root.rt_root = 0;
2272         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2273         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2274         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2275         pmap->pm_flags = flags;
2276         pmap->pm_eptgen = 0;
2277         CPU_ZERO(&pmap->pm_save);
2278
2279         return (1);
2280 }
2281
2282 int
2283 pmap_pinit(pmap_t pmap)
2284 {
2285
2286         return (pmap_pinit_type(pmap, PT_X86, pmap_flags));
2287 }
2288
2289 /*
2290  * This routine is called if the desired page table page does not exist.
2291  *
2292  * If page table page allocation fails, this routine may sleep before
2293  * returning NULL.  It sleeps only if a lock pointer was given.
2294  *
2295  * Note: If a page allocation fails at page table level two or three,
2296  * one or two pages may be held during the wait, only to be released
2297  * afterwards.  This conservative approach is easily argued to avoid
2298  * race conditions.
2299  */
2300 static vm_page_t
2301 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex, struct rwlock **lockp)
2302 {
2303         vm_page_t m, pdppg, pdpg;
2304         pt_entry_t PG_A, PG_M, PG_RW, PG_V;
2305
2306         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2307
2308         PG_A = pmap_accessed_bit(pmap);
2309         PG_M = pmap_modified_bit(pmap);
2310         PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
2311         PG_RW = pmap_rw_bit(pmap);
2312
2313         /*
2314          * Allocate a page table page.
2315          */
2316         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
2317             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
2318                 if (lockp != NULL) {
2319                         RELEASE_PV_LIST_LOCK(lockp);
2320                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2321                         rw_runlock(&pvh_global_lock);
2322                         VM_WAIT;
2323                         rw_rlock(&pvh_global_lock);
2324                         PMAP_LOCK(pmap);
2325                 }
2326
2327                 /*
2328                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
2329                  * page may have been allocated.
2330                  */
2331                 return (NULL);
2332         }
2333         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
2334                 pmap_zero_page(m);
2335
2336         /*
2337          * Map the pagetable page into the process address space, if
2338          * it isn't already there.
2339          */
2340
2341         if (ptepindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
2342                 pml4_entry_t *pml4;
2343                 vm_pindex_t pml4index;
2344
2345                 /* Wire up a new PDPE page */
2346                 pml4index = ptepindex - (NUPDE + NUPDPE);
2347                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
2348                 *pml4 = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2349
2350         } else if (ptepindex >= NUPDE) {
2351                 vm_pindex_t pml4index;
2352                 vm_pindex_t pdpindex;
2353                 pml4_entry_t *pml4;
2354                 pdp_entry_t *pdp;
2355
2356                 /* Wire up a new PDE page */
2357                 pdpindex = ptepindex - NUPDE;
2358                 pml4index = pdpindex >> NPML4EPGSHIFT;
2359
2360                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
2361                 if ((*pml4 & PG_V) == 0) {
2362                         /* Have to allocate a new pdp, recurse */
2363                         if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + NUPDPE + pml4index,
2364                             lockp) == NULL) {
2365                                 --m->wire_count;
2366                                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2367                                 vm_page_free_zero(m);
2368                                 return (NULL);
2369                         }
2370                 } else {
2371                         /* Add reference to pdp page */
2372                         pdppg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pml4 & PG_FRAME);
2373                         pdppg->wire_count++;
2374                 }
2375                 pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & PG_FRAME);
2376
2377                 /* Now find the pdp page */
2378                 pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
2379                 *pdp = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2380
2381         } else {
2382                 vm_pindex_t pml4index;
2383                 vm_pindex_t pdpindex;
2384                 pml4_entry_t *pml4;
2385                 pdp_entry_t *pdp;
2386                 pd_entry_t *pd;
2387
2388                 /* Wire up a new PTE page */
2389                 pdpindex = ptepindex >> NPDPEPGSHIFT;
2390                 pml4index = pdpindex >> NPML4EPGSHIFT;
2391
2392                 /* First, find the pdp and check that its valid. */
2393                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
2394                 if ((*pml4 & PG_V) == 0) {
2395                         /* Have to allocate a new pd, recurse */
2396                         if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex,
2397                             lockp) == NULL) {
2398                                 --m->wire_count;
2399                                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2400                                 vm_page_free_zero(m);
2401                                 return (NULL);
2402                         }
2403                         pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & PG_FRAME);
2404                         pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
2405                 } else {
2406                         pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & PG_FRAME);
2407                         pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
2408                         if ((*pdp & PG_V) == 0) {
2409                                 /* Have to allocate a new pd, recurse */
2410                                 if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex,
2411                                     lockp) == NULL) {
2412                                         --m->wire_count;
2413                                         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count,
2414                                             1);
2415                                         vm_page_free_zero(m);
2416                                         return (NULL);
2417                                 }
2418                         } else {
2419                                 /* Add reference to the pd page */
2420                                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pdp & PG_FRAME);
2421                                 pdpg->wire_count++;
2422                         }
2423                 }
2424                 pd = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pdp & PG_FRAME);
2425
2426                 /* Now we know where the page directory page is */
2427                 pd = &pd[ptepindex & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1)];
2428                 *pd = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2429         }
2430
2431         pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
2432
2433         return (m);
2434 }
2435
2436 static vm_page_t
2437 pmap_allocpde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct rwlock **lockp)
2438 {
2439         vm_pindex_t pdpindex, ptepindex;
2440         pdp_entry_t *pdpe, PG_V;
2441         vm_page_t pdpg;
2442
2443         PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
2444
2445 retry:
2446         pdpe = pmap_pdpe(pmap, va);
2447         if (pdpe != NULL && (*pdpe & PG_V) != 0) {
2448                 /* Add a reference to the pd page. */
2449                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pdpe & PG_FRAME);
2450                 pdpg->wire_count++;
2451         } else {
2452                 /* Allocate a pd page. */
2453                 ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
2454                 pdpindex = ptepindex >> NPDPEPGSHIFT;
2455                 pdpg = _pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex, lockp);
2456                 if (pdpg == NULL && lockp != NULL)
2457                         goto retry;
2458         }
2459         return (pdpg);
2460 }
2461
2462 static vm_page_t
2463 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct rwlock **lockp)
2464 {
2465         vm_pindex_t ptepindex;
2466         pd_entry_t *pd, PG_V;
2467         vm_page_t m;
2468
2469         PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
2470
2471         /*
2472          * Calculate pagetable page index
2473          */
2474         ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
2475 retry:
2476         /*
2477          * Get the page directory entry
2478          */
2479         pd = pmap_pde(pmap, va);
2480
2481         /*
2482          * This supports switching from a 2MB page to a
2483          * normal 4K page.
2484          */
2485         if (pd != NULL && (*pd & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V)) {
2486                 if (!pmap_demote_pde_locked(pmap, pd, va, lockp)) {
2487                         /*
2488                          * Invalidation of the 2MB page mapping may have caused
2489                          * the deallocation of the underlying PD page.
2490                          */
2491                         pd = NULL;
2492                 }
2493         }
2494
2495         /*
2496          * If the page table page is mapped, we just increment the
2497          * hold count, and activate it.
2498          */
2499         if (pd != NULL && (*pd & PG_V) != 0) {
2500                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pd & PG_FRAME);
2501                 m->wire_count++;
2502         } else {
2503                 /*
2504                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been
2505                  * deallocated.
2506                  */
2507                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, lockp);
2508                 if (m == NULL && lockp != NULL)
2509                         goto retry;
2510         }
2511         return (m);
2512 }
2513
2514
2515 /***************************************************
2516  * Pmap allocation/deallocation routines.
2517  ***************************************************/
2518
2519 /*
2520  * Release any resources held by the given physical map.
2521  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2522  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2523  */
2524 void
2525 pmap_release(pmap_t pmap)
2526 {
2527         vm_page_t m;
2528         int i;
2529
2530         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2531             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2532             pmap->pm_stats.resident_count));
2533         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2534             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2535
2536         if (pmap_pcid_enabled) {
2537                 /*
2538                  * Invalidate any left TLB entries, to allow the reuse
2539                  * of the pcid.
2540                  */
2541                 pmap_invalidate_all(pmap);
2542         }
2543
2544         m = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pmap->pm_pml4));
2545
2546         for (i = 0; i < NKPML4E; i++)   /* KVA */
2547                 pmap->pm_pml4[KPML4BASE + i] = 0;
2548         for (i = 0; i < ndmpdpphys; i++)/* Direct Map */
2549                 pmap->pm_pml4[DMPML4I + i] = 0;
2550         pmap->pm_pml4[PML4PML4I] = 0;   /* Recursive Mapping */
2551
2552         m->wire_count--;
2553         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2554         vm_page_free_zero(m);
2555         if (pmap->pm_pcid != -1)
2556                 free_unr(&pcid_unr, pmap->pm_pcid);
2557 }
2558 \f
2559 static int
2560 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2561 {
2562         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
2563
2564         return sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req);
2565 }
2566 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2567     0, 0, kvm_size, "LU", "Size of KVM");
2568
2569 static int
2570 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2571 {
2572         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2573
2574         return sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req);
2575 }
2576 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2577     0, 0, kvm_free, "LU", "Amount of KVM free");
2578
2579 /*
2580  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2581  */
2582 void
2583 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2584 {
2585         vm_paddr_t paddr;
2586         vm_page_t nkpg;
2587         pd_entry_t *pde, newpdir;
2588         pdp_entry_t *pdpe;
2589
2590         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2591
2592         /*
2593          * Return if "addr" is within the range of kernel page table pages
2594          * that were preallocated during pmap bootstrap.  Moreover, leave
2595          * "kernel_vm_end" and the kernel page table as they were.
2596          *
2597          * The correctness of this action is based on the following
2598          * argument: vm_map_insert() allocates contiguous ranges of the
2599          * kernel virtual address space.  It calls this function if a range
2600          * ends after "kernel_vm_end".  If the kernel is mapped between
2601          * "kernel_vm_end" and "addr", then the range cannot begin at
2602          * "kernel_vm_end".  In fact, its beginning address cannot be less
2603          * than the kernel.  Thus, there is no immediate need to allocate
2604          * any new kernel page table pages between "kernel_vm_end" and
2605          * "KERNBASE".
2606          */
2607         if (KERNBASE < addr && addr <= KERNBASE + nkpt * NBPDR)
2608                 return;
2609
2610         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2611         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2612                 addr = kernel_map->max_offset;
2613         while (kernel_vm_end < addr) {
2614                 pdpe = pmap_pdpe(kernel_pmap, kernel_vm_end);
2615                 if ((*pdpe & X86_PG_V) == 0) {
2616                         /* We need a new PDP entry */
2617                         nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDPSHIFT,
2618                             VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ |
2619                             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
2620                         if (nkpg == NULL)
2621                                 panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2622                         if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2623                                 pmap_zero_page(nkpg);
2624                         paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2625                         *pdpe = (pdp_entry_t)(paddr | X86_PG_V | X86_PG_RW |
2626                             X86_PG_A | X86_PG_M);
2627                         continue; /* try again */
2628                 }
2629                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, kernel_vm_end);
2630                 if ((*pde & X86_PG_V) != 0) {
2631                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2632                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2633                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2634                                 break;                       
2635                         }
2636                         continue;
2637                 }
2638
2639                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, pmap_pde_pindex(kernel_vm_end),
2640                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2641                     VM_ALLOC_ZERO);
2642                 if (nkpg == NULL)
2643                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2644                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2645                         pmap_zero_page(nkpg);
2646                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2647                 newpdir = paddr | X86_PG_V | X86_PG_RW | X86_PG_A | X86_PG_M;
2648                 pde_store(pde, newpdir);
2649
2650                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2651                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2652                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2653                         break;                       
2654                 }
2655         }
2656 }
2657
2658
2659 /***************************************************
2660  * page management routines.
2661  ***************************************************/
2662
2663 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2664 CTASSERT(_NPCM == 3);
2665 CTASSERT(_NPCPV == 168);
2666
2667 static __inline struct pv_chunk *
2668 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2669 {
2670
2671         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2672 }
2673
2674 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2675
2676 #define PC_FREE0        0xfffffffffffffffful
2677 #define PC_FREE1        0xfffffffffffffffful
2678 #define PC_FREE2        0x000000fffffffffful
2679
2680 static const uint64_t pc_freemask[_NPCM] = { PC_FREE0, PC_FREE1, PC_FREE2 };
2681
2682 #ifdef PV_STATS
2683 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2684
2685 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2686         "Current number of pv entry chunks");
2687 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2688         "Current number of pv entry chunks allocated");
2689 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2690         "Current number of pv entry chunks frees");
2691 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2692         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2693
2694 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs, pv_entry_count;
2695 static int pv_entry_spare;
2696
2697 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2698         "Current number of pv entry frees");
2699 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2700         "Current number of pv entry allocs");
2701 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2702         "Current number of pv entries");
2703 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2704         "Current number of spare pv entries");
2705 #endif
2706
2707 /*
2708  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2709  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2710  * another pv entry chunk.
2711  *
2712  * Returns NULL if PV entries were reclaimed from the specified pmap.
2713  *
2714  * We do not, however, unmap 2mpages because subsequent accesses will
2715  * allocate per-page pv entries until repromotion occurs, thereby
2716  * exacerbating the shortage of free pv entries.
2717  */
2718 static vm_page_t
2719 reclaim_pv_chunk(pmap_t locked_pmap, struct rwlock **lockp)
2720 {
2721         struct pch new_tail;
2722         struct pv_chunk *pc;
2723         struct md_page *pvh;
2724         pd_entry_t *pde;
2725         pmap_t pmap;
2726         pt_entry_t *pte, tpte;
2727         pt_entry_t PG_G, PG_A, PG_M, PG_RW;
2728         pv_entry_t pv;
2729         vm_offset_t va;
2730         vm_page_t m, m_pc;
2731         struct spglist free;
2732         uint64_t inuse;
2733         int bit, field, freed;
2734
2735         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
2736         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2737         KASSERT(lockp != NULL, ("reclaim_pv_chunk: lockp is NULL"));
2738         pmap = NULL;
2739         m_pc = NULL;
2740         PG_G = PG_A = PG_M = PG_RW = 0;
2741         SLIST_INIT(&free);
2742         TAILQ_INIT(&new_tail);
2743         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
2744         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && SLIST_EMPTY(&free)) {
2745                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2746                 mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
2747                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2748                         if (pmap != NULL) {
2749                                 pmap_invalidate_all(pmap);
2750                                 if (pmap != locked_pmap)
2751                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2752                         }
2753                         pmap = pc->pc_pmap;
2754                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2755                         if (pmap > locked_pmap) {
2756                                 RELEASE_PV_LIST_LOCK(lockp);
2757                                 PMAP_LOCK(pmap);
2758                         } else if (pmap != locked_pmap &&
2759                             !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2760                                 pmap = NULL;
2761                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&new_tail, pc, pc_lru);
2762                                 mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
2763                                 continue;
2764                         }
2765                         PG_G = pmap_global_bit(pmap);
2766                         PG_A = pmap_accessed_bit(pmap);
2767                         PG_M = pmap_modified_bit(pmap);
2768                         PG_RW = pmap_rw_bit(pmap);
2769                 }
2770
2771                 /*
2772                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2773                  */
2774                 freed = 0;
2775                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2776                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2777                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2778                                 bit = bsfq(inuse);
2779                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 64 + bit];
2780                                 va = pv->pv_va;
2781                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2782                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2783                                         continue;
2784                                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
2785                                 if ((*pte & PG_W) != 0)
2786                                         continue;
2787                                 tpte = pte_load_clear(pte);
2788                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2789                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2790                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2791                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2792                                         vm_page_dirty(m);
2793                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2794                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2795                                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m);
2796                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2797                                 m->md.pv_gen++;
2798                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2799                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2800                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2801                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2802                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2803                                                     PGA_WRITEABLE);
2804                                         }
2805                                 }
2806                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2807                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, *pde, &free);
2808                                 freed++;
2809                         }
2810                 }
2811                 if (freed == 0) {
2812                         TAILQ_INSERT_TAIL(&new_tail, pc, pc_lru);
2813                         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
2814                         continue;
2815                 }
2816                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2817                 pmap_resident_count_dec(pmap, freed);
2818                 PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_frees, freed));
2819                 PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, freed));
2820                 PV_STAT(atomic_subtract_long(&pv_entry_count, freed));
2821                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2822                 if (pc->pc_map[0] == PC_FREE0 && pc->pc_map[1] == PC_FREE1 &&
2823                     pc->pc_map[2] == PC_FREE2) {
2824                         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pv_entry_spare, _NPCPV));
2825                         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pc_chunk_count, 1));
2826                         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_frees, 1));
2827                         /* Entire chunk is free; return it. */
2828                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pc));
2829                         dump_drop_page(m_pc->phys_addr);
2830                         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
2831                         break;
2832                 }
2833                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2834                 TAILQ_INSERT_TAIL(&new_tail, pc, pc_lru);
2835                 mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
2836                 /* One freed pv entry in locked_pmap is sufficient. */
2837                 if (pmap == locked_pmap)
2838                         break;
2839         }
2840         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &new_tail, pc_lru);
2841         mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
2842         if (pmap != NULL) {
2843                 pmap_invalidate_all(pmap);
2844                 if (pmap != locked_pmap)
2845                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2846         }
2847         if (m_pc == NULL && !SLIST_EMPTY(&free)) {
2848                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2849                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2850                 /* Recycle a freed page table page. */
2851                 m_pc->wire_count = 1;
2852                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2853         }
2854         pmap_free_zero_pages(&free);
2855         return (m_pc);
2856 }
2857
2858 /*
2859  * free the pv_entry back to the free list
2860  */
2861 static void
2862 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2863 {
2864         struct pv_chunk *pc;
2865         int idx, field, bit;
2866
2867         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
2868         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2869         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_frees, 1));
2870         PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, 1));
2871         PV_STAT(atomic_subtract_long(&pv_entry_count, 1));
2872         pc = pv_to_chunk(pv);
2873         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2874         field = idx / 64;
2875         bit = idx % 64;
2876         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2877         if (pc->pc_map[0] != PC_FREE0 || pc->pc_map[1] != PC_FREE1 ||
2878             pc->pc_map[2] != PC_FREE2) {
2879                 /* 98% of the time, pc is already at the head of the list. */
2880                 if (__predict_false(pc != TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk))) {
2881                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2882                         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2883                 }
2884                 return;
2885         }
2886         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2887         free_pv_chunk(pc);
2888 }
2889
2890 static void
2891 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2892 {
2893         vm_page_t m;
2894
2895         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
2896         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2897         mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
2898         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pv_entry_spare, _NPCPV));
2899         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pc_chunk_count, 1));
2900         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_frees, 1));
2901         /* entire chunk is free, return it */
2902         m = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pc));
2903         dump_drop_page(m->phys_addr);
2904         vm_page_unwire(m, PQ_INACTIVE);
2905         vm_page_free(m);
2906 }
2907
2908 /*
2909  * Returns a new PV entry, allocating a new PV chunk from the system when
2910  * needed.  If this PV chunk allocation fails and a PV list lock pointer was
2911  * given, a PV chunk is reclaimed from an arbitrary pmap.  Otherwise, NULL is
2912  * returned.
2913  *
2914  * The given PV list lock may be released.
2915  */
2916 static pv_entry_t
2917 get_pv_entry(pmap_t pmap, struct rwlock **lockp)
2918 {
2919         int bit, field;
2920         pv_entry_t pv;
2921         struct pv_chunk *pc;
2922         vm_page_t m;
2923
2924         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
2925         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2926         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_allocs, 1));
2927 retry:
2928         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2929         if (pc != NULL) {
2930                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2931                         if (pc->pc_map[field]) {
2932                                 bit = bsfq(pc->pc_map[field]);
2933                                 break;
2934                         }
2935                 }
2936                 if (field < _NPCM) {
2937                         pv = &pc->pc_pventry[field * 64 + bit];
2938                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2939                         /* If this was the last item, move it to tail */
2940                         if (pc->pc_map[0] == 0 && pc->pc_map[1] == 0 &&
2941                             pc->pc_map[2] == 0) {
2942                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2943                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2944                                     pc_list);
2945                         }
2946                         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_count, 1));
2947                         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pv_entry_spare, 1));
2948                         return (pv);
2949                 }
2950         }
2951         /* No free items, allocate another chunk */
2952         m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
2953             VM_ALLOC_WIRED);
2954         if (m == NULL) {
2955                 if (lockp == NULL) {
2956                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2957                         return (NULL);
2958                 }
2959                 m = reclaim_pv_chunk(pmap, lockp);
2960                 if (m == NULL)
2961                         goto retry;
2962         }
2963         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_count, 1));
2964         PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_allocs, 1));
2965         dump_add_page(m->phys_addr);
2966         pc = (void *)PHYS_TO_DMAP(m->phys_addr);
2967         pc->pc_pmap = pmap;
2968         pc->pc_map[0] = PC_FREE0 & ~1ul;        /* preallocated bit 0 */
2969         pc->pc_map[1] = PC_FREE1;
2970         pc->pc_map[2] = PC_FREE2;
2971         mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
2972         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2973         mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
2974         pv = &pc->pc_pventry[0];
2975         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2976         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_count, 1));
2977         PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, _NPCPV - 1));
2978         return (pv);
2979 }
2980
2981 /*
2982  * Returns the number of one bits within the given PV chunk map element.
2983  */
2984 static int
2985 popcnt_pc_map_elem(uint64_t elem)
2986 {
2987         int count;
2988
2989         /*
2990          * This simple method of counting the one bits performs well because
2991          * the given element typically contains more zero bits than one bits.
2992          */
2993         count = 0;
2994         for (; elem != 0; elem &= elem - 1)
2995                 count++;
2996         return (count);
2997 }
2998
2999 /*
3000  * Ensure that the number of spare PV entries in the specified pmap meets or
3001  * exceeds the given count, "needed".
3002  *
3003  * The given PV list lock may be released.
3004  */
3005 static void
3006 reserve_pv_entries(pmap_t pmap, int needed, struct rwlock **lockp)
3007 {
3008         struct pch new_tail;
3009         struct pv_chunk *pc;
3010         int avail, free;
3011         vm_page_t m;
3012
3013         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
3014         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3015         KASSERT(lockp != NULL, ("reserve_pv_entries: lockp is NULL"));
3016
3017         /*
3018          * Newly allocated PV chunks must be stored in a private list until
3019          * the required number of PV chunks have been allocated.  Otherwise,
3020          * reclaim_pv_chunk() could recycle one of these chunks.  In
3021          * contrast, these chunks must be added to the pmap upon allocation.
3022          */
3023         TAILQ_INIT(&new_tail);
3024 retry:
3025         avail = 0;
3026         TAILQ_FOREACH(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list) {
3027                 if ((cpu_feature2 & CPUID2_POPCNT) == 0) {
3028                         free = popcnt_pc_map_elem(pc->pc_map[0]);
3029                         free += popcnt_pc_map_elem(pc->pc_map[1]);
3030                         free += popcnt_pc_map_elem(pc->pc_map[2]);
3031                 } else {
3032                         free = popcntq(pc->pc_map[0]);
3033                         free += popcntq(pc->pc_map[1]);
3034                         free += popcntq(pc->pc_map[2]);
3035                 }
3036                 if (free == 0)
3037                         break;
3038                 avail += free;
3039                 if (avail >= needed)
3040                         break;
3041         }
3042         for (; avail < needed; avail += _NPCPV) {
3043                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
3044                     VM_ALLOC_WIRED);
3045                 if (m == NULL) {
3046                         m = reclaim_pv_chunk(pmap, lockp);
3047                         if (m == NULL)
3048                                 goto retry;
3049                 }
3050                 PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_count, 1));
3051                 PV_STAT(atomic_add_int(&pc_chunk_allocs, 1));
3052                 dump_add_page(m->phys_addr);
3053                 pc = (void *)PHYS_TO_DMAP(m->phys_addr);
3054                 pc->pc_pmap = pmap;
3055                 pc->pc_map[0] = PC_FREE0;
3056                 pc->pc_map[1] = PC_FREE1;
3057                 pc->pc_map[2] = PC_FREE2;
3058                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3059                 TAILQ_INSERT_TAIL(&new_tail, pc, pc_lru);
3060                 PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, _NPCPV));
3061         }
3062         if (!TAILQ_EMPTY(&new_tail)) {
3063                 mtx_lock(&pv_chunks_mutex);
3064                 TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &new_tail, pc_lru);
3065                 mtx_unlock(&pv_chunks_mutex);
3066         }
3067 }
3068
3069 /*
3070  * First find and then remove the pv entry for the specified pmap and virtual
3071  * address from the specified pv list.  Returns the pv entry if found and NULL
3072  * otherwise.  This operation can be performed on pv lists for either 4KB or
3073  * 2MB page mappings.
3074  */
3075 static __inline pv_entry_t
3076 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
3077 {
3078         pv_entry_t pv;
3079
3080         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
3081         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
3082                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
3083                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
3084                         pvh->pv_gen++;
3085                         break;
3086                 }
3087         }
3088         return (pv);
3089 }
3090
3091 /*
3092  * After demotion from a 2MB page mapping to 512 4KB page mappings,
3093  * destroy the pv entry for the 2MB page mapping and reinstantiate the pv
3094  * entries for each of the 4KB page mappings.
3095  */
3096 static void
3097 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa,
3098     struct rwlock **lockp)
3099 {
3100         struct md_page *pvh;
3101         struct pv_chunk *pc;
3102         pv_entry_t pv;
3103         vm_offset_t va_last;
3104         vm_page_t m;
3105         int bit, field;
3106
3107         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
3108         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3109         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
3110             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 2mpage aligned"));
3111         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa);
3112
3113         /*
3114          * Transfer the 2mpage's pv entry for this mapping to the first
3115          * page's pv list.  Once this transfer begins, the pv list lock
3116          * must not be released until the last pv entry is reinstantiated.
3117          */
3118         pvh = pa_to_pvh(pa);
3119         va = trunc_2mpage(va);
3120         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
3121         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
3122         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3123         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3124         m->md.pv_gen++;
3125         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
3126         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_allocs, NPTEPG - 1));
3127         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
3128         for (;;) {
3129                 pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
3130                 KASSERT(pc->pc_map[0] != 0 || pc->pc_map[1] != 0 ||
3131                     pc->pc_map[2] != 0, ("pmap_pv_demote_pde: missing spare"));
3132                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
3133                         while (pc->pc_map[field]) {
3134                                 bit = bsfq(pc->pc_map[field]);
3135                                 pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
3136                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 64 + bit];
3137                                 va += PAGE_SIZE;
3138                                 pv->pv_va = va;
3139                                 m++;
3140                                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3141                             ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
3142                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3143                                 m->md.pv_gen++;
3144                                 if (va == va_last)
3145                                         goto out;
3146                         }
3147                 }
3148                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3149                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3150         }
3151 out:
3152         if (pc->pc_map[0] == 0 && pc->pc_map[1] == 0 && pc->pc_map[2] == 0) {
3153                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3154                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3155         }
3156         PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_count, NPTEPG - 1));
3157         PV_STAT(atomic_subtract_int(&pv_entry_spare, NPTEPG - 1));
3158 }
3159
3160 /*
3161  * After promotion from 512 4KB page mappings to a single 2MB page mapping,
3162  * replace the many pv entries for the 4KB page mappings by a single pv entry
3163  * for the 2MB page mapping.
3164  */
3165 static void
3166 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa,
3167     struct rwlock **lockp)
3168 {
3169         struct md_page *pvh;
3170         pv_entry_t pv;
3171         vm_offset_t va_last;
3172         vm_page_t m;
3173
3174         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
3175         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
3176             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 2mpage aligned"));
3177         CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa);
3178
3179         /*
3180          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the 2mpage's
3181          * pv list.  Aside from avoiding the cost of a call to get_pv_entry(),
3182          * a transfer avoids the possibility that get_pv_entry() calls
3183          * reclaim_pv_chunk() and that reclaim_pv_chunk() removes one of the
3184          * mappings that is being promoted.
3185          */
3186         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3187         va = trunc_2mpage(va);
3188         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
3189         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
3190         pvh = pa_to_pvh(pa);
3191         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
3192         pvh->pv_gen++;
3193         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
3194         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
3195         do {
3196                 m++;
3197                 va += PAGE_SIZE;
3198                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
3199         } while (va < va_last);
3200 }
3201
3202 /*
3203  * First find and then destroy the pv entry for the specified pmap and virtual
3204  * address.  This operation can be performed on pv lists for either 4KB or 2MB
3205  * page mappings.
3206  */
3207 static void
3208 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
3209 {
3210         pv_entry_t pv;
3211
3212         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
3213         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
3214         free_pv_entry(pmap, pv);
3215 }
3216
3217 /*
3218  * Conditionally create the PV entry for a 4KB page mapping if the required
3219  * memory can be allocated without resorting to reclamation.
3220  */
3221 static boolean_t
3222 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3223     struct rwlock **lockp)
3224 {
3225         pv_entry_t pv;
3226
3227         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
3228         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3229         /* Pass NULL instead of the lock pointer to disable reclamation. */
3230         if ((pv = get_pv_entry(pmap, NULL)) != NULL) {
3231                 pv->pv_va = va;
3232                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m);
3233                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3234                 m->md.pv_gen++;
3235                 return (TRUE);
3236         } else
3237                 return (FALSE);
3238 }
3239
3240 /*
3241  * Conditionally create the PV entry for a 2MB page mapping if the required
3242  * memory can be allocated without resorting to reclamation.
3243  */
3244 static boolean_t
3245 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa,
3246     struct rwlock **lockp)
3247 {
3248         struct md_page *pvh;
3249         pv_entry_t pv;
3250
3251         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
3252         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3253         /* Pass NULL instead of the lock pointer to disable reclamation. */
3254         if ((pv = get_pv_entry(pmap, NULL)) != NULL) {
3255                 pv->pv_va = va;
3256                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, pa);
3257                 pvh = pa_to_pvh(pa);
3258                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
3259                 pvh->pv_gen++;
3260                 return (TRUE);
3261         } else
3262                 return (FALSE);
3263 }
3264
3265 /*
3266  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
3267  */
3268 static void
3269 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
3270 {
3271         pt_entry_t *pte;
3272
3273         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
3274                 *pte = newpte;
3275                 newpte += PAGE_SIZE;
3276         }
3277 }
3278
3279 /*
3280  * Tries to demote a 2MB page mapping.  If demotion fails, the 2MB page
3281  * mapping is invalidated.
3282  */
3283 static boolean_t
3284 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3285 {
3286         struct rwlock *lock;
3287         boolean_t rv;
3288
3289         lock = NULL;
3290         rv = pmap_demote_pde_locked(pmap, pde, va, &lock);
3291         if (lock != NULL)
3292                 rw_wunlock(lock);
3293         return (rv);
3294 }
3295
3296 static boolean_t
3297 pmap_demote_pde_locked(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va,
3298     struct rwlock **lockp)
3299 {
3300         pd_entry_t newpde, oldpde;
3301         pt_entry_t *firstpte, newpte;
3302         pt_entry_t PG_A, PG_G, PG_M, PG_RW, PG_V;
3303         vm_paddr_t mptepa;
3304         vm_page_t mpte;
3305         struct spglist free;
3306         int PG_PTE_CACHE;
3307
3308         PG_G = pmap_global_bit(pmap);
3309         PG_A = pmap_accessed_bit(pmap);
3310         PG_M = pmap_modified_bit(pmap);
3311         PG_RW = pmap_rw_bit(pmap);
3312         PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
3313         PG_PTE_CACHE = pmap_cache_mask(pmap, 0);
3314
3315         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3316         oldpde = *pde;
3317         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
3318             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
3319         if ((oldpde & PG_A) != 0 && (mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va)) !=
3320             NULL)
3321                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
3322         else {
3323                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
3324                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
3325                     " is missing"));
3326
3327                 /*
3328                  * Invalidate the 2MB page mapping and return "failure" if the
3329                  * mapping was never accessed or the allocation of the new
3330                  * page table page fails.  If the 2MB page mapping belongs to
3331                  * the direct map region of the kernel's address space, then
3332                  * the page allocation request specifies the highest possible
3333                  * priority (VM_ALLOC_INTERRUPT).  Otherwise, the priority is
3334                  * normal.  Page table pages are preallocated for every other
3335                  * part of the kernel address space, so the direct map region
3336                  * is the only part of the kernel address space that must be
3337                  * handled here.
3338                  */
3339                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
3340                     pmap_pde_pindex(va), (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va <
3341                     DMAP_MAX_ADDRESS ? VM_ALLOC_INTERRUPT : VM_ALLOC_NORMAL) |
3342                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
3343                         SLIST_INIT(&free);
3344                         pmap_remove_pde(pmap, pde, trunc_2mpage(va), &free,
3345                             lockp);
3346                         pmap_invalidate_page(pmap, trunc_2mpage(va));
3347                         pmap_free_zero_pages(&free);
3348                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#lx"
3349                             " in pmap %p", va, pmap);
3350                         return (FALSE);
3351                 }
3352                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3353                         pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
3354         }
3355         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
3356         firstpte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(mptepa);
3357         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
3358         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
3359             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
3360         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
3361             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
3362         newpte = oldpde & ~PG_PS;
3363         newpte = pmap_swap_pat(pmap, newpte);
3364
3365         /*
3366          * If the page table page is new, initialize it.
3367          */
3368         if (mpte->wire_count == 1) {
3369                 mpte->wire_count = NPTEPG;
3370                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
3371         }
3372         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
3373             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
3374             " addresses"));
3375
3376         /*
3377          * If the mapping has changed attributes, update the page table
3378          * entries.
3379          */
3380         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
3381                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
3382
3383         /*
3384          * The spare PV entries must be reserved prior to demoting the
3385          * mapping, that is, prior to changing the PDE.  Otherwise, the state
3386          * of the PDE and the PV lists will be inconsistent, which can result
3387          * in reclaim_pv_chunk() attempting to remove a PV entry from the
3388          * wrong PV list and pmap_pv_demote_pde() failing to find the expected
3389          * PV entry for the 2MB page mapping that is being demoted.
3390          */
3391         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
3392                 reserve_pv_entries(pmap, NPTEPG - 1, lockp);
3393
3394         /*
3395          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
3396          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
3397          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
3398          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
3399          * the read above and the store below. 
3400          */
3401         if (workaround_erratum383)
3402                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
3403         else
3404                 pde_store(pde, newpde);
3405
3406         /*
3407          * Invalidate a stale recursive mapping of the page table page.
3408          */
3409         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
3410                 pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
3411
3412         /*
3413          * Demote the PV entry.
3414          */
3415         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
3416                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME, lockp);
3417
3418         atomic_add_long(&pmap_pde_demotions, 1);
3419         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#lx"
3420             " in pmap %p", va, pmap);
3421         return (TRUE);
3422 }
3423
3424 /*
3425  * pmap_remove_kernel_pde: Remove a kernel superpage mapping.
3426  */
3427 static void
3428 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3429 {
3430         pd_entry_t newpde;
3431         vm_paddr_t mptepa;
3432         vm_page_t mpte;
3433
3434         KASSERT(pmap == kernel_pmap, ("pmap %p is not kernel_pmap", pmap));
3435         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3436         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va);
3437         if (mpte == NULL)
3438                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
3439
3440         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
3441         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
3442         newpde = mptepa | X86_PG_M | X86_PG_A | X86_PG_RW | X86_PG_V;
3443
3444         /*
3445          * Initialize the page table page.
3446          */
3447         pagezero((void *)PHYS_TO_DMAP(mptepa));
3448
3449         /*
3450          * Demote the mapping.
3451          */
3452         if (workaround_erratum383)
3453                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
3454         else
3455                 pde_store(pde, newpde);
3456
3457         /*
3458          * Invalidate a stale recursive mapping of the page table page.
3459          */
3460         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
3461 }
3462
3463 /*
3464  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
3465  */
3466 static int
3467 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
3468     struct spglist *free, struct rwlock **lockp)
3469 {
3470         struct md_page *pvh;
3471         pd_entry_t oldpde;
3472         vm_offset_t eva, va;
3473         vm_page_t m, mpte;
3474         pt_entry_t PG_G, PG_A, PG_M, PG_RW;
3475
3476         PG_G = pmap_global_bit(pmap);
3477         PG_A = pmap_accessed_bit(pmap);
3478         PG_M = pmap_modified_bit(pmap);
3479         PG_RW = pmap_rw_bit(pmap);
3480
3481         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3482         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3483             ("pmap_remove_pde: sva is not 2mpage aligned"));
3484         oldpde = pte_load_clear(pdq);
3485         if (oldpde & PG_W)
3486                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
3487
3488         /*
3489          * Machines that don't support invlpg, also don't support
3490          * PG_G.
3491          */
3492         if (oldpde & PG_G)
3493                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sva);
3494         pmap_resident_count_dec(pmap, NBPDR / PAGE_SIZE);
3495         if (oldpde & PG_MANAGED) {
3496                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(lockp, oldpde & PG_PS_FRAME);
3497                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
3498                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
3499                 eva = sva + NBPDR;
3500                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3501                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
3502                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3503                                 vm_page_dirty(m);
3504                         if (oldpde & PG_A)
3505                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3506                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
3507                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
3508                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3509                 }
3510         }
3511         if (pmap == kernel_pmap) {
3512                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
3513         } else {
3514                 mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, sva);
3515                 if (mpte != NULL) {
3516                         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
3517                         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
3518                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
3519                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
3520                         mpte->wire_count = 0;
3521                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
3522                         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
3523                 }
3524         }
3525         return (pmap_unuse_pt(pmap, sva, *pmap_pdpe(pmap, sva), free));
3526 }
3527
3528 /*
3529  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
3530  */
3531 static int
3532 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va, 
3533     pd_entry_t ptepde, struct spglist *free, struct rwlock **lockp)
3534 {
3535         struct md_page *pvh;
3536         pt_entry_t oldpte, PG_A, PG_M, PG_RW;
3537         vm_page_t m;
3538
3539         PG_A = pmap_accessed_bit(pmap);
3540         PG_M = pmap_modified_bit(pmap);
3541         PG_RW = pmap_rw_bit(pmap);
3542
3543         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3544         oldpte = pte_load_clear(ptq);
3545         if (oldpte & PG_W)
3546                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
3547         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
3548         if (oldpte & PG_MANAGED) {
3549                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
3550                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3551                         vm_page_dirty(m);
3552                 if (oldpte & PG_A)
3553                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3554                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(lockp, m);
3555                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
3556                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
3557                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3558                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3559                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
3560                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3561                 }
3562         }
3563         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, ptepde, free));
3564 }
3565
3566 /*
3567  * Remove a single page from a process address space
3568  */
3569 static void
3570 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
3571     struct spglist *free)
3572 {
3573         struct rwlock *lock;
3574         pt_entry_t *pte, PG_V;
3575
3576         PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
3577         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3578         if ((*pde & PG_V) == 0)
3579                 return;
3580         pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
3581         if ((*pte & PG_V) == 0)
3582                 return;
3583         lock = NULL;
3584         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, *pde, free, &lock);
3585         if (lock != NULL)
3586                 rw_wunlock(lock);
3587         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3588 }
3589
3590 /*
3591  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
3592  *
3593  *      It is assumed that the start and end are properly
3594  *      rounded to the page size.
3595  */
3596 void
3597 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3598 {
3599         struct rwlock *lock;
3600         vm_offset_t va, va_next;
3601         pml4_entry_t *pml4e;
3602         pdp_entry_t *pdpe;
3603         pd_entry_t ptpaddr, *pde;
3604         pt_entry_t *pte, PG_G, PG_V;
3605         struct spglist free;
3606         int anyvalid;
3607
3608         PG_G = pmap_global_bit(pmap);
3609         PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
3610
3611         /*
3612          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
3613          */
3614         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
3615                 return;
3616
3617         anyvalid = 0;
3618         SLIST_INIT(&free);
3619
3620         rw_rlock(&pvh_global_lock);
3621         PMAP_LOCK(pmap);
3622
3623         /*
3624          * special handling of removing one page.  a very
3625          * common operation and easy to short circuit some
3626          * code.
3627          */
3628         if (sva + PAGE_SIZE == eva) {
3629                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
3630                 if (pde && (*pde & PG_PS) == 0) {
3631                         pmap_remove_page(pmap, sva, pde, &free);
3632                         goto out;
3633                 }
3634         }
3635
3636         lock = NULL;
3637         for (; sva < eva; sva = va_next) {
3638
3639                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
3640                         break;
3641
3642                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
3643                 if ((*pml4e & PG_V) == 0) {
3644                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
3645                         if (va_next < sva)
3646                                 va_next = eva;
3647                         continue;
3648                 }
3649
3650                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
3651                 if ((*pdpe & PG_V) == 0) {
3652                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
3653                         if (va_next < sva)
3654                                 va_next = eva;
3655                         continue;
3656                 }
3657
3658                 /*
3659                  * Calculate index for next page table.
3660                  */
3661                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3662                 if (va_next < sva)
3663                         va_next = eva;
3664
3665                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
3666                 ptpaddr = *pde;
3667
3668                 /*
3669                  * Weed out invalid mappings.
3670                  */
3671                 if (ptpaddr == 0)
3672                         continue;
3673
3674                 /*
3675                  * Check for large page.
3676                  */
3677                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3678                         /*
3679                          * Are we removing the entire large page?  If not,
3680                          * demote the mapping and fall through.
3681                          */
3682                         if (sva + NBPDR == va_next && eva >= va_next) {
3683                                 /*
3684                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3685                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
3686                                  */
3687                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
3688                                         anyvalid = 1;
3689                                 pmap_remove_pde(pmap, pde, sva, &free, &lock);
3690                                 continue;
3691                         } else if (!pmap_demote_pde_locked(pmap, pde, sva,
3692                             &lock)) {
3693                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3694                                 continue;
3695                         } else
3696                                 ptpaddr = *pde;
3697                 }
3698
3699                 /*
3700                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3701                  * by the current page table page, or to the end of the
3702                  * range being removed.
3703                  */
3704                 if (va_next > eva)
3705                         va_next = eva;
3706
3707                 va = va_next;
3708                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
3709                     sva += PAGE_SIZE) {
3710                         if (*pte == 0) {
3711                                 if (va != va_next) {
3712                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
3713                                         va = va_next;
3714                                 }
3715                                 continue;
3716                         }
3717                         if ((*pte & PG_G) == 0)
3718                                 anyvalid = 1;
3719                         else if (va == va_next)
3720                                 va = sva;
3721                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, ptpaddr, &free,
3722                             &lock)) {
3723                                 sva += PAGE_SIZE;
3724                                 break;
3725                         }
3726                 }
3727                 if (va != va_next)
3728                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
3729         }
3730         if (lock != NULL)
3731                 rw_wunlock(lock);
3732 out:
3733         if (anyvalid)
3734                 pmap_invalidate_all(pmap);
3735         rw_runlock(&pvh_global_lock);   
3736         PMAP_UNLOCK(pmap);
3737         pmap_free_zero_pages(&free);
3738 }
3739
3740 /*
3741  *      Routine:        pmap_remove_all
3742  *      Function:
3743  *              Removes this physical page from
3744  *              all physical maps in which it resides.
3745  *              Reflects back modify bits to the pager.
3746  *
3747  *      Notes:
3748  *              Original versions of this routine were very
3749  *              inefficient because they iteratively called
3750  *              pmap_remove (slow...)
3751  */
3752
3753 void
3754 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3755 {
3756         struct md_page *pvh;
3757         pv_entry_t pv;
3758         pmap_t pmap;
3759         pt_entry_t *pte, tpte, PG_A, PG_M, PG_RW;
3760         pd_entry_t *pde;
3761         vm_offset_t va;
3762         struct spglist free;
3763
3764         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3765             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3766         SLIST_INIT(&free);
3767         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3768         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3769                 goto small_mappings;
3770         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3771         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3772                 pmap = PV_PMAP(pv);
3773                 PMAP_LOCK(pmap);
3774                 va = pv->pv_va;
3775                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3776                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3777                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3778         }
3779 small_mappings:
3780         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3781                 pmap = PV_PMAP(pv);
3782                 PMAP_LOCK(pmap);
3783                 PG_A = pmap_accessed_bit(pmap);
3784                 PG_M = pmap_modified_bit(pmap);
3785                 PG_RW = pmap_rw_bit(pmap);
3786                 pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
3787                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3788                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3789                     " a 2mpage in page %p's pv list", m));
3790                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, pv->pv_va);
3791                 tpte = pte_load_clear(pte);
3792                 if (tpte & PG_W)
3793                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3794                 if (tpte & PG_A)
3795                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3796
3797                 /*
3798                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3799                  */
3800                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3801                         vm_page_dirty(m);
3802                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, *pde, &free);
3803                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3804                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3805                 m->md.pv_gen++;
3806                 free_pv_entry(pmap, pv);
3807                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3808         }
3809         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3810         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3811         pmap_free_zero_pages(&free);
3812 }
3813
3814 /*
3815  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 2mpage in a process
3816  */
3817 static boolean_t
3818 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3819 {
3820         pd_entry_t newpde, oldpde;
3821         vm_offset_t eva, va;
3822         vm_page_t m;
3823         boolean_t anychanged;
3824         pt_entry_t PG_G, PG_M, PG_RW;
3825
3826         PG_G = pmap_global_bit(pmap);
3827         PG_M = pmap_modified_bit(pmap);
3828         PG_RW = pmap_rw_bit(pmap);
3829
3830         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3831         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3832             ("pmap_protect_pde: sva is not 2mpage aligned"));
3833         anychanged = FALSE;
3834 retry:
3835         oldpde = newpde = *pde;
3836         if (oldpde & PG_MANAGED) {
3837                 eva = sva + NBPDR;
3838                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3839                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3840                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3841                                 vm_page_dirty(m);
3842         }
3843         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3844                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3845         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3846                 newpde |= pg_nx;
3847         if (newpde != oldpde) {
3848                 if (!atomic_cmpset_long(pde, oldpde, newpde))
3849                         goto retry;
3850                 if (oldpde & PG_G)
3851                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3852                 else
3853                         anychanged = TRUE;
3854         }
3855         return (anychanged);
3856 }
3857
3858 /*
3859  *      Set the physical protection on the
3860  *      specified range of this map as requested.
3861  */
3862 void
3863 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3864 {
3865         vm_offset_t va_next;
3866         pml4_entry_t *pml4e;
3867         pdp_entry_t *pdpe;
3868         pd_entry_t ptpaddr, *pde;
3869         pt_entry_t *pte, PG_G, PG_M, PG_RW, PG_V;
3870         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3871
3872         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
3873         if (prot == VM_PROT_NONE) {
3874                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3875                 return;
3876         }
3877
3878         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3879             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3880                 return;
3881
3882         PG_G = pmap_global_bit(pmap);
3883         PG_M = pmap_modified_bit(pmap);
3884         PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
3885         PG_RW = pmap_rw_bit(pmap);
3886         pv_lists_locked = FALSE;
3887 resume:
3888         anychanged = FALSE;
3889
3890         PMAP_LOCK(pmap);
3891         for (; sva < eva; sva = va_next) {
3892
3893                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
3894                 if ((*pml4e & PG_V) == 0) {
3895                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
3896                         if (va_next < sva)
3897                                 va_next = eva;
3898                         continue;
3899                 }
3900
3901                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
3902                 if ((*pdpe & PG_V) == 0) {
3903                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
3904                         if (va_next < sva)
3905                                 va_next = eva;
3906                         continue;
3907                 }
3908
3909                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3910                 if (va_next < sva)
3911                         va_next = eva;
3912
3913                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
3914                 ptpaddr = *pde;
3915
3916                 /*
3917                  * Weed out invalid mappings.
3918                  */
3919                 if (ptpaddr == 0)
3920                         continue;
3921
3922                 /*
3923                  * Check for large page.
3924                  */
3925                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3926                         /*
3927                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3928                          * demote the mapping and fall through.
3929                          */
3930                         if (sva + NBPDR == va_next && eva >= va_next) {
3931                                 /*
3932                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3933                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3934                                  */
3935                                 if (pmap_protect_pde(pmap, pde, sva, prot))
3936                                         anychanged = TRUE;
3937                                 continue;
3938                         } else {
3939                                 if (!pv_lists_locked) {
3940                                         pv_lists_locked = TRUE;
3941                                         if (!rw_try_rlock(&pvh_global_lock)) {
3942                                                 if (anychanged)
3943                                                         pmap_invalidate_all(
3944                                                             pmap);
3945                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3946                                                 rw_rlock(&pvh_global_lock);
3947                                                 goto resume;
3948                                         }
3949                                 }
3950                                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
3951                                         /*
3952                                          * The large page mapping was
3953                                          * destroyed.
3954                                          */
3955                                         continue;
3956                                 }
3957                         }
3958                 }
3959
3960                 if (va_next > eva)
3961                         va_next = eva;
3962
3963                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
3964                     sva += PAGE_SIZE) {
3965                         pt_entry_t obits, pbits;
3966                         vm_page_t m;
3967
3968 retry:
3969                         obits = pbits = *pte;
3970                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3971                                 continue;
3972
3973                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3974                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3975                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3976                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3977                                         vm_page_dirty(m);
3978                                 }
3979                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3980                         }
3981                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3982                                 pbits |= pg_nx;
3983
3984                         if (pbits != obits) {
3985                                 if (!atomic_cmpset_long(pte, obits, pbits))
3986                                         goto retry;
3987                                 if (obits & PG_G)
3988                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3989                                 else
3990                                         anychanged = TRUE;
3991                         }
3992                 }
3993         }
3994         if (anychanged)
3995                 pmap_invalidate_all(pmap);
3996         if (pv_lists_locked)
3997                 rw_runlock(&pvh_global_lock);
3998         PMAP_UNLOCK(pmap);
3999 }
4000
4001 /*
4002  * Tries to promote the 512, contiguous 4KB page mappings that are within a
4003  * single page table page (PTP) to a single 2MB page mapping.  For promotion
4004  * to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page mappings must map
4005  * aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page mappings must have
4006  * identical characteristics. 
4007  */
4008 static void
4009 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va,
4010     struct rwlock **lockp)
4011 {
4012         pd_entry_t newpde;
4013         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
4014         pt_entry_t PG_G, PG_A, PG_M, PG_RW, PG_V;
4015         vm_offset_t oldpteva;
4016         vm_page_t mpte;
4017         int PG_PTE_CACHE;
4018
4019         PG_A = pmap_accessed_bit(pmap);
4020         PG_G = pmap_global_bit(pmap);
4021         PG_M = pmap_modified_bit(pmap);
4022         PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
4023         PG_RW = pmap_rw_bit(pmap);
4024         PG_PTE_CACHE = pmap_cache_mask(pmap, 0);
4025
4026         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4027
4028         /*
4029          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
4030          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
4031          * within a 2MB page. 
4032          */
4033         firstpte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pde & PG_FRAME);
4034 setpde:
4035         newpde = *firstpte;
4036         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
4037                 atomic_add_long(&pmap_pde_p_failures, 1);
4038                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#lx"
4039                     " in pmap %p", va, pmap);
4040                 return;
4041         }
4042         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
4043                 /*
4044                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
4045                  * a TLB invalidation.
4046                  */
4047                 if (!atomic_cmpset_long(firstpte, newpde, newpde & ~PG_RW))
4048                         goto setpde;
4049                 newpde &= ~PG_RW;
4050         }
4051
4052         /*
4053          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
4054          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
4055          * characteristics to the first PTE.
4056          */
4057         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
4058         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
4059 setpte:
4060                 oldpte = *pte;
4061                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
4062                         atomic_add_long(&pmap_pde_p_failures, 1);
4063                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#lx"
4064                             " in pmap %p", va, pmap);
4065                         return;
4066                 }
4067                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
4068                         /*
4069                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
4070                          * without a TLB invalidation.
4071                          */
4072                         if (!atomic_cmpset_long(pte, oldpte, oldpte & ~PG_RW))
4073                                 goto setpte;
4074                         oldpte &= ~PG_RW;
4075                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
4076                             (va & ~PDRMASK);
4077                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#lx"
4078                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
4079                 }
4080                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
4081                         atomic_add_long(&pmap_pde_p_failures, 1);
4082                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#lx"
4083                             " in pmap %p", va, pmap);
4084                         return;
4085                 }
4086                 pa -= PAGE_SIZE;
4087         }
4088
4089         /*
4090          * Save the page table page in its current state until the PDE
4091          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
4092          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
4093          */
4094         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
4095         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
4096             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4097             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
4098         KASSERT(mpte->pindex == pmap_pde_pindex(va),
4099             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
4100         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
4101                 atomic_add_long(&pmap_pde_p_failures, 1);
4102                 CTR2(KTR_PMAP,
4103                     "pmap_promote_pde: failure for va %#lx in pmap %p", va,
4104                     pmap);
4105                 return;
4106         }
4107
4108         /*
4109          * Promote the pv entries.
4110          */
4111         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
4112                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME, lockp);
4113
4114         /*
4115          * Propagate the PAT index to its proper position.
4116          */
4117         newpde = pmap_swap_pat(pmap, newpde);
4118
4119         /*
4120          * Map the superpage.
4121          */
4122         if (workaround_erratum383)
4123                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
4124         else
4125                 pde_store(pde, PG_PS | newpde);
4126
4127         atomic_add_long(&pmap_pde_promotions, 1);
4128         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#lx"
4129             " in pmap %p", va, pmap);
4130 }
4131
4132 /*
4133  *      Insert the given physical page (p) at
4134  *      the specified virtual address (v) in the
4135  *      target physical map with the protection requested.
4136  *
4137  *      If specified, the page will be wired down, meaning
4138  *      that the related pte can not be reclaimed.
4139  *
4140  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
4141  *      or lose information.  That is, this routine must actually
4142  *      insert this page into the given map NOW.
4143  */
4144 int
4145 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
4146     u_int flags, int8_t psind __unused)
4147 {
4148         struct rwlock *lock;
4149         pd_entry_t *pde;
4150         pt_entry_t *pte, PG_G, PG_A, PG_M, PG_RW, PG_V;
4151         pt_entry_t newpte, origpte;
4152         pv_entry_t pv;
4153         vm_paddr_t opa, pa;
4154         vm_page_t mpte, om;
4155         boolean_t nosleep;
4156
4157         PG_A = pmap_accessed_bit(pmap);
4158         PG_G = pmap_global_bit(pmap);
4159         PG_M = pmap_modified_bit(pmap);
4160         PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
4161         PG_RW = pmap_rw_bit(pmap);
4162
4163         va = trunc_page(va);
4164         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
4165         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
4166             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%lx)",
4167             va));
4168         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 || va < kmi.clean_sva ||
4169             va >= kmi.clean_eva,
4170             ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
4171         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
4172                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
4173         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4174         newpte = (pt_entry_t)(pa | PG_A | PG_V);
4175         if ((flags & VM_PROT_WRITE) != 0)
4176                 newpte |= PG_M;
4177         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0)
4178                 newpte |= PG_RW;
4179         KASSERT((newpte & (PG_M | PG_RW)) != PG_M,
4180             ("pmap_enter: flags includes VM_PROT_WRITE but prot doesn't"));
4181         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4182                 newpte |= pg_nx;
4183         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
4184                 newpte |= PG_W;
4185         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
4186                 newpte |= PG_U;
4187         if (pmap == kernel_pmap)
4188                 newpte |= PG_G;
4189         newpte |= pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, 0);
4190
4191         /*
4192          * Set modified bit gratuitously for writeable mappings if
4193          * the page is unmanaged. We do not want to take a fault
4194          * to do the dirty bit accounting for these mappings.
4195          */
4196         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0) {
4197                 if ((newpte & PG_RW) != 0)
4198                         newpte |= PG_M;
4199         }
4200
4201         mpte = NULL;
4202
4203         lock = NULL;
4204         rw_rlock(&pvh_global_lock);
4205         PMAP_LOCK(pmap);
4206
4207         /*
4208          * In the case that a page table page is not
4209          * resident, we are creating it here.
4210          */
4211 retry:
4212         pde = pmap_pde(pmap, va);
4213         if (pde != NULL && (*pde & PG_V) != 0 && ((*pde & PG_PS) == 0 ||
4214             pmap_demote_pde_locked(pmap, pde, va, &lock))) {
4215                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
4216                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS && mpte == NULL) {
4217                         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
4218                         mpte->wire_count++;
4219                 }
4220         } else if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
4221                 /*
4222                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been
4223                  * deallocated.
4224                  */
4225                 nosleep = (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0;
4226                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, pmap_pde_pindex(va),
4227                     nosleep ? NULL : &lock);
4228                 if (mpte == NULL && nosleep) {
4229                         if (lock != NULL)
4230                                 rw_wunlock(lock);
4231                         rw_runlock(&pvh_global_lock);
4232                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4233                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
4234                 }
4235                 goto retry;
4236         } else
4237                 panic("pmap_enter: invalid page directory va=%#lx", va);
4238
4239         origpte = *pte;
4240
4241         /*
4242          * Is the specified virtual address already mapped?
4243          */
4244         if ((origpte & PG_V) != 0) {
4245                 /*
4246                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
4247                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
4248                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
4249                  * the PT page will be also.
4250                  */
4251                 if ((newpte & PG_W) != 0 && (origpte & PG_W) == 0)
4252                         pmap->pm_stats.wired_count++;
4253                 else if ((newpte & PG_W) == 0 && (origpte & PG_W) != 0)
4254                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4255
4256                 /*
4257                  * Remove the extra PT page reference.
4258                  */
4259                 if (mpte != NULL) {
4260                         mpte->wire_count--;
4261                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
4262                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
4263                              " va: 0x%lx", va));
4264                 }
4265
4266                 /*
4267                  * Has the physical page changed?
4268                  */
4269                 opa = origpte & PG_FRAME;
4270                 if (opa == pa) {
4271                         /*
4272                          * No, might be a protection or wiring change.
4273                          */
4274                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0) {
4275                                 newpte |= PG_MANAGED;
4276                                 if ((newpte & PG_RW) != 0)
4277                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
4278                         }
4279                         if (((origpte ^ newpte) & ~(PG_M | PG_A)) == 0)
4280                                 goto unchanged;
4281                         goto validate;
4282                 }
4283         } else {
4284                 /*
4285                  * Increment the counters.
4286                  */
4287                 if ((newpte & PG_W) != 0)
4288                         pmap->pm_stats.wired_count++;
4289                 pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
4290         }
4291
4292         /*
4293          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
4294          */
4295         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
4296                 newpte |= PG_MANAGED;
4297                 pv = get_pv_entry(pmap, &lock);
4298                 pv->pv_va = va;
4299                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(&lock, pa);
4300                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4301                 m->md.pv_gen++;
4302                 if ((newpte & PG_RW) != 0)
4303                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
4304         }
4305
4306         /*
4307          * Update the PTE.
4308          */
4309         if ((origpte & PG_V) != 0) {
4310 validate:
4311                 origpte = pte_load_store(pte, newpte);
4312                 opa = origpte & PG_FRAME;
4313                 if (opa != pa) {
4314                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0) {
4315                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
4316                                 if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M |
4317                                     PG_RW))
4318                                         vm_page_dirty(om);
4319                                 if ((origpte & PG_A) != 0)
4320                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
4321                                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_PHYS(&lock, opa);
4322                                 pmap_pvh_free(&om->md, pmap, va);
4323                                 if ((om->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
4324                                     TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
4325                                     ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4326                                     TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
4327                                         vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
4328                         }
4329                 } else if ((newpte & PG_M) == 0 && (origpte & (PG_M |
4330                     PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4331                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
4332                                 vm_page_dirty(m);
4333
4334                         /*
4335                          * Although the PTE may still have PG_RW set, TLB
4336                          * invalidation may nonetheless be required because
4337                          * the PTE no longer has PG_M set.
4338                          */
4339                 } else if ((origpte & PG_NX) != 0 || (newpte & PG_NX) == 0) {
4340                         /*
4341                          * This PTE change does not require TLB invalidation.
4342                          */
4343                         goto unchanged;
4344                 }
4345                 if ((origpte & PG_A) != 0)
4346                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
4347         } else
4348                 pte_store(pte, newpte);
4349
4350 unchanged:
4351
4352         /*
4353          * If both the page table page and the reservation are fully
4354          * populated, then attempt promotion.
4355          */
4356         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
4357             pmap_ps_enabled(pmap) &&
4358             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4359             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
4360                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va, &lock);
4361
4362         if (lock != NULL)
4363                 rw_wunlock(lock);
4364         rw_runlock(&pvh_global_lock);
4365         PMAP_UNLOCK(pmap);
4366         return (KERN_SUCCESS);
4367 }
4368
4369 /*
4370  * Tries to create a 2MB page mapping.  Returns TRUE if successful and FALSE
4371  * otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
4372  * blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
4373  * (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry. 
4374  */
4375 static boolean_t
4376 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
4377     struct rwlock **lockp)
4378 {
4379         pd_entry_t *pde, newpde;
4380         pt_entry_t PG_V;
4381         vm_page_t mpde;
4382         struct spglist free;
4383
4384         PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
4385         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
4386         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4387
4388         if ((mpde = pmap_allocpde(pmap, va, NULL)) == NULL) {
4389                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
4390                     " in pmap %p", va, pmap);
4391                 return (FALSE);
4392         }
4393         pde = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(mpde));
4394         pde = &pde[pmap_pde_index(va)];
4395         if ((*pde & PG_V) != 0) {
4396                 KASSERT(mpde->wire_count > 1,
4397                     ("pmap_enter_pde: mpde's wire count is too low"));
4398                 mpde->wire_count--;
4399                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
4400                     " in pmap %p", va, pmap);
4401                 return (FALSE);
4402         }
4403         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, 1) |
4404             PG_PS | PG_V;
4405         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
4406                 newpde |= PG_MANAGED;
4407
4408                 /*
4409                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
4410                  */
4411                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m),
4412                     lockp)) {
4413                         SLIST_INIT(&free);
4414                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, va, mpde, &free)) {
4415                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
4416                                 pmap_free_zero_pages(&free);
4417                         }
4418                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
4419                             " in pmap %p", va, pmap);
4420                         return (FALSE);
4421                 }
4422         }
4423         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4424                 newpde |= pg_nx;
4425         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
4426                 newpde |= PG_U;
4427
4428         /*
4429          * Increment counters.
4430          */
4431         pmap_resident_count_inc(pmap, NBPDR / PAGE_SIZE);
4432
4433         /*
4434          * Map the superpage.
4435          */
4436         pde_store(pde, newpde);
4437
4438         atomic_add_long(&pmap_pde_mappings, 1);
4439         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
4440             " in pmap %p", va, pmap);
4441         return (TRUE);
4442 }
4443
4444 /*
4445  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
4446  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
4447  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
4448  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
4449  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
4450  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
4451  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
4452  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
4453  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
4454  * corresponding offset from m_start are mapped.
4455  */
4456 void
4457 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
4458     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
4459 {
4460         struct rwlock *lock;
4461         vm_offset_t va;
4462         vm_page_t m, mpte;
4463         vm_pindex_t diff, psize;
4464
4465         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
4466
4467         psize = atop(end - start);
4468         mpte = NULL;
4469         m = m_start;
4470         lock = NULL;
4471         rw_rlock(&pvh_global_lock);
4472         PMAP_LOCK(pmap);
4473         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
4474                 va = start + ptoa(diff);
4475                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
4476                     m->psind == 1 && pmap_ps_enabled(pmap) &&
4477                     pmap_enter_pde(pmap, va, m, prot, &lock))
4478                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
4479                 else
4480                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
4481                             mpte, &lock);
4482                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
4483         }
4484         if (lock != NULL)
4485                 rw_wunlock(lock);
4486         rw_runlock(&pvh_global_lock);
4487         PMAP_UNLOCK(pmap);
4488 }
4489
4490 /*
4491  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
4492  * 1. Current pmap & pmap exists.
4493  * 2. Not wired.
4494  * 3. Read access.
4495  * 4. No page table pages.
4496  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
4497  */
4498
4499 void
4500 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
4501 {
4502         struct rwlock *lock;
4503
4504         lock = NULL;
4505         rw_rlock(&pvh_global_lock);
4506         PMAP_LOCK(pmap);
4507         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL, &lock);
4508         if (lock != NULL)
4509                 rw_wunlock(lock);
4510         rw_runlock(&pvh_global_lock);
4511         PMAP_UNLOCK(pmap);
4512 }
4513
4514 static vm_page_t
4515 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
4516     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte, struct rwlock **lockp)
4517 {
4518         struct spglist free;
4519         pt_entry_t *pte, PG_V;
4520         vm_paddr_t pa;
4521
4522         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
4523             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
4524             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
4525         PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
4526         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_LOCKED);
4527         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4528
4529         /*
4530          * In the case that a page table page is not
4531          * resident, we are creating it here.
4532          */
4533         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
4534                 vm_pindex_t ptepindex;
4535                 pd_entry_t *ptepa;
4536
4537                 /*
4538                  * Calculate pagetable page index
4539                  */
4540                 ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
4541                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
4542                         mpte->wire_count++;
4543                 } else {
4544                         /*
4545                          * Get the page directory entry
4546                          */
4547                         ptepa = pmap_pde(pmap, va);
4548
4549                         /*
4550                          * If the page table page is mapped, we just increment
4551                          * the hold count, and activate it.  Otherwise, we
4552                          * attempt to allocate a page table page.  If this
4553                          * attempt fails, we don't retry.  Instead, we give up.
4554                          */
4555                         if (ptepa && (*ptepa & PG_V) != 0) {
4556                                 if (*ptepa & PG_PS)
4557                                         return (NULL);
4558                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*ptepa & PG_FRAME);
4559                                 mpte->wire_count++;
4560                         } else {
4561                                 /*
4562                                  * Pass NULL instead of the PV list lock
4563                                  * pointer, because we don't intend to sleep.
4564                                  */
4565                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, NULL);
4566                                 if (mpte == NULL)
4567                                         return (mpte);
4568                         }
4569                 }
4570                 pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(mpte));
4571                 pte = &pte[pmap_pte_index(va)];
4572         } else {
4573                 mpte = NULL;
4574                 pte = vtopte(va);
4575         }
4576         if (*pte) {
4577                 if (mpte != NULL) {
4578                         mpte->wire_count--;
4579                         mpte = NULL;
4580                 }
4581                 return (mpte);
4582         }
4583
4584         /*
4585          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
4586          */
4587         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
4588             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m, lockp)) {
4589                 if (mpte != NULL) {
4590                         SLIST_INIT(&free);
4591                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, va, mpte, &free)) {
4592                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
4593                                 pmap_free_zero_pages(&free);
4594                         }
4595                         mpte = NULL;
4596                 }
4597                 return (mpte);
4598         }
4599
4600         /*
4601          * Increment counters
4602          */
4603         pmap_resident_count_inc(pmap, 1);
4604
4605         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, 0);
4606         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4607                 pa |= pg_nx;
4608
4609         /*
4610          * Now validate mapping with RO protection
4611          */
4612         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4613                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
4614         else
4615                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
4616         return (mpte);
4617 }
4618
4619 /*
4620  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
4621  * to be used for panic dumps.
4622  */
4623 void *
4624 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
4625 {
4626         vm_offset_t va;
4627
4628         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
4629         pmap_kenter(va, pa);
4630         invlpg(va);
4631         return ((void *)crashdumpmap);
4632 }
4633
4634 /*
4635  * This code maps large physical mmap regions into the
4636  * processor address space.  Note that some shortcuts
4637  * are taken, but the code works.
4638  */
4639 void
4640 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
4641     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
4642 {
4643         pd_entry_t *pde;
4644         pt_entry_t PG_A, PG_M, PG_RW, PG_V;
4645         vm_paddr_t pa, ptepa;
4646         vm_page_t p, pdpg;
4647         int pat_mode;
4648
4649         PG_A = pmap_accessed_bit(pmap);
4650         PG_M = pmap_modified_bit(pmap);
4651         PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
4652         PG_RW = pmap_rw_bit(pmap);
4653
4654         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
4655         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
4656             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
4657         if ((addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
4658                 if (!pmap_ps_enabled(pmap))
4659                         return;
4660                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
4661                         return;
4662                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
4663                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4664                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
4665                 pat_mode = p->md.pat_mode;
4666
4667                 /*
4668                  * Abort the mapping if the first page is not physically
4669                  * aligned to a 2MB page boundary.
4670                  */
4671                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
4672                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
4673                         return;
4674
4675                 /*
4676                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
4677                  * the pages are not physically contiguous or have differing
4678                  * memory attributes.
4679                  */
4680                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4681                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
4682                     pa += PAGE_SIZE) {
4683                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4684                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
4685                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
4686                             pat_mode != p->md.pat_mode)
4687                                 return;
4688                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4689                 }
4690
4691                 /*
4692                  * Map using 2MB pages.  Since "ptepa" is 2M aligned and
4693                  * "size" is a multiple of 2M, adding the PAT setting to "pa"
4694                  * will not affect the termination of this loop.
4695                  */ 
4696                 PMAP_LOCK(pmap);
4697                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pmap, pat_mode, 1);
4698                     pa < ptepa + size; pa += NBPDR) {
4699                         pdpg = pmap_allocpde(pmap, addr, NULL);
4700                         if (pdpg == NULL) {
4701                                 /*
4702                                  * The creation of mappings below is only an
4703                                  * optimization.  If a page directory page
4704                                  * cannot be allocated without blocking,
4705                                  * continue on to the next mapping rather than
4706                                  * blocking.
4707                                  */
4708                                 addr += NBPDR;
4709                                 continue;
4710                         }
4711                         pde = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(pdpg));
4712                         pde = &pde[pmap_pde_index(addr)];
4713                         if ((*pde & PG_V) == 0) {
4714                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
4715                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
4716                                 pmap_resident_count_inc(pmap, NBPDR / PAGE_SIZE);
4717                                 atomic_add_long(&pmap_pde_mappings, 1);
4718                         } else {
4719                                 /* Continue on if the PDE is already valid. */
4720                                 pdpg->wire_count--;
4721                                 KASSERT(pdpg->wire_count > 0,
4722                                     ("pmap_object_init_pt: missing reference "
4723                                     "to page directory page, va: 0x%lx", addr));
4724                         }
4725                         addr += NBPDR;
4726                 }
4727                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4728         }
4729 }
4730
4731 /*
4732  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
4733  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
4734  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
4735  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
4736  *
4737  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
4738  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
4739  */
4740 void
4741 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4742 {
4743         vm_offset_t va_next;
4744         pml4_entry_t *pml4e;
4745         pdp_entry_t *pdpe;
4746         pd_entry_t *pde;
4747         pt_entry_t *pte, PG_V;
4748         boolean_t pv_lists_locked;
4749
4750         PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
4751         pv_lists_locked = FALSE;
4752 resume:
4753         PMAP_LOCK(pmap);
4754         for (; sva < eva; sva = va_next) {
4755                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
4756                 if ((*pml4e & PG_V) == 0) {
4757                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
4758                         if (va_next < sva)
4759                                 va_next = eva;
4760                         continue;
4761                 }
4762                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
4763                 if ((*pdpe & PG_V) == 0) {
4764                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
4765                         if (va_next < sva)
4766                                 va_next = eva;
4767                         continue;
4768                 }
4769                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4770                 if (va_next < sva)
4771                         va_next = eva;
4772                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
4773                 if ((*pde & PG_V) == 0)
4774                         continue;
4775                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
4776                         if ((*pde & PG_W) == 0)
4777                                 panic("pmap_unwire: pde %#jx is missing PG_W",
4778                                     (uintmax_t)*pde);
4779
4780                         /*
4781                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
4782                          * demote the mapping and fall through.
4783                          */
4784                         if (sva + NBPDR == va_next && eva >= va_next) {
4785                                 atomic_clear_long(pde, PG_W);
4786                                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR /
4787                                     PAGE_SIZE;
4788                                 continue;
4789                         } else {
4790                                 if (!pv_lists_locked) {
4791                                         pv_lists_locked = TRUE;
4792                                         if (!rw_try_rlock(&pvh_global_lock)) {
4793                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4794                                                 rw_rlock(&pvh_global_lock);
4795                                                 /* Repeat sva. */
4796                                                 goto resume;
4797                                         }
4798                                 }
4799                                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva))
4800                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
4801                         }
4802                 }
4803                 if (va_next > eva)
4804                         va_next = eva;
4805                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
4806                     sva += PAGE_SIZE) {
4807                         if ((*pte & PG_V) == 0)
4808                                 continue;
4809                         if ((*pte & PG_W) == 0)
4810                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
4811                                     (uintmax_t)*pte);
4812
4813                         /*
4814                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
4815                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
4816                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
4817                          */
4818                         atomic_clear_long(pte, PG_W);
4819                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4820                 }
4821         }
4822         if (pv_lists_locked)
4823                 rw_runlock(&pvh_global_lock);
4824         PMAP_UNLOCK(pmap);
4825 }
4826
4827 /*
4828  *      Copy the range specified by src_addr/len
4829  *      from the source map to the range dst_addr/len
4830  *      in the destination map.
4831  *
4832  *      This routine is only advisory and need not do anything.
4833  */
4834
4835 void
4836 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
4837     vm_offset_t src_addr)
4838 {
4839         struct rwlock *lock;
4840         struct spglist free;
4841         vm_offset_t addr;
4842         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
4843         vm_offset_t va_next;
4844         pt_entry_t PG_A, PG_M, PG_V;
4845
4846         if (dst_addr != src_addr)
4847                 return;
4848
4849         if (dst_pmap->pm_type != src_pmap->pm_type)
4850                 return;
4851
4852         /*
4853          * EPT page table entries that require emulation of A/D bits are
4854          * sensitive to clearing the PG_A bit (aka EPT_PG_READ). Although
4855          * we clear PG_M (aka EPT_PG_WRITE) concomitantly, the PG_U bit
4856          * (aka EPT_PG_EXECUTE) could still be set. Since some EPT
4857          * implementations flag an EPT misconfiguration for exec-only
4858          * mappings we skip this function entirely for emulated pmaps.
4859          */
4860         if (pmap_emulate_ad_bits(dst_pmap))
4861                 return;
4862
4863         lock = NULL;
4864         rw_rlock(&pvh_global_lock);
4865         if (dst_pmap < src_pmap) {
4866                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4867                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4868         } else {
4869                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4870                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4871         }
4872
4873         PG_A = pmap_accessed_bit(dst_pmap);
4874         PG_M = pmap_modified_bit(dst_pmap);
4875         PG_V = pmap_valid_bit(dst_pmap);
4876
4877         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = va_next) {
4878                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
4879                 vm_page_t dstmpde, dstmpte, srcmpte;
4880                 pml4_entry_t *pml4e;
4881                 pdp_entry_t *pdpe;
4882                 pd_entry_t srcptepaddr, *pde;
4883
4884                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
4885                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
4886
4887                 pml4e = pmap_pml4e(src_pmap, addr);
4888                 if ((*pml4e & PG_V) == 0) {
4889                         va_next = (addr + NBPML4) & ~PML4MASK;
4890                         if (va_next < addr)
4891                                 va_next = end_addr;
4892                         continue;
4893                 }
4894
4895                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, addr);
4896                 if ((*pdpe & PG_V) == 0) {
4897                         va_next = (addr + NBPDP) & ~PDPMASK;
4898                         if (va_next < addr)
4899                                 va_next = end_addr;
4900                         continue;
4901                 }
4902
4903                 va_next = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4904                 if (va_next < addr)
4905                         va_next = end_addr;
4906
4907                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, addr);
4908                 srcptepaddr = *pde;
4909                 if (srcptepaddr == 0)
4910                         continue;
4911                         
4912                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4913                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4914                                 continue;
4915                         dstmpde = pmap_allocpde(dst_pmap, addr, NULL);
4916                         if (dstmpde == NULL)
4917                                 break;
4918                         pde = (pd_entry_t *)
4919                             PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(dstmpde));
4920                         pde = &pde[pmap_pde_index(addr)];
4921                         if (*pde == 0 && ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4922                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr &
4923                             PG_PS_FRAME, &lock))) {
4924                                 *pde = srcptepaddr & ~PG_W;
4925                                 pmap_resident_count_inc(dst_pmap, NBPDR / PAGE_SIZE);
4926                         } else
4927                                 dstmpde->wire_count--;
4928                         continue;
4929                 }
4930
4931                 srcptepaddr &= PG_FRAME;
4932                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr);
4933                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4934                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4935
4936                 if (va_next > end_addr)
4937                         va_next = end_addr;
4938
4939                 src_pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(srcptepaddr);
4940                 src_pte = &src_pte[pmap_pte_index(addr)];
4941                 dstmpte = NULL;
4942                 while (addr < va_next) {
4943                         pt_entry_t ptetemp;
4944                         ptetemp = *src_pte;
4945                         /*
4946                          * we only virtual copy managed pages
4947                          */
4948                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4949                                 if (dstmpte != NULL &&
4950                                     dstmpte->pindex == pmap_pde_pindex(addr))
4951                                         dstmpte->wire_count++;
4952                                 else if ((dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap,
4953                                     addr, NULL)) == NULL)
4954                                         goto out;
4955                                 dst_pte = (pt_entry_t *)
4956                                     PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(dstmpte));
4957                                 dst_pte = &dst_pte[pmap_pte_index(addr)];
4958                                 if (*dst_pte == 0 &&
4959                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4960                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME),
4961                                     &lock)) {
4962                                         /*
4963                                          * Clear the wired, modified, and
4964                                          * accessed (referenced) bits
4965                                          * during the copy.
4966                                          */
4967                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4968                                             PG_A);
4969                                         pmap_resident_count_inc(dst_pmap, 1);
4970                                 } else {
4971                                         SLIST_INIT(&free);
4972                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, addr,
4973                                             dstmpte, &free)) {
4974                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
4975                                                     addr);
4976                                                 pmap_free_zero_pages(&free);
4977                                         }
4978                                         goto out;
4979                                 }
4980                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4981                                         break;
4982                         }
4983                         addr += PAGE_SIZE;
4984                         src_pte++;
4985                 }
4986         }
4987 out:
4988         if (lock != NULL)
4989                 rw_wunlock(lock);
4990         rw_runlock(&pvh_global_lock);
4991         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4992         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4993 }
4994
4995 /*
4996  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping
4997  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
4998  */
4999 void
5000 pmap_zero_page(vm_page_t m)
5001 {
5002         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5003
5004         pagezero((void *)va);
5005 }
5006
5007 /*
5008  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
5009  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
5010  *
5011  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
5012  */
5013 void
5014 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
5015 {
5016         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5017
5018         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE)
5019                 pagezero((void *)va);
5020         else
5021                 bzero((char *)va + off, size);
5022 }
5023
5024 /*
5025  *      pmap_zero_page_idle zeros the specified hardware page by mapping 
5026  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.  This
5027  *      is intended to be called from the vm_pagezero process only and
5028  *      outside of Giant.
5029  */
5030 void
5031 pmap_zero_page_idle(vm_page_t m)
5032 {
5033         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5034
5035         pagezero((void *)va);
5036 }
5037
5038 /*
5039  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
5040  *      page by mapping the page into virtual memory and using
5041  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
5042  *      time.
5043  */
5044 void
5045 pmap_copy_page(vm_page_t msrc, vm_page_t mdst)
5046 {
5047         vm_offset_t src = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(msrc));
5048         vm_offset_t dst = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(mdst));
5049
5050         pagecopy((void *)src, (void *)dst);
5051 }
5052
5053 int unmapped_buf_allowed = 1;
5054
5055 void
5056 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
5057     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
5058 {
5059         void *a_cp, *b_cp;
5060         vm_page_t pages[2];
5061         vm_offset_t vaddr[2], a_pg_offset, b_pg_offset;
5062         int cnt;
5063         boolean_t mapped;
5064
5065         while (xfersize > 0) {
5066                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
5067                 pages[0] = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
5068                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
5069                 pages[1] = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
5070                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
5071                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
5072                 mapped = pmap_map_io_transient(pages, vaddr, 2, FALSE);
5073                 a_cp = (char *)vaddr[0] + a_pg_offset;
5074                 b_cp = (char *)vaddr[1] + b_pg_offset;
5075                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
5076                 if (__predict_false(mapped))
5077                         pmap_unmap_io_transient(pages, vaddr, 2, FALSE);
5078                 a_offset += cnt;
5079                 b_offset += cnt;
5080                 xfersize -= cnt;
5081         }
5082 }
5083
5084 /*
5085  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
5086  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
5087  * be changed upwards or downwards in the future; it
5088  * is only necessary that true be returned for a small
5089  * subset of pmaps for proper page aging.
5090  */
5091 boolean_t
5092 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
5093 {
5094         struct md_page *pvh;
5095         struct rwlock *lock;
5096         pv_entry_t pv;
5097         int loops = 0;
5098         boolean_t rv;
5099
5100         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5101             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
5102         rv = FALSE;
5103         rw_rlock(&pvh_global_lock);
5104         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
5105         rw_rlock(lock);
5106         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5107                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
5108                         rv = TRUE;
5109                         break;
5110                 }
5111                 loops++;
5112                 if (loops >= 16)
5113                         break;
5114         }
5115         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
5116                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5117                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5118                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
5119                                 rv = TRUE;
5120                                 break;
5121                         }
5122                         loops++;
5123                         if (loops >= 16)
5124                                 break;
5125                 }
5126         }
5127         rw_runlock(lock);
5128         rw_runlock(&pvh_global_lock);
5129         return (rv);
5130 }
5131
5132 /*
5133  *      pmap_page_wired_mappings:
5134  *
5135  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
5136  *      that are wired.
5137  */
5138 int
5139 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
5140 {
5141         struct rwlock *lock;
5142         struct md_page *pvh;
5143         pmap_t pmap;
5144         pt_entry_t *pte;
5145         pv_entry_t pv;
5146         int count, md_gen, pvh_gen;
5147
5148         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
5149                 return (0);
5150         rw_rlock(&pvh_global_lock);
5151         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
5152         rw_rlock(lock);
5153 restart:
5154         count = 0;
5155         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5156                 pmap = PV_PMAP(pv);
5157                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
5158                         md_gen = m->md.pv_gen;
5159                         rw_runlock(lock);
5160                         PMAP_LOCK(pmap);
5161                         rw_rlock(lock);
5162                         if (md_gen != m->md.pv_gen) {
5163                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5164                                 goto restart;
5165                         }
5166                 }
5167                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
5168                 if ((*pte & PG_W) != 0)
5169                         count++;
5170                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5171         }
5172         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
5173                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5174                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5175                         pmap = PV_PMAP(pv);
5176                         if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
5177                                 md_gen = m->md.pv_gen;
5178                                 pvh_gen = pvh->pv_gen;
5179                                 rw_runlock(lock);
5180                                 PMAP_LOCK(pmap);
5181                                 rw_rlock(lock);
5182                                 if (md_gen != m->md.pv_gen ||
5183                                     pvh_gen != pvh->pv_gen) {
5184                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
5185                                         goto restart;
5186                                 }
5187                         }
5188                         pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5189                         if ((*pte & PG_W) != 0)
5190                                 count++;
5191                         PMAP_UNLOCK(pmap);
5192                 }
5193         }
5194         rw_runlock(lock);
5195         rw_runlock(&pvh_global_lock);
5196         return (count);
5197 }
5198
5199 /*
5200  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
5201  * a 2mpage.  Otherwise, returns FALSE.
5202  */
5203 boolean_t
5204 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
5205 {
5206         struct rwlock *lock;
5207         boolean_t rv;
5208
5209         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
5210                 return (FALSE);
5211         rw_rlock(&pvh_global_lock);
5212         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
5213         rw_rlock(lock);
5214         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
5215             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
5216             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
5217         rw_runlock(lock);
5218         rw_runlock(&pvh_global_lock);
5219         return (rv);
5220 }
5221
5222 /*
5223  * Destroy all managed, non-wired mappings in the given user-space
5224  * pmap.  This pmap cannot be active on any processor besides the
5225  * caller.
5226  *                                                                                
5227  * This function cannot be applied to the kernel pmap.  Moreover, it
5228  * is not intended for general use.  It is only to be used during
5229  * process termination.  Consequently, it can be implemented in ways
5230  * that make it faster than pmap_remove().  First, it can more quickly
5231  * destroy mappings by iterating over the pmap's collection of PV
5232  * entries, rather than searching the page table.  Second, it doesn't
5233  * have to test and clear the page table entries atomically, because
5234  * no processor is currently accessing the user address space.  In
5235  * particular, a page table entry's dirty bit won't change state once
5236  * this function starts.
5237  */
5238 void
5239 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
5240 {
5241         pd_entry_t ptepde;
5242         pt_entry_t *pte, tpte;
5243         pt_entry_t PG_M, PG_RW, PG_V;
5244         struct spglist free;
5245         vm_page_t m, mpte, mt;
5246         pv_entry_t pv;
5247         struct md_page *pvh;
5248         struct pv_chunk *pc, *npc;
5249         struct rwlock *lock;
5250         int64_t bit;
5251         uint64_t inuse, bitmask;
5252         int allfree, field, freed, idx;
5253         boolean_t superpage;
5254         vm_paddr_t pa;
5255
5256         /*
5257          * Assert that the given pmap is only active on the current
5258          * CPU.  Unfortunately, we cannot block another CPU from
5259          * activating the pmap while this function is executing.
5260          */
5261         KASSERT(pmap == PCPU_GET(curpmap), ("non-current pmap %p", pmap));
5262 #ifdef INVARIANTS
5263         {
5264                 cpuset_t other_cpus;
5265
5266                 other_cpus = all_cpus;
5267                 critical_enter();
5268                 CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &other_cpus);
5269                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
5270                 critical_exit();
5271                 KASSERT(CPU_EMPTY(&other_cpus), ("pmap active %p", pmap));
5272         }
5273 #endif
5274
5275         lock = NULL;
5276         PG_M = pmap_modified_bit(pmap);
5277         PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
5278         PG_RW = pmap_rw_bit(pmap);
5279
5280         SLIST_INIT(&free);
5281         rw_rlock(&pvh_global_lock);
5282         PMAP_LOCK(pmap);
5283         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
5284                 allfree = 1;
5285                 freed = 0;
5286                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
5287                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
5288                         while (inuse != 0) {
5289                                 bit = bsfq(inuse);
5290                                 bitmask = 1UL << bit;
5291                                 idx = field * 64 + bit;
5292                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
5293                                 inuse &= ~bitmask;
5294
5295                                 pte = pmap_pdpe(pmap, pv->pv_va);
5296                                 ptepde = *pte;
5297                                 pte = pmap_pdpe_to_pde(pte, pv->pv_va);
5298                                 tpte = *pte;
5299                                 if ((tpte & (PG_PS | PG_V)) == PG_V) {
5300                                         superpage = FALSE;
5301                                         ptepde = tpte;
5302                                         pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(tpte &
5303                                             PG_FRAME);
5304                                         pte = &pte[pmap_pte_index(pv->pv_va)];
5305                                         tpte = *pte;
5306                                 } else {
5307                                         /*
5308                                          * Keep track whether 'tpte' is a
5309                                          * superpage explicitly instead of
5310                                          * relying on PG_PS being set.
5311                                          *
5312                                          * This is because PG_PS is numerically
5313                                          * identical to PG_PTE_PAT and thus a
5314                                          * regular page could be mistaken for
5315                                          * a superpage.
5316                                          */
5317                                         superpage = TRUE;
5318                                 }
5319
5320                                 if ((tpte & PG_V) == 0) {
5321                                         panic("bad pte va %lx pte %lx",
5322                                             pv->pv_va, tpte);
5323                                 }
5324
5325 /*
5326  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
5327  */
5328                                 if (tpte & PG_W) {
5329                                         allfree = 0;
5330                                         continue;
5331                                 }
5332
5333                                 if (superpage)
5334                                         pa = tpte & PG_PS_FRAME;
5335                                 else
5336                                         pa = tpte & PG_FRAME;
5337
5338                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
5339                                 KASSERT(m->phys_addr == pa,
5340                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
5341                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
5342                                     (uintmax_t)tpte));
5343
5344                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
5345                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
5346                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
5347                                     (uintmax_t)tpte));
5348
5349                                 pte_clear(pte);
5350
5351                                 /*
5352                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
5353                                  */
5354                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5355                                         if (superpage) {
5356                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
5357                                                         vm_page_dirty(mt);
5358                                         } else
5359                                                 vm_page_dirty(m);
5360                                 }
5361
5362                                 CHANGE_PV_LIST_LOCK_TO_VM_PAGE(&lock, m);
5363
5364                                 /* Mark free */
5365                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
5366                                 if (superpage) {
5367                                         pmap_resident_count_dec(pmap, NBPDR / PAGE_SIZE);
5368                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
5369                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5370                                         pvh->pv_gen++;
5371                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
5372                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
5373                                                         if ((mt->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
5374                                                             TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
5375                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
5376                                         }
5377                                         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, pv->pv_va);
5378                                         if (mpte != NULL) {
5379                                                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
5380                                                 pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
5381                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
5382                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
5383                                                 mpte->wire_count = 0;
5384                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
5385                                                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
5386                                         }
5387                                 } else {
5388                                         pmap_resident_count_dec(pmap, 1);
5389                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5390                                         m->md.pv_gen++;
5391                                         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
5392                                             TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
5393                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
5394                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5395                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
5396                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
5397                                         }
5398                                 }
5399                                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, ptepde, &free);
5400                                 freed++;
5401                         }
5402                 }
5403                 PV_STAT(atomic_add_long(&pv_entry_frees, freed));
5404                 PV_STAT(atomic_add_int(&pv_entry_spare, freed));
5405                 PV_STAT(atomic_subtract_long(&pv_entry_count, freed));
5406                 if (allfree) {
5407                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
5408                         free_pv_chunk(pc);
5409                 }
5410         }
5411         if (lock != NULL)
5412                 rw_wunlock(lock);
5413         pmap_invalidate_all(pmap);
5414         rw_runlock(&pvh_global_lock);
5415         PMAP_UNLOCK(pmap);
5416         pmap_free_zero_pages(&free);
5417 }
5418
5419 static boolean_t
5420 pmap_page_test_mappings(vm_page_t m, boolean_t accessed, boolean_t modified)
5421 {
5422         struct rwlock *lock;
5423         pv_entry_t pv;
5424         struct md_page *pvh;
5425         pt_entry_t *pte, mask;
5426         pt_entry_t PG_A, PG_M, PG_RW, PG_V;
5427         pmap_t pmap;
5428         int md_gen, pvh_gen;
5429         boolean_t rv;
5430
5431         rv = FALSE;
5432         rw_rlock(&pvh_global_lock);
5433         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
5434         rw_rlock(lock);
5435 restart:
5436         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5437                 pmap = PV_PMAP(pv);
5438                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
5439                         md_gen = m->md.pv_gen;
5440                         rw_runlock(lock);
5441                         PMAP_LOCK(pmap);
5442                         rw_rlock(lock);
5443                         if (md_gen != m->md.pv_gen) {
5444                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5445                                 goto restart;
5446                         }
5447                 }
5448                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
5449                 mask = 0;
5450                 if (modified) {
5451                         PG_M = pmap_modified_bit(pmap);
5452                         PG_RW = pmap_rw_bit(pmap);
5453                         mask |= PG_RW | PG_M;
5454                 }
5455                 if (accessed) {
5456                         PG_A = pmap_accessed_bit(pmap);
5457                         PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
5458                         mask |= PG_V | PG_A;
5459                 }
5460                 rv = (*pte & mask) == mask;
5461                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5462                 if (rv)
5463                         goto out;
5464         }
5465         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
5466                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5467                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5468                         pmap = PV_PMAP(pv);
5469                         if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
5470                                 md_gen = m->md.pv_gen;
5471                                 pvh_gen = pvh->pv_gen;
5472                                 rw_runlock(lock);
5473                                 PMAP_LOCK(pmap);
5474                                 rw_rlock(lock);
5475                                 if (md_gen != m->md.pv_gen ||
5476                                     pvh_gen != pvh->pv_gen) {
5477                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
5478                                         goto restart;
5479                                 }
5480                         }
5481                         pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5482                         mask = 0;
5483                         if (modified) {
5484                                 PG_M = pmap_modified_bit(pmap);
5485                                 PG_RW = pmap_rw_bit(pmap);
5486                                 mask |= PG_RW | PG_M;
5487                         }
5488                         if (accessed) {
5489                                 PG_A = pmap_accessed_bit(pmap);
5490                                 PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
5491                                 mask |= PG_V | PG_A;
5492                         }
5493                         rv = (*pte & mask) == mask;
5494                         PMAP_UNLOCK(pmap);
5495                         if (rv)
5496                                 goto out;
5497                 }
5498         }
5499 out:
5500         rw_runlock(lock);
5501         rw_runlock(&pvh_global_lock);
5502         return (rv);
5503 }
5504
5505 /*
5506  *      pmap_is_modified:
5507  *
5508  *      Return whether or not the specified physical page was modified
5509  *      in any physical maps.
5510  */
5511 boolean_t
5512 pmap_is_modified(vm_page_t m)
5513 {
5514
5515         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5516             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
5517
5518         /*
5519          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
5520          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
5521          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
5522          */
5523         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5524         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5525                 return (FALSE);
5526         return (pmap_page_test_mappings(m, FALSE, TRUE));
5527 }
5528
5529 /*
5530  *      pmap_is_prefaultable:
5531  *
5532  *      Return whether or not the specified virtual address is eligible
5533  *      for prefault.
5534  */
5535 boolean_t
5536 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
5537 {
5538         pd_entry_t *pde;
5539         pt_entry_t *pte, PG_V;
5540         boolean_t rv;
5541
5542         PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
5543         rv = FALSE;
5544         PMAP_LOCK(pmap);
5545         pde = pmap_pde(pmap, addr);
5546         if (pde != NULL && (*pde & (PG_PS | PG_V)) == PG_V) {
5547                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, addr);
5548                 rv = (*pte & PG_V) == 0;
5549         }
5550         PMAP_UNLOCK(pmap);
5551         return (rv);
5552 }
5553
5554 /*
5555  *      pmap_is_referenced:
5556  *
5557  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
5558  *      in any physical maps.
5559  */
5560 boolean_t
5561 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
5562 {
5563
5564         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5565             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
5566         return (pmap_page_test_mappings(m, TRUE, FALSE));
5567 }
5568
5569 /*
5570  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
5571  */
5572 void
5573 pmap_remove_write(vm_page_t m)
5574 {
5575         struct md_page *pvh;
5576         pmap_t pmap;
5577         struct rwlock *lock;
5578         pv_entry_t next_pv, pv;
5579         pd_entry_t *pde;
5580         pt_entry_t oldpte, *pte, PG_M, PG_RW;
5581         vm_offset_t va;
5582         int pvh_gen, md_gen;
5583
5584         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5585             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
5586
5587         /*
5588          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
5589          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
5590          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
5591          */
5592         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5593         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5594                 return;
5595         rw_rlock(&pvh_global_lock);
5596         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
5597         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5598 retry_pv_loop:
5599         rw_wlock(lock);
5600         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5601                 goto small_mappings;
5602         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5603                 pmap = PV_PMAP(pv);
5604                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
5605                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
5606                         rw_wunlock(lock);
5607                         PMAP_LOCK(pmap);
5608                         rw_wlock(lock);
5609                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen) {
5610                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5611                                 rw_wunlock(lock);
5612                                 goto retry_pv_loop;
5613                         }
5614                 }
5615                 PG_RW = pmap_rw_bit(pmap);
5616                 va = pv->pv_va;
5617                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5618                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
5619                         (void)pmap_demote_pde_locked(pmap, pde, va, &lock);
5620                 KASSERT(lock == VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m),
5621                     ("inconsistent pv lock %p %p for page %p",
5622                     lock, VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m), m));
5623                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5624         }
5625 small_mappings:
5626         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5627                 pmap = PV_PMAP(pv);
5628                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
5629                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
5630                         md_gen = m->md.pv_gen;
5631                         rw_wunlock(lock);
5632                         PMAP_LOCK(pmap);
5633                         rw_wlock(lock);
5634                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen ||
5635                             md_gen != m->md.pv_gen) {
5636                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5637                                 rw_wunlock(lock);
5638                                 goto retry_pv_loop;
5639                         }
5640                 }
5641                 PG_M = pmap_modified_bit(pmap);
5642                 PG_RW = pmap_rw_bit(pmap);
5643                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5644                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
5645                     ("pmap_remove_write: found a 2mpage in page %p's pv list",
5646                     m));
5647                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, pv->pv_va);
5648 retry:
5649                 oldpte = *pte;
5650                 if (oldpte & PG_RW) {
5651                         if (!atomic_cmpset_long(pte, oldpte, oldpte &
5652                             ~(PG_RW | PG_M)))
5653                                 goto retry;
5654                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
5655                                 vm_page_dirty(m);
5656                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5657                 }
5658                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5659         }
5660         rw_wunlock(lock);
5661         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
5662         rw_runlock(&pvh_global_lock);
5663 }
5664
5665 static __inline boolean_t
5666 safe_to_clear_referenced(pmap_t pmap, pt_entry_t pte)
5667 {
5668
5669         if (!pmap_emulate_ad_bits(pmap))
5670                 return (TRUE);
5671
5672         KASSERT(pmap->pm_type == PT_EPT, ("invalid pm_type %d", pmap->pm_type));
5673
5674         /*
5675          * XWR = 010 or 110 will cause an unconditional EPT misconfiguration
5676          * so we don't let the referenced (aka EPT_PG_READ) bit to be cleared
5677          * if the EPT_PG_WRITE bit is set.
5678          */
5679         if ((pte & EPT_PG_WRITE) != 0)
5680                 return (FALSE);
5681
5682         /*
5683          * XWR = 100 is allowed only if the PMAP_SUPPORTS_EXEC_ONLY is set.
5684          */
5685         if ((pte & EPT_PG_EXECUTE) == 0 ||
5686             ((pmap->pm_flags & PMAP_SUPPORTS_EXEC_ONLY) != 0))
5687                 return (TRUE);
5688         else
5689                 return (FALSE);
5690 }
5691
5692 #define PMAP_TS_REFERENCED_MAX  5
5693
5694 /*
5695  *      pmap_ts_referenced:
5696  *
5697  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
5698  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
5699  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
5700  *      reference bits set.
5701  *
5702  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
5703  *      should be tested and standardized at some point in the future for
5704  *      optimal aging of shared pages.
5705  */
5706 int
5707 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
5708 {
5709         struct md_page *pvh;
5710         pv_entry_t pv, pvf;
5711         pmap_t pmap;
5712         struct rwlock *lock;
5713         pd_entry_t oldpde, *pde;
5714         pt_entry_t *pte, PG_A;
5715         vm_offset_t va;
5716         vm_paddr_t pa;
5717         int cleared, md_gen, not_cleared, pvh_gen;
5718         struct spglist free;
5719         boolean_t demoted;
5720
5721         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5722             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
5723         SLIST_INIT(&free);
5724         cleared = 0;
5725         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
5726         lock = PHYS_TO_PV_LIST_LOCK(pa);
5727         pvh = pa_to_pvh(pa);
5728         rw_rlock(&pvh_global_lock);
5729         rw_wlock(lock);
5730 retry:
5731         not_cleared = 0;
5732         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
5733             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
5734                 goto small_mappings;
5735         pv = pvf;
5736         do {
5737                 if (pvf == NULL)
5738                         pvf = pv;
5739                 pmap = PV_PMAP(pv);
5740                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
5741                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
5742                         rw_wunlock(lock);
5743                         PMAP_LOCK(pmap);
5744                         rw_wlock(lock);
5745                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen) {
5746                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5747                                 goto retry;
5748                         }
5749                 }
5750                 PG_A = pmap_accessed_bit(pmap);
5751                 va = pv->pv_va;
5752                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5753                 oldpde = *pde;
5754                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
5755                         /*
5756                          * Since this reference bit is shared by 512 4KB
5757                          * pages, it should not be cleared every time it is
5758                          * tested.  Apply a simple "hash" function on the
5759                          * physical page number, the virtual superpage number,
5760                          * and the pmap address to select one 4KB page out of
5761                          * the 512 on which testing the reference bit will
5762                          * result in clearing that reference bit.  This
5763                          * function is designed to avoid the selection of the
5764                          * same 4KB page for every 2MB page mapping.
5765                          *
5766                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
5767                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
5768                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
5769                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
5770                          * since the superpage is wired, the current state of
5771                          * its reference bit won't affect page replacement.
5772                          */
5773                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
5774                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
5775                             (*pde & PG_W) == 0) {
5776                                 if (safe_to_clear_referenced(pmap, oldpde)) {
5777                                         atomic_clear_long(pde, PG_A);
5778                                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5779                                         demoted = FALSE;
5780                                 } else if (pmap_demote_pde_locked(pmap, pde,
5781                                     pv->pv_va, &lock)) {
5782                                         /*
5783                                          * Remove the mapping to a single page
5784                                          * so that a subsequent access may
5785                                          * repromote.  Since the underlying
5786                                          * page table page is fully populated,
5787                                          * this removal never frees a page
5788                                          * table page.
5789                                          */
5790                                         demoted = TRUE;
5791                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
5792                                             PG_PS_FRAME);
5793                                         pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
5794                                         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, *pde,
5795                                             NULL, &lock);
5796                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
5797                                 } else
5798                                         demoted = TRUE;
5799
5800                                 if (demoted) {
5801                                         /*
5802                                          * The superpage mapping was removed
5803                                          * entirely and therefore 'pv' is no
5804                                          * longer valid.
5805                                          */
5806                                         if (pvf == pv)
5807                                                 pvf = NULL;
5808                                         pv = NULL;
5809                                 }
5810                                 cleared++;
5811                                 KASSERT(lock == VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m),
5812                                     ("inconsistent pv lock %p %p for page %p",
5813                                     lock, VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m), m));
5814                         } else
5815                                 not_cleared++;
5816                 }
5817                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5818                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5819                 if (pv != NULL && TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5820                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5821                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5822                         pvh->pv_gen++;
5823                 }
5824                 if (cleared + not_cleared >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
5825                         goto out;
5826         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
5827 small_mappings:
5828         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
5829                 goto out;
5830         pv = pvf;
5831         do {
5832                 if (pvf == NULL)
5833                         pvf = pv;
5834                 pmap = PV_PMAP(pv);
5835                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
5836                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
5837                         md_gen = m->md.pv_gen;
5838                         rw_wunlock(lock);
5839                         PMAP_LOCK(pmap);
5840                         rw_wlock(lock);
5841                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen || md_gen != m->md.pv_gen) {
5842                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5843                                 goto retry;
5844                         }
5845                 }
5846                 PG_A = pmap_accessed_bit(pmap);
5847                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5848                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
5849                     ("pmap_ts_referenced: found a 2mpage in page %p's pv list",
5850                     m));
5851                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, pv->pv_va);
5852                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
5853                         if (safe_to_clear_referenced(pmap, *pte)) {
5854                                 atomic_clear_long(pte, PG_A);
5855                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5856                                 cleared++;
5857                         } else if ((*pte & PG_W) == 0) {
5858                                 /*
5859                                  * Wired pages cannot be paged out so
5860                                  * doing accessed bit emulation for
5861                                  * them is wasted effort. We do the
5862                                  * hard work for unwired pages only.
5863                                  */
5864                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, pv->pv_va,
5865                                     *pde, &free, &lock);
5866                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5867                                 cleared++;
5868                                 if (pvf == pv)
5869                                         pvf = NULL;
5870                                 pv = NULL;
5871                                 KASSERT(lock == VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m),
5872                                     ("inconsistent pv lock %p %p for page %p",
5873                                     lock, VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m), m));
5874                         } else
5875                                 not_cleared++;
5876                 }
5877                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5878                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5879                 if (pv != NULL && TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5880                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5881                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5882                         m->md.pv_gen++;
5883                 }
5884         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && cleared +
5885             not_cleared < PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
5886 out:
5887         rw_wunlock(lock);
5888         rw_runlock(&pvh_global_lock);
5889         pmap_free_zero_pages(&free);
5890         return (cleared + not_cleared);
5891 }
5892
5893 /*
5894  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
5895  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
5896  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
5897  */
5898 void
5899 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
5900 {
5901         struct rwlock *lock;
5902         pml4_entry_t *pml4e;
5903         pdp_entry_t *pdpe;
5904         pd_entry_t oldpde, *pde;
5905         pt_entry_t *pte, PG_A, PG_G, PG_M, PG_RW, PG_V;
5906         vm_offset_t va_next;
5907         vm_page_t m;
5908         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
5909
5910         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
5911                 return;
5912
5913         /*
5914          * A/D bit emulation requires an alternate code path when clearing
5915          * the modified and accessed bits below. Since this function is
5916          * advisory in nature we skip it entirely for pmaps that require
5917          * A/D bit emulation.
5918          */
5919         if (pmap_emulate_ad_bits(pmap))
5920                 return;
5921
5922         PG_A = pmap_accessed_bit(pmap);
5923         PG_G = pmap_global_bit(pmap);
5924         PG_M = pmap_modified_bit(pmap);
5925         PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
5926         PG_RW = pmap_rw_bit(pmap);
5927
5928         pv_lists_locked = FALSE;
5929 resume:
5930         anychanged = FALSE;
5931         PMAP_LOCK(pmap);
5932         for (; sva < eva; sva = va_next) {
5933                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
5934                 if ((*pml4e & PG_V) == 0) {
5935                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
5936                         if (va_next < sva)
5937                                 va_next = eva;
5938                         continue;
5939                 }
5940                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
5941                 if ((*pdpe & PG_V) == 0) {
5942                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
5943                         if (va_next < sva)
5944                                 va_next = eva;
5945                         continue;
5946                 }
5947                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
5948                 if (va_next < sva)
5949                         va_next = eva;
5950                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
5951                 oldpde = *pde;
5952                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
5953                         continue;
5954                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
5955                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
5956                                 continue;
5957                         if (!pv_lists_locked) {
5958                                 pv_lists_locked = TRUE;
5959                                 if (!rw_try_rlock(&pvh_global_lock)) {
5960                                         if (anychanged)
5961                                                 pmap_invalidate_all(pmap);
5962                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
5963                                         rw_rlock(&pvh_global_lock);
5964                                         goto resume;
5965                                 }
5966                         }
5967                         lock = NULL;
5968                         if (!pmap_demote_pde_locked(pmap, pde, sva, &lock)) {
5969                                 if (lock != NULL)
5970                                         rw_wunlock(lock);
5971
5972                                 /*
5973                                  * The large page mapping was destroyed.
5974                                  */
5975                                 continue;
5976                         }
5977
5978                         /*
5979                          * Unless the page mappings are wired, remove the
5980                          * mapping to a single page so that a subsequent
5981                          * access may repromote.  Since the underlying page
5982                          * table page is fully populated, this removal never
5983                          * frees a page table page.
5984                          */
5985                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5986                                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva);
5987                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
5988                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
5989                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, *pde, NULL,
5990                                     &lock);
5991                                 anychanged = TRUE;
5992                         }
5993                         if (lock != NULL)
5994                                 rw_wunlock(lock);
5995                 }
5996                 if (va_next > eva)
5997                         va_next = eva;
5998                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
5999                     sva += PAGE_SIZE) {
6000                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED |
6001                             PG_V))
6002                                 continue;
6003                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
6004                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
6005                                         /*
6006                                          * Future calls to pmap_is_modified()
6007                                          * can be avoided by making the page
6008                                          * dirty now.
6009                                          */
6010                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
6011                                         vm_page_dirty(m);
6012                                 }
6013                                 atomic_clear_long(pte, PG_M | PG_A);
6014                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
6015                                 atomic_clear_long(pte, PG_A);
6016                         else
6017                                 continue;
6018                         if ((*pte & PG_G) != 0)
6019                                 pmap_invalidate_page(pmap, sva);
6020                         else
6021                                 anychanged = TRUE;
6022                 }
6023         }
6024         if (anychanged)
6025                 pmap_invalidate_all(pmap);
6026         if (pv_lists_locked)
6027                 rw_runlock(&pvh_global_lock);
6028         PMAP_UNLOCK(pmap);
6029 }
6030
6031 /*
6032  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
6033  */
6034 void
6035 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
6036 {
6037         struct md_page *pvh;
6038         pmap_t pmap;
6039         pv_entry_t next_pv, pv;
6040         pd_entry_t oldpde, *pde;
6041         pt_entry_t oldpte, *pte, PG_M, PG_RW, PG_V;
6042         struct rwlock *lock;
6043         vm_offset_t va;
6044         int md_gen, pvh_gen;
6045
6046         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
6047             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
6048         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
6049         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
6050             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
6051
6052         /*
6053          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
6054          * If the object containing the page is locked and the page is not
6055          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
6056          */
6057         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
6058                 return;
6059         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
6060         rw_rlock(&pvh_global_lock);
6061         lock = VM_PAGE_TO_PV_LIST_LOCK(m);
6062         rw_wlock(lock);
6063 restart:
6064         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
6065                 goto small_mappings;
6066         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
6067                 pmap = PV_PMAP(pv);
6068                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
6069                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
6070                         rw_wunlock(lock);
6071                         PMAP_LOCK(pmap);
6072                         rw_wlock(lock);
6073                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen) {
6074                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6075                                 goto restart;
6076                         }
6077                 }
6078                 PG_M = pmap_modified_bit(pmap);
6079                 PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
6080                 PG_RW = pmap_rw_bit(pmap);
6081                 va = pv->pv_va;
6082                 pde = pmap_pde(pmap, va);
6083                 oldpde = *pde;
6084                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
6085                         if (pmap_demote_pde_locked(pmap, pde, va, &lock)) {
6086                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
6087                                         /*
6088                                          * Write protect the mapping to a
6089                                          * single page so that a subsequent
6090                                          * write access may repromote.
6091                                          */
6092                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
6093                                             PG_PS_FRAME);
6094                                         pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
6095                                         oldpte = *pte;
6096                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
6097                                                 while (!atomic_cmpset_long(pte,
6098                                                     oldpte,
6099                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
6100                                                         oldpte = *pte;
6101                                                 vm_page_dirty(m);
6102                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
6103                                         }
6104                                 }
6105                         }
6106                 }
6107                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6108         }
6109 small_mappings:
6110         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
6111                 pmap = PV_PMAP(pv);
6112                 if (!PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
6113                         md_gen = m->md.pv_gen;
6114                         pvh_gen = pvh->pv_gen;
6115                         rw_wunlock(lock);
6116                         PMAP_LOCK(pmap);
6117                         rw_wlock(lock);
6118                         if (pvh_gen != pvh->pv_gen || md_gen != m->md.pv_gen) {
6119                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6120                                 goto restart;
6121                         }
6122                 }
6123                 PG_M = pmap_modified_bit(pmap);
6124                 PG_RW = pmap_rw_bit(pmap);
6125                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
6126                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
6127                     " a 2mpage in page %p's pv list", m));
6128                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, pv->pv_va);
6129                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
6130                         atomic_clear_long(pte, PG_M);
6131                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
6132                 }
6133                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6134         }
6135         rw_wunlock(lock);
6136         rw_runlock(&pvh_global_lock);
6137 }
6138
6139 /*
6140  * Miscellaneous support routines follow
6141  */
6142
6143 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
6144 static __inline void
6145 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits, int mask)
6146 {
6147         u_int opte, npte;
6148
6149         /*
6150          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
6151          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
6152          */
6153         do {
6154                 opte = *(u_int *)pte;
6155                 npte = opte & ~mask;
6156                 npte |= cache_bits;
6157         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
6158 }
6159
6160 /* Adjust the cache mode for a 2MB page mapped via a PDE. */
6161 static __inline void
6162 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits, int mask)
6163 {
6164         u_int opde, npde;
6165
6166         /*
6167          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
6168          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
6169          */
6170         do {
6171                 opde = *(u_int *)pde;
6172                 npde = opde & ~mask;
6173                 npde |= cache_bits;
6174         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
6175 }
6176
6177 /*
6178  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
6179  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
6180  * routine is intended to be used for mapping device memory,
6181  * NOT real memory.
6182  */
6183 void *
6184 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
6185 {
6186         vm_offset_t va, offset;
6187         vm_size_t tmpsize;
6188
6189         /*
6190          * If the specified range of physical addresses fits within the direct
6191          * map window, use the direct map. 
6192          */
6193         if (pa < dmaplimit && pa + size < dmaplimit) {
6194                 va = PHYS_TO_DMAP(pa);
6195                 if (!pmap_change_attr(va, size, mode))
6196                         return ((void *)va);
6197         }
6198         offset = pa & PAGE_MASK;
6199         size = round_page(offset + size);
6200         va = kva_alloc(size);
6201         if (!va)
6202                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
6203         pa = trunc_page(pa);
6204         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
6205                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
6206         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
6207         pmap_invalidate_cache_range(va, va + tmpsize, FALSE);
6208         return ((void *)(va + offset));
6209 }
6210
6211 void *
6212 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
6213 {
6214
6215         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
6216 }
6217
6218 void *
6219 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
6220 {
6221
6222         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
6223 }
6224
6225 void
6226 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
6227 {
6228         vm_offset_t base, offset;
6229
6230         /* If we gave a direct map region in pmap_mapdev, do nothing */
6231         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS)
6232                 return;
6233         base = trunc_page(va);
6234         offset = va & PAGE_MASK;
6235         size = round_page(offset + size);
6236         kva_free(base, size);
6237 }
6238
6239 /*
6240  * Tries to demote a 1GB page mapping.
6241  */
6242 static boolean_t
6243 pmap_demote_pdpe(pmap_t pmap, pdp_entry_t *pdpe, vm_offset_t va)
6244 {
6245         pdp_entry_t newpdpe, oldpdpe;
6246         pd_entry_t *firstpde, newpde, *pde;
6247         pt_entry_t PG_A, PG_M, PG_RW, PG_V;
6248         vm_paddr_t mpdepa;
6249         vm_page_t mpde;
6250
6251         PG_A = pmap_accessed_bit(pmap);
6252         PG_M = pmap_modified_bit(pmap);
6253         PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
6254         PG_RW = pmap_rw_bit(pmap);
6255
6256         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
6257         oldpdpe = *pdpe;
6258         KASSERT((oldpdpe & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
6259             ("pmap_demote_pdpe: oldpdpe is missing PG_PS and/or PG_V"));
6260         if ((mpde = vm_page_alloc(NULL, va >> PDPSHIFT, VM_ALLOC_INTERRUPT |
6261             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
6262                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pdpe: failure for va %#lx"
6263                     " in pmap %p", va, pmap);
6264                 return (FALSE);
6265         }
6266         mpdepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpde);
6267         firstpde = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(mpdepa);
6268         newpdpe = mpdepa | PG_M | PG_A | (oldpdpe & PG_U) | PG_RW | PG_V;
6269         KASSERT((oldpdpe & PG_A) != 0,
6270             ("pmap_demote_pdpe: oldpdpe is missing PG_A"));
6271         KASSERT((oldpdpe & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
6272             ("pmap_demote_pdpe: oldpdpe is missing PG_M"));
6273         newpde = oldpdpe;
6274
6275         /*
6276          * Initialize the page directory page.
6277          */
6278         for (pde = firstpde; pde < firstpde + NPDEPG; pde++) {
6279                 *pde = newpde;
6280                 newpde += NBPDR;
6281         }
6282
6283         /*
6284          * Demote the mapping.
6285          */
6286         *pdpe = newpdpe;
6287
6288         /*
6289          * Invalidate a stale recursive mapping of the page directory page.
6290          */
6291         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopde(va));
6292
6293         pmap_pdpe_demotions++;
6294         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pdpe: success for va %#lx"
6295             " in pmap %p", va, pmap);
6296         return (TRUE);
6297 }
6298
6299 /*
6300  * Sets the memory attribute for the specified page.
6301  */
6302 void
6303 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
6304 {
6305
6306         m->md.pat_mode = ma;
6307
6308         /*
6309          * If "m" is a normal page, update its direct mapping.  This update
6310          * can be relied upon to perform any cache operations that are
6311          * required for data coherence.
6312          */
6313         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
6314             pmap_change_attr(PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m)), PAGE_SIZE,
6315             m->md.pat_mode))
6316                 panic("memory attribute change on the direct map failed");
6317 }
6318
6319 /*
6320  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
6321  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
6322  * completely contained within either the direct map or the kernel map.  If
6323  * the virtual address range is contained within the kernel map, then the
6324  * memory type for each of the corresponding ranges of the direct map is also
6325  * changed.  (The corresponding ranges of the direct map are those ranges that
6326  * map the same physical pages as the specified virtual address range.)  These
6327  * changes to the direct map are necessary because Intel describes the
6328  * behavior of their processors as "undefined" if two or more mappings to the
6329  * same physical page have different memory types.
6330  *
6331  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
6332  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
6333  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
6334  * there was insufficient memory available to complete the change.  In the
6335  * latter case, the memory type may have been changed on some part of the
6336  * virtual address range or the direct map.
6337  */
6338 int
6339 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
6340 {
6341         int error;
6342
6343         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
6344         error = pmap_change_attr_locked(va, size, mode);
6345         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
6346         return (error);
6347 }
6348
6349 static int
6350 pmap_change_attr_locked(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
6351 {
6352         vm_offset_t base, offset, tmpva;
6353         vm_paddr_t pa_start, pa_end;
6354         pdp_entry_t *pdpe;
6355         pd_entry_t *pde;
6356         pt_entry_t *pte;
6357         int cache_bits_pte, cache_bits_pde, error;
6358         boolean_t changed;
6359
6360         PMAP_LOCK_ASSERT(kernel_pmap, MA_OWNED);
6361         base = trunc_page(va);
6362         offset = va & PAGE_MASK;
6363         size = round_page(offset + size);
6364
6365         /*
6366          * Only supported on kernel virtual addresses, including the direct
6367          * map but excluding the recursive map.
6368          */
6369         if (base < DMAP_MIN_ADDRESS)
6370                 return (EINVAL);
6371
6372         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(kernel_pmap, mode, 1);
6373         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(kernel_pmap, mode, 0);
6374         changed = FALSE;
6375
6376         /*
6377          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down 2MB pages
6378          * into 4KB pages if required.
6379          */
6380         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
6381                 pdpe = pmap_pdpe(kernel_pmap, tmpva);
6382                 if (*pdpe == 0)
6383                         return (EINVAL);
6384                 if (*pdpe & PG_PS) {
6385                         /*
6386                          * If the current 1GB page already has the required
6387                          * memory type, then we need not demote this page. Just
6388                          * increment tmpva to the next 1GB page frame.
6389                          */
6390                         if ((*pdpe & X86_PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
6391                                 tmpva = trunc_1gpage(tmpva) + NBPDP;
6392                                 continue;
6393                         }
6394
6395                         /*
6396                          * If the current offset aligns with a 1GB page frame
6397                          * and there is at least 1GB left within the range, then
6398                          * we need not break down this page into 2MB pages.
6399                          */
6400                         if ((tmpva & PDPMASK) == 0 &&
6401                             tmpva + PDPMASK < base + size) {
6402                                 tmpva += NBPDP;
6403                                 continue;
6404                         }
6405                         if (!pmap_demote_pdpe(kernel_pmap, pdpe, tmpva))
6406                                 return (ENOMEM);
6407                 }
6408                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, tmpva);
6409                 if (*pde == 0)
6410                         return (EINVAL);
6411                 if (*pde & PG_PS) {
6412                         /*
6413                          * If the current 2MB page already has the required
6414                          * memory type, then we need not demote this page. Just
6415                          * increment tmpva to the next 2MB page frame.
6416                          */
6417                         if ((*pde & X86_PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
6418                                 tmpva = trunc_2mpage(tmpva) + NBPDR;
6419                                 continue;
6420                         }
6421
6422                         /*
6423                          * If the current offset aligns with a 2MB page frame
6424                          * and there is at least 2MB left within the range, then
6425                          * we need not break down this page into 4KB pages.
6426                          */
6427                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
6428                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
6429                                 tmpva += NBPDR;
6430                                 continue;
6431                         }
6432                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva))
6433                                 return (ENOMEM);
6434                 }
6435                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, tmpva);
6436                 if (*pte == 0)
6437                         return (EINVAL);
6438                 tmpva += PAGE_SIZE;
6439         }
6440         error = 0;
6441
6442         /*
6443          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
6444          * cache mode if required.
6445          */
6446         pa_start = pa_end = 0;
6447         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
6448                 pdpe = pmap_pdpe(kernel_pmap, tmpva);
6449                 if (*pdpe & PG_PS) {
6450                         if ((*pdpe & X86_PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
6451                                 pmap_pde_attr(pdpe, cache_bits_pde,
6452                                     X86_PG_PDE_CACHE);
6453                                 changed = TRUE;
6454                         }
6455                         if (tmpva >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
6456                                 if (pa_start == pa_end) {
6457                                         /* Start physical address run. */
6458                                         pa_start = *pdpe & PG_PS_FRAME;
6459                                         pa_end = pa_start + NBPDP;
6460                                 } else if (pa_end == (*pdpe & PG_PS_FRAME))
6461                                         pa_end += NBPDP;
6462                                 else {
6463                                         /* Run ended, update direct map. */
6464                                         error = pmap_change_attr_locked(
6465                                             PHYS_TO_DMAP(pa_start),
6466                                             pa_end - pa_start, mode);
6467                                         if (error != 0)
6468                                                 break;
6469                                         /* Start physical address run. */
6470                                         pa_start = *pdpe & PG_PS_FRAME;
6471                                         pa_end = pa_start + NBPDP;
6472                                 }
6473                         }
6474                         tmpva = trunc_1gpage(tmpva) + NBPDP;
6475                         continue;
6476                 }
6477                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, tmpva);
6478                 if (*pde & PG_PS) {
6479                         if ((*pde & X86_PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
6480                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde,
6481                                     X86_PG_PDE_CACHE);
6482                                 changed = TRUE;
6483                         }
6484                         if (tmpva >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
6485                                 if (pa_start == pa_end) {
6486                                         /* Start physical address run. */
6487                                         pa_start = *pde & PG_PS_FRAME;
6488                                         pa_end = pa_start + NBPDR;
6489                                 } else if (pa_end == (*pde & PG_PS_FRAME))
6490                                         pa_end += NBPDR;
6491                                 else {
6492                                         /* Run ended, update direct map. */
6493                                         error = pmap_change_attr_locked(
6494                                             PHYS_TO_DMAP(pa_start),
6495                                             pa_end - pa_start, mode);
6496                                         if (error != 0)
6497                                                 break;
6498                                         /* Start physical address run. */
6499                                         pa_start = *pde & PG_PS_FRAME;
6500                                         pa_end = pa_start + NBPDR;
6501                                 }
6502                         }
6503                         tmpva = trunc_2mpage(tmpva) + NBPDR;
6504                 } else {
6505                         pte = pmap_pde_to_pte(pde, tmpva);
6506                         if ((*pte & X86_PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
6507                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte,
6508                                     X86_PG_PTE_CACHE);
6509                                 changed = TRUE;
6510                         }
6511                         if (tmpva >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
6512                                 if (pa_start == pa_end) {
6513                                         /* Start physical address run. */
6514                                         pa_start = *pte & PG_FRAME;
6515                                         pa_end = pa_start + PAGE_SIZE;
6516                                 } else if (pa_end == (*pte & PG_FRAME))
6517                                         pa_end += PAGE_SIZE;
6518                                 else {
6519                                         /* Run ended, update direct map. */
6520                                         error = pmap_change_attr_locked(
6521                                             PHYS_TO_DMAP(pa_start),
6522                                             pa_end - pa_start, mode);
6523                                         if (error != 0)
6524                                                 break;
6525                                         /* Start physical address run. */
6526                                         pa_start = *pte & PG_FRAME;
6527                                         pa_end = pa_start + PAGE_SIZE;
6528                                 }
6529                         }
6530                         tmpva += PAGE_SIZE;
6531                 }
6532         }
6533         if (error == 0 && pa_start != pa_end)
6534                 error = pmap_change_attr_locked(PHYS_TO_DMAP(pa_start),
6535                     pa_end - pa_start, mode);
6536
6537         /*
6538          * Flush CPU caches if required to make sure any data isn't cached that
6539          * shouldn't be, etc.
6540          */
6541         if (changed) {
6542                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
6543                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva, FALSE);
6544         }
6545         return (error);
6546 }
6547
6548 /*
6549  * Demotes any mapping within the direct map region that covers more than the
6550  * specified range of physical addresses.  This range's size must be a power
6551  * of two and its starting address must be a multiple of its size.  Since the
6552  * demotion does not change any attributes of the mapping, a TLB invalidation
6553  * is not mandatory.  The caller may, however, request a TLB invalidation.
6554  */
6555 void
6556 pmap_demote_DMAP(vm_paddr_t base, vm_size_t len, boolean_t invalidate)
6557 {
6558         pdp_entry_t *pdpe;
6559         pd_entry_t *pde;
6560         vm_offset_t va;
6561         boolean_t changed;
6562
6563         if (len == 0)
6564                 return;
6565         KASSERT(powerof2(len), ("pmap_demote_DMAP: len is not a power of 2"));
6566         KASSERT((base & (len - 1)) == 0,
6567             ("pmap_demote_DMAP: base is not a multiple of len"));
6568         if (len < NBPDP && base < dmaplimit) {
6569                 va = PHYS_TO_DMAP(base);
6570                 changed = FALSE;
6571                 PMAP_LOCK(kernel_pmap);
6572                 pdpe = pmap_pdpe(kernel_pmap, va);
6573                 if ((*pdpe & X86_PG_V) == 0)
6574                         panic("pmap_demote_DMAP: invalid PDPE");
6575                 if ((*pdpe & PG_PS) != 0) {
6576                         if (!pmap_demote_pdpe(kernel_pmap, pdpe, va))
6577                                 panic("pmap_demote_DMAP: PDPE failed");
6578                         changed = TRUE;
6579                 }
6580                 if (len < NBPDR) {
6581                         pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, va);
6582                         if ((*pde & X86_PG_V) == 0)
6583                                 panic("pmap_demote_DMAP: invalid PDE");
6584                         if ((*pde & PG_PS) != 0) {
6585                                 if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, va))
6586                                         panic("pmap_demote_DMAP: PDE failed");
6587                                 changed = TRUE;
6588                         }
6589                 }
6590                 if (changed && invalidate)
6591                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
6592                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
6593         }
6594 }
6595
6596 /*
6597  * perform the pmap work for mincore
6598  */
6599 int
6600 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
6601 {
6602         pd_entry_t *pdep;
6603         pt_entry_t pte, PG_A, PG_M, PG_RW, PG_V;
6604         vm_paddr_t pa;
6605         int val;
6606
6607         PG_A = pmap_accessed_bit(pmap);
6608         PG_M = pmap_modified_bit(pmap);
6609         PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
6610         PG_RW = pmap_rw_bit(pmap);
6611
6612         PMAP_LOCK(pmap);
6613 retry:
6614         pdep = pmap_pde(pmap, addr);
6615         if (pdep != NULL && (*pdep & PG_V)) {
6616                 if (*pdep & PG_PS) {
6617                         pte = *pdep;
6618                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
6619                         pa = ((*pdep & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
6620                             PG_FRAME;
6621                         val = MINCORE_SUPER;
6622                 } else {
6623                         pte = *pmap_pde_to_pte(pdep, addr);
6624                         pa = pte & PG_FRAME;
6625                         val = 0;
6626                 }
6627         } else {
6628                 pte = 0;
6629                 pa = 0;
6630                 val = 0;
6631         }
6632         if ((pte & PG_V) != 0) {
6633                 val |= MINCORE_INCORE;
6634                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
6635                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
6636                 if ((pte & PG_A) != 0)
6637                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
6638         }
6639         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
6640             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
6641             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
6642                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
6643                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
6644                         goto retry;
6645         } else
6646                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
6647         PMAP_UNLOCK(pmap);
6648         return (val);
6649 }
6650
6651 void
6652 pmap_activate(struct thread *td)
6653 {
6654         pmap_t  pmap, oldpmap;
6655         u_int   cpuid;
6656
6657         critical_enter();
6658         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
6659         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
6660         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
6661 #ifdef SMP
6662         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
6663         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
6664         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_save);
6665 #else
6666         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
6667         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
6668         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_save);
6669 #endif
6670         td->td_pcb->pcb_cr3 = pmap->pm_cr3;
6671         load_cr3(pmap->pm_cr3);
6672         PCPU_SET(curpmap, pmap);
6673         critical_exit();
6674 }
6675
6676 void
6677 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
6678 {
6679 }
6680
6681 /*
6682  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
6683  *      different alignment might result in more superpage mappings.
6684  */
6685 void
6686 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
6687     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
6688 {
6689         vm_offset_t superpage_offset;
6690
6691         if (size < NBPDR)
6692                 return;
6693         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
6694                 offset += ptoa(object->pg_color);
6695         superpage_offset = offset & PDRMASK;
6696         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
6697             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
6698                 return;
6699         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
6700                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
6701         else
6702                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
6703 }
6704
6705 #ifdef INVARIANTS
6706 static unsigned long num_dirty_emulations;
6707 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap, OID_AUTO, num_dirty_emulations, CTLFLAG_RW,
6708              &num_dirty_emulations, 0, NULL);
6709
6710 static unsigned long num_accessed_emulations;
6711 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap, OID_AUTO, num_accessed_emulations, CTLFLAG_RW,
6712              &num_accessed_emulations, 0, NULL);
6713
6714 static unsigned long num_superpage_accessed_emulations;
6715 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap, OID_AUTO, num_superpage_accessed_emulations, CTLFLAG_RW,
6716              &num_superpage_accessed_emulations, 0, NULL);
6717
6718 static unsigned long ad_emulation_superpage_promotions;
6719 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap, OID_AUTO, ad_emulation_superpage_promotions, CTLFLAG_RW,
6720              &ad_emulation_superpage_promotions, 0, NULL);
6721 #endif  /* INVARIANTS */
6722
6723 int
6724 pmap_emulate_accessed_dirty(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int ftype)
6725 {
6726         int rv;
6727         struct rwlock *lock;
6728         vm_page_t m, mpte;
6729         pd_entry_t *pde;
6730         pt_entry_t *pte, PG_A, PG_M, PG_RW, PG_V;
6731         boolean_t pv_lists_locked;
6732
6733         KASSERT(ftype == VM_PROT_READ || ftype == VM_PROT_WRITE,
6734             ("pmap_emulate_accessed_dirty: invalid fault type %d", ftype));
6735
6736         if (!pmap_emulate_ad_bits(pmap))
6737                 return (-1);
6738
6739         PG_A = pmap_accessed_bit(pmap);
6740         PG_M = pmap_modified_bit(pmap);
6741         PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
6742         PG_RW = pmap_rw_bit(pmap);
6743
6744         rv = -1;
6745         lock = NULL;
6746         pv_lists_locked = FALSE;
6747 retry:
6748         PMAP_LOCK(pmap);
6749
6750         pde = pmap_pde(pmap, va);
6751         if (pde == NULL || (*pde & PG_V) == 0)
6752                 goto done;
6753
6754         if ((*pde & PG_PS) != 0) {
6755                 if (ftype == VM_PROT_READ) {
6756 #ifdef INVARIANTS
6757                         atomic_add_long(&num_superpage_accessed_emulations, 1);
6758 #endif
6759                         *pde |= PG_A;
6760                         rv = 0;
6761                 }
6762                 goto done;
6763         }
6764
6765         pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
6766         if ((*pte & PG_V) == 0)
6767                 goto done;
6768
6769         if (ftype == VM_PROT_WRITE) {
6770                 if ((*pte & PG_RW) == 0)
6771                         goto done;
6772                 /*
6773                  * Set the modified and accessed bits simultaneously.
6774                  *
6775                  * Intel EPT PTEs that do software emulation of A/D bits map
6776                  * PG_A and PG_M to EPT_PG_READ and EPT_PG_WRITE respectively.
6777                  * An EPT misconfiguration is triggered if the PTE is writable
6778                  * but not readable (WR=10). This is avoided by setting PG_A
6779                  * and PG_M simultaneously.
6780                  */
6781                 *pte |= PG_M | PG_A;
6782         } else {
6783                 *pte |= PG_A;
6784         }
6785
6786         /* try to promote the mapping */
6787         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
6788                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
6789         else
6790                 mpte = NULL;
6791
6792         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
6793
6794         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
6795             pmap_ps_enabled(pmap) &&
6796             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
6797             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0) {
6798                 if (!pv_lists_locked) {
6799                         pv_lists_locked = TRUE;
6800                         if (!rw_try_rlock(&pvh_global_lock)) {
6801                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
6802                                 rw_rlock(&pvh_global_lock);
6803                                 goto retry;
6804                         }
6805                 }
6806                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va, &lock);
6807 #ifdef INVARIANTS
6808                 atomic_add_long(&ad_emulation_superpage_promotions, 1);
6809 #endif
6810         }
6811 #ifdef INVARIANTS
6812         if (ftype == VM_PROT_WRITE)
6813                 atomic_add_long(&num_dirty_emulations, 1);
6814         else
6815                 atomic_add_long(&num_accessed_emulations, 1);
6816 #endif
6817         rv = 0;         /* success */
6818 done:
6819         if (lock != NULL)
6820                 rw_wunlock(lock);
6821         if (pv_lists_locked)
6822                 rw_runlock(&pvh_global_lock);
6823         PMAP_UNLOCK(pmap);
6824         return (rv);
6825 }
6826
6827 void
6828 pmap_get_mapping(pmap_t pmap, vm_offset_t va, uint64_t *ptr, int *num)
6829 {
6830         pml4_entry_t *pml4;
6831         pdp_entry_t *pdp;
6832         pd_entry_t *pde;
6833         pt_entry_t *pte, PG_V;
6834         int idx;
6835
6836         idx = 0;
6837         PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
6838         PMAP_LOCK(pmap);
6839
6840         pml4 = pmap_pml4e(pmap, va);
6841         ptr[idx++] = *pml4;
6842         if ((*pml4 & PG_V) == 0)
6843                 goto done;
6844
6845         pdp = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4, va);
6846         ptr[idx++] = *pdp;
6847         if ((*pdp & PG_V) == 0 || (*pdp & PG_PS) != 0)
6848                 goto done;
6849
6850         pde = pmap_pdpe_to_pde(pdp, va);
6851         ptr[idx++] = *pde;
6852         if ((*pde & PG_V) == 0 || (*pde & PG_PS) != 0)
6853                 goto done;
6854
6855         pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
6856         ptr[idx++] = *pte;
6857
6858 done:
6859         PMAP_UNLOCK(pmap);
6860         *num = idx;
6861 }
6862
6863 /**
6864  * Get the kernel virtual address of a set of physical pages. If there are
6865  * physical addresses not covered by the DMAP perform a transient mapping
6866  * that will be removed when calling pmap_unmap_io_transient.
6867  *
6868  * \param page        The pages the caller wishes to obtain the virtual
6869  *                    address on the kernel memory map.
6870  * \param vaddr       On return contains the kernel virtual memory address
6871  *                    of the pages passed in the page parameter.
6872  * \param count       Number of pages passed in.
6873  * \param can_fault   TRUE if the thread using the mapped pages can take
6874  *                    page faults, FALSE otherwise.
6875  *
6876  * \returns TRUE if the caller must call pmap_unmap_io_transient when
6877  *          finished or FALSE otherwise.
6878  *
6879  */
6880 boolean_t
6881 pmap_map_io_transient(vm_page_t page[], vm_offset_t vaddr[], int count,
6882     boolean_t can_fault)
6883 {
6884         vm_paddr_t paddr;
6885         boolean_t needs_mapping;
6886         pt_entry_t *pte;
6887         int cache_bits, error, i;
6888
6889         /*
6890          * Allocate any KVA space that we need, this is done in a separate
6891          * loop to prevent calling vmem_alloc while pinned.
6892          */
6893         needs_mapping = FALSE;
6894         for (i = 0; i < count; i++) {
6895                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
6896                 if (__predict_false(paddr >= dmaplimit)) {
6897                         error = vmem_alloc(kernel_arena, PAGE_SIZE,
6898                             M_BESTFIT | M_WAITOK, &vaddr[i]);
6899                         KASSERT(error == 0, ("vmem_alloc failed: %d", error));
6900                         needs_mapping = TRUE;
6901                 } else {
6902                         vaddr[i] = PHYS_TO_DMAP(paddr);
6903                 }
6904         }
6905
6906         /* Exit early if everything is covered by the DMAP */
6907         if (!needs_mapping)
6908                 return (FALSE);
6909
6910         /*
6911          * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses
6912          * to the corresponding pages used in the !DMAP case is subject to
6913          * the situation described in the "AMD64 Architecture Programmer's
6914          * Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23, "7.3.1 Special
6915          * Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG right
6916          * after modifying the PTE bits is crucial.
6917          */
6918         if (!can_fault)
6919                 sched_pin();
6920         for (i = 0; i < count; i++) {
6921                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
6922                 if (paddr >= dmaplimit) {
6923                         if (can_fault) {
6924                                 /*
6925                                  * Slow path, since we can get page faults
6926                                  * while mappings are active don't pin the
6927                                  * thread to the CPU and instead add a global
6928                                  * mapping visible to all CPUs.
6929                                  */
6930                                 pmap_qenter(vaddr[i], &page[i], 1);
6931                         } else {
6932                                 pte = vtopte(vaddr[i]);
6933                                 cache_bits = pmap_cache_bits(kernel_pmap,
6934                                     page[i]->md.pat_mode, 0);
6935                                 pte_store(pte, paddr | X86_PG_RW | X86_PG_V |
6936                                     cache_bits);
6937                                 invlpg(vaddr[i]);
6938                         }
6939                 }
6940         }
6941
6942         return (needs_mapping);
6943 }
6944
6945 void
6946 pmap_unmap_io_transient(vm_page_t page[], vm_offset_t vaddr[], int count,
6947     boolean_t can_fault)
6948 {
6949         vm_paddr_t paddr;
6950         int i;
6951
6952         if (!can_fault)
6953                 sched_unpin();
6954         for (i = 0; i < count; i++) {
6955                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(page[i]);
6956                 if (paddr >= dmaplimit) {
6957                         if (can_fault)
6958                                 pmap_qremove(vaddr[i], 1);
6959                         vmem_free(kernel_arena, vaddr[i], PAGE_SIZE);
6960                 }
6961         }
6962 }
6963
6964 #include "opt_ddb.h"
6965 #ifdef DDB
6966 #include <ddb/ddb.h>
6967
6968 DB_SHOW_COMMAND(pte, pmap_print_pte)
6969 {
6970         pmap_t pmap;
6971         pml4_entry_t *pml4;
6972         pdp_entry_t *pdp;
6973         pd_entry_t *pde;
6974         pt_entry_t *pte, PG_V;
6975         vm_offset_t va;
6976
6977         if (have_addr) {
6978                 va = (vm_offset_t)addr;
6979                 pmap = PCPU_GET(curpmap); /* XXX */
6980         } else {
6981                 db_printf("show pte addr\n");
6982                 return;
6983         }
6984         PG_V = pmap_valid_bit(pmap);
6985         pml4 = pmap_pml4e(pmap, va);
6986         db_printf("VA %#016lx pml4e %#016lx", va, *pml4);
6987         if ((*pml4 & PG_V) == 0) {
6988                 db_printf("\n");
6989                 return;
6990         }
6991         pdp = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4, va);
6992         db_printf(" pdpe %#016lx", *pdp);
6993         if ((*pdp & PG_V) == 0 || (*pdp & PG_PS) != 0) {
6994                 db_printf("\n");
6995                 return;
6996         }
6997         pde = pmap_pdpe_to_pde(pdp, va);
6998         db_printf(" pde %#016lx", *pde);
6999         if ((*pde & PG_V) == 0 || (*pde & PG_PS) != 0) {
7000                 db_printf("\n");
7001                 return;
7002         }
7003         pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
7004         db_printf(" pte %#016lx\n", *pte);
7005 }
7006
7007 DB_SHOW_COMMAND(phys2dmap, pmap_phys2dmap)
7008 {
7009         vm_paddr_t a;
7010
7011         if (have_addr) {
7012                 a = (vm_paddr_t)addr;
7013                 db_printf("0x%jx\n", (uintmax_t)PHYS_TO_DMAP(a));
7014         } else {
7015                 db_printf("show phys2dmap addr\n");
7016         }
7017 }
7018 #endif