]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/8.git/blob - sys/amd64/amd64/pmap.c
MFC 245577,245640:
[FreeBSD/stable/8.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 #include <sys/cdefs.h>
80 __FBSDID("$FreeBSD$");
81
82 /*
83  *      Manages physical address maps.
84  *
85  *      In addition to hardware address maps, this
86  *      module is called upon to provide software-use-only
87  *      maps which may or may not be stored in the same
88  *      form as hardware maps.  These pseudo-maps are
89  *      used to store intermediate results from copy
90  *      operations to and from address spaces.
91  *
92  *      Since the information managed by this module is
93  *      also stored by the logical address mapping module,
94  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
95  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
96  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
97  *      requested.
98  *
99  *      In order to cope with hardware architectures which
100  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
101  *      this module may delay invalidate or reduced protection
102  *      operations until such time as they are actually
103  *      necessary.  This module is given full information as
104  *      to which processors are currently using which maps,
105  *      and to when physical maps must be made correct.
106  */
107
108 #include "opt_pmap.h"
109 #include "opt_vm.h"
110
111 #include <sys/param.h>
112 #include <sys/bus.h>
113 #include <sys/systm.h>
114 #include <sys/kernel.h>
115 #include <sys/ktr.h>
116 #include <sys/lock.h>
117 #include <sys/malloc.h>
118 #include <sys/mman.h>
119 #include <sys/mutex.h>
120 #include <sys/proc.h>
121 #include <sys/sx.h>
122 #include <sys/vmmeter.h>
123 #include <sys/sched.h>
124 #include <sys/sysctl.h>
125 #ifdef SMP
126 #include <sys/smp.h>
127 #endif
128
129 #include <vm/vm.h>
130 #include <vm/vm_param.h>
131 #include <vm/vm_kern.h>
132 #include <vm/vm_page.h>
133 #include <vm/vm_map.h>
134 #include <vm/vm_object.h>
135 #include <vm/vm_extern.h>
136 #include <vm/vm_pageout.h>
137 #include <vm/vm_pager.h>
138 #include <vm/vm_reserv.h>
139 #include <vm/uma.h>
140
141 #include <machine/intr_machdep.h>
142 #include <machine/apicvar.h>
143 #include <machine/cpu.h>
144 #include <machine/cputypes.h>
145 #include <machine/md_var.h>
146 #include <machine/pcb.h>
147 #include <machine/specialreg.h>
148 #ifdef SMP
149 #include <machine/smp.h>
150 #endif
151
152 #if !defined(DIAGNOSTIC)
153 #define PMAP_INLINE     __gnu89_inline
154 #else
155 #define PMAP_INLINE
156 #endif
157
158 #ifdef PV_STATS
159 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
160 #else
161 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
162 #endif
163
164 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
165 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
166
167 struct pmap kernel_pmap_store;
168
169 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
170 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
171
172 static int ndmpdp;
173 static vm_paddr_t dmaplimit;
174 vm_offset_t kernel_vm_end = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
175 pt_entry_t pg_nx;
176
177 SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
178
179 static int pat_works = 1;
180 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 1,
181     "Is page attribute table fully functional?");
182
183 static int pg_ps_enabled = 1;
184 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN, &pg_ps_enabled, 0,
185     "Are large page mappings enabled?");
186
187 #define PAT_INDEX_SIZE  8
188 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
189
190 static u_int64_t        KPTphys;        /* phys addr of kernel level 1 */
191 static u_int64_t        KPDphys;        /* phys addr of kernel level 2 */
192 u_int64_t               KPDPphys;       /* phys addr of kernel level 3 */
193 u_int64_t               KPML4phys;      /* phys addr of kernel level 4 */
194
195 static u_int64_t        DMPDphys;       /* phys addr of direct mapped level 2 */
196 static u_int64_t        DMPDPphys;      /* phys addr of direct mapped level 3 */
197
198 /*
199  * Data for the pv entry allocation mechanism
200  */
201 static int pv_entry_count;
202 static struct md_page *pv_table;
203
204 /*
205  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
206  */
207 pt_entry_t *CMAP1 = 0;
208 caddr_t CADDR1 = 0;
209
210 /*
211  * Crashdump maps.
212  */
213 static caddr_t crashdumpmap;
214
215 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
216 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t locked_pmap, boolean_t try);
217 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
218 static boolean_t pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
219 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
220 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
221 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
222                     vm_offset_t va);
223 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
224
225 static int pmap_change_attr_locked(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode);
226 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
227 static boolean_t pmap_demote_pdpe(pmap_t pmap, pdp_entry_t *pdpe,
228     vm_offset_t va);
229 static boolean_t pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
230     vm_prot_t prot);
231 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
232     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
233 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
234 static void pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
235 static void pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva);
236 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
237 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
238 static vm_page_t pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
239 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
240 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
241 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
242     vm_prot_t prot);
243 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
244 static int pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
245                 vm_page_t *free);
246 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq,
247                 vm_offset_t sva, pd_entry_t ptepde, vm_page_t *free);
248 static void pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
249 static void pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
250     vm_page_t *free);
251 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
252                 vm_offset_t va);
253 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
254 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
255     vm_page_t m);
256 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
257     pd_entry_t newpde);
258 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
259
260 static vm_page_t pmap_allocpde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags);
261 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags);
262
263 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex, int flags);
264 static int _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
265                 vm_page_t* free);
266 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, pd_entry_t, vm_page_t *);
267 static vm_offset_t pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr);
268
269 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
270 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
271
272 /*
273  * Move the kernel virtual free pointer to the next
274  * 2MB.  This is used to help improve performance
275  * by using a large (2MB) page for much of the kernel
276  * (.text, .data, .bss)
277  */
278 static vm_offset_t
279 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
280 {
281         vm_offset_t newaddr = addr;
282
283         newaddr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
284         return newaddr;
285 }
286
287 /********************/
288 /* Inline functions */
289 /********************/
290
291 /* Return a non-clipped PD index for a given VA */
292 static __inline vm_pindex_t
293 pmap_pde_pindex(vm_offset_t va)
294 {
295         return va >> PDRSHIFT;
296 }
297
298
299 /* Return various clipped indexes for a given VA */
300 static __inline vm_pindex_t
301 pmap_pte_index(vm_offset_t va)
302 {
303
304         return ((va >> PAGE_SHIFT) & ((1ul << NPTEPGSHIFT) - 1));
305 }
306
307 static __inline vm_pindex_t
308 pmap_pde_index(vm_offset_t va)
309 {
310
311         return ((va >> PDRSHIFT) & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1));
312 }
313
314 static __inline vm_pindex_t
315 pmap_pdpe_index(vm_offset_t va)
316 {
317
318         return ((va >> PDPSHIFT) & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
319 }
320
321 static __inline vm_pindex_t
322 pmap_pml4e_index(vm_offset_t va)
323 {
324
325         return ((va >> PML4SHIFT) & ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1));
326 }
327
328 /* Return a pointer to the PML4 slot that corresponds to a VA */
329 static __inline pml4_entry_t *
330 pmap_pml4e(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
331 {
332
333         return (&pmap->pm_pml4[pmap_pml4e_index(va)]);
334 }
335
336 /* Return a pointer to the PDP slot that corresponds to a VA */
337 static __inline pdp_entry_t *
338 pmap_pml4e_to_pdpe(pml4_entry_t *pml4e, vm_offset_t va)
339 {
340         pdp_entry_t *pdpe;
341
342         pdpe = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4e & PG_FRAME);
343         return (&pdpe[pmap_pdpe_index(va)]);
344 }
345
346 /* Return a pointer to the PDP slot that corresponds to a VA */
347 static __inline pdp_entry_t *
348 pmap_pdpe(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
349 {
350         pml4_entry_t *pml4e;
351
352         pml4e = pmap_pml4e(pmap, va);
353         if ((*pml4e & PG_V) == 0)
354                 return NULL;
355         return (pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, va));
356 }
357
358 /* Return a pointer to the PD slot that corresponds to a VA */
359 static __inline pd_entry_t *
360 pmap_pdpe_to_pde(pdp_entry_t *pdpe, vm_offset_t va)
361 {
362         pd_entry_t *pde;
363
364         pde = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pdpe & PG_FRAME);
365         return (&pde[pmap_pde_index(va)]);
366 }
367
368 /* Return a pointer to the PD slot that corresponds to a VA */
369 static __inline pd_entry_t *
370 pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
371 {
372         pdp_entry_t *pdpe;
373
374         pdpe = pmap_pdpe(pmap, va);
375         if (pdpe == NULL || (*pdpe & PG_V) == 0)
376                  return NULL;
377         return (pmap_pdpe_to_pde(pdpe, va));
378 }
379
380 /* Return a pointer to the PT slot that corresponds to a VA */
381 static __inline pt_entry_t *
382 pmap_pde_to_pte(pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
383 {
384         pt_entry_t *pte;
385
386         pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pde & PG_FRAME);
387         return (&pte[pmap_pte_index(va)]);
388 }
389
390 /* Return a pointer to the PT slot that corresponds to a VA */
391 static __inline pt_entry_t *
392 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
393 {
394         pd_entry_t *pde;
395
396         pde = pmap_pde(pmap, va);
397         if (pde == NULL || (*pde & PG_V) == 0)
398                 return NULL;
399         if ((*pde & PG_PS) != 0)        /* compat with i386 pmap_pte() */
400                 return ((pt_entry_t *)pde);
401         return (pmap_pde_to_pte(pde, va));
402 }
403
404
405 PMAP_INLINE pt_entry_t *
406 vtopte(vm_offset_t va)
407 {
408         u_int64_t mask = ((1ul << (NPTEPGSHIFT + NPDEPGSHIFT + NPDPEPGSHIFT + NPML4EPGSHIFT)) - 1);
409
410         return (PTmap + ((va >> PAGE_SHIFT) & mask));
411 }
412
413 static __inline pd_entry_t *
414 vtopde(vm_offset_t va)
415 {
416         u_int64_t mask = ((1ul << (NPDEPGSHIFT + NPDPEPGSHIFT + NPML4EPGSHIFT)) - 1);
417
418         return (PDmap + ((va >> PDRSHIFT) & mask));
419 }
420
421 static u_int64_t
422 allocpages(vm_paddr_t *firstaddr, int n)
423 {
424         u_int64_t ret;
425
426         ret = *firstaddr;
427         bzero((void *)ret, n * PAGE_SIZE);
428         *firstaddr += n * PAGE_SIZE;
429         return (ret);
430 }
431
432 static void
433 create_pagetables(vm_paddr_t *firstaddr)
434 {
435         int i, j, ndm1g;
436
437         /* Allocate pages */
438         KPTphys = allocpages(firstaddr, NKPT);
439         KPML4phys = allocpages(firstaddr, 1);
440         KPDPphys = allocpages(firstaddr, NKPML4E);
441         KPDphys = allocpages(firstaddr, NKPDPE);
442
443         ndmpdp = (ptoa(Maxmem) + NBPDP - 1) >> PDPSHIFT;
444         if (ndmpdp < 4)         /* Minimum 4GB of dirmap */
445                 ndmpdp = 4;
446         DMPDPphys = allocpages(firstaddr, NDMPML4E);
447         ndm1g = 0;
448         if ((amd_feature & AMDID_PAGE1GB) != 0)
449                 ndm1g = ptoa(Maxmem) >> PDPSHIFT;
450         if (ndm1g < ndmpdp)
451                 DMPDphys = allocpages(firstaddr, ndmpdp - ndm1g);
452         dmaplimit = (vm_paddr_t)ndmpdp << PDPSHIFT;
453
454         /* Fill in the underlying page table pages */
455         /* Read-only from zero to physfree */
456         /* XXX not fully used, underneath 2M pages */
457         for (i = 0; (i << PAGE_SHIFT) < *firstaddr; i++) {
458                 ((pt_entry_t *)KPTphys)[i] = i << PAGE_SHIFT;
459                 ((pt_entry_t *)KPTphys)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_G;
460         }
461
462         /* Now map the page tables at their location within PTmap */
463         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
464                 ((pd_entry_t *)KPDphys)[i] = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
465                 ((pd_entry_t *)KPDphys)[i] |= PG_RW | PG_V;
466         }
467
468         /* Map from zero to end of allocations under 2M pages */
469         /* This replaces some of the KPTphys entries above */
470         for (i = 0; (i << PDRSHIFT) < *firstaddr; i++) {
471                 ((pd_entry_t *)KPDphys)[i] = i << PDRSHIFT;
472                 ((pd_entry_t *)KPDphys)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_PS | PG_G;
473         }
474
475         /* And connect up the PD to the PDP */
476         for (i = 0; i < NKPDPE; i++) {
477                 ((pdp_entry_t *)KPDPphys)[i + KPDPI] = KPDphys +
478                     (i << PAGE_SHIFT);
479                 ((pdp_entry_t *)KPDPphys)[i + KPDPI] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
480         }
481
482         /*
483          * Now, set up the direct map region using 2MB and/or 1GB pages.  If
484          * the end of physical memory is not aligned to a 1GB page boundary,
485          * then the residual physical memory is mapped with 2MB pages.  Later,
486          * if pmap_mapdev{_attr}() uses the direct map for non-write-back
487          * memory, pmap_change_attr() will demote any 2MB or 1GB page mappings
488          * that are partially used. 
489          */
490         for (i = NPDEPG * ndm1g, j = 0; i < NPDEPG * ndmpdp; i++, j++) {
491                 ((pd_entry_t *)DMPDphys)[j] = (vm_paddr_t)i << PDRSHIFT;
492                 /* Preset PG_M and PG_A because demotion expects it. */
493                 ((pd_entry_t *)DMPDphys)[j] |= PG_RW | PG_V | PG_PS | PG_G |
494                     PG_M | PG_A;
495         }
496         for (i = 0; i < ndm1g; i++) {
497                 ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] = (vm_paddr_t)i << PDPSHIFT;
498                 /* Preset PG_M and PG_A because demotion expects it. */
499                 ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_PS | PG_G |
500                     PG_M | PG_A;
501         }
502         for (j = 0; i < ndmpdp; i++, j++) {
503                 ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] = DMPDphys + (j << PAGE_SHIFT);
504                 ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
505         }
506
507         /* And recursively map PML4 to itself in order to get PTmap */
508         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[PML4PML4I] = KPML4phys;
509         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[PML4PML4I] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
510
511         /* Connect the Direct Map slot up to the PML4 */
512         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[DMPML4I] = DMPDPphys;
513         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[DMPML4I] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
514
515         /* Connect the KVA slot up to the PML4 */
516         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[KPML4I] = KPDPphys;
517         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[KPML4I] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
518 }
519
520 /*
521  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
522  *
523  *      On amd64 this is called after mapping has already been enabled
524  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
525  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
526  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
527  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
528  *      (physical) address starting relative to 0]
529  */
530 void
531 pmap_bootstrap(vm_paddr_t *firstaddr)
532 {
533         vm_offset_t va;
534         pt_entry_t *pte, *unused;
535
536         /*
537          * Create an initial set of page tables to run the kernel in.
538          */
539         create_pagetables(firstaddr);
540
541         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + *firstaddr;
542         virtual_avail = pmap_kmem_choose(virtual_avail);
543
544         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
545
546
547         /* XXX do %cr0 as well */
548         load_cr4(rcr4() | CR4_PGE | CR4_PSE);
549         load_cr3(KPML4phys);
550
551         /*
552          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
553          */
554         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
555         kernel_pmap->pm_pml4 = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPML4phys);
556         kernel_pmap->pm_root = NULL;
557         kernel_pmap->pm_active = -1;    /* don't allow deactivation */
558         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
559
560         /*
561          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
562          * mapping of pages.
563          */
564 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
565         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
566
567         va = virtual_avail;
568         pte = vtopte(va);
569
570         /*
571          * CMAP1 is only used for the memory test.
572          */
573         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
574
575         /*
576          * Crashdump maps.
577          */
578         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
579
580         virtual_avail = va;
581
582         *CMAP1 = 0;
583
584         invltlb();
585
586         /* Initialize the PAT MSR. */
587         pmap_init_pat();
588 }
589
590 /*
591  * Setup the PAT MSR.
592  */
593 void
594 pmap_init_pat(void)
595 {
596         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
597         uint64_t pat_msr;
598         u_long cr0, cr4;
599         int i;
600
601         /* Bail if this CPU doesn't implement PAT. */
602         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0)
603                 panic("no PAT??");
604
605         /* Set default PAT index table. */
606         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
607                 pat_table[i] = -1;
608         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
609         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
610         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
611         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
612         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
613         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
614
615         /* Initialize default PAT entries. */
616         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
617             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
618             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
619             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
620             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
621             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
622             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
623             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
624
625         if (pat_works) {
626                 /*
627                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
628                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
629                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
630                  */
631                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
632                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
633                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
634                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
635                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
636                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
637         } else {
638                 /*
639                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
640                  */
641                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
642                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
643                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
644         }
645
646         /* Disable PGE. */
647         cr4 = rcr4();
648         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
649
650         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
651         cr0 = rcr0();
652         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
653
654         /* Flushes caches and TLBs. */
655         wbinvd();
656         invltlb();
657
658         /* Update PAT and index table. */
659         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
660         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
661                 pat_index[i] = pat_table[i];
662
663         /* Flush caches and TLBs again. */
664         wbinvd();
665         invltlb();
666
667         /* Restore caches and PGE. */
668         load_cr0(cr0);
669         load_cr4(cr4);
670 }
671
672 /*
673  *      Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
674  */
675 void
676 pmap_page_init(vm_page_t m)
677 {
678
679         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
680         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
681 }
682
683 /*
684  *      Initialize the pmap module.
685  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
686  *      system needs to map virtual memory.
687  */
688 void
689 pmap_init(void)
690 {
691         vm_page_t mpte;
692         vm_size_t s;
693         int i, pv_npg;
694
695         /*
696          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
697          * page table pages.
698          */ 
699         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
700                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + (i << PAGE_SHIFT));
701                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
702                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
703                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
704                 mpte->pindex = pmap_pde_pindex(KERNBASE) + i;
705                 mpte->phys_addr = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
706         }
707
708         /*
709          * If the kernel is running in a virtual machine on an AMD Family 10h
710          * processor, then it must assume that MCA is enabled by the virtual
711          * machine monitor.
712          */
713         if (vm_guest == VM_GUEST_VM && cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_AMD &&
714             CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 0x10)
715                 workaround_erratum383 = 1;
716
717         /*
718          * Are large page mappings enabled?
719          */
720         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
721         if (pg_ps_enabled) {
722                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
723                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
724                 pagesizes[1] = NBPDR;
725         }
726
727         /*
728          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
729          */
730         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2);
731         pv_npg = round_2mpage(phys_avail[(i - 2) + 1]) / NBPDR;
732
733         /*
734          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
735          */
736         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
737         s = round_page(s);
738         pv_table = (struct md_page *)kmem_alloc(kernel_map, s);
739         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
740                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
741 }
742
743 SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
744     "2MB page mapping counters");
745
746 static u_long pmap_pde_demotions;
747 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
748     &pmap_pde_demotions, 0, "2MB page demotions");
749
750 static u_long pmap_pde_mappings;
751 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
752     &pmap_pde_mappings, 0, "2MB page mappings");
753
754 static u_long pmap_pde_p_failures;
755 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
756     &pmap_pde_p_failures, 0, "2MB page promotion failures");
757
758 static u_long pmap_pde_promotions;
759 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
760     &pmap_pde_promotions, 0, "2MB page promotions");
761
762 SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pdpe, CTLFLAG_RD, 0,
763     "1GB page mapping counters");
764
765 static u_long pmap_pdpe_demotions;
766 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pdpe, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
767     &pmap_pdpe_demotions, 0, "1GB page demotions");
768
769
770 /***************************************************
771  * Low level helper routines.....
772  ***************************************************/
773
774 /*
775  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
776  * caching mode.
777  */
778 static int
779 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
780 {
781         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
782
783         if (mode < 0 || mode >= PAT_INDEX_SIZE || pat_index[mode] < 0)
784                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
785
786         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
787         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
788
789         /* Map the caching mode to a PAT index. */
790         pat_idx = pat_index[mode];
791
792         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
793         cache_bits = 0;
794         if (pat_idx & 0x4)
795                 cache_bits |= pat_flag;
796         if (pat_idx & 0x2)
797                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
798         if (pat_idx & 0x1)
799                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
800         return (cache_bits);
801 }
802
803 /*
804  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
805  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
806  * calling processor's TLB is affected.
807  *
808  * The calling thread must be pinned to a processor.
809  */
810 static void
811 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
812 {
813         u_long cr4;
814
815         if ((newpde & PG_PS) == 0)
816                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
817                 invlpg(va);
818         else if ((newpde & PG_G) == 0)
819                 /*
820                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
821                  * because there are too many to flush individually.
822                  */
823                 invltlb();
824         else {
825                 /*
826                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB,
827                  * including any global (PG_G) mappings.
828                  */
829                 cr4 = rcr4();
830                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
831                 /*
832                  * Although preemption at this point could be detrimental to
833                  * performance, it would not lead to an error.  PG_G is simply
834                  * ignored if CR4.PGE is clear.  Moreover, in case this block
835                  * is re-entered, the load_cr4() either above or below will
836                  * modify CR4.PGE flushing the TLB.
837                  */
838                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
839         }
840 }
841 #ifdef SMP
842 /*
843  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
844  *
845  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
846  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
847  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
848  * processor could cache an old, pre-update entry without being
849  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
850  * active on another processor after its pm_active field is checked by
851  * one of the following functions but before a store updating the page
852  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
853  * processor before its pm_active field is checked but due to
854  * speculative loads one of the following functions stills reads the
855  * pmap as inactive on the other processor.
856  * 
857  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
858  * immutable.  The kernel page table is always active on every
859  * processor.
860  */
861 void
862 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
863 {
864         cpumask_t cpumask, other_cpus;
865
866         sched_pin();
867         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
868                 invlpg(va);
869                 smp_invlpg(va);
870         } else {
871                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
872                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
873                 if (pmap->pm_active & cpumask)
874                         invlpg(va);
875                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
876                         smp_masked_invlpg(pmap->pm_active & other_cpus, va);
877         }
878         sched_unpin();
879 }
880
881 void
882 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
883 {
884         cpumask_t cpumask, other_cpus;
885         vm_offset_t addr;
886
887         sched_pin();
888         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
889                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
890                         invlpg(addr);
891                 smp_invlpg_range(sva, eva);
892         } else {
893                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
894                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
895                 if (pmap->pm_active & cpumask)
896                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
897                                 invlpg(addr);
898                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
899                         smp_masked_invlpg_range(pmap->pm_active & other_cpus,
900                             sva, eva);
901         }
902         sched_unpin();
903 }
904
905 void
906 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
907 {
908         cpumask_t cpumask, other_cpus;
909
910         sched_pin();
911         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
912                 invltlb();
913                 smp_invltlb();
914         } else {
915                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
916                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
917                 if (pmap->pm_active & cpumask)
918                         invltlb();
919                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
920                         smp_masked_invltlb(pmap->pm_active & other_cpus);
921         }
922         sched_unpin();
923 }
924
925 void
926 pmap_invalidate_cache(void)
927 {
928
929         sched_pin();
930         wbinvd();
931         smp_cache_flush();
932         sched_unpin();
933 }
934
935 struct pde_action {
936         cpumask_t store;        /* processor that updates the PDE */
937         cpumask_t invalidate;   /* processors that invalidate their TLB */
938         vm_offset_t va;
939         pd_entry_t *pde;
940         pd_entry_t newpde;
941 };
942
943 static void
944 pmap_update_pde_action(void *arg)
945 {
946         struct pde_action *act = arg;
947
948         if (act->store == PCPU_GET(cpumask))
949                 pde_store(act->pde, act->newpde);
950 }
951
952 static void
953 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
954 {
955         struct pde_action *act = arg;
956
957         if ((act->invalidate & PCPU_GET(cpumask)) != 0)
958                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
959 }
960
961 /*
962  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
963  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
964  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
965  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
966  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
967  * hardware error.
968  */
969 static void
970 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
971 {
972         struct pde_action act;
973         cpumask_t active, cpumask;
974
975         sched_pin();
976         cpumask = PCPU_GET(cpumask);
977         if (pmap == kernel_pmap)
978                 active = all_cpus;
979         else
980                 active = pmap->pm_active;
981         if ((active & PCPU_GET(other_cpus)) != 0) {
982                 act.store = cpumask;
983                 act.invalidate = active;
984                 act.va = va;
985                 act.pde = pde;
986                 act.newpde = newpde;
987                 smp_rendezvous_cpus(cpumask | active,
988                     smp_no_rendevous_barrier, pmap_update_pde_action,
989                     pmap_update_pde_teardown, &act);
990         } else {
991                 pde_store(pde, newpde);
992                 if ((active & cpumask) != 0)
993                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
994         }
995         sched_unpin();
996 }
997 #else /* !SMP */
998 /*
999  * Normal, non-SMP, invalidation functions.
1000  * We inline these within pmap.c for speed.
1001  */
1002 PMAP_INLINE void
1003 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1004 {
1005
1006         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
1007                 invlpg(va);
1008 }
1009
1010 PMAP_INLINE void
1011 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1012 {
1013         vm_offset_t addr;
1014
1015         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
1016                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1017                         invlpg(addr);
1018 }
1019
1020 PMAP_INLINE void
1021 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1022 {
1023
1024         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
1025                 invltlb();
1026 }
1027
1028 PMAP_INLINE void
1029 pmap_invalidate_cache(void)
1030 {
1031
1032         wbinvd();
1033 }
1034
1035 static void
1036 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1037 {
1038
1039         pde_store(pde, newpde);
1040         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
1041                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1042 }
1043 #endif /* !SMP */
1044
1045 static void
1046 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1047 {
1048
1049         KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1050             ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1051         KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1052             ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1053
1054         if (cpu_feature & CPUID_SS)
1055                 ; /* If "Self Snoop" is supported, do nothing. */
1056         else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1057                  eva - sva < 2 * 1024 * 1024) {
1058
1059                 /*
1060                  * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1061                  * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1062                  * range.  The local APIC is always uncached, so we
1063                  * don't need to flush for that range anyway.
1064                  */
1065                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1066                         return;
1067
1068                 /*
1069                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the mfence
1070                  * instruction to insure that previous stores are
1071                  * included in the write-back.  The processor
1072                  * propagates flush to other processors in the cache
1073                  * coherence domain.
1074                  */
1075                 mfence();
1076                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1077                         clflush(sva);
1078                 mfence();
1079         } else {
1080
1081                 /*
1082                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1083                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1084                  * Globally invalidate cache.
1085                  */
1086                 pmap_invalidate_cache();
1087         }
1088 }
1089
1090 /*
1091  * Are we current address space or kernel?
1092  */
1093 static __inline int
1094 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1095 {
1096         return (pmap == kernel_pmap ||
1097             (pmap->pm_pml4[PML4PML4I] & PG_FRAME) == (PML4pml4e[0] & PG_FRAME));
1098 }
1099
1100 /*
1101  *      Routine:        pmap_extract
1102  *      Function:
1103  *              Extract the physical page address associated
1104  *              with the given map/virtual_address pair.
1105  */
1106 vm_paddr_t 
1107 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1108 {
1109         pdp_entry_t *pdpe;
1110         pd_entry_t *pde;
1111         pt_entry_t *pte;
1112         vm_paddr_t pa;
1113
1114         pa = 0;
1115         PMAP_LOCK(pmap);
1116         pdpe = pmap_pdpe(pmap, va);
1117         if (pdpe != NULL && (*pdpe & PG_V) != 0) {
1118                 if ((*pdpe & PG_PS) != 0)
1119                         pa = (*pdpe & PG_PS_FRAME) | (va & PDPMASK);
1120                 else {
1121                         pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, va);
1122                         if ((*pde & PG_V) != 0) {
1123                                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
1124                                         pa = (*pde & PG_PS_FRAME) |
1125                                             (va & PDRMASK);
1126                                 } else {
1127                                         pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
1128                                         pa = (*pte & PG_FRAME) |
1129                                             (va & PAGE_MASK);
1130                                 }
1131                         }
1132                 }
1133         }
1134         PMAP_UNLOCK(pmap);
1135         return (pa);
1136 }
1137
1138 /*
1139  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1140  *      Function:
1141  *              Atomically extract and hold the physical page
1142  *              with the given pmap and virtual address pair
1143  *              if that mapping permits the given protection.
1144  */
1145 vm_page_t
1146 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1147 {
1148         pd_entry_t pde, *pdep;
1149         pt_entry_t pte;
1150         vm_page_t m;
1151
1152         m = NULL;
1153         vm_page_lock_queues();
1154         PMAP_LOCK(pmap);
1155         pdep = pmap_pde(pmap, va);
1156         if (pdep != NULL && (pde = *pdep)) {
1157                 if (pde & PG_PS) {
1158                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1159                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1160                                     (va & PDRMASK));
1161                                 vm_page_hold(m);
1162                         }
1163                 } else {
1164                         pte = *pmap_pde_to_pte(pdep, va);
1165                         if ((pte & PG_V) &&
1166                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1167                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1168                                 vm_page_hold(m);
1169                         }
1170                 }
1171         }
1172         vm_page_unlock_queues();
1173         PMAP_UNLOCK(pmap);
1174         return (m);
1175 }
1176
1177 vm_paddr_t
1178 pmap_kextract(vm_offset_t va)
1179 {
1180         pd_entry_t pde;
1181         vm_paddr_t pa;
1182
1183         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS) {
1184                 pa = DMAP_TO_PHYS(va);
1185         } else {
1186                 pde = *vtopde(va);
1187                 if (pde & PG_PS) {
1188                         pa = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1189                 } else {
1190                         /*
1191                          * Beware of a concurrent promotion that changes the
1192                          * PDE at this point!  For example, vtopte() must not
1193                          * be used to access the PTE because it would use the
1194                          * new PDE.  It is, however, safe to use the old PDE
1195                          * because the page table page is preserved by the
1196                          * promotion.
1197                          */
1198                         pa = *pmap_pde_to_pte(&pde, va);
1199                         pa = (pa & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1200                 }
1201         }
1202         return pa;
1203 }
1204
1205 /***************************************************
1206  * Low level mapping routines.....
1207  ***************************************************/
1208
1209 /*
1210  * Add a wired page to the kva.
1211  * Note: not SMP coherent.
1212  */
1213 PMAP_INLINE void 
1214 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1215 {
1216         pt_entry_t *pte;
1217
1218         pte = vtopte(va);
1219         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | PG_G);
1220 }
1221
1222 static __inline void
1223 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1224 {
1225         pt_entry_t *pte;
1226
1227         pte = vtopte(va);
1228         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | PG_G | pmap_cache_bits(mode, 0));
1229 }
1230
1231 /*
1232  * Remove a page from the kernel pagetables.
1233  * Note: not SMP coherent.
1234  */
1235 PMAP_INLINE void
1236 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1237 {
1238         pt_entry_t *pte;
1239
1240         pte = vtopte(va);
1241         pte_clear(pte);
1242 }
1243
1244 /*
1245  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1246  *      virtual address space.
1247  *
1248  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1249  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1250  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1251  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1252  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1253  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1254  *      region.
1255  */
1256 vm_offset_t
1257 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1258 {
1259         return PHYS_TO_DMAP(start);
1260 }
1261
1262
1263 /*
1264  * Add a list of wired pages to the kva
1265  * this routine is only used for temporary
1266  * kernel mappings that do not need to have
1267  * page modification or references recorded.
1268  * Note that old mappings are simply written
1269  * over.  The page *must* be wired.
1270  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1271  */
1272 void
1273 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1274 {
1275         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1276         vm_page_t m;
1277
1278         oldpte = 0;
1279         pte = vtopte(sva);
1280         endpte = pte + count;
1281         while (pte < endpte) {
1282                 m = *ma++;
1283                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
1284                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1285                         oldpte |= *pte;
1286                         pte_store(pte, pa | PG_G | PG_RW | PG_V);
1287                 }
1288                 pte++;
1289         }
1290         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1291                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1292                     PAGE_SIZE);
1293 }
1294
1295 /*
1296  * This routine tears out page mappings from the
1297  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1298  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1299  */
1300 void
1301 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1302 {
1303         vm_offset_t va;
1304
1305         va = sva;
1306         while (count-- > 0) {
1307                 pmap_kremove(va);
1308                 va += PAGE_SIZE;
1309         }
1310         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1311 }
1312
1313 /***************************************************
1314  * Page table page management routines.....
1315  ***************************************************/
1316 static __inline void
1317 pmap_free_zero_pages(vm_page_t free)
1318 {
1319         vm_page_t m;
1320
1321         while (free != NULL) {
1322                 m = free;
1323                 free = m->right;
1324                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1325                 vm_page_free_toq(m);
1326         }
1327 }
1328
1329 /*
1330  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1331  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1332  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1333  */
1334 static __inline void
1335 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, vm_page_t *free, boolean_t set_PG_ZERO)
1336 {
1337
1338         if (set_PG_ZERO)
1339                 m->flags |= PG_ZERO;
1340         else
1341                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1342         m->right = *free;
1343         *free = m;
1344 }
1345         
1346 /*
1347  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1348  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1349  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1350  * ordered by this virtual address range.
1351  */
1352 static void
1353 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1354 {
1355         vm_page_t root;
1356
1357         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1358         root = pmap->pm_root;
1359         if (root == NULL) {
1360                 mpte->left = NULL;
1361                 mpte->right = NULL;
1362         } else {
1363                 root = vm_page_splay(mpte->pindex, root);
1364                 if (mpte->pindex < root->pindex) {
1365                         mpte->left = root->left;
1366                         mpte->right = root;
1367                         root->left = NULL;
1368                 } else if (mpte->pindex == root->pindex)
1369                         panic("pmap_insert_pt_page: pindex already inserted");
1370                 else {
1371                         mpte->right = root->right;
1372                         mpte->left = root;
1373                         root->right = NULL;
1374                 }
1375         }
1376         pmap->pm_root = mpte;
1377 }
1378
1379 /*
1380  * Looks for a page table page mapping the specified virtual address in the
1381  * specified pmap's collection of idle page table pages.  Returns NULL if there
1382  * is no page table page corresponding to the specified virtual address.
1383  */
1384 static vm_page_t
1385 pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1386 {
1387         vm_page_t mpte;
1388         vm_pindex_t pindex = pmap_pde_pindex(va);
1389
1390         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1391         if ((mpte = pmap->pm_root) != NULL && mpte->pindex != pindex) {
1392                 mpte = vm_page_splay(pindex, mpte);
1393                 if ((pmap->pm_root = mpte)->pindex != pindex)
1394                         mpte = NULL;
1395         }
1396         return (mpte);
1397 }
1398
1399 /*
1400  * Removes the specified page table page from the specified pmap's collection
1401  * of idle page table pages.  The specified page table page must be a member of
1402  * the pmap's collection.
1403  */
1404 static void
1405 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1406 {
1407         vm_page_t root;
1408
1409         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1410         if (mpte != pmap->pm_root) {
1411                 root = vm_page_splay(mpte->pindex, pmap->pm_root);
1412                 KASSERT(mpte == root,
1413                     ("pmap_remove_pt_page: mpte %p is missing from pmap %p",
1414                     mpte, pmap));
1415         }
1416         if (mpte->left == NULL)
1417                 root = mpte->right;
1418         else {
1419                 root = vm_page_splay(mpte->pindex, mpte->left);
1420                 root->right = mpte->right;
1421         }
1422         pmap->pm_root = root;
1423 }
1424
1425 /*
1426  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
1427  * drops to zero, then it decrements the wire count.
1428  */
1429 static __inline int
1430 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_page_t *free)
1431 {
1432
1433         --m->wire_count;
1434         if (m->wire_count == 0)
1435                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, m, free);
1436         else
1437                 return 0;
1438 }
1439
1440 static int 
1441 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, 
1442     vm_page_t *free)
1443 {
1444
1445         /*
1446          * unmap the page table page
1447          */
1448         if (m->pindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1449                 /* PDP page */
1450                 pml4_entry_t *pml4;
1451                 pml4 = pmap_pml4e(pmap, va);
1452                 *pml4 = 0;
1453         } else if (m->pindex >= NUPDE) {
1454                 /* PD page */
1455                 pdp_entry_t *pdp;
1456                 pdp = pmap_pdpe(pmap, va);
1457                 *pdp = 0;
1458         } else {
1459                 /* PTE page */
1460                 pd_entry_t *pd;
1461                 pd = pmap_pde(pmap, va);
1462                 *pd = 0;
1463         }
1464         --pmap->pm_stats.resident_count;
1465         if (m->pindex < NUPDE) {
1466                 /* We just released a PT, unhold the matching PD */
1467                 vm_page_t pdpg;
1468
1469                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pmap_pdpe(pmap, va) & PG_FRAME);
1470                 pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, pdpg, free);
1471         }
1472         if (m->pindex >= NUPDE && m->pindex < (NUPDE + NUPDPE)) {
1473                 /* We just released a PD, unhold the matching PDP */
1474                 vm_page_t pdppg;
1475
1476                 pdppg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pmap_pml4e(pmap, va) & PG_FRAME);
1477                 pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, pdppg, free);
1478         }
1479
1480         /*
1481          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1482          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1483          * down is begun.
1484          */
1485         atomic_subtract_rel_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1486
1487         /* 
1488          * Put page on a list so that it is released after
1489          * *ALL* TLB shootdown is done
1490          */
1491         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1492         
1493         return 1;
1494 }
1495
1496 /*
1497  * After removing a page table entry, this routine is used to
1498  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1499  */
1500 static int
1501 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t ptepde, vm_page_t *free)
1502 {
1503         vm_page_t mpte;
1504
1505         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1506                 return 0;
1507         KASSERT(ptepde != 0, ("pmap_unuse_pt: ptepde != 0"));
1508         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1509         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, mpte, free);
1510 }
1511
1512 void
1513 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1514 {
1515
1516         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1517         pmap->pm_pml4 = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPML4phys);
1518         pmap->pm_root = NULL;
1519         pmap->pm_active = 0;
1520         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1521         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1522         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1523 }
1524
1525 /*
1526  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1527  * such as one in a vmspace structure.
1528  */
1529 int
1530 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1531 {
1532         vm_page_t pml4pg;
1533         static vm_pindex_t color;
1534
1535         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1536
1537         /*
1538          * allocate the page directory page
1539          */
1540         while ((pml4pg = vm_page_alloc(NULL, color++, VM_ALLOC_NOOBJ |
1541             VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL)
1542                 VM_WAIT;
1543
1544         pmap->pm_pml4 = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(pml4pg));
1545
1546         if ((pml4pg->flags & PG_ZERO) == 0)
1547                 pagezero(pmap->pm_pml4);
1548
1549         /* Wire in kernel global address entries. */
1550         pmap->pm_pml4[KPML4I] = KPDPphys | PG_RW | PG_V | PG_U;
1551         pmap->pm_pml4[DMPML4I] = DMPDPphys | PG_RW | PG_V | PG_U;
1552
1553         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1554         pmap->pm_pml4[PML4PML4I] = VM_PAGE_TO_PHYS(pml4pg) | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1555
1556         pmap->pm_root = NULL;
1557         pmap->pm_active = 0;
1558         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1559         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1560
1561         return (1);
1562 }
1563
1564 /*
1565  * this routine is called if the page table page is not
1566  * mapped correctly.
1567  *
1568  * Note: If a page allocation fails at page table level two or three,
1569  * one or two pages may be held during the wait, only to be released
1570  * afterwards.  This conservative approach is easily argued to avoid
1571  * race conditions.
1572  */
1573 static vm_page_t
1574 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex, int flags)
1575 {
1576         vm_page_t m, pdppg, pdpg;
1577
1578         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1579             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1580             ("_pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1581
1582         /*
1583          * Allocate a page table page.
1584          */
1585         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1586             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1587                 if (flags & M_WAITOK) {
1588                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1589                         vm_page_unlock_queues();
1590                         VM_WAIT;
1591                         vm_page_lock_queues();
1592                         PMAP_LOCK(pmap);
1593                 }
1594
1595                 /*
1596                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1597                  * page may have been allocated.
1598                  */
1599                 return (NULL);
1600         }
1601         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1602                 pmap_zero_page(m);
1603
1604         /*
1605          * Map the pagetable page into the process address space, if
1606          * it isn't already there.
1607          */
1608
1609         if (ptepindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1610                 pml4_entry_t *pml4;
1611                 vm_pindex_t pml4index;
1612
1613                 /* Wire up a new PDPE page */
1614                 pml4index = ptepindex - (NUPDE + NUPDPE);
1615                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1616                 *pml4 = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1617
1618         } else if (ptepindex >= NUPDE) {
1619                 vm_pindex_t pml4index;
1620                 vm_pindex_t pdpindex;
1621                 pml4_entry_t *pml4;
1622                 pdp_entry_t *pdp;
1623
1624                 /* Wire up a new PDE page */
1625                 pdpindex = ptepindex - NUPDE;
1626                 pml4index = pdpindex >> NPML4EPGSHIFT;
1627
1628                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1629                 if ((*pml4 & PG_V) == 0) {
1630                         /* Have to allocate a new pdp, recurse */
1631                         if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + NUPDPE + pml4index,
1632                             flags) == NULL) {
1633                                 --m->wire_count;
1634                                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1635                                 vm_page_free_zero(m);
1636                                 return (NULL);
1637                         }
1638                 } else {
1639                         /* Add reference to pdp page */
1640                         pdppg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pml4 & PG_FRAME);
1641                         pdppg->wire_count++;
1642                 }
1643                 pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & PG_FRAME);
1644
1645                 /* Now find the pdp page */
1646                 pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1647                 *pdp = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1648
1649         } else {
1650                 vm_pindex_t pml4index;
1651                 vm_pindex_t pdpindex;
1652                 pml4_entry_t *pml4;
1653                 pdp_entry_t *pdp;
1654                 pd_entry_t *pd;
1655
1656                 /* Wire up a new PTE page */
1657                 pdpindex = ptepindex >> NPDPEPGSHIFT;
1658                 pml4index = pdpindex >> NPML4EPGSHIFT;
1659
1660                 /* First, find the pdp and check that its valid. */
1661                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1662                 if ((*pml4 & PG_V) == 0) {
1663                         /* Have to allocate a new pd, recurse */
1664                         if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex,
1665                             flags) == NULL) {
1666                                 --m->wire_count;
1667                                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1668                                 vm_page_free_zero(m);
1669                                 return (NULL);
1670                         }
1671                         pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & PG_FRAME);
1672                         pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1673                 } else {
1674                         pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & PG_FRAME);
1675                         pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1676                         if ((*pdp & PG_V) == 0) {
1677                                 /* Have to allocate a new pd, recurse */
1678                                 if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex,
1679                                     flags) == NULL) {
1680                                         --m->wire_count;
1681                                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count,
1682                                             1);
1683                                         vm_page_free_zero(m);
1684                                         return (NULL);
1685                                 }
1686                         } else {
1687                                 /* Add reference to the pd page */
1688                                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pdp & PG_FRAME);
1689                                 pdpg->wire_count++;
1690                         }
1691                 }
1692                 pd = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pdp & PG_FRAME);
1693
1694                 /* Now we know where the page directory page is */
1695                 pd = &pd[ptepindex & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1)];
1696                 *pd = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1697         }
1698
1699         pmap->pm_stats.resident_count++;
1700
1701         return m;
1702 }
1703
1704 static vm_page_t
1705 pmap_allocpde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags)
1706 {
1707         vm_pindex_t pdpindex, ptepindex;
1708         pdp_entry_t *pdpe;
1709         vm_page_t pdpg;
1710
1711         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1712             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1713             ("pmap_allocpde: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1714 retry:
1715         pdpe = pmap_pdpe(pmap, va);
1716         if (pdpe != NULL && (*pdpe & PG_V) != 0) {
1717                 /* Add a reference to the pd page. */
1718                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pdpe & PG_FRAME);
1719                 pdpg->wire_count++;
1720         } else {
1721                 /* Allocate a pd page. */
1722                 ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
1723                 pdpindex = ptepindex >> NPDPEPGSHIFT;
1724                 pdpg = _pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex, flags);
1725                 if (pdpg == NULL && (flags & M_WAITOK))
1726                         goto retry;
1727         }
1728         return (pdpg);
1729 }
1730
1731 static vm_page_t
1732 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags)
1733 {
1734         vm_pindex_t ptepindex;
1735         pd_entry_t *pd;
1736         vm_page_t m;
1737
1738         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1739             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1740             ("pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1741
1742         /*
1743          * Calculate pagetable page index
1744          */
1745         ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
1746 retry:
1747         /*
1748          * Get the page directory entry
1749          */
1750         pd = pmap_pde(pmap, va);
1751
1752         /*
1753          * This supports switching from a 2MB page to a
1754          * normal 4K page.
1755          */
1756         if (pd != NULL && (*pd & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V)) {
1757                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pd, va)) {
1758                         /*
1759                          * Invalidation of the 2MB page mapping may have caused
1760                          * the deallocation of the underlying PD page.
1761                          */
1762                         pd = NULL;
1763                 }
1764         }
1765
1766         /*
1767          * If the page table page is mapped, we just increment the
1768          * hold count, and activate it.
1769          */
1770         if (pd != NULL && (*pd & PG_V) != 0) {
1771                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pd & PG_FRAME);
1772                 m->wire_count++;
1773         } else {
1774                 /*
1775                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been
1776                  * deallocated.
1777                  */
1778                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1779                 if (m == NULL && (flags & M_WAITOK))
1780                         goto retry;
1781         }
1782         return (m);
1783 }
1784
1785
1786 /***************************************************
1787  * Pmap allocation/deallocation routines.
1788  ***************************************************/
1789
1790 /*
1791  * Release any resources held by the given physical map.
1792  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1793  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1794  */
1795 void
1796 pmap_release(pmap_t pmap)
1797 {
1798         vm_page_t m;
1799
1800         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
1801             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
1802             pmap->pm_stats.resident_count));
1803         KASSERT(pmap->pm_root == NULL,
1804             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
1805
1806         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pml4[PML4PML4I] & PG_FRAME);
1807
1808         pmap->pm_pml4[KPML4I] = 0;      /* KVA */
1809         pmap->pm_pml4[DMPML4I] = 0;     /* Direct Map */
1810         pmap->pm_pml4[PML4PML4I] = 0;   /* Recursive Mapping */
1811
1812         m->wire_count--;
1813         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1814         vm_page_free_zero(m);
1815         PMAP_LOCK_DESTROY(pmap);
1816 }
1817 \f
1818 static int
1819 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1820 {
1821         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
1822
1823         return sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req);
1824 }
1825 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1826     0, 0, kvm_size, "LU", "Size of KVM");
1827
1828 static int
1829 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1830 {
1831         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
1832
1833         return sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req);
1834 }
1835 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1836     0, 0, kvm_free, "LU", "Amount of KVM free");
1837
1838 /*
1839  * grow the number of kernel page table entries, if needed
1840  */
1841 void
1842 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1843 {
1844         vm_paddr_t paddr;
1845         vm_page_t nkpg;
1846         pd_entry_t *pde, newpdir;
1847         pdp_entry_t *pdpe;
1848
1849         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
1850
1851         /*
1852          * Return if "addr" is within the range of kernel page table pages
1853          * that were preallocated during pmap bootstrap.  Moreover, leave
1854          * "kernel_vm_end" and the kernel page table as they were.
1855          *
1856          * The correctness of this action is based on the following
1857          * argument: vm_map_findspace() allocates contiguous ranges of the
1858          * kernel virtual address space.  It calls this function if a range
1859          * ends after "kernel_vm_end".  If the kernel is mapped between
1860          * "kernel_vm_end" and "addr", then the range cannot begin at
1861          * "kernel_vm_end".  In fact, its beginning address cannot be less
1862          * than the kernel.  Thus, there is no immediate need to allocate
1863          * any new kernel page table pages between "kernel_vm_end" and
1864          * "KERNBASE".
1865          */
1866         if (KERNBASE < addr && addr <= KERNBASE + NKPT * NBPDR)
1867                 return;
1868
1869         addr = roundup2(addr, NBPDR);
1870         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
1871                 addr = kernel_map->max_offset;
1872         while (kernel_vm_end < addr) {
1873                 pdpe = pmap_pdpe(kernel_pmap, kernel_vm_end);
1874                 if ((*pdpe & PG_V) == 0) {
1875                         /* We need a new PDP entry */
1876                         nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDPSHIFT,
1877                             VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ |
1878                             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1879                         if (nkpg == NULL)
1880                                 panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1881                         if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1882                                 pmap_zero_page(nkpg);
1883                         paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1884                         *pdpe = (pdp_entry_t)
1885                                 (paddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1886                         continue; /* try again */
1887                 }
1888                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, kernel_vm_end);
1889                 if ((*pde & PG_V) != 0) {
1890                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
1891                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1892                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1893                                 break;                       
1894                         }
1895                         continue;
1896                 }
1897
1898                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, pmap_pde_pindex(kernel_vm_end),
1899                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
1900                     VM_ALLOC_ZERO);
1901                 if (nkpg == NULL)
1902                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1903                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1904                         pmap_zero_page(nkpg);
1905                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1906                 newpdir = (pd_entry_t) (paddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1907                 pde_store(pde, newpdir);
1908
1909                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
1910                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1911                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1912                         break;                       
1913                 }
1914         }
1915 }
1916
1917
1918 /***************************************************
1919  * page management routines.
1920  ***************************************************/
1921
1922 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
1923 CTASSERT(_NPCM == 3);
1924 CTASSERT(_NPCPV == 168);
1925
1926 static __inline struct pv_chunk *
1927 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
1928 {
1929
1930         return (struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK);
1931 }
1932
1933 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
1934
1935 #define PC_FREE0        0xfffffffffffffffful
1936 #define PC_FREE1        0xfffffffffffffffful
1937 #define PC_FREE2        0x000000fffffffffful
1938
1939 static uint64_t pc_freemask[_NPCM] = { PC_FREE0, PC_FREE1, PC_FREE2 };
1940
1941 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
1942         "Current number of pv entries");
1943
1944 #ifdef PV_STATS
1945 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
1946
1947 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
1948         "Current number of pv entry chunks");
1949 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
1950         "Current number of pv entry chunks allocated");
1951 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
1952         "Current number of pv entry chunks frees");
1953 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
1954         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
1955
1956 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
1957 static int pv_entry_spare;
1958
1959 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
1960         "Current number of pv entry frees");
1961 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
1962         "Current number of pv entry allocs");
1963 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
1964         "Current number of spare pv entries");
1965
1966 static int pmap_collect_inactive, pmap_collect_active;
1967
1968 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pmap_collect_inactive, CTLFLAG_RD, &pmap_collect_inactive, 0,
1969         "Current number times pmap_collect called on inactive queue");
1970 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pmap_collect_active, CTLFLAG_RD, &pmap_collect_active, 0,
1971         "Current number times pmap_collect called on active queue");
1972 #endif
1973
1974 /*
1975  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
1976  * drastic measures to free some pages so we can allocate
1977  * another pv entry chunk.  This is normally called to
1978  * unmap inactive pages, and if necessary, active pages.
1979  *
1980  * We do not, however, unmap 2mpages because subsequent accesses will
1981  * allocate per-page pv entries until repromotion occurs, thereby
1982  * exacerbating the shortage of free pv entries.
1983  */
1984 static void
1985 pmap_collect(pmap_t locked_pmap, struct vpgqueues *vpq)
1986 {
1987         struct md_page *pvh;
1988         pd_entry_t *pde;
1989         pmap_t pmap;
1990         pt_entry_t *pte, tpte;
1991         pv_entry_t next_pv, pv;
1992         vm_offset_t va;
1993         vm_page_t m, free;
1994
1995         TAILQ_FOREACH(m, &vpq->pl, pageq) {
1996                 if ((m->flags & PG_MARKER) != 0 || m->hold_count || m->busy)
1997                         continue;
1998                 TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &m->md.pv_list, pv_list, next_pv) {
1999                         va = pv->pv_va;
2000                         pmap = PV_PMAP(pv);
2001                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2002                         if (pmap > locked_pmap)
2003                                 PMAP_LOCK(pmap);
2004                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap))
2005                                 continue;
2006                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2007                         pde = pmap_pde(pmap, va);
2008                         KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_collect: found"
2009                             " a 2mpage in page %p's pv list", m));
2010                         pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
2011                         tpte = pte_load_clear(pte);
2012                         KASSERT((tpte & PG_W) == 0,
2013                             ("pmap_collect: wired pte %#lx", tpte));
2014                         if (tpte & PG_A)
2015                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2016                         if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2017                                 vm_page_dirty(m);
2018                         free = NULL;
2019                         pmap_unuse_pt(pmap, va, *pde, &free);
2020                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2021                         pmap_free_zero_pages(free);
2022                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2023                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
2024                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2025                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2026                                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2027                         }
2028                         free_pv_entry(pmap, pv);
2029                         if (pmap != locked_pmap)
2030                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2031                 }
2032         }
2033 }
2034
2035
2036 /*
2037  * free the pv_entry back to the free list
2038  */
2039 static void
2040 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2041 {
2042         vm_page_t m;
2043         struct pv_chunk *pc;
2044         int idx, field, bit;
2045
2046         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2047         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2048         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2049         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2050         pv_entry_count--;
2051         pc = pv_to_chunk(pv);
2052         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2053         field = idx / 64;
2054         bit = idx % 64;
2055         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2056         /* move to head of list */
2057         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2058         if (pc->pc_map[0] != PC_FREE0 || pc->pc_map[1] != PC_FREE1 ||
2059             pc->pc_map[2] != PC_FREE2) {
2060                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2061                 return;
2062         }
2063         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2064         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2065         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2066         /* entire chunk is free, return it */
2067         m = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pc));
2068         dump_drop_page(m->phys_addr);
2069         vm_page_unwire(m, 0);
2070         vm_page_free(m);
2071 }
2072
2073 /*
2074  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2075  * when needed.
2076  */
2077 static pv_entry_t
2078 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2079 {
2080         static vm_pindex_t colour;
2081         struct vpgqueues *pq;
2082         int bit, field;
2083         pv_entry_t pv;
2084         struct pv_chunk *pc;
2085         vm_page_t m;
2086
2087         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2088         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2089         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2090         pq = NULL;
2091 retry:
2092         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2093         if (pc != NULL) {
2094                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2095                         if (pc->pc_map[field]) {
2096                                 bit = bsfq(pc->pc_map[field]);
2097                                 break;
2098                         }
2099                 }
2100                 if (field < _NPCM) {
2101                         pv = &pc->pc_pventry[field * 64 + bit];
2102                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2103                         /* If this was the last item, move it to tail */
2104                         if (pc->pc_map[0] == 0 && pc->pc_map[1] == 0 &&
2105                             pc->pc_map[2] == 0) {
2106                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2107                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2108                                     pc_list);
2109                         }
2110                         pv_entry_count++;
2111                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2112                         return (pv);
2113                 }
2114         }
2115         /* No free items, allocate another chunk */
2116         m = vm_page_alloc(NULL, colour, (pq == &vm_page_queues[PQ_ACTIVE] ?
2117             VM_ALLOC_SYSTEM : VM_ALLOC_NORMAL) | VM_ALLOC_NOOBJ |
2118             VM_ALLOC_WIRED);
2119         if (m == NULL) {
2120                 if (try) {
2121                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2122                         return (NULL);
2123                 }
2124                 /*
2125                  * Reclaim pv entries: At first, destroy mappings to inactive
2126                  * pages.  After that, if a pv chunk entry is still needed,
2127                  * destroy mappings to active pages.
2128                  */
2129                 if (pq == NULL) {
2130                         PV_STAT(pmap_collect_inactive++);
2131                         pq = &vm_page_queues[PQ_INACTIVE];
2132                 } else if (pq == &vm_page_queues[PQ_INACTIVE]) {
2133                         PV_STAT(pmap_collect_active++);
2134                         pq = &vm_page_queues[PQ_ACTIVE];
2135                 } else
2136                         panic("get_pv_entry: allocation failed");
2137                 pmap_collect(pmap, pq);
2138                 goto retry;
2139         }
2140         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2141         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2142         colour++;
2143         dump_add_page(m->phys_addr);
2144         pc = (void *)PHYS_TO_DMAP(m->phys_addr);
2145         pc->pc_pmap = pmap;
2146         pc->pc_map[0] = PC_FREE0 & ~1ul;        /* preallocated bit 0 */
2147         pc->pc_map[1] = PC_FREE1;
2148         pc->pc_map[2] = PC_FREE2;
2149         pv = &pc->pc_pventry[0];
2150         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2151         pv_entry_count++;
2152         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2153         return (pv);
2154 }
2155
2156 /*
2157  * First find and then remove the pv entry for the specified pmap and virtual
2158  * address from the specified pv list.  Returns the pv entry if found and NULL
2159  * otherwise.  This operation can be performed on pv lists for either 4KB or
2160  * 2MB page mappings.
2161  */
2162 static __inline pv_entry_t
2163 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2164 {
2165         pv_entry_t pv;
2166
2167         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2168         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
2169                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2170                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
2171                         break;
2172                 }
2173         }
2174         return (pv);
2175 }
2176
2177 /*
2178  * After demotion from a 2MB page mapping to 512 4KB page mappings,
2179  * destroy the pv entry for the 2MB page mapping and reinstantiate the pv
2180  * entries for each of the 4KB page mappings.
2181  */
2182 static void
2183 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2184 {
2185         struct md_page *pvh;
2186         pv_entry_t pv;
2187         vm_offset_t va_last;
2188         vm_page_t m;
2189
2190         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2191         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2192             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 2mpage aligned"));
2193
2194         /*
2195          * Transfer the 2mpage's pv entry for this mapping to the first
2196          * page's pv list.
2197          */
2198         pvh = pa_to_pvh(pa);
2199         va = trunc_2mpage(va);
2200         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2201         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2202         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2203         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2204         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2205         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2206         do {
2207                 m++;
2208                 KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0,
2209                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2210                 va += PAGE_SIZE;
2211                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2212         } while (va < va_last);
2213 }
2214
2215 /*
2216  * After promotion from 512 4KB page mappings to a single 2MB page mapping,
2217  * replace the many pv entries for the 4KB page mappings by a single pv entry
2218  * for the 2MB page mapping.
2219  */
2220 static void
2221 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2222 {
2223         struct md_page *pvh;
2224         pv_entry_t pv;
2225         vm_offset_t va_last;
2226         vm_page_t m;
2227
2228         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2229         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2230             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 2mpage aligned"));
2231
2232         /*
2233          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2234          * 2mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2235          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2236          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2237          * removes one of the mappings that is being promoted.
2238          */
2239         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2240         va = trunc_2mpage(va);
2241         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2242         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2243         pvh = pa_to_pvh(pa);
2244         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
2245         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2246         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2247         do {
2248                 m++;
2249                 va += PAGE_SIZE;
2250                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2251         } while (va < va_last);
2252 }
2253
2254 /*
2255  * First find and then destroy the pv entry for the specified pmap and virtual
2256  * address.  This operation can be performed on pv lists for either 4KB or 2MB
2257  * page mappings.
2258  */
2259 static void
2260 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2261 {
2262         pv_entry_t pv;
2263
2264         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2265         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2266         free_pv_entry(pmap, pv);
2267 }
2268
2269 static void
2270 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2271 {
2272         struct md_page *pvh;
2273
2274         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2275         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2276         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
2277                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2278                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2279                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2280         }
2281 }
2282
2283 /*
2284  * Create a pv entry for page at pa for
2285  * (pmap, va).
2286  */
2287 static void
2288 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2289 {
2290         pv_entry_t pv;
2291
2292         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2293         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2294         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2295         pv->pv_va = va;
2296         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2297 }
2298
2299 /*
2300  * Conditionally create a pv entry.
2301  */
2302 static boolean_t
2303 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2304 {
2305         pv_entry_t pv;
2306
2307         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2308         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2309         if ((pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2310                 pv->pv_va = va;
2311                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2312                 return (TRUE);
2313         } else
2314                 return (FALSE);
2315 }
2316
2317 /*
2318  * Create the pv entry for a 2MB page mapping.
2319  */
2320 static boolean_t
2321 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2322 {
2323         struct md_page *pvh;
2324         pv_entry_t pv;
2325
2326         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2327         if ((pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2328                 pv->pv_va = va;
2329                 pvh = pa_to_pvh(pa);
2330                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
2331                 return (TRUE);
2332         } else
2333                 return (FALSE);
2334 }
2335
2336 /*
2337  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2338  */
2339 static void
2340 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2341 {
2342         pt_entry_t *pte;
2343
2344         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2345                 *pte = newpte;
2346                 newpte += PAGE_SIZE;
2347         }
2348 }
2349
2350 /*
2351  * Tries to demote a 2MB page mapping.  If demotion fails, the 2MB page
2352  * mapping is invalidated.
2353  */
2354 static boolean_t
2355 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2356 {
2357         pd_entry_t newpde, oldpde;
2358         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2359         vm_paddr_t mptepa;
2360         vm_page_t free, mpte;
2361
2362         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2363         oldpde = *pde;
2364         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2365             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2366         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va);
2367         if (mpte != NULL)
2368                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2369         else {
2370                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2371                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2372                     " is missing"));
2373
2374                 /*
2375                  * Invalidate the 2MB page mapping and return "failure" if the
2376                  * mapping was never accessed or the allocation of the new
2377                  * page table page fails.  If the 2MB page mapping belongs to
2378                  * the direct map region of the kernel's address space, then
2379                  * the page allocation request specifies the highest possible
2380                  * priority (VM_ALLOC_INTERRUPT).  Otherwise, the priority is
2381                  * normal.  Page table pages are preallocated for every other
2382                  * part of the kernel address space, so the direct map region
2383                  * is the only part of the kernel address space that must be
2384                  * handled here.
2385                  */
2386                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2387                     pmap_pde_pindex(va), (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va <
2388                     DMAP_MAX_ADDRESS ? VM_ALLOC_INTERRUPT : VM_ALLOC_NORMAL) |
2389                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2390                         free = NULL;
2391                         pmap_remove_pde(pmap, pde, trunc_2mpage(va), &free);
2392                         pmap_invalidate_page(pmap, trunc_2mpage(va));
2393                         pmap_free_zero_pages(free);
2394                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#lx"
2395                             " in pmap %p", va, pmap);
2396                         return (FALSE);
2397                 }
2398                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2399                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2400         }
2401         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2402         firstpte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(mptepa);
2403         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2404         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2405             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2406         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2407             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2408         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2409         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2410                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2411
2412         /*
2413          * If the page table page is new, initialize it.
2414          */
2415         if (mpte->wire_count == 1) {
2416                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2417                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2418         }
2419         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2420             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2421             " addresses"));
2422
2423         /*
2424          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2425          * entries.
2426          */
2427         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2428                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2429
2430         /*
2431          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2432          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2433          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2434          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2435          * the read above and the store below. 
2436          */
2437         if (workaround_erratum383)
2438                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2439         else
2440                 pde_store(pde, newpde);
2441
2442         /*
2443          * Invalidate a stale recursive mapping of the page table page.
2444          */
2445         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
2446                 pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2447
2448         /*
2449          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2450          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2451          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2452          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2453          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2454          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2455          * the 2mpage to referencing the page table page.
2456          */
2457         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2458                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2459
2460         pmap_pde_demotions++;
2461         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#lx"
2462             " in pmap %p", va, pmap);
2463         return (TRUE);
2464 }
2465
2466 /*
2467  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2468  */
2469 static int
2470 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2471     vm_page_t *free)
2472 {
2473         struct md_page *pvh;
2474         pd_entry_t oldpde;
2475         vm_offset_t eva, va;
2476         vm_page_t m, mpte;
2477
2478         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2479         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2480             ("pmap_remove_pde: sva is not 2mpage aligned"));
2481         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2482         if (oldpde & PG_W)
2483                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2484
2485         /*
2486          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2487          * PG_G.
2488          */
2489         if (oldpde & PG_G)
2490                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sva);
2491         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2492         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2493                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2494                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2495                 eva = sva + NBPDR;
2496                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2497                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2498                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2499                                 vm_page_dirty(m);
2500                         if (oldpde & PG_A)
2501                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2502                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2503                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2504                                 vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2505                 }
2506         }
2507         if (pmap == kernel_pmap) {
2508                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pdq, sva))
2509                         panic("pmap_remove_pde: failed demotion");
2510         } else {
2511                 mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, sva);
2512                 if (mpte != NULL) {
2513                         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2514                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2515                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2516                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2517                         mpte->wire_count = 0;
2518                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2519                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2520                 }
2521         }
2522         return (pmap_unuse_pt(pmap, sva, *pmap_pdpe(pmap, sva), free));
2523 }
2524
2525 /*
2526  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2527  */
2528 static int
2529 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va, 
2530     pd_entry_t ptepde, vm_page_t *free)
2531 {
2532         pt_entry_t oldpte;
2533         vm_page_t m;
2534
2535         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2536         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2537         if (oldpte & PG_W)
2538                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2539         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2540         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2541                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2542                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2543                         vm_page_dirty(m);
2544                 if (oldpte & PG_A)
2545                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2546                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2547         }
2548         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, ptepde, free));
2549 }
2550
2551 /*
2552  * Remove a single page from a process address space
2553  */
2554 static void
2555 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, vm_page_t *free)
2556 {
2557         pt_entry_t *pte;
2558
2559         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2560         if ((*pde & PG_V) == 0)
2561                 return;
2562         pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
2563         if ((*pte & PG_V) == 0)
2564                 return;
2565         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, *pde, free);
2566         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2567 }
2568
2569 /*
2570  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2571  *
2572  *      It is assumed that the start and end are properly
2573  *      rounded to the page size.
2574  */
2575 void
2576 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2577 {
2578         vm_offset_t va, va_next;
2579         pml4_entry_t *pml4e;
2580         pdp_entry_t *pdpe;
2581         pd_entry_t ptpaddr, *pde;
2582         pt_entry_t *pte;
2583         vm_page_t free = NULL;
2584         int anyvalid;
2585
2586         /*
2587          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2588          */
2589         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2590                 return;
2591
2592         anyvalid = 0;
2593
2594         vm_page_lock_queues();
2595         PMAP_LOCK(pmap);
2596
2597         /*
2598          * special handling of removing one page.  a very
2599          * common operation and easy to short circuit some
2600          * code.
2601          */
2602         if (sva + PAGE_SIZE == eva) {
2603                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
2604                 if (pde && (*pde & PG_PS) == 0) {
2605                         pmap_remove_page(pmap, sva, pde, &free);
2606                         goto out;
2607                 }
2608         }
2609
2610         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2611
2612                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2613                         break;
2614
2615                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
2616                 if ((*pml4e & PG_V) == 0) {
2617                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
2618                         if (va_next < sva)
2619                                 va_next = eva;
2620                         continue;
2621                 }
2622
2623                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
2624                 if ((*pdpe & PG_V) == 0) {
2625                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
2626                         if (va_next < sva)
2627                                 va_next = eva;
2628                         continue;
2629                 }
2630
2631                 /*
2632                  * Calculate index for next page table.
2633                  */
2634                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2635                 if (va_next < sva)
2636                         va_next = eva;
2637
2638                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
2639                 ptpaddr = *pde;
2640
2641                 /*
2642                  * Weed out invalid mappings.
2643                  */
2644                 if (ptpaddr == 0)
2645                         continue;
2646
2647                 /*
2648                  * Check for large page.
2649                  */
2650                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2651                         /*
2652                          * Are we removing the entire large page?  If not,
2653                          * demote the mapping and fall through.
2654                          */
2655                         if (sva + NBPDR == va_next && eva >= va_next) {
2656                                 /*
2657                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
2658                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
2659                                  */
2660                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
2661                                         anyvalid = 1;
2662                                 pmap_remove_pde(pmap, pde, sva, &free);
2663                                 continue;
2664                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
2665                                 /* The large page mapping was destroyed. */
2666                                 continue;
2667                         } else
2668                                 ptpaddr = *pde;
2669                 }
2670
2671                 /*
2672                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2673                  * by the current page table page, or to the end of the
2674                  * range being removed.
2675                  */
2676                 if (va_next > eva)
2677                         va_next = eva;
2678
2679                 va = va_next;
2680                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
2681                     sva += PAGE_SIZE) {
2682                         if (*pte == 0) {
2683                                 if (va != va_next) {
2684                                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
2685                                         va = va_next;
2686                                 }
2687                                 continue;
2688                         }
2689                         if ((*pte & PG_G) == 0)
2690                                 anyvalid = 1;
2691                         else if (va == va_next)
2692                                 va = sva;
2693                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, ptpaddr, &free)) {
2694                                 sva += PAGE_SIZE;
2695                                 break;
2696                         }
2697                 }
2698                 if (va != va_next)
2699                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
2700         }
2701 out:
2702         if (anyvalid)
2703                 pmap_invalidate_all(pmap);
2704         vm_page_unlock_queues();        
2705         PMAP_UNLOCK(pmap);
2706         pmap_free_zero_pages(free);
2707 }
2708
2709 /*
2710  *      Routine:        pmap_remove_all
2711  *      Function:
2712  *              Removes this physical page from
2713  *              all physical maps in which it resides.
2714  *              Reflects back modify bits to the pager.
2715  *
2716  *      Notes:
2717  *              Original versions of this routine were very
2718  *              inefficient because they iteratively called
2719  *              pmap_remove (slow...)
2720  */
2721
2722 void
2723 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2724 {
2725         struct md_page *pvh;
2726         pv_entry_t pv;
2727         pmap_t pmap;
2728         pt_entry_t *pte, tpte;
2729         pd_entry_t *pde;
2730         vm_offset_t va;
2731         vm_page_t free;
2732
2733         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0,
2734             ("pmap_remove_all: page %p is fictitious", m));
2735         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2736         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2737         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
2738                 va = pv->pv_va;
2739                 pmap = PV_PMAP(pv);
2740                 PMAP_LOCK(pmap);
2741                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2742                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
2743                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2744         }
2745         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2746                 pmap = PV_PMAP(pv);
2747                 PMAP_LOCK(pmap);
2748                 pmap->pm_stats.resident_count--;
2749                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
2750                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
2751                     " a 2mpage in page %p's pv list", m));
2752                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, pv->pv_va);
2753                 tpte = pte_load_clear(pte);
2754                 if (tpte & PG_W)
2755                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2756                 if (tpte & PG_A)
2757                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2758
2759                 /*
2760                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2761                  */
2762                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2763                         vm_page_dirty(m);
2764                 free = NULL;
2765                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, *pde, &free);
2766                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
2767                 pmap_free_zero_pages(free);
2768                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2769                 free_pv_entry(pmap, pv);
2770                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2771         }
2772         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2773 }
2774
2775 /*
2776  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 2mpage in a process
2777  */
2778 static boolean_t
2779 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
2780 {
2781         pd_entry_t newpde, oldpde;
2782         vm_offset_t eva, va;
2783         vm_page_t m;
2784         boolean_t anychanged;
2785
2786         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2787         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2788             ("pmap_protect_pde: sva is not 2mpage aligned"));
2789         anychanged = FALSE;
2790 retry:
2791         oldpde = newpde = *pde;
2792         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2793                 eva = sva + NBPDR;
2794                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2795                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2796                         /*
2797                          * In contrast to the analogous operation on a 4KB page
2798                          * mapping, the mapping's PG_A flag is not cleared and
2799                          * the page's PG_REFERENCED flag is not set.  The
2800                          * reason is that pmap_demote_pde() expects that a 2MB
2801                          * page mapping with a stored page table page has PG_A
2802                          * set.
2803                          */
2804                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2805                                 vm_page_dirty(m);
2806                 }
2807         }
2808         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
2809                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
2810         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
2811                 newpde |= pg_nx;
2812         if (newpde != oldpde) {
2813                 if (!atomic_cmpset_long(pde, oldpde, newpde))
2814                         goto retry;
2815                 if (oldpde & PG_G)
2816                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
2817                 else
2818                         anychanged = TRUE;
2819         }
2820         return (anychanged);
2821 }
2822
2823 /*
2824  *      Set the physical protection on the
2825  *      specified range of this map as requested.
2826  */
2827 void
2828 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2829 {
2830         vm_offset_t va_next;
2831         pml4_entry_t *pml4e;
2832         pdp_entry_t *pdpe;
2833         pd_entry_t ptpaddr, *pde;
2834         pt_entry_t *pte;
2835         int anychanged;
2836
2837         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2838                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2839                 return;
2840         }
2841
2842         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
2843             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
2844                 return;
2845
2846         anychanged = 0;
2847
2848         vm_page_lock_queues();
2849         PMAP_LOCK(pmap);
2850         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2851
2852                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
2853                 if ((*pml4e & PG_V) == 0) {
2854                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
2855                         if (va_next < sva)
2856                                 va_next = eva;
2857                         continue;
2858                 }
2859
2860                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
2861                 if ((*pdpe & PG_V) == 0) {
2862                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
2863                         if (va_next < sva)
2864                                 va_next = eva;
2865                         continue;
2866                 }
2867
2868                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2869                 if (va_next < sva)
2870                         va_next = eva;
2871
2872                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
2873                 ptpaddr = *pde;
2874
2875                 /*
2876                  * Weed out invalid mappings.
2877                  */
2878                 if (ptpaddr == 0)
2879                         continue;
2880
2881                 /*
2882                  * Check for large page.
2883                  */
2884                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2885                         /*
2886                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
2887                          * demote the mapping and fall through.
2888                          */
2889                         if (sva + NBPDR == va_next && eva >= va_next) {
2890                                 /*
2891                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
2892                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
2893                                  */
2894                                 if (pmap_protect_pde(pmap, pde, sva, prot))
2895                                         anychanged = 1;
2896                                 continue;
2897                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
2898                                 /* The large page mapping was destroyed. */
2899                                 continue;
2900                         }
2901                 }
2902
2903                 if (va_next > eva)
2904                         va_next = eva;
2905
2906                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
2907                     sva += PAGE_SIZE) {
2908                         pt_entry_t obits, pbits;
2909                         vm_page_t m;
2910
2911 retry:
2912                         obits = pbits = *pte;
2913                         if ((pbits & PG_V) == 0)
2914                                 continue;
2915                         if (pbits & PG_MANAGED) {
2916                                 m = NULL;
2917                                 if (pbits & PG_A) {
2918                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
2919                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2920                                         pbits &= ~PG_A;
2921                                 }
2922                                 if ((pbits & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
2923                                         if (m == NULL)
2924                                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits &
2925                                                     PG_FRAME);
2926                                         vm_page_dirty(m);
2927                                 }
2928                         }
2929
2930                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
2931                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
2932                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
2933                                 pbits |= pg_nx;
2934
2935                         if (pbits != obits) {
2936                                 if (!atomic_cmpset_long(pte, obits, pbits))
2937                                         goto retry;
2938                                 if (obits & PG_G)
2939                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
2940                                 else
2941                                         anychanged = 1;
2942                         }
2943                 }
2944         }
2945         if (anychanged)
2946                 pmap_invalidate_all(pmap);
2947         vm_page_unlock_queues();
2948         PMAP_UNLOCK(pmap);
2949 }
2950
2951 /*
2952  * Tries to promote the 512, contiguous 4KB page mappings that are within a
2953  * single page table page (PTP) to a single 2MB page mapping.  For promotion
2954  * to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page mappings must map
2955  * aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page mappings must have
2956  * identical characteristics. 
2957  */
2958 static void
2959 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2960 {
2961         pd_entry_t newpde;
2962         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
2963         vm_offset_t oldpteva;
2964         vm_page_t mpte;
2965
2966         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2967
2968         /*
2969          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
2970          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
2971          * within a 2MB page. 
2972          */
2973         firstpte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pde & PG_FRAME);
2974 setpde:
2975         newpde = *firstpte;
2976         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
2977                 pmap_pde_p_failures++;
2978                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#lx"
2979                     " in pmap %p", va, pmap);
2980                 return;
2981         }
2982         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
2983                 /*
2984                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
2985                  * a TLB invalidation.
2986                  */
2987                 if (!atomic_cmpset_long(firstpte, newpde, newpde & ~PG_RW))
2988                         goto setpde;
2989                 newpde &= ~PG_RW;
2990         }
2991
2992         /*
2993          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
2994          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
2995          * characteristics to the first PTE.
2996          */
2997         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
2998         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
2999 setpte:
3000                 oldpte = *pte;
3001                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3002                         pmap_pde_p_failures++;
3003                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#lx"
3004                             " in pmap %p", va, pmap);
3005                         return;
3006                 }
3007                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3008                         /*
3009                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3010                          * without a TLB invalidation.
3011                          */
3012                         if (!atomic_cmpset_long(pte, oldpte, oldpte & ~PG_RW))
3013                                 goto setpte;
3014                         oldpte &= ~PG_RW;
3015                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3016                             (va & ~PDRMASK);
3017                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#lx"
3018                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3019                 }
3020                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3021                         pmap_pde_p_failures++;
3022                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#lx"
3023                             " in pmap %p", va, pmap);
3024                         return;
3025                 }
3026                 pa -= PAGE_SIZE;
3027         }
3028
3029         /*
3030          * Save the page table page in its current state until the PDE
3031          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3032          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3033          */
3034         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3035         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3036             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3037             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3038         KASSERT(mpte->pindex == pmap_pde_pindex(va),
3039             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3040         pmap_insert_pt_page(pmap, mpte);
3041
3042         /*
3043          * Promote the pv entries.
3044          */
3045         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3046                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3047
3048         /*
3049          * Propagate the PAT index to its proper position.
3050          */
3051         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3052                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3053
3054         /*
3055          * Map the superpage.
3056          */
3057         if (workaround_erratum383)
3058                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3059         else
3060                 pde_store(pde, PG_PS | newpde);
3061
3062         pmap_pde_promotions++;
3063         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#lx"
3064             " in pmap %p", va, pmap);
3065 }
3066
3067 /*
3068  *      Insert the given physical page (p) at
3069  *      the specified virtual address (v) in the
3070  *      target physical map with the protection requested.
3071  *
3072  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3073  *      that the related pte can not be reclaimed.
3074  *
3075  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3076  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3077  *      insert this page into the given map NOW.
3078  */
3079 void
3080 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t access, vm_page_t m,
3081     vm_prot_t prot, boolean_t wired)
3082 {
3083         vm_paddr_t pa;
3084         pd_entry_t *pde;
3085         pt_entry_t *pte;
3086         vm_paddr_t opa;
3087         pt_entry_t origpte, newpte;
3088         vm_page_t mpte, om;
3089         boolean_t invlva;
3090
3091         va = trunc_page(va);
3092         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
3093         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
3094             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%lx)", va));
3095
3096         mpte = NULL;
3097
3098         vm_page_lock_queues();
3099         PMAP_LOCK(pmap);
3100
3101         /*
3102          * In the case that a page table page is not
3103          * resident, we are creating it here.
3104          */
3105         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3106                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, M_WAITOK);
3107         }
3108
3109         pde = pmap_pde(pmap, va);
3110         if (pde != NULL && (*pde & PG_V) != 0) {
3111                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
3112                         panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 2MB page");
3113                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
3114         } else
3115                 panic("pmap_enter: invalid page directory va=%#lx", va);
3116
3117         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3118         om = NULL;
3119         origpte = *pte;
3120         opa = origpte & PG_FRAME;
3121
3122         /*
3123          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3124          */
3125         if (origpte && (opa == pa)) {
3126                 /*
3127                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3128                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3129                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3130                  * the PT page will be also.
3131                  */
3132                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
3133                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3134                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
3135                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3136
3137                 /*
3138                  * Remove extra pte reference
3139                  */
3140                 if (mpte)
3141                         mpte->wire_count--;
3142
3143                 /*
3144                  * We might be turning off write access to the page,
3145                  * so we go ahead and sense modify status.
3146                  */
3147                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3148                         om = m;
3149                         pa |= PG_MANAGED;
3150                 }
3151                 goto validate;
3152         } 
3153         /*
3154          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3155          * handle validating new mapping.
3156          */
3157         if (opa) {
3158                 if (origpte & PG_W)
3159                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3160                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3161                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3162                         pmap_remove_entry(pmap, om, va);
3163                 }
3164                 if (mpte != NULL) {
3165                         mpte->wire_count--;
3166                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3167                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3168                              " va: 0x%lx", va));
3169                 }
3170         } else
3171                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3172
3173         /*
3174          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3175          */
3176         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0) {
3177                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3178                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3179                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
3180                 pa |= PG_MANAGED;
3181         }
3182
3183         /*
3184          * Increment counters
3185          */
3186         if (wired)
3187                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3188
3189 validate:
3190         /*
3191          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3192          */
3193         newpte = (pt_entry_t)(pa | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0) | PG_V);
3194         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
3195                 newpte |= PG_RW;
3196                 vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
3197         }
3198         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3199                 newpte |= pg_nx;
3200         if (wired)
3201                 newpte |= PG_W;
3202         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3203                 newpte |= PG_U;
3204         if (pmap == kernel_pmap)
3205                 newpte |= PG_G;
3206
3207         /*
3208          * if the mapping or permission bits are different, we need
3209          * to update the pte.
3210          */
3211         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
3212                 newpte |= PG_A;
3213                 if ((access & VM_PROT_WRITE) != 0)
3214                         newpte |= PG_M;
3215                 if (origpte & PG_V) {
3216                         invlva = FALSE;
3217                         origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3218                         if (origpte & PG_A) {
3219                                 if (origpte & PG_MANAGED)
3220                                         vm_page_flag_set(om, PG_REFERENCED);
3221                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m) || ((origpte &
3222                                     PG_NX) == 0 && (newpte & PG_NX)))
3223                                         invlva = TRUE;
3224                         }
3225                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3226                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3227                                         vm_page_dirty(om);
3228                                 if ((newpte & PG_RW) == 0)
3229                                         invlva = TRUE;
3230                         }
3231                         if (invlva)
3232                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3233                 } else
3234                         pte_store(pte, newpte);
3235         }
3236
3237         /*
3238          * If both the page table page and the reservation are fully
3239          * populated, then attempt promotion.
3240          */
3241         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3242             pg_ps_enabled && vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3243                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3244
3245         vm_page_unlock_queues();
3246         PMAP_UNLOCK(pmap);
3247 }
3248
3249 /*
3250  * Tries to create a 2MB page mapping.  Returns TRUE if successful and FALSE
3251  * otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
3252  * blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
3253  * (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry. 
3254  */
3255 static boolean_t
3256 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3257 {
3258         pd_entry_t *pde, newpde;
3259         vm_page_t free, mpde;
3260
3261         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3262         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3263         if ((mpde = pmap_allocpde(pmap, va, M_NOWAIT)) == NULL) {
3264                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3265                     " in pmap %p", va, pmap);
3266                 return (FALSE);
3267         }
3268         pde = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(mpde));
3269         pde = &pde[pmap_pde_index(va)];
3270         if ((*pde & PG_V) != 0) {
3271                 KASSERT(mpde->wire_count > 1,
3272                     ("pmap_enter_pde: mpde's wire count is too low"));
3273                 mpde->wire_count--;
3274                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3275                     " in pmap %p", va, pmap);
3276                 return (FALSE);
3277         }
3278         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3279             PG_PS | PG_V;
3280         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0) {
3281                 newpde |= PG_MANAGED;
3282
3283                 /*
3284                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3285                  */
3286                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
3287                         free = NULL;
3288                         if (pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, mpde, &free)) {
3289                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3290                                 pmap_free_zero_pages(free);
3291                         }
3292                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3293                             " in pmap %p", va, pmap);
3294                         return (FALSE);
3295                 }
3296         }
3297         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3298                 newpde |= pg_nx;
3299         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3300                 newpde |= PG_U;
3301
3302         /*
3303          * Increment counters.
3304          */
3305         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3306
3307         /*
3308          * Map the superpage.
3309          */
3310         pde_store(pde, newpde);
3311
3312         pmap_pde_mappings++;
3313         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3314             " in pmap %p", va, pmap);
3315         return (TRUE);
3316 }
3317
3318 /*
3319  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3320  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3321  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3322  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3323  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3324  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3325  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3326  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3327  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3328  * corresponding offset from m_start are mapped.
3329  */
3330 void
3331 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3332     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3333 {
3334         vm_offset_t va;
3335         vm_page_t m, mpte;
3336         vm_pindex_t diff, psize;
3337
3338         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m_start->object, MA_OWNED);
3339         psize = atop(end - start);
3340         mpte = NULL;
3341         m = m_start;
3342         PMAP_LOCK(pmap);
3343         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3344                 va = start + ptoa(diff);
3345                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3346                     (VM_PAGE_TO_PHYS(m) & PDRMASK) == 0 &&
3347                     pg_ps_enabled && vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0 &&
3348                     pmap_enter_pde(pmap, va, m, prot))
3349                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3350                 else
3351                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3352                             mpte);
3353                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3354         }
3355         PMAP_UNLOCK(pmap);
3356 }
3357
3358 /*
3359  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3360  * 1. Current pmap & pmap exists.
3361  * 2. Not wired.
3362  * 3. Read access.
3363  * 4. No page table pages.
3364  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3365  */
3366
3367 void
3368 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3369 {
3370
3371         PMAP_LOCK(pmap);
3372         (void) pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
3373         PMAP_UNLOCK(pmap);
3374 }
3375
3376 static vm_page_t
3377 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3378     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
3379 {
3380         vm_page_t free;
3381         pt_entry_t *pte;
3382         vm_paddr_t pa;
3383
3384         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3385             (m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) != 0,
3386             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3387         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3388         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3389
3390         /*
3391          * In the case that a page table page is not
3392          * resident, we are creating it here.
3393          */
3394         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3395                 vm_pindex_t ptepindex;
3396                 pd_entry_t *ptepa;
3397
3398                 /*
3399                  * Calculate pagetable page index
3400                  */
3401                 ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
3402                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
3403                         mpte->wire_count++;
3404                 } else {
3405                         /*
3406                          * Get the page directory entry
3407                          */
3408                         ptepa = pmap_pde(pmap, va);
3409
3410                         /*
3411                          * If the page table page is mapped, we just increment
3412                          * the hold count, and activate it.
3413                          */
3414                         if (ptepa && (*ptepa & PG_V) != 0) {
3415                                 if (*ptepa & PG_PS)
3416                                         return (NULL);
3417                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*ptepa & PG_FRAME);
3418                                 mpte->wire_count++;
3419                         } else {
3420                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3421                                     M_NOWAIT);
3422                                 if (mpte == NULL)
3423                                         return (mpte);
3424                         }
3425                 }
3426                 pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(mpte));
3427                 pte = &pte[pmap_pte_index(va)];
3428         } else {
3429                 mpte = NULL;
3430                 pte = vtopte(va);
3431         }
3432         if (*pte) {
3433                 if (mpte != NULL) {
3434                         mpte->wire_count--;
3435                         mpte = NULL;
3436                 }
3437                 return (mpte);
3438         }
3439
3440         /*
3441          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3442          */
3443         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0 &&
3444             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3445                 if (mpte != NULL) {
3446                         free = NULL;
3447                         if (pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, mpte, &free)) {
3448                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3449                                 pmap_free_zero_pages(free);
3450                         }
3451                         mpte = NULL;
3452                 }
3453                 return (mpte);
3454         }
3455
3456         /*
3457          * Increment counters
3458          */
3459         pmap->pm_stats.resident_count++;
3460
3461         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3462         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3463                 pa |= pg_nx;
3464
3465         /*
3466          * Now validate mapping with RO protection
3467          */
3468         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
3469                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3470         else
3471                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3472         return mpte;
3473 }
3474
3475 /*
3476  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3477  * to be used for panic dumps.
3478  */
3479 void *
3480 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3481 {
3482         vm_offset_t va;
3483
3484         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3485         pmap_kenter(va, pa);
3486         invlpg(va);
3487         return ((void *)crashdumpmap);
3488 }
3489
3490 /*
3491  * This code maps large physical mmap regions into the
3492  * processor address space.  Note that some shortcuts
3493  * are taken, but the code works.
3494  */
3495 void
3496 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3497     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3498 {
3499         pd_entry_t *pde;
3500         vm_paddr_t pa, ptepa;
3501         vm_page_t p, pdpg;
3502         int pat_mode;
3503
3504         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
3505         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3506             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3507         if ((addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
3508                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
3509                         return;
3510                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3511                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3512                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3513                 pat_mode = p->md.pat_mode;
3514
3515                 /*
3516                  * Abort the mapping if the first page is not physically
3517                  * aligned to a 2MB page boundary.
3518                  */
3519                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3520                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3521                         return;
3522
3523                 /*
3524                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
3525                  * the pages are not physically contiguous or have differing
3526                  * memory attributes.
3527                  */
3528                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3529                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
3530                     pa += PAGE_SIZE) {
3531                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3532                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3533                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
3534                             pat_mode != p->md.pat_mode)
3535                                 return;
3536                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3537                 }
3538
3539                 /*
3540                  * Map using 2MB pages.  Since "ptepa" is 2M aligned and
3541                  * "size" is a multiple of 2M, adding the PAT setting to "pa"
3542                  * will not affect the termination of this loop.
3543                  */ 
3544                 PMAP_LOCK(pmap);
3545                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
3546                     size; pa += NBPDR) {
3547                         pdpg = pmap_allocpde(pmap, addr, M_NOWAIT);
3548                         if (pdpg == NULL) {
3549                                 /*
3550                                  * The creation of mappings below is only an
3551                                  * optimization.  If a page directory page
3552                                  * cannot be allocated without blocking,
3553                                  * continue on to the next mapping rather than
3554                                  * blocking.
3555                                  */
3556                                 addr += NBPDR;
3557                                 continue;
3558                         }
3559                         pde = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(pdpg));
3560                         pde = &pde[pmap_pde_index(addr)];
3561                         if ((*pde & PG_V) == 0) {
3562                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
3563                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
3564                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
3565                                     PAGE_SIZE;
3566                                 pmap_pde_mappings++;
3567                         } else {
3568                                 /* Continue on if the PDE is already valid. */
3569                                 pdpg->wire_count--;
3570                                 KASSERT(pdpg->wire_count > 0,
3571                                     ("pmap_object_init_pt: missing reference "
3572                                     "to page directory page, va: 0x%lx", addr));
3573                         }
3574                         addr += NBPDR;
3575                 }
3576                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3577         }
3578 }
3579
3580 /*
3581  *      Routine:        pmap_change_wiring
3582  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
3583  *                      pair.
3584  *      In/out conditions:
3585  *                      The mapping must already exist in the pmap.
3586  */
3587 void
3588 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
3589 {
3590         pd_entry_t *pde;
3591         pt_entry_t *pte;
3592         boolean_t are_queues_locked;
3593
3594         are_queues_locked = FALSE;
3595
3596         /*
3597          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
3598          * invalidate TLB.
3599          */
3600 retry:
3601         PMAP_LOCK(pmap);
3602         pde = pmap_pde(pmap, va);
3603         if ((*pde & PG_PS) != 0) {
3604                 if (!wired != ((*pde & PG_W) == 0)) {
3605                         if (!are_queues_locked) {
3606                                 are_queues_locked = TRUE;
3607                                 if (!mtx_trylock(&vm_page_queue_mtx)) {
3608                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3609                                         vm_page_lock_queues();
3610                                         goto retry;
3611                                 }
3612                         }
3613                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, va))
3614                                 panic("pmap_change_wiring: demotion failed");
3615                 } else
3616                         goto out;
3617         }
3618         pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
3619         if (wired && (*pte & PG_W) == 0) {
3620                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3621                 atomic_set_long(pte, PG_W);
3622         } else if (!wired && (*pte & PG_W) != 0) {
3623                 pmap->pm_stats.wired_count--;
3624                 atomic_clear_long(pte, PG_W);
3625         }
3626 out:
3627         if (are_queues_locked)
3628                 vm_page_unlock_queues();
3629         PMAP_UNLOCK(pmap);
3630 }
3631
3632
3633
3634 /*
3635  *      Copy the range specified by src_addr/len
3636  *      from the source map to the range dst_addr/len
3637  *      in the destination map.
3638  *
3639  *      This routine is only advisory and need not do anything.
3640  */
3641
3642 void
3643 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
3644     vm_offset_t src_addr)
3645 {
3646         vm_page_t   free;
3647         vm_offset_t addr;
3648         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
3649         vm_offset_t va_next;
3650
3651         if (dst_addr != src_addr)
3652                 return;
3653
3654         vm_page_lock_queues();
3655         if (dst_pmap < src_pmap) {
3656                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
3657                 PMAP_LOCK(src_pmap);
3658         } else {
3659                 PMAP_LOCK(src_pmap);
3660                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
3661         }
3662         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = va_next) {
3663                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
3664                 vm_page_t dstmpde, dstmpte, srcmpte;
3665                 pml4_entry_t *pml4e;
3666                 pdp_entry_t *pdpe;
3667                 pd_entry_t srcptepaddr, *pde;
3668
3669                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
3670                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
3671
3672                 pml4e = pmap_pml4e(src_pmap, addr);
3673                 if ((*pml4e & PG_V) == 0) {
3674                         va_next = (addr + NBPML4) & ~PML4MASK;
3675                         if (va_next < addr)
3676                                 va_next = end_addr;
3677                         continue;
3678                 }
3679
3680                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, addr);
3681                 if ((*pdpe & PG_V) == 0) {
3682                         va_next = (addr + NBPDP) & ~PDPMASK;
3683                         if (va_next < addr)
3684                                 va_next = end_addr;
3685                         continue;
3686                 }
3687
3688                 va_next = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
3689                 if (va_next < addr)
3690                         va_next = end_addr;
3691
3692                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, addr);
3693                 srcptepaddr = *pde;
3694                 if (srcptepaddr == 0)
3695                         continue;
3696                         
3697                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
3698                         dstmpde = pmap_allocpde(dst_pmap, addr, M_NOWAIT);
3699                         if (dstmpde == NULL)
3700                                 break;
3701                         pde = (pd_entry_t *)
3702                             PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(dstmpde));
3703                         pde = &pde[pmap_pde_index(addr)];
3704                         if (*pde == 0 && ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
3705                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr &
3706                             PG_PS_FRAME))) {
3707                                 *pde = srcptepaddr & ~PG_W;
3708                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
3709                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
3710                         } else
3711                                 dstmpde->wire_count--;
3712                         continue;
3713                 }
3714
3715                 srcptepaddr &= PG_FRAME;
3716                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr);
3717                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
3718                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
3719
3720                 if (va_next > end_addr)
3721                         va_next = end_addr;
3722
3723                 src_pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(srcptepaddr);
3724                 src_pte = &src_pte[pmap_pte_index(addr)];
3725                 dstmpte = NULL;
3726                 while (addr < va_next) {
3727                         pt_entry_t ptetemp;
3728                         ptetemp = *src_pte;
3729                         /*
3730                          * we only virtual copy managed pages
3731                          */
3732                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
3733                                 if (dstmpte != NULL &&
3734                                     dstmpte->pindex == pmap_pde_pindex(addr))
3735                                         dstmpte->wire_count++;
3736                                 else if ((dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap,
3737                                     addr, M_NOWAIT)) == NULL)
3738                                         goto out;
3739                                 dst_pte = (pt_entry_t *)
3740                                     PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(dstmpte));
3741                                 dst_pte = &dst_pte[pmap_pte_index(addr)];
3742                                 if (*dst_pte == 0 &&
3743                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
3744                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
3745                                         /*
3746                                          * Clear the wired, modified, and
3747                                          * accessed (referenced) bits
3748                                          * during the copy.
3749                                          */
3750                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
3751                                             PG_A);
3752                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
3753                                 } else {
3754                                         free = NULL;
3755                                         if (pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap,
3756                                             addr, dstmpte, &free)) {
3757                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
3758                                                     addr);
3759                                                 pmap_free_zero_pages(free);
3760                                         }
3761                                         goto out;
3762                                 }
3763                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
3764                                         break;
3765                         }
3766                         addr += PAGE_SIZE;
3767                         src_pte++;
3768                 }
3769         }
3770 out:
3771         vm_page_unlock_queues();
3772         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
3773         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
3774 }       
3775
3776 /*
3777  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping 
3778  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3779  */
3780 void
3781 pmap_zero_page(vm_page_t m)
3782 {
3783         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3784
3785         pagezero((void *)va);
3786 }
3787
3788 /*
3789  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
3790  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3791  *
3792  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
3793  */
3794 void
3795 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
3796 {
3797         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3798
3799         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE)
3800                 pagezero((void *)va);
3801         else
3802                 bzero((char *)va + off, size);
3803 }
3804
3805 /*
3806  *      pmap_zero_page_idle zeros the specified hardware page by mapping 
3807  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.  This
3808  *      is intended to be called from the vm_pagezero process only and
3809  *      outside of Giant.
3810  */
3811 void
3812 pmap_zero_page_idle(vm_page_t m)
3813 {
3814         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3815
3816         pagezero((void *)va);
3817 }
3818
3819 /*
3820  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
3821  *      page by mapping the page into virtual memory and using
3822  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
3823  *      time.
3824  */
3825 void
3826 pmap_copy_page(vm_page_t msrc, vm_page_t mdst)
3827 {
3828         vm_offset_t src = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(msrc));
3829         vm_offset_t dst = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(mdst));
3830
3831         pagecopy((void *)src, (void *)dst);
3832 }
3833
3834 /*
3835  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
3836  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
3837  * be changed upwards or downwards in the future; it
3838  * is only necessary that true be returned for a small
3839  * subset of pmaps for proper page aging.
3840  */
3841 boolean_t
3842 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
3843 {
3844         struct md_page *pvh;
3845         pv_entry_t pv;
3846         int loops = 0;
3847
3848         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
3849                 return FALSE;
3850
3851         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3852         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3853                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
3854                         return TRUE;
3855                 }
3856                 loops++;
3857                 if (loops >= 16)
3858                         break;
3859         }
3860         if (loops < 16) {
3861                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3862                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
3863                         if (PV_PMAP(pv) == pmap)
3864                                 return (TRUE);
3865                         loops++;
3866                         if (loops >= 16)
3867                                 break;
3868                 }
3869         }
3870         return (FALSE);
3871 }
3872
3873 /*
3874  *      pmap_page_wired_mappings:
3875  *
3876  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
3877  *      that are wired.
3878  */
3879 int
3880 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
3881 {
3882         int count;
3883
3884         count = 0;
3885         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3886                 return (count);
3887         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
3888         return (pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)), count));
3889 }
3890
3891 /*
3892  *      pmap_pvh_wired_mappings:
3893  *
3894  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
3895  */
3896 static int
3897 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
3898 {
3899         pmap_t pmap;
3900         pt_entry_t *pte;
3901         pv_entry_t pv;
3902
3903         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3904         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
3905                 pmap = PV_PMAP(pv);
3906                 PMAP_LOCK(pmap);
3907                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
3908                 if ((*pte & PG_W) != 0)
3909                         count++;
3910                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3911         }
3912         return (count);
3913 }
3914
3915 /*
3916  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
3917  * a 2mpage.  Otherwise, returns FALSE.
3918  */
3919 boolean_t
3920 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
3921 {
3922         struct md_page *pvh;
3923
3924         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) != 0)
3925                 return (FALSE);
3926         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3927         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
3928                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3929                 return (!TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list));
3930         } else
3931                 return (TRUE);
3932 }
3933
3934 /*
3935  * Remove all pages from specified address space
3936  * this aids process exit speeds.  Also, this code
3937  * is special cased for current process only, but
3938  * can have the more generic (and slightly slower)
3939  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
3940  * in the case of running down an entire address space.
3941  */
3942 void
3943 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
3944 {
3945         pd_entry_t ptepde;
3946         pt_entry_t *pte, tpte;
3947         vm_page_t free = NULL;
3948         vm_page_t m, mpte, mt;
3949         pv_entry_t pv;
3950         struct md_page *pvh;
3951         struct pv_chunk *pc, *npc;
3952         int field, idx;
3953         int64_t bit;
3954         uint64_t inuse, bitmask;
3955         int allfree;
3956
3957         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
3958                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
3959                 return;
3960         }
3961         vm_page_lock_queues();
3962         PMAP_LOCK(pmap);
3963         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
3964                 allfree = 1;
3965                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
3966                         inuse = (~(pc->pc_map[field])) & pc_freemask[field];
3967                         while (inuse != 0) {
3968                                 bit = bsfq(inuse);
3969                                 bitmask = 1UL << bit;
3970                                 idx = field * 64 + bit;
3971                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
3972                                 inuse &= ~bitmask;
3973
3974                                 pte = pmap_pdpe(pmap, pv->pv_va);
3975                                 ptepde = *pte;
3976                                 pte = pmap_pdpe_to_pde(pte, pv->pv_va);
3977                                 tpte = *pte;
3978                                 if ((tpte & (PG_PS | PG_V)) == PG_V) {
3979                                         ptepde = tpte;
3980                                         pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(tpte &
3981                                             PG_FRAME);
3982                                         pte = &pte[pmap_pte_index(pv->pv_va)];
3983                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
3984                                 }
3985                                 if ((tpte & PG_V) == 0)
3986                                         panic("bad pte");
3987
3988 /*
3989  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
3990  */
3991                                 if (tpte & PG_W) {
3992                                         allfree = 0;
3993                                         continue;
3994                                 }
3995
3996                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
3997                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
3998                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
3999                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4000                                     (uintmax_t)tpte));
4001
4002                                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4003                                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4004                                         (uintmax_t)tpte));
4005
4006                                 pte_clear(pte);
4007
4008                                 /*
4009                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4010                                  */
4011                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4012                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4013                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4014                                                         vm_page_dirty(mt);
4015                                         } else
4016                                                 vm_page_dirty(m);
4017                                 }
4018
4019                                 /* Mark free */
4020                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4021                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4022                                 pv_entry_count--;
4023                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4024                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4025                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4026                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4027                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
4028                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4029                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4030                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4031                                                                 vm_page_flag_clear(mt, PG_WRITEABLE);
4032                                         }
4033                                         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4034                                         if (mpte != NULL) {
4035                                                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
4036                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4037                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4038                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4039                                                 mpte->wire_count = 0;
4040                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4041                                                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
4042                                         }
4043                                 } else {
4044                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4045                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
4046                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
4047                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4048                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4049                                                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
4050                                         }
4051                                 }
4052                                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, ptepde, &free);
4053                         }
4054                 }
4055                 if (allfree) {
4056                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
4057                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
4058                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
4059                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4060                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pc));
4061                         dump_drop_page(m->phys_addr);
4062                         vm_page_unwire(m, 0);
4063                         vm_page_free(m);
4064                 }
4065         }
4066         pmap_invalidate_all(pmap);
4067         vm_page_unlock_queues();
4068         PMAP_UNLOCK(pmap);
4069         pmap_free_zero_pages(free);
4070 }
4071
4072 /*
4073  *      pmap_is_modified:
4074  *
4075  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4076  *      in any physical maps.
4077  */
4078 boolean_t
4079 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4080 {
4081
4082         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
4083                 return (FALSE);
4084         if (pmap_is_modified_pvh(&m->md))
4085                 return (TRUE);
4086         return (pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4087 }
4088
4089 /*
4090  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4091  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4092  * mappings are supported.
4093  */
4094 static boolean_t
4095 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4096 {
4097         pv_entry_t pv;
4098         pt_entry_t *pte;
4099         pmap_t pmap;
4100         boolean_t rv;
4101
4102         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4103         rv = FALSE;
4104         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
4105                 pmap = PV_PMAP(pv);
4106                 PMAP_LOCK(pmap);
4107                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
4108                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4109                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4110                 if (rv)
4111                         break;
4112         }
4113         return (rv);
4114 }
4115
4116 /*
4117  *      pmap_is_prefaultable:
4118  *
4119  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4120  *      for prefault.
4121  */
4122 boolean_t
4123 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4124 {
4125         pd_entry_t *pde;
4126         pt_entry_t *pte;
4127         boolean_t rv;
4128
4129         rv = FALSE;
4130         PMAP_LOCK(pmap);
4131         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4132         if (pde != NULL && (*pde & (PG_PS | PG_V)) == PG_V) {
4133                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, addr);
4134                 rv = (*pte & PG_V) == 0;
4135         }
4136         PMAP_UNLOCK(pmap);
4137         return (rv);
4138 }
4139
4140 /*
4141  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4142  */
4143 void
4144 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4145 {
4146         struct md_page *pvh;
4147         pmap_t pmap;
4148         pv_entry_t next_pv, pv;
4149         pd_entry_t *pde;
4150         pt_entry_t oldpte, *pte;
4151         vm_offset_t va;
4152
4153         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4154             (m->flags & PG_WRITEABLE) == 0)
4155                 return;
4156         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4157         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4158         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, next_pv) {
4159                 va = pv->pv_va;
4160                 pmap = PV_PMAP(pv);
4161                 PMAP_LOCK(pmap);
4162                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4163                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4164                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4165                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4166         }
4167         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4168                 pmap = PV_PMAP(pv);
4169                 PMAP_LOCK(pmap);
4170                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4171                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
4172                     " a 2mpage in page %p's pv list", m));
4173                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, pv->pv_va);
4174 retry:
4175                 oldpte = *pte;
4176                 if (oldpte & PG_RW) {
4177                         if (!atomic_cmpset_long(pte, oldpte, oldpte &
4178                             ~(PG_RW | PG_M)))
4179                                 goto retry;
4180                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
4181                                 vm_page_dirty(m);
4182                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4183                 }
4184                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4185         }
4186         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
4187 }
4188
4189 /*
4190  *      pmap_ts_referenced:
4191  *
4192  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4193  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4194  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4195  *      reference bits set.
4196  *
4197  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
4198  *      should be tested and standardized at some point in the future for
4199  *      optimal aging of shared pages.
4200  */
4201 int
4202 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4203 {
4204         struct md_page *pvh;
4205         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
4206         pmap_t pmap;
4207         pd_entry_t oldpde, *pde;
4208         pt_entry_t *pte;
4209         vm_offset_t va;
4210         int rtval = 0;
4211
4212         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
4213                 return (rtval);
4214         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4215         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4216         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, pvn) {
4217                 va = pv->pv_va;
4218                 pmap = PV_PMAP(pv);
4219                 PMAP_LOCK(pmap);
4220                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4221                 oldpde = *pde;
4222                 if ((oldpde & PG_A) != 0) {
4223                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4224                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4225                                         /*
4226                                          * Remove the mapping to a single page
4227                                          * so that a subsequent access may
4228                                          * repromote.  Since the underlying
4229                                          * page table page is fully populated,
4230                                          * this removal never frees a page
4231                                          * table page.
4232                                          */
4233                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4234                                             PG_PS_FRAME);
4235                                         pmap_remove_page(pmap, va, pde, NULL);
4236                                         rtval++;
4237                                         if (rtval > 4) {
4238                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4239                                                 return (rtval);
4240                                         }
4241                                 }
4242                         }
4243                 }
4244                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4245         }
4246         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
4247                 pvf = pv;
4248                 do {
4249                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
4250                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
4251                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
4252                         pmap = PV_PMAP(pv);
4253                         PMAP_LOCK(pmap);
4254                         pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4255                         KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_ts_referenced:"
4256                             " found a 2mpage in page %p's pv list", m));
4257                         pte = pmap_pde_to_pte(pde, pv->pv_va);
4258                         if ((*pte & PG_A) != 0) {
4259                                 atomic_clear_long(pte, PG_A);
4260                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4261                                 rtval++;
4262                                 if (rtval > 4)
4263                                         pvn = NULL;
4264                         }
4265                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4266                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
4267         }
4268         return (rtval);
4269 }
4270
4271 /*
4272  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
4273  */
4274 void
4275 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
4276 {
4277         struct md_page *pvh;
4278         pmap_t pmap;
4279         pv_entry_t next_pv, pv;
4280         pd_entry_t oldpde, *pde;
4281         pt_entry_t oldpte, *pte;
4282         vm_offset_t va;
4283
4284         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4285                 return;
4286         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4287         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4288         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, next_pv) {
4289                 va = pv->pv_va;
4290                 pmap = PV_PMAP(pv);
4291                 PMAP_LOCK(pmap);
4292                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4293                 oldpde = *pde;
4294                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
4295                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4296                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4297                                         /*
4298                                          * Write protect the mapping to a
4299                                          * single page so that a subsequent
4300                                          * write access may repromote.
4301                                          */
4302                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4303                                             PG_PS_FRAME);
4304                                         pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
4305                                         oldpte = *pte;
4306                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
4307                                                 while (!atomic_cmpset_long(pte,
4308                                                     oldpte,
4309                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
4310                                                         oldpte = *pte;
4311                                                 vm_page_dirty(m);
4312                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
4313                                         }
4314                                 }
4315                         }
4316                 }
4317                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4318         }
4319         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4320                 pmap = PV_PMAP(pv);
4321                 PMAP_LOCK(pmap);
4322                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4323                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
4324                     " a 2mpage in page %p's pv list", m));
4325                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, pv->pv_va);
4326                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4327                         atomic_clear_long(pte, PG_M);
4328                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4329                 }
4330                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4331         }
4332 }
4333
4334 /*
4335  *      pmap_clear_reference:
4336  *
4337  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
4338  */
4339 void
4340 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
4341 {
4342         struct md_page *pvh;
4343         pmap_t pmap;
4344         pv_entry_t next_pv, pv;
4345         pd_entry_t oldpde, *pde;
4346         pt_entry_t *pte;
4347         vm_offset_t va;
4348
4349         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4350                 return;
4351         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4352         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4353         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, next_pv) {
4354                 va = pv->pv_va;
4355                 pmap = PV_PMAP(pv);
4356                 PMAP_LOCK(pmap);
4357                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4358                 oldpde = *pde;
4359                 if ((oldpde & PG_A) != 0) {
4360                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4361                                 /*
4362                                  * Remove the mapping to a single page so
4363                                  * that a subsequent access may repromote.
4364                                  * Since the underlying page table page is
4365                                  * fully populated, this removal never frees
4366                                  * a page table page.
4367                                  */
4368                                 va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4369                                     PG_PS_FRAME);
4370                                 pmap_remove_page(pmap, va, pde, NULL);
4371                         }
4372                 }
4373                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4374         }
4375         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4376                 pmap = PV_PMAP(pv);
4377                 PMAP_LOCK(pmap);
4378                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4379                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_reference: found"
4380                     " a 2mpage in page %p's pv list", m));
4381                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, pv->pv_va);
4382                 if (*pte & PG_A) {
4383                         atomic_clear_long(pte, PG_A);
4384                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4385                 }
4386                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4387         }
4388 }
4389
4390 /*
4391  * Miscellaneous support routines follow
4392  */
4393
4394 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
4395 static __inline void
4396 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
4397 {
4398         u_int opte, npte;
4399
4400         /*
4401          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
4402          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
4403          */
4404         do {
4405                 opte = *(u_int *)pte;
4406                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
4407                 npte |= cache_bits;
4408         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
4409 }
4410
4411 /* Adjust the cache mode for a 2MB page mapped via a PDE. */
4412 static __inline void
4413 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
4414 {
4415         u_int opde, npde;
4416
4417         /*
4418          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
4419          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
4420          */
4421         do {
4422                 opde = *(u_int *)pde;
4423                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
4424                 npde |= cache_bits;
4425         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
4426 }
4427
4428 /*
4429  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
4430  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
4431  * routine is intended to be used for mapping device memory,
4432  * NOT real memory.
4433  */
4434 void *
4435 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
4436 {
4437         vm_offset_t va, offset;
4438         vm_size_t tmpsize;
4439
4440         /*
4441          * If the specified range of physical addresses fits within the direct
4442          * map window, use the direct map. 
4443          */
4444         if (pa < dmaplimit && pa + size < dmaplimit) {
4445                 va = PHYS_TO_DMAP(pa);
4446                 if (!pmap_change_attr(va, size, mode))
4447                         return ((void *)va);
4448         }
4449         offset = pa & PAGE_MASK;
4450         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
4451         va = kmem_alloc_nofault(kernel_map, size);
4452         if (!va)
4453                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
4454         pa = trunc_page(pa);
4455         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
4456                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
4457         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
4458         pmap_invalidate_cache_range(va, va + tmpsize);
4459         return ((void *)(va + offset));
4460 }
4461
4462 void *
4463 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4464 {
4465
4466         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
4467 }
4468
4469 void *
4470 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4471 {
4472
4473         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
4474 }
4475
4476 void
4477 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
4478 {
4479         vm_offset_t base, offset, tmpva;
4480
4481         /* If we gave a direct map region in pmap_mapdev, do nothing */
4482         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS)
4483                 return;
4484         base = trunc_page(va);
4485         offset = va & PAGE_MASK;
4486         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
4487         for (tmpva = base; tmpva < (base + size); tmpva += PAGE_SIZE)
4488                 pmap_kremove(tmpva);
4489         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, tmpva);
4490         kmem_free(kernel_map, base, size);
4491 }
4492
4493 /*
4494  * Tries to demote a 1GB page mapping.
4495  */
4496 static boolean_t
4497 pmap_demote_pdpe(pmap_t pmap, pdp_entry_t *pdpe, vm_offset_t va)
4498 {
4499         pdp_entry_t newpdpe, oldpdpe;
4500         pd_entry_t *firstpde, newpde, *pde;
4501         vm_paddr_t mpdepa;
4502         vm_page_t mpde;
4503
4504         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4505         oldpdpe = *pdpe;
4506         KASSERT((oldpdpe & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
4507             ("pmap_demote_pdpe: oldpdpe is missing PG_PS and/or PG_V"));
4508         if ((mpde = vm_page_alloc(NULL, va >> PDPSHIFT, VM_ALLOC_INTERRUPT |
4509             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
4510                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pdpe: failure for va %#lx"
4511                     " in pmap %p", va, pmap);
4512                 return (FALSE);
4513         }
4514         mpdepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpde);
4515         firstpde = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(mpdepa);
4516         newpdpe = mpdepa | PG_M | PG_A | (oldpdpe & PG_U) | PG_RW | PG_V;
4517         KASSERT((oldpdpe & PG_A) != 0,
4518             ("pmap_demote_pdpe: oldpdpe is missing PG_A"));
4519         KASSERT((oldpdpe & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
4520             ("pmap_demote_pdpe: oldpdpe is missing PG_M"));
4521         newpde = oldpdpe;
4522
4523         /*
4524          * Initialize the page directory page.
4525          */
4526         for (pde = firstpde; pde < firstpde + NPDEPG; pde++) {
4527                 *pde = newpde;
4528                 newpde += NBPDR;
4529         }
4530
4531         /*
4532          * Demote the mapping.
4533          */
4534         *pdpe = newpdpe;
4535
4536         /*
4537          * Invalidate a stale recursive mapping of the page directory page.
4538          */
4539         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopde(va));
4540
4541         pmap_pdpe_demotions++;
4542         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pdpe: success for va %#lx"
4543             " in pmap %p", va, pmap);
4544         return (TRUE);
4545 }
4546
4547 /*
4548  * Sets the memory attribute for the specified page.
4549  */
4550 void
4551 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
4552 {
4553
4554         m->md.pat_mode = ma;
4555
4556         /*
4557          * If "m" is a normal page, update its direct mapping.  This update
4558          * can be relied upon to perform any cache operations that are
4559          * required for data coherence.
4560          */
4561         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4562             pmap_change_attr(PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m)), PAGE_SIZE,
4563             m->md.pat_mode))
4564                 panic("memory attribute change on the direct map failed");
4565 }
4566
4567 /*
4568  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
4569  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
4570  * completely contained within either the direct map or the kernel map.  If
4571  * the virtual address range is contained within the kernel map, then the
4572  * memory type for each of the corresponding ranges of the direct map is also
4573  * changed.  (The corresponding ranges of the direct map are those ranges that
4574  * map the same physical pages as the specified virtual address range.)  These
4575  * changes to the direct map are necessary because Intel describes the
4576  * behavior of their processors as "undefined" if two or more mappings to the
4577  * same physical page have different memory types.
4578  *
4579  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
4580  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
4581  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
4582  * there was insufficient memory available to complete the change.  In the
4583  * latter case, the memory type may have been changed on some part of the
4584  * virtual address range or the direct map.
4585  */
4586 int
4587 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
4588 {
4589         int error;
4590
4591         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
4592         error = pmap_change_attr_locked(va, size, mode);
4593         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4594         return (error);
4595 }
4596
4597 static int
4598 pmap_change_attr_locked(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
4599 {
4600         vm_offset_t base, offset, tmpva;
4601         vm_paddr_t pa_start, pa_end;
4602         pdp_entry_t *pdpe;
4603         pd_entry_t *pde;
4604         pt_entry_t *pte;
4605         int cache_bits_pte, cache_bits_pde, error;
4606         boolean_t changed;
4607
4608         PMAP_LOCK_ASSERT(kernel_pmap, MA_OWNED);
4609         base = trunc_page(va);
4610         offset = va & PAGE_MASK;
4611         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
4612
4613         /*
4614          * Only supported on kernel virtual addresses, including the direct
4615          * map but excluding the recursive map.
4616          */
4617         if (base < DMAP_MIN_ADDRESS)
4618                 return (EINVAL);
4619
4620         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
4621         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
4622         changed = FALSE;
4623
4624         /*
4625          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down 2MB pages
4626          * into 4KB pages if required.
4627          */
4628         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
4629                 pdpe = pmap_pdpe(kernel_pmap, tmpva);
4630                 if (*pdpe == 0)
4631                         return (EINVAL);
4632                 if (*pdpe & PG_PS) {
4633                         /*
4634                          * If the current 1GB page already has the required
4635                          * memory type, then we need not demote this page. Just
4636                          * increment tmpva to the next 1GB page frame.
4637                          */
4638                         if ((*pdpe & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
4639                                 tmpva = trunc_1gpage(tmpva) + NBPDP;
4640                                 continue;
4641                         }
4642
4643                         /*
4644                          * If the current offset aligns with a 1GB page frame
4645                          * and there is at least 1GB left within the range, then
4646                          * we need not break down this page into 2MB pages.
4647                          */
4648                         if ((tmpva & PDPMASK) == 0 &&
4649                             tmpva + PDPMASK < base + size) {
4650                                 tmpva += NBPDP;
4651                                 continue;
4652                         }
4653                         if (!pmap_demote_pdpe(kernel_pmap, pdpe, tmpva))
4654                                 return (ENOMEM);
4655                 }
4656                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, tmpva);
4657                 if (*pde == 0)
4658                         return (EINVAL);
4659                 if (*pde & PG_PS) {
4660                         /*
4661                          * If the current 2MB page already has the required
4662                          * memory type, then we need not demote this page. Just
4663                          * increment tmpva to the next 2MB page frame.
4664                          */
4665                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
4666                                 tmpva = trunc_2mpage(tmpva) + NBPDR;
4667                                 continue;
4668                         }
4669
4670                         /*
4671                          * If the current offset aligns with a 2MB page frame
4672                          * and there is at least 2MB left within the range, then
4673                          * we need not break down this page into 4KB pages.
4674                          */
4675                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
4676                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
4677                                 tmpva += NBPDR;
4678                                 continue;
4679                         }
4680                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva))
4681                                 return (ENOMEM);
4682                 }
4683                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, tmpva);
4684                 if (*pte == 0)
4685                         return (EINVAL);
4686                 tmpva += PAGE_SIZE;
4687         }
4688         error = 0;
4689
4690         /*
4691          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
4692          * cache mode if required.
4693          */
4694         pa_start = pa_end = 0;
4695         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
4696                 pdpe = pmap_pdpe(kernel_pmap, tmpva);
4697                 if (*pdpe & PG_PS) {
4698                         if ((*pdpe & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
4699                                 pmap_pde_attr(pdpe, cache_bits_pde);
4700                                 changed = TRUE;
4701                         }
4702                         if (tmpva >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
4703                                 if (pa_start == pa_end) {
4704                                         /* Start physical address run. */
4705                                         pa_start = *pdpe & PG_PS_FRAME;
4706                                         pa_end = pa_start + NBPDP;
4707                                 } else if (pa_end == (*pdpe & PG_PS_FRAME))
4708                                         pa_end += NBPDP;
4709                                 else {
4710                                         /* Run ended, update direct map. */
4711                                         error = pmap_change_attr_locked(
4712                                             PHYS_TO_DMAP(pa_start),
4713                                             pa_end - pa_start, mode);
4714                                         if (error != 0)
4715                                                 break;
4716                                         /* Start physical address run. */
4717                                         pa_start = *pdpe & PG_PS_FRAME;
4718                                         pa_end = pa_start + NBPDP;
4719                                 }
4720                         }
4721                         tmpva = trunc_1gpage(tmpva) + NBPDP;
4722                         continue;
4723                 }
4724                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, tmpva);
4725                 if (*pde & PG_PS) {
4726                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
4727                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
4728                                 changed = TRUE;
4729                         }
4730                         if (tmpva >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
4731                                 if (pa_start == pa_end) {
4732                                         /* Start physical address run. */
4733                                         pa_start = *pde & PG_PS_FRAME;
4734                                         pa_end = pa_start + NBPDR;
4735                                 } else if (pa_end == (*pde & PG_PS_FRAME))
4736                                         pa_end += NBPDR;
4737                                 else {
4738                                         /* Run ended, update direct map. */
4739                                         error = pmap_change_attr_locked(
4740                                             PHYS_TO_DMAP(pa_start),
4741                                             pa_end - pa_start, mode);
4742                                         if (error != 0)
4743                                                 break;
4744                                         /* Start physical address run. */
4745                                         pa_start = *pde & PG_PS_FRAME;
4746                                         pa_end = pa_start + NBPDR;
4747                                 }
4748                         }
4749                         tmpva = trunc_2mpage(tmpva) + NBPDR;
4750                 } else {
4751                         pte = pmap_pde_to_pte(pde, tmpva);
4752                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
4753                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
4754                                 changed = TRUE;
4755                         }
4756                         if (tmpva >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
4757                                 if (pa_start == pa_end) {
4758                                         /* Start physical address run. */
4759                                         pa_start = *pte & PG_FRAME;
4760                                         pa_end = pa_start + PAGE_SIZE;
4761                                 } else if (pa_end == (*pte & PG_FRAME))
4762                                         pa_end += PAGE_SIZE;
4763                                 else {
4764                                         /* Run ended, update direct map. */
4765                                         error = pmap_change_attr_locked(
4766                                             PHYS_TO_DMAP(pa_start),
4767                                             pa_end - pa_start, mode);
4768                                         if (error != 0)
4769                                                 break;
4770                                         /* Start physical address run. */
4771                                         pa_start = *pte & PG_FRAME;
4772                                         pa_end = pa_start + PAGE_SIZE;
4773                                 }
4774                         }
4775                         tmpva += PAGE_SIZE;
4776                 }
4777         }
4778         if (error == 0 && pa_start != pa_end)
4779                 error = pmap_change_attr_locked(PHYS_TO_DMAP(pa_start),
4780                     pa_end - pa_start, mode);
4781
4782         /*
4783          * Flush CPU caches if required to make sure any data isn't cached that
4784          * shouldn't be, etc.
4785          */
4786         if (changed) {
4787                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
4788                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva);
4789         }
4790         return (error);
4791 }
4792
4793 /*
4794  * Demotes any mapping within the direct map region that covers more than the
4795  * specified range of physical addresses.  This range's size must be a power
4796  * of two and its starting address must be a multiple of its size.  Since the
4797  * demotion does not change any attributes of the mapping, a TLB invalidation
4798  * is not mandatory.  The caller may, however, request a TLB invalidation.
4799  */
4800 void
4801 pmap_demote_DMAP(vm_paddr_t base, vm_size_t len, boolean_t invalidate)
4802 {
4803         pdp_entry_t *pdpe;
4804         pd_entry_t *pde;
4805         vm_offset_t va;
4806         boolean_t changed;
4807
4808         if (len == 0)
4809                 return;
4810         KASSERT(powerof2(len), ("pmap_demote_DMAP: len is not a power of 2"));
4811         KASSERT((base & (len - 1)) == 0,
4812             ("pmap_demote_DMAP: base is not a multiple of len"));
4813         if (len < NBPDP && base < dmaplimit) {
4814                 va = PHYS_TO_DMAP(base);
4815                 changed = FALSE;
4816                 PMAP_LOCK(kernel_pmap);
4817                 pdpe = pmap_pdpe(kernel_pmap, va);
4818                 if ((*pdpe & PG_V) == 0)
4819                         panic("pmap_demote_DMAP: invalid PDPE");
4820                 if ((*pdpe & PG_PS) != 0) {
4821                         if (!pmap_demote_pdpe(kernel_pmap, pdpe, va))
4822                                 panic("pmap_demote_DMAP: PDPE failed");
4823                         changed = TRUE;
4824                 }
4825                 if (len < NBPDR) {
4826                         pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, va);
4827                         if ((*pde & PG_V) == 0)
4828                                 panic("pmap_demote_DMAP: invalid PDE");
4829                         if ((*pde & PG_PS) != 0) {
4830                                 if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, va))
4831                                         panic("pmap_demote_DMAP: PDE failed");
4832                                 changed = TRUE;
4833                         }
4834                 }
4835                 if (changed && invalidate)
4836                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
4837                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4838         }
4839 }
4840
4841 /*
4842  * perform the pmap work for mincore
4843  */
4844 int
4845 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4846 {
4847         pd_entry_t *pdep;
4848         pt_entry_t pte;
4849         vm_paddr_t pa;
4850         vm_page_t m;
4851         int val = 0;
4852         
4853         PMAP_LOCK(pmap);
4854         pdep = pmap_pde(pmap, addr);
4855         if (pdep != NULL && (*pdep & PG_V)) {
4856                 if (*pdep & PG_PS) {
4857                         pte = *pdep;
4858                         val = MINCORE_SUPER;
4859                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
4860                         pa = ((*pdep & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
4861                             PG_FRAME;
4862                 } else {
4863                         pte = *pmap_pde_to_pte(pdep, addr);
4864                         pa = pte & PG_FRAME;
4865                 }
4866         } else {
4867                 pte = 0;
4868                 pa = 0;
4869         }
4870         PMAP_UNLOCK(pmap);
4871
4872         if (pte != 0) {
4873                 val |= MINCORE_INCORE;
4874                 if ((pte & PG_MANAGED) == 0)
4875                         return val;
4876
4877                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
4878
4879                 /*
4880                  * Modified by us
4881                  */
4882                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
4883                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4884                 else {
4885                         /*
4886                          * Modified by someone else
4887                          */
4888                         vm_page_lock_queues();
4889                         if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
4890                                 val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4891                         vm_page_unlock_queues();
4892                 }
4893                 /*
4894                  * Referenced by us
4895                  */
4896                 if (pte & PG_A)
4897                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4898                 else {
4899                         /*
4900                          * Referenced by someone else
4901                          */
4902                         vm_page_lock_queues();
4903                         if ((m->flags & PG_REFERENCED) ||
4904                             pmap_ts_referenced(m)) {
4905                                 val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4906                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
4907                         }
4908                         vm_page_unlock_queues();
4909                 }
4910         } 
4911         return val;
4912 }
4913
4914 void
4915 pmap_activate(struct thread *td)
4916 {
4917         pmap_t  pmap, oldpmap;
4918         u_int64_t  cr3;
4919
4920         critical_enter();
4921         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
4922         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
4923 #ifdef SMP
4924         atomic_clear_int(&oldpmap->pm_active, PCPU_GET(cpumask));
4925         atomic_set_int(&pmap->pm_active, PCPU_GET(cpumask));
4926 #else
4927         oldpmap->pm_active &= ~PCPU_GET(cpumask);
4928         pmap->pm_active |= PCPU_GET(cpumask);
4929 #endif
4930         cr3 = DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pmap->pm_pml4);
4931         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
4932         load_cr3(cr3);
4933         PCPU_SET(curpmap, pmap);
4934         critical_exit();
4935 }
4936
4937 void
4938 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
4939 {
4940 }
4941
4942 /*
4943  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
4944  *      different alignment might result in more superpage mappings.
4945  */
4946 void
4947 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
4948     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
4949 {
4950         vm_offset_t superpage_offset;
4951
4952         if (size < NBPDR)
4953                 return;
4954         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
4955                 offset += ptoa(object->pg_color);
4956         superpage_offset = offset & PDRMASK;
4957         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
4958             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
4959                 return;
4960         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
4961                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
4962         else
4963                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
4964 }