]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/amd64/amd64/pmap.c
Correct an error in the new pmap_collect(), thus only affecting HEAD.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / amd64 / amd64 / pmap.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 2003 Peter Wemm
9  * All rights reserved.
10  * Copyright (c) 2005 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_msgbuf.h"
109 #include "opt_pmap.h"
110
111 #include <sys/param.h>
112 #include <sys/systm.h>
113 #include <sys/kernel.h>
114 #include <sys/lock.h>
115 #include <sys/malloc.h>
116 #include <sys/mman.h>
117 #include <sys/msgbuf.h>
118 #include <sys/mutex.h>
119 #include <sys/proc.h>
120 #include <sys/sx.h>
121 #include <sys/vmmeter.h>
122 #include <sys/sched.h>
123 #include <sys/sysctl.h>
124 #ifdef SMP
125 #include <sys/smp.h>
126 #endif
127
128 #include <vm/vm.h>
129 #include <vm/vm_param.h>
130 #include <vm/vm_kern.h>
131 #include <vm/vm_page.h>
132 #include <vm/vm_map.h>
133 #include <vm/vm_object.h>
134 #include <vm/vm_extern.h>
135 #include <vm/vm_pageout.h>
136 #include <vm/vm_pager.h>
137 #include <vm/uma.h>
138
139 #include <machine/cpu.h>
140 #include <machine/cputypes.h>
141 #include <machine/md_var.h>
142 #include <machine/pcb.h>
143 #include <machine/specialreg.h>
144 #ifdef SMP
145 #include <machine/smp.h>
146 #endif
147
148 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
149 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
150 #endif
151
152 #if defined(DIAGNOSTIC)
153 #define PMAP_DIAGNOSTIC
154 #endif
155
156 #if !defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
157 #define PMAP_INLINE __inline
158 #else
159 #define PMAP_INLINE
160 #endif
161
162 #define PV_STATS
163 #ifdef PV_STATS
164 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
165 #else
166 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
167 #endif
168
169 struct pmap kernel_pmap_store;
170
171 vm_paddr_t avail_start;         /* PA of first available physical page */
172 vm_paddr_t avail_end;           /* PA of last available physical page */
173 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
174 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
175
176 static int nkpt;
177 static int ndmpdp;
178 static vm_paddr_t dmaplimit;
179 vm_offset_t kernel_vm_end;
180 pt_entry_t pg_nx;
181
182 static u_int64_t        KPTphys;        /* phys addr of kernel level 1 */
183 static u_int64_t        KPDphys;        /* phys addr of kernel level 2 */
184 u_int64_t               KPDPphys;       /* phys addr of kernel level 3 */
185 u_int64_t               KPML4phys;      /* phys addr of kernel level 4 */
186
187 static u_int64_t        DMPDphys;       /* phys addr of direct mapped level 2 */
188 static u_int64_t        DMPDPphys;      /* phys addr of direct mapped level 3 */
189
190 /*
191  * Data for the pv entry allocation mechanism
192  */
193 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
194 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
195
196 /*
197  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
198  */
199 pt_entry_t *CMAP1 = 0;
200 caddr_t CADDR1 = 0;
201 struct msgbuf *msgbufp = 0;
202
203 /*
204  * Crashdump maps.
205  */
206 static caddr_t crashdumpmap;
207
208 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
209 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t locked_pmap, int try);
210 static void     pmap_clear_ptes(vm_page_t m, long bit);
211
212 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
213     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
214 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq,
215                 vm_offset_t sva, pd_entry_t ptepde);
216 static void pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde);
217 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
218                 vm_offset_t va);
219 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
220 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
221     vm_page_t m);
222
223 static vm_page_t pmap_allocpde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags);
224 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags);
225
226 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex, int flags);
227 static int _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
228 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, pd_entry_t);
229 static vm_offset_t pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr);
230
231 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
232 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
233
234 /*
235  * Move the kernel virtual free pointer to the next
236  * 2MB.  This is used to help improve performance
237  * by using a large (2MB) page for much of the kernel
238  * (.text, .data, .bss)
239  */
240 static vm_offset_t
241 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
242 {
243         vm_offset_t newaddr = addr;
244
245         newaddr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
246         return newaddr;
247 }
248
249 /********************/
250 /* Inline functions */
251 /********************/
252
253 /* Return a non-clipped PD index for a given VA */
254 static __inline vm_pindex_t
255 pmap_pde_pindex(vm_offset_t va)
256 {
257         return va >> PDRSHIFT;
258 }
259
260
261 /* Return various clipped indexes for a given VA */
262 static __inline vm_pindex_t
263 pmap_pte_index(vm_offset_t va)
264 {
265
266         return ((va >> PAGE_SHIFT) & ((1ul << NPTEPGSHIFT) - 1));
267 }
268
269 static __inline vm_pindex_t
270 pmap_pde_index(vm_offset_t va)
271 {
272
273         return ((va >> PDRSHIFT) & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1));
274 }
275
276 static __inline vm_pindex_t
277 pmap_pdpe_index(vm_offset_t va)
278 {
279
280         return ((va >> PDPSHIFT) & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
281 }
282
283 static __inline vm_pindex_t
284 pmap_pml4e_index(vm_offset_t va)
285 {
286
287         return ((va >> PML4SHIFT) & ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1));
288 }
289
290 /* Return a pointer to the PML4 slot that corresponds to a VA */
291 static __inline pml4_entry_t *
292 pmap_pml4e(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
293 {
294
295         if (!pmap)
296                 return NULL;
297         return (&pmap->pm_pml4[pmap_pml4e_index(va)]);
298 }
299
300 /* Return a pointer to the PDP slot that corresponds to a VA */
301 static __inline pdp_entry_t *
302 pmap_pml4e_to_pdpe(pml4_entry_t *pml4e, vm_offset_t va)
303 {
304         pdp_entry_t *pdpe;
305
306         pdpe = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4e & PG_FRAME);
307         return (&pdpe[pmap_pdpe_index(va)]);
308 }
309
310 /* Return a pointer to the PDP slot that corresponds to a VA */
311 static __inline pdp_entry_t *
312 pmap_pdpe(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
313 {
314         pml4_entry_t *pml4e;
315
316         pml4e = pmap_pml4e(pmap, va);
317         if (pml4e == NULL || (*pml4e & PG_V) == 0)
318                 return NULL;
319         return (pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, va));
320 }
321
322 /* Return a pointer to the PD slot that corresponds to a VA */
323 static __inline pd_entry_t *
324 pmap_pdpe_to_pde(pdp_entry_t *pdpe, vm_offset_t va)
325 {
326         pd_entry_t *pde;
327
328         pde = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pdpe & PG_FRAME);
329         return (&pde[pmap_pde_index(va)]);
330 }
331
332 /* Return a pointer to the PD slot that corresponds to a VA */
333 static __inline pd_entry_t *
334 pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
335 {
336         pdp_entry_t *pdpe;
337
338         pdpe = pmap_pdpe(pmap, va);
339         if (pdpe == NULL || (*pdpe & PG_V) == 0)
340                  return NULL;
341         return (pmap_pdpe_to_pde(pdpe, va));
342 }
343
344 /* Return a pointer to the PT slot that corresponds to a VA */
345 static __inline pt_entry_t *
346 pmap_pde_to_pte(pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
347 {
348         pt_entry_t *pte;
349
350         pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pde & PG_FRAME);
351         return (&pte[pmap_pte_index(va)]);
352 }
353
354 /* Return a pointer to the PT slot that corresponds to a VA */
355 static __inline pt_entry_t *
356 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
357 {
358         pd_entry_t *pde;
359
360         pde = pmap_pde(pmap, va);
361         if (pde == NULL || (*pde & PG_V) == 0)
362                 return NULL;
363         if ((*pde & PG_PS) != 0)        /* compat with i386 pmap_pte() */
364                 return ((pt_entry_t *)pde);
365         return (pmap_pde_to_pte(pde, va));
366 }
367
368
369 static __inline pt_entry_t *
370 pmap_pte_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *ptepde)
371 {
372         pd_entry_t *pde;
373
374         pde = pmap_pde(pmap, va);
375         if (pde == NULL || (*pde & PG_V) == 0)
376                 return NULL;
377         *ptepde = *pde;
378         if ((*pde & PG_PS) != 0)        /* compat with i386 pmap_pte() */
379                 return ((pt_entry_t *)pde);
380         return (pmap_pde_to_pte(pde, va));
381 }
382
383
384 PMAP_INLINE pt_entry_t *
385 vtopte(vm_offset_t va)
386 {
387         u_int64_t mask = ((1ul << (NPTEPGSHIFT + NPDEPGSHIFT + NPDPEPGSHIFT + NPML4EPGSHIFT)) - 1);
388
389         return (PTmap + ((va >> PAGE_SHIFT) & mask));
390 }
391
392 static __inline pd_entry_t *
393 vtopde(vm_offset_t va)
394 {
395         u_int64_t mask = ((1ul << (NPDEPGSHIFT + NPDPEPGSHIFT + NPML4EPGSHIFT)) - 1);
396
397         return (PDmap + ((va >> PDRSHIFT) & mask));
398 }
399
400 static u_int64_t
401 allocpages(int n)
402 {
403         u_int64_t ret;
404
405         ret = avail_start;
406         bzero((void *)ret, n * PAGE_SIZE);
407         avail_start += n * PAGE_SIZE;
408         return (ret);
409 }
410
411 static void
412 create_pagetables(void)
413 {
414         int i;
415
416         /* Allocate pages */
417         KPTphys = allocpages(NKPT);
418         KPML4phys = allocpages(1);
419         KPDPphys = allocpages(NKPML4E);
420         KPDphys = allocpages(NKPDPE);
421
422         ndmpdp = (ptoa(Maxmem) + NBPDP - 1) >> PDPSHIFT;
423         if (ndmpdp < 4)         /* Minimum 4GB of dirmap */
424                 ndmpdp = 4;
425         DMPDPphys = allocpages(NDMPML4E);
426         DMPDphys = allocpages(ndmpdp);
427         dmaplimit = (vm_paddr_t)ndmpdp << PDPSHIFT;
428
429         /* Fill in the underlying page table pages */
430         /* Read-only from zero to physfree */
431         /* XXX not fully used, underneath 2M pages */
432         for (i = 0; (i << PAGE_SHIFT) < avail_start; i++) {
433                 ((pt_entry_t *)KPTphys)[i] = i << PAGE_SHIFT;
434                 ((pt_entry_t *)KPTphys)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_G;
435         }
436
437         /* Now map the page tables at their location within PTmap */
438         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
439                 ((pd_entry_t *)KPDphys)[i] = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
440                 ((pd_entry_t *)KPDphys)[i] |= PG_RW | PG_V;
441         }
442
443         /* Map from zero to end of allocations under 2M pages */
444         /* This replaces some of the KPTphys entries above */
445         for (i = 0; (i << PDRSHIFT) < avail_start; i++) {
446                 ((pd_entry_t *)KPDphys)[i] = i << PDRSHIFT;
447                 ((pd_entry_t *)KPDphys)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_PS | PG_G;
448         }
449
450         /* And connect up the PD to the PDP */
451         for (i = 0; i < NKPDPE; i++) {
452                 ((pdp_entry_t *)KPDPphys)[i + KPDPI] = KPDphys + (i << PAGE_SHIFT);
453                 ((pdp_entry_t *)KPDPphys)[i + KPDPI] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
454         }
455
456
457         /* Now set up the direct map space using 2MB pages */
458         for (i = 0; i < NPDEPG * ndmpdp; i++) {
459                 ((pd_entry_t *)DMPDphys)[i] = (vm_paddr_t)i << PDRSHIFT;
460                 ((pd_entry_t *)DMPDphys)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_PS | PG_G;
461         }
462
463         /* And the direct map space's PDP */
464         for (i = 0; i < ndmpdp; i++) {
465                 ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] = DMPDphys + (i << PAGE_SHIFT);
466                 ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
467         }
468
469         /* And recursively map PML4 to itself in order to get PTmap */
470         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[PML4PML4I] = KPML4phys;
471         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[PML4PML4I] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
472
473         /* Connect the Direct Map slot up to the PML4 */
474         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[DMPML4I] = DMPDPphys;
475         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[DMPML4I] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
476
477         /* Connect the KVA slot up to the PML4 */
478         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[KPML4I] = KPDPphys;
479         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[KPML4I] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
480 }
481
482 /*
483  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
484  *
485  *      On amd64 this is called after mapping has already been enabled
486  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
487  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
488  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
489  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
490  *      (physical) address starting relative to 0]
491  */
492 void
493 pmap_bootstrap(vm_paddr_t *firstaddr)
494 {
495         vm_offset_t va;
496         pt_entry_t *pte, *unused;
497
498         avail_start = *firstaddr;
499
500         /*
501          * Create an initial set of page tables to run the kernel in.
502          */
503         create_pagetables();
504         *firstaddr = avail_start;
505
506         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + avail_start;
507         virtual_avail = pmap_kmem_choose(virtual_avail);
508
509         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
510
511
512         /* XXX do %cr0 as well */
513         load_cr4(rcr4() | CR4_PGE | CR4_PSE);
514         load_cr3(KPML4phys);
515
516         /*
517          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
518          */
519         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
520         kernel_pmap->pm_pml4 = (pdp_entry_t *) (KERNBASE + KPML4phys);
521         kernel_pmap->pm_active = -1;    /* don't allow deactivation */
522         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
523         nkpt = NKPT;
524
525         /*
526          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
527          * mapping of pages.
528          */
529 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
530         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
531
532         va = virtual_avail;
533         pte = vtopte(va);
534
535         /*
536          * CMAP1 is only used for the memory test.
537          */
538         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
539
540         /*
541          * Crashdump maps.
542          */
543         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
544
545         /*
546          * msgbufp is used to map the system message buffer.
547          */
548         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
549
550         virtual_avail = va;
551
552         *CMAP1 = 0;
553
554         invltlb();
555
556         /* Initialize the PAT MSR. */
557         pmap_init_pat();
558 }
559
560 /*
561  * Setup the PAT MSR.
562  */
563 void
564 pmap_init_pat(void)
565 {
566         uint64_t pat_msr;
567
568         /* Bail if this CPU doesn't implement PAT. */
569         if (!(cpu_feature & CPUID_PAT))
570                 panic("no PAT??");
571
572 #ifdef PAT_WORKS
573         /*
574          * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC, and UC-.
575          * Program 4 and 5 as WP and WC.
576          * Leave 6 and 7 as UC and UC-.
577          */
578         pat_msr = rdmsr(MSR_PAT);
579         pat_msr &= ~(PAT_MASK(4) | PAT_MASK(5));
580         pat_msr |= PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_PROTECTED) |
581             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_COMBINING);
582 #else
583         /*
584          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
585          * PAT entries.  Thus, just replace PAT Index 2 with WC instead
586          * of UC-.
587          *
588          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
589          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
590          * or Mode C Paging)
591          *
592          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
593          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
594          */
595         pat_msr = rdmsr(MSR_PAT);
596         pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
597         pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
598 #endif
599         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
600 }
601
602 /*
603  *      Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
604  */
605 void
606 pmap_page_init(vm_page_t m)
607 {
608
609         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
610         m->md.pv_list_count = 0;
611 }
612
613 /*
614  *      Initialize the pmap module.
615  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
616  *      system needs to map virtual memory.
617  */
618 void
619 pmap_init(void)
620 {
621
622         /*
623          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
624          * high water mark so that the system can recover from excessive
625          * numbers of pv entries.
626          */
627         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
628         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + cnt.v_page_count;
629         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
630         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
631 }
632
633 SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
634 static int
635 pmap_pventry_proc(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
636 {
637         int error;
638
639         error = sysctl_handle_int(oidp, oidp->oid_arg1, oidp->oid_arg2, req);
640         if (error == 0 && req->newptr) {
641                 shpgperproc = (pv_entry_max - cnt.v_page_count) / maxproc;
642                 pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
643         }
644         return (error);
645 }
646 SYSCTL_PROC(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW, 
647     &pv_entry_max, 0, pmap_pventry_proc, "IU", "Max number of PV entries");
648
649 static int
650 pmap_shpgperproc_proc(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
651 {
652         int error;
653
654         error = sysctl_handle_int(oidp, oidp->oid_arg1, oidp->oid_arg2, req);
655         if (error == 0 && req->newptr) {
656                 pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + cnt.v_page_count;
657                 pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
658         }
659         return (error);
660 }
661 SYSCTL_PROC(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW, 
662     &shpgperproc, 0, pmap_shpgperproc_proc, "IU", "Page share factor per proc");
663
664
665 /***************************************************
666  * Low level helper routines.....
667  ***************************************************/
668
669 #ifdef SMP
670 /*
671  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
672  */
673 void
674 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
675 {
676         u_int cpumask;
677         u_int other_cpus;
678
679         if (smp_started) {
680                 if (!(read_rflags() & PSL_I))
681                         panic("%s: interrupts disabled", __func__);
682                 mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
683         } else
684                 critical_enter();
685         /*
686          * We need to disable interrupt preemption but MUST NOT have
687          * interrupts disabled here.
688          * XXX we may need to hold schedlock to get a coherent pm_active
689          * XXX critical sections disable interrupts again
690          */
691         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
692                 invlpg(va);
693                 smp_invlpg(va);
694         } else {
695                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
696                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
697                 if (pmap->pm_active & cpumask)
698                         invlpg(va);
699                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
700                         smp_masked_invlpg(pmap->pm_active & other_cpus, va);
701         }
702         if (smp_started)
703                 mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
704         else
705                 critical_exit();
706 }
707
708 void
709 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
710 {
711         u_int cpumask;
712         u_int other_cpus;
713         vm_offset_t addr;
714
715         if (smp_started) {
716                 if (!(read_rflags() & PSL_I))
717                         panic("%s: interrupts disabled", __func__);
718                 mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
719         } else
720                 critical_enter();
721         /*
722          * We need to disable interrupt preemption but MUST NOT have
723          * interrupts disabled here.
724          * XXX we may need to hold schedlock to get a coherent pm_active
725          * XXX critical sections disable interrupts again
726          */
727         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
728                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
729                         invlpg(addr);
730                 smp_invlpg_range(sva, eva);
731         } else {
732                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
733                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
734                 if (pmap->pm_active & cpumask)
735                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
736                                 invlpg(addr);
737                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
738                         smp_masked_invlpg_range(pmap->pm_active & other_cpus,
739                             sva, eva);
740         }
741         if (smp_started)
742                 mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
743         else
744                 critical_exit();
745 }
746
747 void
748 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
749 {
750         u_int cpumask;
751         u_int other_cpus;
752
753         if (smp_started) {
754                 if (!(read_rflags() & PSL_I))
755                         panic("%s: interrupts disabled", __func__);
756                 mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
757         } else
758                 critical_enter();
759         /*
760          * We need to disable interrupt preemption but MUST NOT have
761          * interrupts disabled here.
762          * XXX we may need to hold schedlock to get a coherent pm_active
763          * XXX critical sections disable interrupts again
764          */
765         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
766                 invltlb();
767                 smp_invltlb();
768         } else {
769                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
770                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
771                 if (pmap->pm_active & cpumask)
772                         invltlb();
773                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
774                         smp_masked_invltlb(pmap->pm_active & other_cpus);
775         }
776         if (smp_started)
777                 mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
778         else
779                 critical_exit();
780 }
781
782 void
783 pmap_invalidate_cache(void)
784 {
785
786         if (smp_started) {
787                 if (!(read_rflags() & PSL_I))
788                         panic("%s: interrupts disabled", __func__);
789                 mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
790         } else
791                 critical_enter();
792         /*
793          * We need to disable interrupt preemption but MUST NOT have
794          * interrupts disabled here.
795          * XXX we may need to hold schedlock to get a coherent pm_active
796          * XXX critical sections disable interrupts again
797          */
798         wbinvd();
799         smp_cache_flush();
800         if (smp_started)
801                 mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
802         else
803                 critical_exit();
804 }
805 #else /* !SMP */
806 /*
807  * Normal, non-SMP, invalidation functions.
808  * We inline these within pmap.c for speed.
809  */
810 PMAP_INLINE void
811 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
812 {
813
814         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
815                 invlpg(va);
816 }
817
818 PMAP_INLINE void
819 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
820 {
821         vm_offset_t addr;
822
823         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
824                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
825                         invlpg(addr);
826 }
827
828 PMAP_INLINE void
829 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
830 {
831
832         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
833                 invltlb();
834 }
835
836 PMAP_INLINE void
837 pmap_invalidate_cache(void)
838 {
839
840         wbinvd();
841 }
842 #endif /* !SMP */
843
844 /*
845  * Are we current address space or kernel?
846  */
847 static __inline int
848 pmap_is_current(pmap_t pmap)
849 {
850         return (pmap == kernel_pmap ||
851             (pmap->pm_pml4[PML4PML4I] & PG_FRAME) == (PML4pml4e[0] & PG_FRAME));
852 }
853
854 /*
855  *      Routine:        pmap_extract
856  *      Function:
857  *              Extract the physical page address associated
858  *              with the given map/virtual_address pair.
859  */
860 vm_paddr_t 
861 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
862 {
863         vm_paddr_t rtval;
864         pt_entry_t *pte;
865         pd_entry_t pde, *pdep;
866
867         rtval = 0;
868         PMAP_LOCK(pmap);
869         pdep = pmap_pde(pmap, va);
870         if (pdep != NULL) {
871                 pde = *pdep;
872                 if (pde) {
873                         if ((pde & PG_PS) != 0) {
874                                 KASSERT((pde & PG_FRAME & PDRMASK) == 0,
875                                     ("pmap_extract: bad pde"));
876                                 rtval = (pde & PG_FRAME) | (va & PDRMASK);
877                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
878                                 return rtval;
879                         }
880                         pte = pmap_pde_to_pte(pdep, va);
881                         rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
882                 }
883         }
884         PMAP_UNLOCK(pmap);
885         return (rtval);
886 }
887
888 /*
889  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
890  *      Function:
891  *              Atomically extract and hold the physical page
892  *              with the given pmap and virtual address pair
893  *              if that mapping permits the given protection.
894  */
895 vm_page_t
896 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
897 {
898         pd_entry_t pde, *pdep;
899         pt_entry_t pte;
900         vm_page_t m;
901
902         m = NULL;
903         vm_page_lock_queues();
904         PMAP_LOCK(pmap);
905         pdep = pmap_pde(pmap, va);
906         if (pdep != NULL && (pde = *pdep)) {
907                 if (pde & PG_PS) {
908                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
909                                 KASSERT((pde & PG_FRAME & PDRMASK) == 0,
910                                     ("pmap_extract_and_hold: bad pde"));
911                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_FRAME) |
912                                     (va & PDRMASK));
913                                 vm_page_hold(m);
914                         }
915                 } else {
916                         pte = *pmap_pde_to_pte(pdep, va);
917                         if ((pte & PG_V) &&
918                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
919                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
920                                 vm_page_hold(m);
921                         }
922                 }
923         }
924         vm_page_unlock_queues();
925         PMAP_UNLOCK(pmap);
926         return (m);
927 }
928
929 vm_paddr_t
930 pmap_kextract(vm_offset_t va)
931 {
932         pd_entry_t *pde;
933         vm_paddr_t pa;
934
935         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS) {
936                 pa = DMAP_TO_PHYS(va);
937         } else {
938                 pde = vtopde(va);
939                 if (*pde & PG_PS) {
940                         pa = (*pde & ~(NBPDR - 1)) | (va & (NBPDR - 1));
941                 } else {
942                         pa = *vtopte(va);
943                         pa = (pa & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
944                 }
945         }
946         return pa;
947 }
948
949 /***************************************************
950  * Low level mapping routines.....
951  ***************************************************/
952
953 /*
954  * Add a wired page to the kva.
955  * Note: not SMP coherent.
956  */
957 PMAP_INLINE void 
958 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
959 {
960         pt_entry_t *pte;
961
962         pte = vtopte(va);
963         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | PG_G);
964 }
965
966 /*
967  * Remove a page from the kernel pagetables.
968  * Note: not SMP coherent.
969  */
970 PMAP_INLINE void
971 pmap_kremove(vm_offset_t va)
972 {
973         pt_entry_t *pte;
974
975         pte = vtopte(va);
976         pte_clear(pte);
977 }
978
979 /*
980  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
981  *      virtual address space.
982  *
983  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
984  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
985  *      physical to virtual region can return the appropriate address
986  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
987  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
988  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
989  *      region.
990  */
991 vm_offset_t
992 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
993 {
994         return PHYS_TO_DMAP(start);
995 }
996
997
998 /*
999  * Add a list of wired pages to the kva
1000  * this routine is only used for temporary
1001  * kernel mappings that do not need to have
1002  * page modification or references recorded.
1003  * Note that old mappings are simply written
1004  * over.  The page *must* be wired.
1005  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1006  */
1007 void
1008 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1009 {
1010         pt_entry_t *endpte, oldpte, *pte;
1011
1012         oldpte = 0;
1013         pte = vtopte(sva);
1014         endpte = pte + count;
1015         while (pte < endpte) {
1016                 oldpte |= *pte;
1017                 pte_store(pte, VM_PAGE_TO_PHYS(*ma) | PG_G | PG_RW | PG_V);
1018                 pte++;
1019                 ma++;
1020         }
1021         if ((oldpte & PG_V) != 0)
1022                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1023                     PAGE_SIZE);
1024 }
1025
1026 /*
1027  * This routine tears out page mappings from the
1028  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1029  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1030  */
1031 void
1032 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1033 {
1034         vm_offset_t va;
1035
1036         va = sva;
1037         while (count-- > 0) {
1038                 pmap_kremove(va);
1039                 va += PAGE_SIZE;
1040         }
1041         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1042 }
1043
1044 /***************************************************
1045  * Page table page management routines.....
1046  ***************************************************/
1047
1048 /*
1049  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
1050  * drops to zero, then it decrements the wire count.
1051  */
1052 static PMAP_INLINE int
1053 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1054 {
1055
1056         --m->wire_count;
1057         if (m->wire_count == 0)
1058                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, m);
1059         else
1060                 return 0;
1061 }
1062
1063 static int 
1064 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1065 {
1066         vm_offset_t pteva;
1067
1068         /*
1069          * unmap the page table page
1070          */
1071         if (m->pindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1072                 /* PDP page */
1073                 pml4_entry_t *pml4;
1074                 pml4 = pmap_pml4e(pmap, va);
1075                 pteva = (vm_offset_t) PDPmap + amd64_ptob(m->pindex - (NUPDE + NUPDPE));
1076                 *pml4 = 0;
1077         } else if (m->pindex >= NUPDE) {
1078                 /* PD page */
1079                 pdp_entry_t *pdp;
1080                 pdp = pmap_pdpe(pmap, va);
1081                 pteva = (vm_offset_t) PDmap + amd64_ptob(m->pindex - NUPDE);
1082                 *pdp = 0;
1083         } else {
1084                 /* PTE page */
1085                 pd_entry_t *pd;
1086                 pd = pmap_pde(pmap, va);
1087                 pteva = (vm_offset_t) PTmap + amd64_ptob(m->pindex);
1088                 *pd = 0;
1089         }
1090         --pmap->pm_stats.resident_count;
1091         if (m->pindex < NUPDE) {
1092                 /* We just released a PT, unhold the matching PD */
1093                 vm_page_t pdpg;
1094
1095                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pmap_pdpe(pmap, va) & PG_FRAME);
1096                 pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, pdpg);
1097         }
1098         if (m->pindex >= NUPDE && m->pindex < (NUPDE + NUPDPE)) {
1099                 /* We just released a PD, unhold the matching PDP */
1100                 vm_page_t pdppg;
1101
1102                 pdppg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pmap_pml4e(pmap, va) & PG_FRAME);
1103                 pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, pdppg);
1104         }
1105
1106         /*
1107          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1108          * take effect immediately.
1109          */
1110         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1111
1112         vm_page_free_zero(m);
1113         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1114         return 1;
1115 }
1116
1117 /*
1118  * After removing a page table entry, this routine is used to
1119  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1120  */
1121 static int
1122 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t ptepde)
1123 {
1124         vm_page_t mpte;
1125
1126         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1127                 return 0;
1128         KASSERT(ptepde != 0, ("pmap_unuse_pt: ptepde != 0"));
1129         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1130         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, mpte);
1131 }
1132
1133 void
1134 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1135 {
1136
1137         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1138         pmap->pm_pml4 = (pml4_entry_t *)(KERNBASE + KPML4phys);
1139         pmap->pm_active = 0;
1140         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1141         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1142 }
1143
1144 /*
1145  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1146  * such as one in a vmspace structure.
1147  */
1148 void
1149 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1150 {
1151         vm_page_t pml4pg;
1152         static vm_pindex_t color;
1153
1154         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1155
1156         /*
1157          * allocate the page directory page
1158          */
1159         while ((pml4pg = vm_page_alloc(NULL, color++, VM_ALLOC_NOOBJ |
1160             VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL)
1161                 VM_WAIT;
1162
1163         pmap->pm_pml4 = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(pml4pg));
1164
1165         if ((pml4pg->flags & PG_ZERO) == 0)
1166                 pagezero(pmap->pm_pml4);
1167
1168         /* Wire in kernel global address entries. */
1169         pmap->pm_pml4[KPML4I] = KPDPphys | PG_RW | PG_V | PG_U;
1170         pmap->pm_pml4[DMPML4I] = DMPDPphys | PG_RW | PG_V | PG_U;
1171
1172         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1173         pmap->pm_pml4[PML4PML4I] = VM_PAGE_TO_PHYS(pml4pg) | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1174
1175         pmap->pm_active = 0;
1176         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1177         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1178 }
1179
1180 /*
1181  * this routine is called if the page table page is not
1182  * mapped correctly.
1183  *
1184  * Note: If a page allocation fails at page table level two or three,
1185  * one or two pages may be held during the wait, only to be released
1186  * afterwards.  This conservative approach is easily argued to avoid
1187  * race conditions.
1188  */
1189 static vm_page_t
1190 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex, int flags)
1191 {
1192         vm_page_t m, pdppg, pdpg;
1193
1194         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1195             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1196             ("_pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1197
1198         /*
1199          * Allocate a page table page.
1200          */
1201         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1202             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1203                 if (flags & M_WAITOK) {
1204                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1205                         vm_page_unlock_queues();
1206                         VM_WAIT;
1207                         vm_page_lock_queues();
1208                         PMAP_LOCK(pmap);
1209                 }
1210
1211                 /*
1212                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1213                  * page may have been allocated.
1214                  */
1215                 return (NULL);
1216         }
1217         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1218                 pmap_zero_page(m);
1219
1220         /*
1221          * Map the pagetable page into the process address space, if
1222          * it isn't already there.
1223          */
1224
1225         pmap->pm_stats.resident_count++;
1226
1227         if (ptepindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1228                 pml4_entry_t *pml4;
1229                 vm_pindex_t pml4index;
1230
1231                 /* Wire up a new PDPE page */
1232                 pml4index = ptepindex - (NUPDE + NUPDPE);
1233                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1234                 *pml4 = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1235
1236         } else if (ptepindex >= NUPDE) {
1237                 vm_pindex_t pml4index;
1238                 vm_pindex_t pdpindex;
1239                 pml4_entry_t *pml4;
1240                 pdp_entry_t *pdp;
1241
1242                 /* Wire up a new PDE page */
1243                 pdpindex = ptepindex - NUPDE;
1244                 pml4index = pdpindex >> NPML4EPGSHIFT;
1245
1246                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1247                 if ((*pml4 & PG_V) == 0) {
1248                         /* Have to allocate a new pdp, recurse */
1249                         if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + NUPDPE + pml4index,
1250                             flags) == NULL) {
1251                                 --m->wire_count;
1252                                 vm_page_free(m);
1253                                 return (NULL);
1254                         }
1255                 } else {
1256                         /* Add reference to pdp page */
1257                         pdppg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pml4 & PG_FRAME);
1258                         pdppg->wire_count++;
1259                 }
1260                 pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & PG_FRAME);
1261
1262                 /* Now find the pdp page */
1263                 pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1264                 *pdp = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1265
1266         } else {
1267                 vm_pindex_t pml4index;
1268                 vm_pindex_t pdpindex;
1269                 pml4_entry_t *pml4;
1270                 pdp_entry_t *pdp;
1271                 pd_entry_t *pd;
1272
1273                 /* Wire up a new PTE page */
1274                 pdpindex = ptepindex >> NPDPEPGSHIFT;
1275                 pml4index = pdpindex >> NPML4EPGSHIFT;
1276
1277                 /* First, find the pdp and check that its valid. */
1278                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1279                 if ((*pml4 & PG_V) == 0) {
1280                         /* Have to allocate a new pd, recurse */
1281                         if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex,
1282                             flags) == NULL) {
1283                                 --m->wire_count;
1284                                 vm_page_free(m);
1285                                 return (NULL);
1286                         }
1287                         pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & PG_FRAME);
1288                         pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1289                 } else {
1290                         pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & PG_FRAME);
1291                         pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1292                         if ((*pdp & PG_V) == 0) {
1293                                 /* Have to allocate a new pd, recurse */
1294                                 if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex,
1295                                     flags) == NULL) {
1296                                         --m->wire_count;
1297                                         vm_page_free(m);
1298                                         return (NULL);
1299                                 }
1300                         } else {
1301                                 /* Add reference to the pd page */
1302                                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pdp & PG_FRAME);
1303                                 pdpg->wire_count++;
1304                         }
1305                 }
1306                 pd = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pdp & PG_FRAME);
1307
1308                 /* Now we know where the page directory page is */
1309                 pd = &pd[ptepindex & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1)];
1310                 *pd = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1311         }
1312
1313         return m;
1314 }
1315
1316 static vm_page_t
1317 pmap_allocpde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags)
1318 {
1319         vm_pindex_t pdpindex, ptepindex;
1320         pdp_entry_t *pdpe;
1321         vm_page_t pdpg;
1322
1323         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1324             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1325             ("pmap_allocpde: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1326 retry:
1327         pdpe = pmap_pdpe(pmap, va);
1328         if (pdpe != NULL && (*pdpe & PG_V) != 0) {
1329                 /* Add a reference to the pd page. */
1330                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pdpe & PG_FRAME);
1331                 pdpg->wire_count++;
1332         } else {
1333                 /* Allocate a pd page. */
1334                 ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
1335                 pdpindex = ptepindex >> NPDPEPGSHIFT;
1336                 pdpg = _pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex, flags);
1337                 if (pdpg == NULL && (flags & M_WAITOK))
1338                         goto retry;
1339         }
1340         return (pdpg);
1341 }
1342
1343 static vm_page_t
1344 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags)
1345 {
1346         vm_pindex_t ptepindex;
1347         pd_entry_t *pd;
1348         vm_page_t m;
1349
1350         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1351             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1352             ("pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1353
1354         /*
1355          * Calculate pagetable page index
1356          */
1357         ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
1358 retry:
1359         /*
1360          * Get the page directory entry
1361          */
1362         pd = pmap_pde(pmap, va);
1363
1364         /*
1365          * This supports switching from a 2MB page to a
1366          * normal 4K page.
1367          */
1368         if (pd != 0 && (*pd & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V)) {
1369                 *pd = 0;
1370                 pd = 0;
1371                 pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1372                 pmap_unuse_pt(pmap, va, *pmap_pdpe(pmap, va));
1373                 pmap_invalidate_all(kernel_pmap);
1374         }
1375
1376         /*
1377          * If the page table page is mapped, we just increment the
1378          * hold count, and activate it.
1379          */
1380         if (pd != 0 && (*pd & PG_V) != 0) {
1381                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pd & PG_FRAME);
1382                 m->wire_count++;
1383         } else {
1384                 /*
1385                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been
1386                  * deallocated.
1387                  */
1388                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1389                 if (m == NULL && (flags & M_WAITOK))
1390                         goto retry;
1391         }
1392         return (m);
1393 }
1394
1395
1396 /***************************************************
1397  * Pmap allocation/deallocation routines.
1398  ***************************************************/
1399
1400 /*
1401  * Release any resources held by the given physical map.
1402  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1403  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1404  */
1405 void
1406 pmap_release(pmap_t pmap)
1407 {
1408         vm_page_t m;
1409
1410         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
1411             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
1412             pmap->pm_stats.resident_count));
1413
1414         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pml4[PML4PML4I] & PG_FRAME);
1415
1416         pmap->pm_pml4[KPML4I] = 0;      /* KVA */
1417         pmap->pm_pml4[DMPML4I] = 0;     /* Direct Map */
1418         pmap->pm_pml4[PML4PML4I] = 0;   /* Recursive Mapping */
1419
1420         vm_page_lock_queues();
1421         m->wire_count--;
1422         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1423         vm_page_free_zero(m);
1424         vm_page_unlock_queues();
1425         PMAP_LOCK_DESTROY(pmap);
1426 }
1427 \f
1428 static int
1429 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1430 {
1431         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
1432
1433         return sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req);
1434 }
1435 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1436     0, 0, kvm_size, "LU", "Size of KVM");
1437
1438 static int
1439 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1440 {
1441         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
1442
1443         return sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req);
1444 }
1445 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1446     0, 0, kvm_free, "LU", "Amount of KVM free");
1447
1448 /*
1449  * grow the number of kernel page table entries, if needed
1450  */
1451 void
1452 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1453 {
1454         vm_paddr_t paddr;
1455         vm_page_t nkpg;
1456         pd_entry_t *pde, newpdir;
1457         pdp_entry_t newpdp;
1458
1459         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
1460         if (kernel_vm_end == 0) {
1461                 kernel_vm_end = KERNBASE;
1462                 nkpt = 0;
1463                 while ((*pmap_pde(kernel_pmap, kernel_vm_end) & PG_V) != 0) {
1464                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1465                         nkpt++;
1466                 }
1467         }
1468         addr = roundup2(addr, PAGE_SIZE * NPTEPG);
1469         while (kernel_vm_end < addr) {
1470                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, kernel_vm_end);
1471                 if (pde == NULL) {
1472                         /* We need a new PDP entry */
1473                         nkpg = vm_page_alloc(NULL, nkpt,
1474                             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_WIRED);
1475                         if (!nkpg)
1476                                 panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1477                         pmap_zero_page(nkpg);
1478                         paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1479                         newpdp = (pdp_entry_t)
1480                                 (paddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1481                         *pmap_pdpe(kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdp;
1482                         continue; /* try again */
1483                 }
1484                 if ((*pde & PG_V) != 0) {
1485                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1486                         continue;
1487                 }
1488
1489                 /*
1490                  * This index is bogus, but out of the way
1491                  */
1492                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, nkpt,
1493                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_WIRED);
1494                 if (!nkpg)
1495                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1496
1497                 nkpt++;
1498
1499                 pmap_zero_page(nkpg);
1500                 paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1501                 newpdir = (pd_entry_t) (paddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1502                 *pmap_pde(kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1503
1504                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1505         }
1506 }
1507
1508
1509 /***************************************************
1510  * page management routines.
1511  ***************************************************/
1512
1513 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
1514 CTASSERT(_NPCM == 3);
1515 CTASSERT(_NPCPV == 168);
1516
1517 static __inline struct pv_chunk *
1518 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
1519 {
1520
1521         return (struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK);
1522 }
1523
1524 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
1525
1526 #define PC_FREE0        0xfffffffffffffffful
1527 #define PC_FREE1        0xfffffffffffffffful
1528 #define PC_FREE2        0x000000fffffffffful
1529
1530 static uint64_t pc_freemask[3] = { PC_FREE0, PC_FREE1, PC_FREE2 };
1531
1532 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
1533         "Current number of pv entries");
1534
1535 #ifdef PV_STATS
1536 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
1537
1538 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
1539         "Current number of pv entry chunks");
1540 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
1541         "Current number of pv entry chunks allocated");
1542 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
1543         "Current number of pv entry chunks frees");
1544 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
1545         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
1546
1547 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
1548 static int pv_entry_spare;
1549
1550 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
1551         "Current number of pv entry frees");
1552 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
1553         "Current number of pv entry allocs");
1554 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
1555         "Current number of spare pv entries");
1556
1557 static int pmap_collect_inactive, pmap_collect_active;
1558
1559 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pmap_collect_inactive, CTLFLAG_RD, &pmap_collect_inactive, 0,
1560         "Current number times pmap_collect called on inactive queue");
1561 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pmap_collect_active, CTLFLAG_RD, &pmap_collect_active, 0,
1562         "Current number times pmap_collect called on active queue");
1563 #endif
1564
1565 /*
1566  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
1567  * drastic measures to free some pages so we can allocate
1568  * another pv entry chunk.  This is normally called to
1569  * unmap inactive pages, and if necessary, active pages.
1570  */
1571 static void
1572 pmap_collect(pmap_t locked_pmap, struct vpgqueues *vpq)
1573 {
1574         pd_entry_t ptepde;
1575         pmap_t pmap;
1576         pt_entry_t *pte, tpte;
1577         pv_entry_t next_pv, pv;
1578         vm_offset_t va;
1579         vm_page_t m;
1580
1581         TAILQ_FOREACH(m, &vpq->pl, pageq) {
1582                 if (m->hold_count || m->busy || (m->flags & PG_BUSY))
1583                         continue;
1584                 TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &m->md.pv_list, pv_list, next_pv) {
1585                         va = pv->pv_va;
1586                         pmap = PV_PMAP(pv);
1587                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
1588                         if (pmap > locked_pmap)
1589                                 PMAP_LOCK(pmap);
1590                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap))
1591                                 continue;
1592                         pmap->pm_stats.resident_count--;
1593                         pte = pmap_pte_pde(pmap, va, &ptepde);
1594                         tpte = pte_load_clear(pte);
1595                         KASSERT((tpte & PG_W) == 0,
1596                             ("pmap_collect: wired pte %#lx", tpte));
1597                         if (tpte & PG_A)
1598                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1599                         if (tpte & PG_M) {
1600                                 KASSERT((tpte & PG_RW),
1601         ("pmap_collect: modified page not writable: va: %#lx, pte: %#lx",
1602                                     va, tpte));
1603                                 vm_page_dirty(m);
1604                         }
1605                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
1606                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1607                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1608                                 vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
1609                         m->md.pv_list_count--;
1610                         pmap_unuse_pt(pmap, va, ptepde);
1611                         free_pv_entry(pmap, pv);
1612                         if (pmap != locked_pmap)
1613                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
1614                 }
1615         }
1616 }
1617
1618
1619 /*
1620  * free the pv_entry back to the free list
1621  */
1622 static void
1623 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
1624 {
1625         vm_page_t m;
1626         struct pv_chunk *pc;
1627         int idx, field, bit;
1628
1629         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1630         PV_STAT(pv_entry_frees++);
1631         PV_STAT(pv_entry_spare++);
1632         pv_entry_count--;
1633         pc = pv_to_chunk(pv);
1634         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
1635         field = idx / 64;
1636         bit = idx % 64;
1637         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
1638         /* move to head of list */
1639         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1640         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1641         if (pc->pc_map[0] != PC_FREE0 || pc->pc_map[1] != PC_FREE1 ||
1642             pc->pc_map[2] != PC_FREE2)
1643                 return;
1644         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
1645         PV_STAT(pc_chunk_count--);
1646         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
1647         /* entire chunk is free, return it */
1648         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1649         m = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pc));
1650         dump_drop_page(m->phys_addr);
1651         vm_page_free(m);
1652 }
1653
1654 /*
1655  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1656  * when needed.
1657  */
1658 static pv_entry_t
1659 get_pv_entry(pmap_t pmap, int try)
1660 {
1661         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
1662         static struct timeval lastprint;
1663         static vm_pindex_t colour;
1664         int bit, field, page_req;
1665         pv_entry_t pv;
1666         struct pv_chunk *pc;
1667         vm_page_t m;
1668
1669         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1670         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1671         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
1672         pv_entry_count++;
1673         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
1674                 pagedaemon_wakeup();
1675         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
1676         if (pc != NULL) {
1677                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
1678                         if (pc->pc_map[field]) {
1679                                 bit = bsfq(pc->pc_map[field]);
1680                                 break;
1681                         }
1682                 }
1683                 if (field < _NPCM) {
1684                         pv = &pc->pc_pventry[field * 64 + bit];
1685                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
1686                         /* If this was the last item, move it to tail */
1687                         if (pc->pc_map[0] == 0 && pc->pc_map[1] == 0 &&
1688                             pc->pc_map[2] == 0) {
1689                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1690                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1691                         }
1692                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
1693                         return (pv);
1694                 }
1695         }
1696         /* No free items, allocate another chunk */
1697         page_req = try ? VM_ALLOC_NORMAL : VM_ALLOC_SYSTEM; 
1698         m = vm_page_alloc(NULL, colour, page_req | VM_ALLOC_NOOBJ);
1699         if (m == NULL) {
1700                 if (try) {
1701                         pv_entry_count--;
1702                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
1703                         return (NULL);
1704                 }
1705                 /*
1706                  * Reclaim pv entries: At first, destroy mappings to inactive
1707                  * pages.  After that, if a pv chunk entry is still needed,
1708                  * destroy mappings to active pages.
1709                  */
1710                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
1711                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
1712                             "increasing sysctl vm.pmap.shpgperproc or "
1713                             "vm.pmap.pv_entry_max\n");
1714                 PV_STAT(pmap_collect_inactive++);
1715                 pmap_collect(pmap, &vm_page_queues[PQ_INACTIVE]);
1716                 m = vm_page_alloc(NULL, colour,
1717                     VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_NOOBJ);
1718                 if (m == NULL) {
1719                         PV_STAT(pmap_collect_active++);
1720                         pmap_collect(pmap, &vm_page_queues[PQ_ACTIVE]);
1721                         m = vm_page_alloc(NULL, colour,
1722                             VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_NOOBJ);
1723                         if (m == NULL)
1724                                 panic("get_pv_entry: increase vm.pmap.shpgperproc");
1725                 }
1726         }
1727         PV_STAT(pc_chunk_count++);
1728         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
1729         colour++;
1730         dump_add_page(m->phys_addr);
1731         pc = (void *)PHYS_TO_DMAP(m->phys_addr);
1732         pc->pc_pmap = pmap;
1733         pc->pc_map[0] = PC_FREE0 & ~1ul;        /* preallocated bit 0 */
1734         pc->pc_map[1] = PC_FREE1;
1735         pc->pc_map[2] = PC_FREE2;
1736         pv = &pc->pc_pventry[0];
1737         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1738         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
1739         return (pv);
1740 }
1741
1742 static void
1743 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
1744 {
1745         pv_entry_t pv;
1746
1747         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1748         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1749         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1750                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) 
1751                         break;
1752         }
1753         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_remove_entry: pv not found"));
1754         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1755         m->md.pv_list_count--;
1756         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1757                 vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
1758         free_pv_entry(pmap, pv);
1759 }
1760
1761 /*
1762  * Create a pv entry for page at pa for
1763  * (pmap, va).
1764  */
1765 static void
1766 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1767 {
1768         pv_entry_t pv;
1769
1770         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1771         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1772         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
1773         pv->pv_va = va;
1774         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1775         m->md.pv_list_count++;
1776 }
1777
1778 /*
1779  * Conditionally create a pv entry.
1780  */
1781 static boolean_t
1782 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1783 {
1784         pv_entry_t pv;
1785
1786         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1787         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1788         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
1789             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
1790                 pv->pv_va = va;
1791                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1792                 m->md.pv_list_count++;
1793                 return (TRUE);
1794         } else
1795                 return (FALSE);
1796 }
1797
1798 /*
1799  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1800  */
1801 static int
1802 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va, pd_entry_t ptepde)
1803 {
1804         pt_entry_t oldpte;
1805         vm_page_t m;
1806
1807         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1808         oldpte = pte_load_clear(ptq);
1809         if (oldpte & PG_W)
1810                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
1811         /*
1812          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1813          * PG_G.
1814          */
1815         if (oldpte & PG_G)
1816                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
1817         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
1818         if (oldpte & PG_MANAGED) {
1819                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
1820                 if (oldpte & PG_M) {
1821                         KASSERT((oldpte & PG_RW),
1822         ("pmap_remove_pte: modified page not writable: va: %#lx, pte: %#lx",
1823                             va, oldpte));
1824                         vm_page_dirty(m);
1825                 }
1826                 if (oldpte & PG_A)
1827                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1828                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
1829         }
1830         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, ptepde));
1831 }
1832
1833 /*
1834  * Remove a single page from a process address space
1835  */
1836 static void
1837 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde)
1838 {
1839         pt_entry_t *pte;
1840
1841         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1842         if ((*pde & PG_V) == 0)
1843                 return;
1844         pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
1845         if ((*pte & PG_V) == 0)
1846                 return;
1847         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, *pde);
1848         pmap_invalidate_page(pmap, va);
1849 }
1850
1851 /*
1852  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
1853  *
1854  *      It is assumed that the start and end are properly
1855  *      rounded to the page size.
1856  */
1857 void
1858 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1859 {
1860         vm_offset_t va_next;
1861         pml4_entry_t *pml4e;
1862         pdp_entry_t *pdpe;
1863         pd_entry_t ptpaddr, *pde;
1864         pt_entry_t *pte;
1865         int anyvalid;
1866
1867         /*
1868          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
1869          */
1870         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1871                 return;
1872
1873         anyvalid = 0;
1874
1875         vm_page_lock_queues();
1876         PMAP_LOCK(pmap);
1877
1878         /*
1879          * special handling of removing one page.  a very
1880          * common operation and easy to short circuit some
1881          * code.
1882          */
1883         if (sva + PAGE_SIZE == eva) {
1884                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
1885                 if (pde && (*pde & PG_PS) == 0) {
1886                         pmap_remove_page(pmap, sva, pde);
1887                         goto out;
1888                 }
1889         }
1890
1891         for (; sva < eva; sva = va_next) {
1892
1893                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1894                         break;
1895
1896                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
1897                 if ((*pml4e & PG_V) == 0) {
1898                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
1899                         continue;
1900                 }
1901
1902                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
1903                 if ((*pdpe & PG_V) == 0) {
1904                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
1905                         continue;
1906                 }
1907
1908                 /*
1909                  * Calculate index for next page table.
1910                  */
1911                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
1912
1913                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
1914                 ptpaddr = *pde;
1915
1916                 /*
1917                  * Weed out invalid mappings.
1918                  */
1919                 if (ptpaddr == 0)
1920                         continue;
1921
1922                 /*
1923                  * Check for large page.
1924                  */
1925                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
1926                         *pde = 0;
1927                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1928                         pmap_unuse_pt(pmap, sva, *pdpe);
1929                         anyvalid = 1;
1930                         continue;
1931                 }
1932
1933                 /*
1934                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1935                  * by the current page table page, or to the end of the
1936                  * range being removed.
1937                  */
1938                 if (va_next > eva)
1939                         va_next = eva;
1940
1941                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
1942                     sva += PAGE_SIZE) {
1943                         if (*pte == 0)
1944                                 continue;
1945
1946                         /*
1947                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
1948                          * by pmap_remove_pte().
1949                          */
1950                         if ((*pte & PG_G) == 0)
1951                                 anyvalid = 1;
1952                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, ptpaddr))
1953                                 break;
1954                 }
1955         }
1956 out:
1957         vm_page_unlock_queues();
1958         if (anyvalid)
1959                 pmap_invalidate_all(pmap);
1960         PMAP_UNLOCK(pmap);
1961 }
1962
1963 /*
1964  *      Routine:        pmap_remove_all
1965  *      Function:
1966  *              Removes this physical page from
1967  *              all physical maps in which it resides.
1968  *              Reflects back modify bits to the pager.
1969  *
1970  *      Notes:
1971  *              Original versions of this routine were very
1972  *              inefficient because they iteratively called
1973  *              pmap_remove (slow...)
1974  */
1975
1976 void
1977 pmap_remove_all(vm_page_t m)
1978 {
1979         pv_entry_t pv;
1980         pmap_t pmap;
1981         pt_entry_t *pte, tpte;
1982         pd_entry_t ptepde;
1983
1984 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1985         /*
1986          * XXX This makes pmap_remove_all() illegal for non-managed pages!
1987          */
1988         if (m->flags & PG_FICTITIOUS) {
1989                 panic("pmap_remove_all: illegal for unmanaged page, va: 0x%lx",
1990                     VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1991         }
1992 #endif
1993         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1994         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
1995                 pmap = PV_PMAP(pv);
1996                 PMAP_LOCK(pmap);
1997                 pmap->pm_stats.resident_count--;
1998                 pte = pmap_pte_pde(pmap, pv->pv_va, &ptepde);
1999                 tpte = pte_load_clear(pte);
2000                 if (tpte & PG_W)
2001                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2002                 if (tpte & PG_A)
2003                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2004
2005                 /*
2006                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2007                  */
2008                 if (tpte & PG_M) {
2009                         KASSERT((tpte & PG_RW),
2010         ("pmap_remove_all: modified page not writable: va: %#lx, pte: %#lx",
2011                             pv->pv_va, tpte));
2012                         vm_page_dirty(m);
2013                 }
2014                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
2015                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2016                 m->md.pv_list_count--;
2017                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, ptepde);
2018                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2019                 free_pv_entry(pmap, pv);
2020         }
2021         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2022 }
2023
2024 /*
2025  *      Set the physical protection on the
2026  *      specified range of this map as requested.
2027  */
2028 void
2029 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2030 {
2031         vm_offset_t va_next;
2032         pml4_entry_t *pml4e;
2033         pdp_entry_t *pdpe;
2034         pd_entry_t ptpaddr, *pde;
2035         pt_entry_t *pte;
2036         int anychanged;
2037
2038         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2039                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2040                 return;
2041         }
2042
2043         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2044                 return;
2045
2046         anychanged = 0;
2047
2048         vm_page_lock_queues();
2049         PMAP_LOCK(pmap);
2050         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2051
2052                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
2053                 if ((*pml4e & PG_V) == 0) {
2054                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
2055                         continue;
2056                 }
2057
2058                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
2059                 if ((*pdpe & PG_V) == 0) {
2060                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
2061                         continue;
2062                 }
2063
2064                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2065
2066                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
2067                 ptpaddr = *pde;
2068
2069                 /*
2070                  * Weed out invalid mappings.
2071                  */
2072                 if (ptpaddr == 0)
2073                         continue;
2074
2075                 /*
2076                  * Check for large page.
2077                  */
2078                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2079                         *pde &= ~(PG_M|PG_RW);
2080                         anychanged = 1;
2081                         continue;
2082                 }
2083
2084                 if (va_next > eva)
2085                         va_next = eva;
2086
2087                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
2088                     sva += PAGE_SIZE) {
2089                         pt_entry_t obits, pbits;
2090                         vm_page_t m;
2091
2092 retry:
2093                         obits = pbits = *pte;
2094                         if (pbits & PG_MANAGED) {
2095                                 m = NULL;
2096                                 if (pbits & PG_A) {
2097                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
2098                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2099                                         pbits &= ~PG_A;
2100                                 }
2101                                 if ((pbits & PG_M) != 0) {
2102                                         if (m == NULL)
2103                                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits &
2104                                                     PG_FRAME);
2105                                         vm_page_dirty(m);
2106                                 }
2107                         }
2108
2109                         pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
2110
2111                         if (pbits != obits) {
2112                                 if (!atomic_cmpset_long(pte, obits, pbits))
2113                                         goto retry;
2114                                 if (obits & PG_G)
2115                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
2116                                 else
2117                                         anychanged = 1;
2118                         }
2119                 }
2120         }
2121         vm_page_unlock_queues();
2122         if (anychanged)
2123                 pmap_invalidate_all(pmap);
2124         PMAP_UNLOCK(pmap);
2125 }
2126
2127 /*
2128  *      Insert the given physical page (p) at
2129  *      the specified virtual address (v) in the
2130  *      target physical map with the protection requested.
2131  *
2132  *      If specified, the page will be wired down, meaning
2133  *      that the related pte can not be reclaimed.
2134  *
2135  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
2136  *      or lose information.  That is, this routine must actually
2137  *      insert this page into the given map NOW.
2138  */
2139 void
2140 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2141            boolean_t wired)
2142 {
2143         vm_paddr_t pa;
2144         pd_entry_t *pde;
2145         pt_entry_t *pte;
2146         vm_paddr_t opa;
2147         pt_entry_t origpte, newpte;
2148         vm_page_t mpte, om;
2149         boolean_t invlva;
2150
2151         va = trunc_page(va);
2152 #ifdef PMAP_DIAGNOSTIC
2153         if (va > VM_MAX_KERNEL_ADDRESS)
2154                 panic("pmap_enter: toobig");
2155         if ((va >= UPT_MIN_ADDRESS) && (va < UPT_MAX_ADDRESS))
2156                 panic("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%lx)", va);
2157 #endif
2158
2159         mpte = NULL;
2160
2161         vm_page_lock_queues();
2162         PMAP_LOCK(pmap);
2163
2164         /*
2165          * In the case that a page table page is not
2166          * resident, we are creating it here.
2167          */
2168         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2169                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, M_WAITOK);
2170         }
2171 #if 0 && defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2172         else {
2173                 pd_entry_t *pdeaddr = pmap_pde(pmap, va);
2174                 origpte = *pdeaddr;
2175                 if ((origpte & PG_V) == 0) { 
2176                         panic("pmap_enter: invalid kernel page table page, pde=%p, va=%p\n",
2177                                 origpte, va);
2178                 }
2179         }
2180 #endif
2181
2182         pde = pmap_pde(pmap, va);
2183         if (pde != NULL) {
2184                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2185                         panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 2MB page");
2186                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
2187         } else
2188                 pte = NULL;
2189
2190         /*
2191          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
2192          */
2193         if (pte == NULL)
2194                 panic("pmap_enter: invalid page directory va=%#lx\n", va);
2195
2196         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2197         om = NULL;
2198         origpte = *pte;
2199         opa = origpte & PG_FRAME;
2200
2201         /*
2202          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
2203          */
2204         if (origpte && (opa == pa)) {
2205                 /*
2206                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2207                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2208                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2209                  * the PT page will be also.
2210                  */
2211                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
2212                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2213                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
2214                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2215
2216                 /*
2217                  * Remove extra pte reference
2218                  */
2219                 if (mpte)
2220                         mpte->wire_count--;
2221
2222                 /*
2223                  * We might be turning off write access to the page,
2224                  * so we go ahead and sense modify status.
2225                  */
2226                 if (origpte & PG_MANAGED) {
2227                         om = m;
2228                         pa |= PG_MANAGED;
2229                 }
2230                 goto validate;
2231         } 
2232         /*
2233          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
2234          * handle validating new mapping.
2235          */
2236         if (opa) {
2237                 if (origpte & PG_W)
2238                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2239                 if (origpte & PG_MANAGED) {
2240                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2241                         pmap_remove_entry(pmap, om, va);
2242                 }
2243                 if (mpte != NULL) {
2244                         mpte->wire_count--;
2245                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
2246                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
2247                              " va: 0x%lx", va));
2248                 }
2249         } else
2250                 pmap->pm_stats.resident_count++;
2251
2252         /*
2253          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
2254          */
2255         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0) {
2256                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
2257                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
2258                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2259                 pa |= PG_MANAGED;
2260         }
2261
2262         /*
2263          * Increment counters
2264          */
2265         if (wired)
2266                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2267
2268 validate:
2269         /*
2270          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
2271          */
2272         newpte = (pt_entry_t)(pa | PG_V);
2273         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0)
2274                 newpte |= PG_RW;
2275         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
2276                 newpte |= pg_nx;
2277         if (wired)
2278                 newpte |= PG_W;
2279         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2280                 newpte |= PG_U;
2281         if (pmap == kernel_pmap)
2282                 newpte |= PG_G;
2283
2284         /*
2285          * if the mapping or permission bits are different, we need
2286          * to update the pte.
2287          */
2288         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
2289                 if (origpte & PG_V) {
2290                         invlva = FALSE;
2291                         origpte = pte_load_store(pte, newpte | PG_A);
2292                         if (origpte & PG_A) {
2293                                 if (origpte & PG_MANAGED)
2294                                         vm_page_flag_set(om, PG_REFERENCED);
2295                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m) || ((origpte &
2296                                     PG_NX) == 0 && (newpte & PG_NX)))
2297                                         invlva = TRUE;
2298                         }
2299                         if (origpte & PG_M) {
2300                                 KASSERT((origpte & PG_RW),
2301         ("pmap_enter: modified page not writable: va: %#lx, pte: %#lx",
2302                                     va, origpte));
2303                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
2304                                         vm_page_dirty(om);
2305                                 if ((newpte & PG_RW) == 0)
2306                                         invlva = TRUE;
2307                         }
2308                         if (invlva)
2309                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2310                 } else
2311                         pte_store(pte, newpte | PG_A);
2312         }
2313         vm_page_unlock_queues();
2314         PMAP_UNLOCK(pmap);
2315 }
2316
2317 /*
2318  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
2319  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
2320  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
2321  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
2322  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
2323  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
2324  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
2325  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
2326  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
2327  * corresponding offset from m_start are mapped.
2328  */
2329 void
2330 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
2331     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
2332 {
2333         vm_page_t m, mpte;
2334         vm_pindex_t diff, psize;
2335
2336         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m_start->object, MA_OWNED);
2337         psize = atop(end - start);
2338         mpte = NULL;
2339         m = m_start;
2340         PMAP_LOCK(pmap);
2341         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
2342                 mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, start + ptoa(diff), m,
2343                     prot, mpte);
2344                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
2345         }
2346         PMAP_UNLOCK(pmap);
2347 }
2348
2349 /*
2350  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
2351  * 1. Current pmap & pmap exists.
2352  * 2. Not wired.
2353  * 3. Read access.
2354  * 4. No page table pages.
2355  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
2356  */
2357
2358 void
2359 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
2360 {
2361
2362         PMAP_LOCK(pmap);
2363         (void) pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
2364         PMAP_UNLOCK(pmap);
2365 }
2366
2367 static vm_page_t
2368 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
2369     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
2370 {
2371         pt_entry_t *pte;
2372         vm_paddr_t pa;
2373
2374         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
2375             (m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) != 0,
2376             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
2377         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2378         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2379
2380         /*
2381          * In the case that a page table page is not
2382          * resident, we are creating it here.
2383          */
2384         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2385                 vm_pindex_t ptepindex;
2386                 pd_entry_t *ptepa;
2387
2388                 /*
2389                  * Calculate pagetable page index
2390                  */
2391                 ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
2392                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
2393                         mpte->wire_count++;
2394                 } else {
2395                         /*
2396                          * Get the page directory entry
2397                          */
2398                         ptepa = pmap_pde(pmap, va);
2399
2400                         /*
2401                          * If the page table page is mapped, we just increment
2402                          * the hold count, and activate it.
2403                          */
2404                         if (ptepa && (*ptepa & PG_V) != 0) {
2405                                 if (*ptepa & PG_PS)
2406                                         panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 2MB page");
2407                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*ptepa & PG_FRAME);
2408                                 mpte->wire_count++;
2409                         } else {
2410                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
2411                                     M_NOWAIT);
2412                                 if (mpte == NULL)
2413                                         return (mpte);
2414                         }
2415                 }
2416         } else {
2417                 mpte = NULL;
2418         }
2419
2420         /*
2421          * This call to vtopte makes the assumption that we are
2422          * entering the page into the current pmap.  In order to support
2423          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte.
2424          * But that isn't as quick as vtopte.
2425          */
2426         pte = vtopte(va);
2427         if (*pte) {
2428                 if (mpte != NULL) {
2429                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, mpte);
2430                         mpte = NULL;
2431                 }
2432                 return (mpte);
2433         }
2434
2435         /*
2436          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
2437          */
2438         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0 &&
2439             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
2440                 if (mpte != NULL) {
2441                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, mpte);
2442                         mpte = NULL;
2443                 }
2444                 return (mpte);
2445         }
2446
2447         /*
2448          * Increment counters
2449          */
2450         pmap->pm_stats.resident_count++;
2451
2452         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2453         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
2454                 pa |= pg_nx;
2455
2456         /*
2457          * Now validate mapping with RO protection
2458          */
2459         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
2460                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
2461         else
2462                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
2463         return mpte;
2464 }
2465
2466 /*
2467  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
2468  * to be used for panic dumps.
2469  */
2470 void *
2471 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
2472 {
2473         vm_offset_t va;
2474
2475         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
2476         pmap_kenter(va, pa);
2477         invlpg(va);
2478         return ((void *)crashdumpmap);
2479 }
2480
2481 /*
2482  * This code maps large physical mmap regions into the
2483  * processor address space.  Note that some shortcuts
2484  * are taken, but the code works.
2485  */
2486 void
2487 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr,
2488                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
2489                     vm_size_t size)
2490 {
2491         vm_offset_t va;
2492         vm_page_t p, pdpg;
2493
2494         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
2495         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE,
2496             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
2497         if (((addr & (NBPDR - 1)) == 0) && ((size & (NBPDR - 1)) == 0)) {
2498                 vm_page_t m[1];
2499                 pd_entry_t ptepa, *pde;
2500
2501                 PMAP_LOCK(pmap);
2502                 pde = pmap_pde(pmap, addr);
2503                 if (pde != 0 && (*pde & PG_V) != 0)
2504                         goto out;
2505                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2506 retry:
2507                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
2508                 if (p != NULL) {
2509                         vm_page_lock_queues();
2510                         if (vm_page_sleep_if_busy(p, FALSE, "init4p"))
2511                                 goto retry;
2512                 } else {
2513                         p = vm_page_alloc(object, pindex, VM_ALLOC_NORMAL);
2514                         if (p == NULL)
2515                                 return;
2516                         m[0] = p;
2517
2518                         if (vm_pager_get_pages(object, m, 1, 0) != VM_PAGER_OK) {
2519                                 vm_page_lock_queues();
2520                                 vm_page_free(p);
2521                                 vm_page_unlock_queues();
2522                                 return;
2523                         }
2524
2525                         p = vm_page_lookup(object, pindex);
2526                         vm_page_lock_queues();
2527                         vm_page_wakeup(p);
2528                 }
2529                 vm_page_unlock_queues();
2530
2531                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
2532                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
2533                         return;
2534
2535                 p->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
2536
2537                 PMAP_LOCK(pmap);
2538                 for (va = addr; va < addr + size; va += NBPDR) {
2539                         while ((pdpg =
2540                             pmap_allocpde(pmap, va, M_NOWAIT)) == NULL) {
2541                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2542                                 vm_page_lock_queues();
2543                                 vm_page_busy(p);
2544                                 vm_page_unlock_queues();
2545                                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
2546                                 VM_WAIT;
2547                                 VM_OBJECT_LOCK(object);
2548                                 vm_page_lock_queues();
2549                                 vm_page_wakeup(p);
2550                                 vm_page_unlock_queues();
2551                                 PMAP_LOCK(pmap);
2552                         }
2553                         pde = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(pdpg));
2554                         pde = &pde[pmap_pde_index(va)];
2555                         if ((*pde & PG_V) == 0) {
2556                                 pde_store(pde, ptepa | PG_PS | PG_M | PG_A |
2557                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
2558                                 pmap->pm_stats.resident_count +=
2559                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
2560                         } else {
2561                                 pdpg->wire_count--;
2562                                 KASSERT(pdpg->wire_count > 0,
2563                                     ("pmap_object_init_pt: missing reference "
2564                                      "to page directory page, va: 0x%lx", va));
2565                         }
2566                         ptepa += NBPDR;
2567                 }
2568                 pmap_invalidate_all(pmap);
2569 out:
2570                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2571         }
2572 }
2573
2574 /*
2575  *      Routine:        pmap_change_wiring
2576  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
2577  *                      pair.
2578  *      In/out conditions:
2579  *                      The mapping must already exist in the pmap.
2580  */
2581 void
2582 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
2583 {
2584         pt_entry_t *pte;
2585
2586         /*
2587          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2588          * invalidate TLB.
2589          */
2590         PMAP_LOCK(pmap);
2591         pte = pmap_pte(pmap, va);
2592         if (wired && (*pte & PG_W) == 0) {
2593                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2594                 atomic_set_long(pte, PG_W);
2595         } else if (!wired && (*pte & PG_W) != 0) {
2596                 pmap->pm_stats.wired_count--;
2597                 atomic_clear_long(pte, PG_W);
2598         }
2599         PMAP_UNLOCK(pmap);
2600 }
2601
2602
2603
2604 /*
2605  *      Copy the range specified by src_addr/len
2606  *      from the source map to the range dst_addr/len
2607  *      in the destination map.
2608  *
2609  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2610  */
2611
2612 void
2613 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
2614           vm_offset_t src_addr)
2615 {
2616         vm_offset_t addr;
2617         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
2618         vm_offset_t va_next;
2619
2620         if (dst_addr != src_addr)
2621                 return;
2622
2623         if (!pmap_is_current(src_pmap))
2624                 return;
2625
2626         vm_page_lock_queues();
2627         if (dst_pmap < src_pmap) {
2628                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
2629                 PMAP_LOCK(src_pmap);
2630         } else {
2631                 PMAP_LOCK(src_pmap);
2632                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
2633         }
2634         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = va_next) {
2635                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
2636                 vm_page_t dstmpde, dstmpte, srcmpte;
2637                 pml4_entry_t *pml4e;
2638                 pdp_entry_t *pdpe;
2639                 pd_entry_t srcptepaddr, *pde;
2640
2641                 if (addr >= UPT_MIN_ADDRESS)
2642                         panic("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables");
2643
2644                 pml4e = pmap_pml4e(src_pmap, addr);
2645                 if ((*pml4e & PG_V) == 0) {
2646                         va_next = (addr + NBPML4) & ~PML4MASK;
2647                         continue;
2648                 }
2649
2650                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, addr);
2651                 if ((*pdpe & PG_V) == 0) {
2652                         va_next = (addr + NBPDP) & ~PDPMASK;
2653                         continue;
2654                 }
2655
2656                 va_next = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
2657
2658                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, addr);
2659                 srcptepaddr = *pde;
2660                 if (srcptepaddr == 0)
2661                         continue;
2662                         
2663                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
2664                         dstmpde = pmap_allocpde(dst_pmap, addr, M_NOWAIT);
2665                         if (dstmpde == NULL)
2666                                 break;
2667                         pde = (pd_entry_t *)
2668                             PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(dstmpde));
2669                         pde = &pde[pmap_pde_index(addr)];
2670                         if (*pde == 0) {
2671                                 *pde = srcptepaddr & ~PG_W;
2672                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
2673                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
2674                         } else
2675                                 pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap, addr, dstmpde);
2676                         continue;
2677                 }
2678
2679                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
2680                 if (srcmpte->wire_count == 0)
2681                         panic("pmap_copy: source page table page is unused");
2682
2683                 if (va_next > end_addr)
2684                         va_next = end_addr;
2685
2686                 src_pte = vtopte(addr);
2687                 while (addr < va_next) {
2688                         pt_entry_t ptetemp;
2689                         ptetemp = *src_pte;
2690                         /*
2691                          * we only virtual copy managed pages
2692                          */
2693                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
2694                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
2695                                     M_NOWAIT);
2696                                 if (dstmpte == NULL)
2697                                         break;
2698                                 dst_pte = (pt_entry_t *)
2699                                     PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(dstmpte));
2700                                 dst_pte = &dst_pte[pmap_pte_index(addr)];
2701                                 if (*dst_pte == 0 &&
2702                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
2703                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
2704                                         /*
2705                                          * Clear the wired, modified, and
2706                                          * accessed (referenced) bits
2707                                          * during the copy.
2708                                          */
2709                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
2710                                             PG_A);
2711                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
2712                                 } else
2713                                         pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap, addr,
2714                                             dstmpte);
2715                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
2716                                         break;
2717                         }
2718                         addr += PAGE_SIZE;
2719                         src_pte++;
2720                 }
2721         }
2722         vm_page_unlock_queues();
2723         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
2724         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
2725 }       
2726
2727 /*
2728  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping 
2729  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
2730  */
2731 void
2732 pmap_zero_page(vm_page_t m)
2733 {
2734         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2735
2736         pagezero((void *)va);
2737 }
2738
2739 /*
2740  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
2741  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
2742  *
2743  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2744  */
2745 void
2746 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
2747 {
2748         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2749
2750         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE)
2751                 pagezero((void *)va);
2752         else
2753                 bzero((char *)va + off, size);
2754 }
2755
2756 /*
2757  *      pmap_zero_page_idle zeros the specified hardware page by mapping 
2758  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.  This
2759  *      is intended to be called from the vm_pagezero process only and
2760  *      outside of Giant.
2761  */
2762 void
2763 pmap_zero_page_idle(vm_page_t m)
2764 {
2765         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2766
2767         pagezero((void *)va);
2768 }
2769
2770 /*
2771  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
2772  *      page by mapping the page into virtual memory and using
2773  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
2774  *      time.
2775  */
2776 void
2777 pmap_copy_page(vm_page_t msrc, vm_page_t mdst)
2778 {
2779         vm_offset_t src = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(msrc));
2780         vm_offset_t dst = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(mdst));
2781
2782         pagecopy((void *)src, (void *)dst);
2783 }
2784
2785 /*
2786  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
2787  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
2788  * be changed upwards or downwards in the future; it
2789  * is only necessary that true be returned for a small
2790  * subset of pmaps for proper page aging.
2791  */
2792 boolean_t
2793 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2794 {
2795         pv_entry_t pv;
2796         int loops = 0;
2797
2798         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
2799                 return FALSE;
2800
2801         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2802         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2803                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
2804                         return TRUE;
2805                 }
2806                 loops++;
2807                 if (loops >= 16)
2808                         break;
2809         }
2810         return (FALSE);
2811 }
2812
2813 /*
2814  * Remove all pages from specified address space
2815  * this aids process exit speeds.  Also, this code
2816  * is special cased for current process only, but
2817  * can have the more generic (and slightly slower)
2818  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
2819  * in the case of running down an entire address space.
2820  */
2821 void
2822 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
2823 {
2824         pt_entry_t *pte, tpte;
2825         vm_page_t m;
2826         pv_entry_t pv;
2827         struct pv_chunk *pc, *npc;
2828         int field, idx;
2829         int64_t bit;
2830         uint64_t inuse, bitmask;
2831         int allfree;
2832
2833         if (pmap != vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace)) {
2834                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
2835                 return;
2836         }
2837         vm_page_lock_queues();
2838         PMAP_LOCK(pmap);
2839         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
2840                 allfree = 1;
2841                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2842                         inuse = (~(pc->pc_map[field])) & pc_freemask[field];
2843                         while (inuse != 0) {
2844                                 bit = bsfq(inuse);
2845                                 bitmask = 1UL << bit;
2846                                 idx = field * 64 + bit;
2847                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
2848                                 inuse &= ~bitmask;
2849
2850                                 pte = vtopte(pv->pv_va);
2851                                 tpte = *pte;
2852
2853                                 if (tpte == 0) {
2854                                         printf(
2855                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08lx\n",
2856                                             pte, pv->pv_va);
2857                                         panic("bad pte");
2858                                 }
2859
2860 /*
2861  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
2862  */
2863                                 if (tpte & PG_W) {
2864                                         allfree = 0;
2865                                         continue;
2866                                 }
2867
2868                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2869                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
2870                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
2871                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
2872                                     (uintmax_t)tpte));
2873
2874                                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2875                                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
2876                                         (uintmax_t)tpte));
2877
2878                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
2879
2880                                 pte_clear(pte);
2881
2882                                 /*
2883                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
2884                                  */
2885                                 if (tpte & PG_M)
2886                                         vm_page_dirty(m);
2887
2888                                 /* Mark free */
2889                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
2890                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
2891                                 pv_entry_count--;
2892                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
2893                                 m->md.pv_list_count--;
2894                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2895                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2896                                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2897                                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va,
2898                                     *vtopde(pv->pv_va));
2899                         }
2900                 }
2901                 if (allfree) {
2902                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2903                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2904                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2905                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2906                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)pc));
2907                         dump_drop_page(m->phys_addr);
2908                         vm_page_free(m);
2909                 }
2910         }
2911         vm_page_unlock_queues();
2912         pmap_invalidate_all(pmap);
2913         PMAP_UNLOCK(pmap);
2914 }
2915
2916 /*
2917  *      pmap_is_modified:
2918  *
2919  *      Return whether or not the specified physical page was modified
2920  *      in any physical maps.
2921  */
2922 boolean_t
2923 pmap_is_modified(vm_page_t m)
2924 {
2925         pv_entry_t pv;
2926         pt_entry_t *pte;
2927         pmap_t pmap;
2928         boolean_t rv;
2929
2930         rv = FALSE;
2931         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
2932                 return (rv);
2933
2934         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2935         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2936                 pmap = PV_PMAP(pv);
2937                 PMAP_LOCK(pmap);
2938                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2939                 rv = (*pte & PG_M) != 0;
2940                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2941                 if (rv)
2942                         break;
2943         }
2944         return (rv);
2945 }
2946
2947 /*
2948  *      pmap_is_prefaultable:
2949  *
2950  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
2951  *      for prefault.
2952  */
2953 boolean_t
2954 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2955 {
2956         pd_entry_t *pde;
2957         pt_entry_t *pte;
2958         boolean_t rv;
2959
2960         rv = FALSE;
2961         PMAP_LOCK(pmap);
2962         pde = pmap_pde(pmap, addr);
2963         if (pde != NULL && (*pde & PG_V)) {
2964                 pte = vtopte(addr);
2965                 rv = (*pte & PG_V) == 0;
2966         }
2967         PMAP_UNLOCK(pmap);
2968         return (rv);
2969 }
2970
2971 /*
2972  *      Clear the given bit in each of the given page's ptes.
2973  */
2974 static __inline void
2975 pmap_clear_ptes(vm_page_t m, long bit)
2976 {
2977         pv_entry_t pv;
2978         pmap_t pmap;
2979         pt_entry_t pbits, *pte;
2980
2981         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) ||
2982             (bit == PG_RW && (m->flags & PG_WRITEABLE) == 0))
2983                 return;
2984
2985         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2986         /*
2987          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
2988          * setting RO do we need to clear the VAC?
2989          */
2990         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2991                 pmap = PV_PMAP(pv);
2992                 PMAP_LOCK(pmap);
2993                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2994 retry:
2995                 pbits = *pte;
2996                 if (pbits & bit) {
2997                         if (bit == PG_RW) {
2998                                 if (!atomic_cmpset_long(pte, pbits,
2999                                     pbits & ~(PG_RW | PG_M)))
3000                                         goto retry;
3001                                 if (pbits & PG_M) {
3002                                         vm_page_dirty(m);
3003                                 }
3004                         } else {
3005                                 atomic_clear_long(pte, bit);
3006                         }
3007                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3008                 }
3009                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3010         }
3011         if (bit == PG_RW)
3012                 vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
3013 }
3014
3015 /*
3016  *      pmap_page_protect:
3017  *
3018  *      Lower the permission for all mappings to a given page.
3019  */
3020 void
3021 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3022 {
3023         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3024                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
3025                         pmap_clear_ptes(m, PG_RW);
3026                 } else {
3027                         pmap_remove_all(m);
3028                 }
3029         }
3030 }
3031
3032 /*
3033  *      pmap_ts_referenced:
3034  *
3035  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3036  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3037  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3038  *      reference bits set.
3039  *
3040  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
3041  *      should be tested and standardized at some point in the future for
3042  *      optimal aging of shared pages.
3043  */
3044 int
3045 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3046 {
3047         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
3048         pmap_t pmap;
3049         pt_entry_t *pte;
3050         int rtval = 0;
3051
3052         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
3053                 return (rtval);
3054         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3055         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3056                 pvf = pv;
3057                 do {
3058                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
3059                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3060                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3061                         pmap = PV_PMAP(pv);
3062                         PMAP_LOCK(pmap);
3063                         pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
3064                         if (pte != NULL && (*pte & PG_A) != 0) {
3065                                 atomic_clear_long(pte, PG_A);
3066                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3067                                 rtval++;
3068                                 if (rtval > 4) {
3069                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3070                                         break;
3071                                 }
3072                         }
3073                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3074                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
3075         }
3076         return (rtval);
3077 }
3078
3079 /*
3080  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
3081  */
3082 void
3083 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3084 {
3085         pmap_clear_ptes(m, PG_M);
3086 }
3087
3088 /*
3089  *      pmap_clear_reference:
3090  *
3091  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
3092  */
3093 void
3094 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
3095 {
3096         pmap_clear_ptes(m, PG_A);
3097 }
3098
3099 /*
3100  * Miscellaneous support routines follow
3101  */
3102
3103 /*
3104  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
3105  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
3106  * routine is intended to be used for mapping device memory,
3107  * NOT real memory.
3108  */
3109 void *
3110 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3111 {
3112         vm_offset_t va, tmpva, offset;
3113
3114         /* If this fits within the direct map window, use it */
3115         if (pa < dmaplimit && (pa + size) < dmaplimit)
3116                 return ((void *)PHYS_TO_DMAP(pa));
3117         offset = pa & PAGE_MASK;
3118         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3119         va = kmem_alloc_nofault(kernel_map, size);
3120         if (!va)
3121                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
3122         pa = trunc_page(pa);
3123         for (tmpva = va; size > 0; ) {
3124                 pmap_kenter(tmpva, pa);
3125                 size -= PAGE_SIZE;
3126                 tmpva += PAGE_SIZE;
3127                 pa += PAGE_SIZE;
3128         }
3129         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, tmpva);
3130         return ((void *)(va + offset));
3131 }
3132
3133 void
3134 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
3135 {
3136         vm_offset_t base, offset, tmpva;
3137
3138         /* If we gave a direct map region in pmap_mapdev, do nothing */
3139         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS)
3140                 return;
3141         base = trunc_page(va);
3142         offset = va & PAGE_MASK;
3143         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3144         for (tmpva = base; tmpva < (base + size); tmpva += PAGE_SIZE)
3145                 pmap_kremove(tmpva);
3146         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, tmpva);
3147         kmem_free(kernel_map, base, size);
3148 }
3149
3150 /*
3151  * perform the pmap work for mincore
3152  */
3153 int
3154 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3155 {
3156         pt_entry_t *ptep, pte;
3157         vm_page_t m;
3158         int val = 0;
3159         
3160         PMAP_LOCK(pmap);
3161         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3162         pte = (ptep != NULL) ? *ptep : 0;
3163         PMAP_UNLOCK(pmap);
3164
3165         if (pte != 0) {
3166                 vm_paddr_t pa;
3167
3168                 val = MINCORE_INCORE;
3169                 if ((pte & PG_MANAGED) == 0)
3170                         return val;
3171
3172                 pa = pte & PG_FRAME;
3173
3174                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3175
3176                 /*
3177                  * Modified by us
3178                  */
3179                 if (pte & PG_M)
3180                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3181                 else {
3182                         /*
3183                          * Modified by someone else
3184                          */
3185                         vm_page_lock_queues();
3186                         if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
3187                                 val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3188                         vm_page_unlock_queues();
3189                 }
3190                 /*
3191                  * Referenced by us
3192                  */
3193                 if (pte & PG_A)
3194                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3195                 else {
3196                         /*
3197                          * Referenced by someone else
3198                          */
3199                         vm_page_lock_queues();
3200                         if ((m->flags & PG_REFERENCED) ||
3201                             pmap_ts_referenced(m)) {
3202                                 val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3203                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3204                         }
3205                         vm_page_unlock_queues();
3206                 }
3207         } 
3208         return val;
3209 }
3210
3211 void
3212 pmap_activate(struct thread *td)
3213 {
3214         pmap_t  pmap, oldpmap;
3215         u_int64_t  cr3;
3216
3217         critical_enter();
3218         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
3219         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
3220 #ifdef SMP
3221 if (oldpmap)    /* XXX FIXME */
3222         atomic_clear_int(&oldpmap->pm_active, PCPU_GET(cpumask));
3223         atomic_set_int(&pmap->pm_active, PCPU_GET(cpumask));
3224 #else
3225 if (oldpmap)    /* XXX FIXME */
3226         oldpmap->pm_active &= ~PCPU_GET(cpumask);
3227         pmap->pm_active |= PCPU_GET(cpumask);
3228 #endif
3229         cr3 = vtophys(pmap->pm_pml4);
3230         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
3231         load_cr3(cr3);
3232         critical_exit();
3233 }
3234
3235 vm_offset_t
3236 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3237 {
3238
3239         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3240                 return addr;
3241         }
3242
3243         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
3244         return addr;
3245 }