]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/8.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
MFC r297884
[FreeBSD/stable/8.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
9  * All rights reserved.
10  *
11  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
12  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
13  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
14  *
15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
16  * modification, are permitted provided that the following conditions
17  * are met:
18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
22  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
23  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
24  *    must display the following acknowledgement:
25  *      This product includes software developed by the University of
26  *      California, Berkeley and its contributors.
27  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
28  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
29  *    without specific prior written permission.
30  *
31  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
32  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
33  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
34  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
35  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
36  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
37  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
38  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
39  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
40  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
41  * SUCH DAMAGE.
42  *
43  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
44  */
45 /*-
46  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
47  * All rights reserved.
48  *
49  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
50  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
51  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
52  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
53  * CHATS research program.
54  *
55  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
56  * modification, are permitted provided that the following conditions
57  * are met:
58  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
59  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
60  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
61  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
62  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
63  *
64  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
65  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
66  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
67  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
68  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
69  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
70  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
71  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
72  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
73  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
74  * SUCH DAMAGE.
75  */
76
77 #include <sys/cdefs.h>
78 __FBSDID("$FreeBSD$");
79
80 /*
81  *      Manages physical address maps.
82  *
83  *      In addition to hardware address maps, this
84  *      module is called upon to provide software-use-only
85  *      maps which may or may not be stored in the same
86  *      form as hardware maps.  These pseudo-maps are
87  *      used to store intermediate results from copy
88  *      operations to and from address spaces.
89  *
90  *      Since the information managed by this module is
91  *      also stored by the logical address mapping module,
92  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
93  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
94  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
95  *      requested.
96  *
97  *      In order to cope with hardware architectures which
98  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
99  *      this module may delay invalidate or reduced protection
100  *      operations until such time as they are actually
101  *      necessary.  This module is given full information as
102  *      to which processors are currently using which maps,
103  *      and to when physical maps must be made correct.
104  */
105
106 #include "opt_apic.h"
107 #include "opt_cpu.h"
108 #include "opt_pmap.h"
109 #include "opt_smp.h"
110 #include "opt_xbox.h"
111
112 #include <sys/param.h>
113 #include <sys/systm.h>
114 #include <sys/kernel.h>
115 #include <sys/ktr.h>
116 #include <sys/lock.h>
117 #include <sys/malloc.h>
118 #include <sys/mman.h>
119 #include <sys/msgbuf.h>
120 #include <sys/mutex.h>
121 #include <sys/proc.h>
122 #include <sys/sf_buf.h>
123 #include <sys/sx.h>
124 #include <sys/vmmeter.h>
125 #include <sys/sched.h>
126 #include <sys/sysctl.h>
127 #ifdef SMP
128 #include <sys/smp.h>
129 #endif
130
131 #include <vm/vm.h>
132 #include <vm/vm_param.h>
133 #include <vm/vm_kern.h>
134 #include <vm/vm_page.h>
135 #include <vm/vm_map.h>
136 #include <vm/vm_object.h>
137 #include <vm/vm_extern.h>
138 #include <vm/vm_pageout.h>
139 #include <vm/vm_pager.h>
140 #include <vm/vm_reserv.h>
141 #include <vm/uma.h>
142
143 #ifdef DEV_APIC
144 #include <sys/bus.h>
145 #include <machine/intr_machdep.h>
146 #include <machine/apicvar.h>
147 #endif
148 #include <machine/cpu.h>
149 #include <machine/cputypes.h>
150 #include <machine/md_var.h>
151 #include <machine/pcb.h>
152 #include <machine/specialreg.h>
153 #ifdef SMP
154 #include <machine/smp.h>
155 #endif
156
157 #ifdef XBOX
158 #include <machine/xbox.h>
159 #endif
160
161 #if !defined(CPU_DISABLE_SSE) && defined(I686_CPU)
162 #define CPU_ENABLE_SSE
163 #endif
164
165 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
166 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
167 #endif
168
169 #if !defined(DIAGNOSTIC)
170 #define PMAP_INLINE     __gnu89_inline
171 #else
172 #define PMAP_INLINE
173 #endif
174
175 #ifdef PV_STATS
176 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
177 #else
178 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
179 #endif
180
181 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
182 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
183
184 /*
185  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
186  */
187 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
188 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
189
190 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
191 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
192 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
193 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
194 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
195
196 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
197     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
198 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
199
200 struct pmap kernel_pmap_store;
201 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
202 static struct pmaplist allpmaps;
203 static struct mtx allpmaps_lock;
204
205 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
206 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
207 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
208 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
209
210 static int nkpt;
211 vm_offset_t kernel_vm_end;
212 extern u_int32_t KERNend;
213 extern u_int32_t KPTphys;
214
215 #ifdef PAE
216 pt_entry_t pg_nx;
217 static uma_zone_t pdptzone;
218 #endif
219
220 SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
221
222 static int pat_works = 1;
223 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 1,
224     "Is page attribute table fully functional?");
225
226 static int pg_ps_enabled;
227 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN, &pg_ps_enabled, 0,
228     "Are large page mappings enabled?");
229
230 #define PAT_INDEX_SIZE  8
231 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
232
233 /*
234  * Data for the pv entry allocation mechanism
235  */
236 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
237 static struct md_page *pv_table;
238 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
239
240 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
241 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
242 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
243
244 /*
245  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
246  */
247 struct sysmaps {
248         struct  mtx lock;
249         pt_entry_t *CMAP1;
250         pt_entry_t *CMAP2;
251         caddr_t CADDR1;
252         caddr_t CADDR2;
253 };
254 static struct sysmaps sysmaps_pcpu[MAXCPU];
255 pt_entry_t *CMAP1 = 0;
256 static pt_entry_t *CMAP3;
257 static pd_entry_t *KPTD;
258 caddr_t CADDR1 = 0, ptvmmap = 0;
259 static caddr_t CADDR3;
260 struct msgbuf *msgbufp = 0;
261
262 /*
263  * Crashdump maps.
264  */
265 static caddr_t crashdumpmap;
266
267 static pt_entry_t *PMAP1 = 0, *PMAP2;
268 static pt_entry_t *PADDR1 = 0, *PADDR2;
269 #ifdef SMP
270 static int PMAP1cpu;
271 static int PMAP1changedcpu;
272 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
273            &PMAP1changedcpu, 0,
274            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
275 #endif
276 static int PMAP1changed;
277 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
278            &PMAP1changed, 0,
279            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
280 static int PMAP1unchanged;
281 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
282            &PMAP1unchanged, 0,
283            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
284 static struct mtx PMAP2mutex;
285
286 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
287 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t locked_pmap, int try);
288 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
289 static boolean_t pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
290 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
291 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
292 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
293                     vm_offset_t va);
294 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
295
296 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
297 static boolean_t pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
298     vm_prot_t prot);
299 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
300     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
301 static void pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
302 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
303 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
304 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
305 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
306 static vm_page_t pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
307 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
308 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
309 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
310     vm_prot_t prot);
311 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
312 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
313     vm_page_t *free);
314 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
315     vm_page_t *free);
316 static void pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
317 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
318     vm_page_t *free);
319 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
320                                         vm_offset_t va);
321 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
322 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
323     vm_page_t m);
324 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
325     pd_entry_t newpde);
326 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
327
328 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags);
329
330 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex, int flags);
331 static int _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free);
332 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
333 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
334 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t *);
335 static vm_offset_t pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr);
336 #ifdef PAE
337 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait);
338 #endif
339
340 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
341 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
342
343 /*
344  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
345  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
346  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
347  */
348 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
349
350 /*
351  * Move the kernel virtual free pointer to the next
352  * 4MB.  This is used to help improve performance
353  * by using a large (4MB) page for much of the kernel
354  * (.text, .data, .bss)
355  */
356 static vm_offset_t
357 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
358 {
359         vm_offset_t newaddr = addr;
360
361 #ifndef DISABLE_PSE
362         if (cpu_feature & CPUID_PSE)
363                 newaddr = (addr + PDRMASK) & ~PDRMASK;
364 #endif
365         return newaddr;
366 }
367
368 /*
369  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
370  *
371  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
372  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
373  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
374  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
375  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
376  *      (physical) address starting relative to 0]
377  */
378 void
379 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
380 {
381         vm_offset_t va;
382         pt_entry_t *pte, *unused;
383         struct sysmaps *sysmaps;
384         int i;
385
386         /*
387          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
388          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
389          * address space, because locore may not have mapped every physical
390          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
391          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
392          */
393         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
394         virtual_avail = pmap_kmem_choose(virtual_avail);
395
396         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
397
398         /*
399          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
400          */
401         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
402         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
403 #ifdef PAE
404         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
405 #endif
406         kernel_pmap->pm_root = NULL;
407         kernel_pmap->pm_active = -1;    /* don't allow deactivation */
408         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
409         LIST_INIT(&allpmaps);
410
411         /*
412          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
413          * preempted by smp_rendezvous_cpus().  Otherwise,
414          * pmap_update_pde_kernel() could access allpmaps while it is
415          * being changed.
416          */
417         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
418         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
419         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
420         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
421         nkpt = NKPT;
422
423         /*
424          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
425          * mapping of pages.
426          */
427 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
428         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
429
430         va = virtual_avail;
431         pte = vtopte(va);
432
433         /*
434          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
435          * CMAP3 is used for the idle process page zeroing.
436          */
437         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
438                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[i];
439                 mtx_init(&sysmaps->lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
440                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP1, sysmaps->CADDR1, 1)
441                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP2, sysmaps->CADDR2, 1)
442         }
443         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
444         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1)
445
446         /*
447          * Crashdump maps.
448          */
449         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
450
451         /*
452          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
453          */
454         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
455
456         /*
457          * msgbufp is used to map the system message buffer.
458          */
459         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
460
461         /*
462          * KPTmap is used by pmap_kextract().
463          *
464          * KPTmap is first initialized by locore.  However, that initial
465          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
466          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
467          */
468         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
469
470         for (i = 0; i < NKPT; i++)
471                 KPTD[i] = (KPTphys + (i << PAGE_SHIFT)) | pgeflag | PG_RW | PG_V;
472
473         /*
474          * Adjust the start of the KPTD and KPTmap so that the implementation
475          * of pmap_kextract() and pmap_growkernel() can be made simpler.
476          */
477         KPTD -= KPTDI;
478         KPTmap -= i386_btop(KPTDI << PDRSHIFT);
479
480         /*
481          * ptemap is used for pmap_pte_quick
482          */
483         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
484         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
485
486         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
487
488         virtual_avail = va;
489
490         /*
491          * Leave in place an identity mapping (virt == phys) for the low 1 MB
492          * physical memory region that is used by the ACPI wakeup code.  This
493          * mapping must not have PG_G set. 
494          */
495 #ifdef XBOX
496         /* FIXME: This is gross, but needed for the XBOX. Since we are in such
497          * an early stadium, we cannot yet neatly map video memory ... :-(
498          * Better fixes are very welcome! */
499         if (!arch_i386_is_xbox)
500 #endif
501         for (i = 1; i < NKPT; i++)
502                 PTD[i] = 0;
503
504         /* Initialize the PAT MSR if present. */
505         pmap_init_pat();
506
507         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
508         pmap_set_pg();
509 }
510
511 /*
512  * Setup the PAT MSR.
513  */
514 void
515 pmap_init_pat(void)
516 {
517         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
518         uint64_t pat_msr;
519         u_long cr0, cr4;
520         int i;
521
522         /* Set default PAT index table. */
523         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
524                 pat_table[i] = -1;
525         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
526         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
527         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
528         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
529         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
530         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
531
532         /* Bail if this CPU doesn't implement PAT. */
533         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
534                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
535                         pat_index[i] = pat_table[i];
536                 pat_works = 0;
537                 return;
538         }
539
540         /*
541          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
542          * PAT entries.
543          *
544          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
545          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
546          * or Mode C Paging)
547          *
548          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
549          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
550          */
551         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
552             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
553                 pat_works = 0;
554
555         /* Initialize default PAT entries. */
556         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
557             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
558             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
559             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
560             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
561             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
562             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
563             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
564
565         if (pat_works) {
566                 /*
567                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
568                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
569                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
570                  */
571                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
572                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
573                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
574                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
575                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
576                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
577         } else {
578                 /*
579                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
580                  */
581                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
582                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
583                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
584         }
585
586         /* Disable PGE. */
587         cr4 = rcr4();
588         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
589
590         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
591         cr0 = rcr0();
592         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
593
594         /* Flushes caches and TLBs. */
595         wbinvd();
596         invltlb();
597
598         /* Update PAT and index table. */
599         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
600         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
601                 pat_index[i] = pat_table[i];
602
603         /* Flush caches and TLBs again. */
604         wbinvd();
605         invltlb();
606
607         /* Restore caches and PGE. */
608         load_cr0(cr0);
609         load_cr4(cr4);
610 }
611
612 /*
613  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
614  */
615 void
616 pmap_set_pg(void)
617 {
618         pt_entry_t *pte;
619         vm_offset_t va, endva;
620
621         if (pgeflag == 0)
622                 return;
623
624         endva = KERNBASE + KERNend;
625
626         if (pseflag) {
627                 va = KERNBASE + KERNLOAD;
628                 while (va  < endva) {
629                         pdir_pde(PTD, va) |= pgeflag;
630                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
631                         va += NBPDR;
632                 }
633         } else {
634                 va = (vm_offset_t)btext;
635                 while (va < endva) {
636                         pte = vtopte(va);
637                         if (*pte)
638                                 *pte |= pgeflag;
639                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
640                         va += PAGE_SIZE;
641                 }
642         }
643 }
644
645 /*
646  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
647  */
648 void
649 pmap_page_init(vm_page_t m)
650 {
651
652         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
653         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
654 }
655
656 #ifdef PAE
657 static void *
658 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait)
659 {
660
661         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
662         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
663         return ((void *)kmem_alloc_contig(kernel_map, bytes, wait, 0x0ULL,
664             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
665 }
666 #endif
667
668 /*
669  * ABuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
670  * Requirements:
671  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
672  *    are ever set, PG_V in particular.
673  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
674  *    on PAE systems.  This should be ok.
675  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
676  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
677  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
678  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
679  */
680 static vm_offset_t
681 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
682 {
683         pt_entry_t *pte;
684         vm_offset_t va;
685
686         va = *head;
687         if (va == 0)
688                 return (va);    /* Out of memory */
689         pte = vtopte(va);
690         *head = *pte;
691         if (*head & PG_V)
692                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
693         *pte = 0;
694         return (va);
695 }
696
697 static void
698 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
699 {
700         pt_entry_t *pte;
701
702         if (va & PG_V)
703                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
704         pte = vtopte(va);
705         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
706         *head = va;
707 }
708
709 static void
710 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
711 {
712         int i;
713         vm_offset_t va;
714
715         *head = 0;
716         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
717                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
718                 pmap_ptelist_free(head, va);
719         }
720 }
721
722
723 /*
724  *      Initialize the pmap module.
725  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
726  *      system needs to map virtual memory.
727  */
728 void
729 pmap_init(void)
730 {
731         vm_page_t mpte;
732         vm_size_t s;
733         int i, pv_npg;
734
735         /*
736          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
737          * page table pages.
738          */ 
739         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
740                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + (i << PAGE_SHIFT));
741                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
742                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
743                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
744                 mpte->pindex = i + KPTDI;
745                 mpte->phys_addr = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
746         }
747
748         /*
749          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
750          * high water mark so that the system can recover from excessive
751          * numbers of pv entries.
752          */
753         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
754         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + cnt.v_page_count;
755         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
756         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
757         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
758
759         /*
760          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
761          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
762          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
763          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
764          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
765          * include at least one feature that is only supported by older Intel
766          * or newer AMD processors.
767          */
768         if (vm_guest == VM_GUEST_VM && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
769             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
770             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
771             AMDID2_FMA4)) == 0)
772                 workaround_erratum383 = 1;
773
774         /*
775          * Are large page mappings supported and enabled?
776          */
777         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
778         if (pseflag == 0)
779                 pg_ps_enabled = 0;
780         else if (pg_ps_enabled) {
781                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
782                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
783                 pagesizes[1] = NBPDR;
784         }
785
786         /*
787          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
788          */
789         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2);
790         pv_npg = round_4mpage(phys_avail[(i - 2) + 1]) / NBPDR;
791
792         /*
793          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
794          */
795         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
796         s = round_page(s);
797         pv_table = (struct md_page *)kmem_alloc(kernel_map, s);
798         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
799                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
800
801         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
802         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kmem_alloc_nofault(kernel_map,
803             PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
804         if (pv_chunkbase == NULL)
805                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
806         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
807 #ifdef PAE
808         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
809             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
810             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
811         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
812 #endif
813 }
814
815
816 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
817         "Max number of PV entries");
818 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
819         "Page share factor per proc");
820
821 SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
822     "2/4MB page mapping counters");
823
824 static u_long pmap_pde_demotions;
825 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
826     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
827
828 static u_long pmap_pde_mappings;
829 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
830     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
831
832 static u_long pmap_pde_p_failures;
833 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
834     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
835
836 static u_long pmap_pde_promotions;
837 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
838     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
839
840 /***************************************************
841  * Low level helper routines.....
842  ***************************************************/
843
844 /*
845  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
846  * caching mode.
847  */
848 int
849 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
850 {
851         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
852
853         if (mode < 0 || mode >= PAT_INDEX_SIZE || pat_index[mode] < 0)
854                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
855
856         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
857         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
858
859         /* Map the caching mode to a PAT index. */
860         pat_idx = pat_index[mode];
861
862         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
863         cache_bits = 0;
864         if (pat_idx & 0x4)
865                 cache_bits |= pat_flag;
866         if (pat_idx & 0x2)
867                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
868         if (pat_idx & 0x1)
869                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
870         return (cache_bits);
871 }
872
873 /*
874  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
875  */
876 static void
877 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
878 {
879         pd_entry_t *pde;
880         pmap_t pmap;
881         boolean_t PTD_updated;
882
883         PTD_updated = FALSE;
884         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
885         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
886                 if ((pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] &
887                     PG_FRAME))
888                         PTD_updated = TRUE;
889                 pde = pmap_pde(pmap, va);
890                 pde_store(pde, newpde);
891         }
892         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
893         KASSERT(PTD_updated,
894             ("pmap_kenter_pde: current page table is not in allpmaps"));
895 }
896
897 /*
898  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
899  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
900  * calling processor's TLB is affected.
901  *
902  * The calling thread must be pinned to a processor.
903  */
904 static void
905 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
906 {
907         u_long cr4;
908
909         if ((newpde & PG_PS) == 0)
910                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
911                 invlpg(va);
912         else if ((newpde & PG_G) == 0)
913                 /*
914                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
915                  * because there are too many to flush individually.
916                  */
917                 invltlb();
918         else {
919                 /*
920                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB,
921                  * including any global (PG_G) mappings.
922                  */
923                 cr4 = rcr4();
924                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
925                 /*
926                  * Although preemption at this point could be detrimental to
927                  * performance, it would not lead to an error.  PG_G is simply
928                  * ignored if CR4.PGE is clear.  Moreover, in case this block
929                  * is re-entered, the load_cr4() either above or below will
930                  * modify CR4.PGE flushing the TLB.
931                  */
932                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
933         }
934 }
935 #ifdef SMP
936 /*
937  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
938  *
939  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
940  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
941  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
942  * processor could cache an old, pre-update entry without being
943  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
944  * active on another processor after its pm_active field is checked by
945  * one of the following functions but before a store updating the page
946  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
947  * processor before its pm_active field is checked but due to
948  * speculative loads one of the following functions stills reads the
949  * pmap as inactive on the other processor.
950  * 
951  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
952  * immutable.  The kernel page table is always active on every
953  * processor.
954  */
955 void
956 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
957 {
958         cpumask_t cpumask, other_cpus;
959
960         sched_pin();
961         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
962                 invlpg(va);
963                 smp_invlpg(va);
964         } else {
965                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
966                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
967                 if (pmap->pm_active & cpumask)
968                         invlpg(va);
969                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
970                         smp_masked_invlpg(pmap->pm_active & other_cpus, va);
971         }
972         sched_unpin();
973 }
974
975 void
976 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
977 {
978         cpumask_t cpumask, other_cpus;
979         vm_offset_t addr;
980
981         sched_pin();
982         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
983                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
984                         invlpg(addr);
985                 smp_invlpg_range(sva, eva);
986         } else {
987                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
988                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
989                 if (pmap->pm_active & cpumask)
990                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
991                                 invlpg(addr);
992                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
993                         smp_masked_invlpg_range(pmap->pm_active & other_cpus,
994                             sva, eva);
995         }
996         sched_unpin();
997 }
998
999 void
1000 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1001 {
1002         cpumask_t cpumask, other_cpus;
1003
1004         sched_pin();
1005         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
1006                 invltlb();
1007                 smp_invltlb();
1008         } else {
1009                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
1010                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
1011                 if (pmap->pm_active & cpumask)
1012                         invltlb();
1013                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
1014                         smp_masked_invltlb(pmap->pm_active & other_cpus);
1015         }
1016         sched_unpin();
1017 }
1018
1019 void
1020 pmap_invalidate_cache(void)
1021 {
1022
1023         sched_pin();
1024         wbinvd();
1025         smp_cache_flush();
1026         sched_unpin();
1027 }
1028
1029 struct pde_action {
1030         cpumask_t store;        /* processor that updates the PDE */
1031         cpumask_t invalidate;   /* processors that invalidate their TLB */
1032         vm_offset_t va;
1033         pd_entry_t *pde;
1034         pd_entry_t newpde;
1035 };
1036
1037 static void
1038 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1039 {
1040         struct pde_action *act = arg;
1041         pd_entry_t *pde;
1042         pmap_t pmap;
1043
1044         if (act->store == PCPU_GET(cpumask))
1045                 /*
1046                  * Elsewhere, this operation requires allpmaps_lock for
1047                  * synchronization.  Here, it does not because it is being
1048                  * performed in the context of an all_cpus rendezvous.
1049                  */
1050                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1051                         pde = pmap_pde(pmap, act->va);
1052                         pde_store(pde, act->newpde);
1053                 }
1054 }
1055
1056 static void
1057 pmap_update_pde_user(void *arg)
1058 {
1059         struct pde_action *act = arg;
1060
1061         if (act->store == PCPU_GET(cpumask))
1062                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1063 }
1064
1065 static void
1066 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1067 {
1068         struct pde_action *act = arg;
1069
1070         if ((act->invalidate & PCPU_GET(cpumask)) != 0)
1071                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1072 }
1073
1074 /*
1075  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1076  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1077  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1078  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1079  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1080  * hardware error.
1081  */
1082 static void
1083 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1084 {
1085         struct pde_action act;
1086         cpumask_t active, cpumask;
1087
1088         sched_pin();
1089         cpumask = PCPU_GET(cpumask);
1090         if (pmap == kernel_pmap)
1091                 active = all_cpus;
1092         else
1093                 active = pmap->pm_active;
1094         if ((active & PCPU_GET(other_cpus)) != 0) {
1095                 act.store = cpumask;
1096                 act.invalidate = active;
1097                 act.va = va;
1098                 act.pde = pde;
1099                 act.newpde = newpde;
1100                 smp_rendezvous_cpus(cpumask | active,
1101                     smp_no_rendevous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1102                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1103                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1104         } else {
1105                 if (pmap == kernel_pmap)
1106                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1107                 else
1108                         pde_store(pde, newpde);
1109                 if ((active & cpumask) != 0)
1110                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1111         }
1112         sched_unpin();
1113 }
1114 #else /* !SMP */
1115 /*
1116  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1117  * We inline these within pmap.c for speed.
1118  */
1119 PMAP_INLINE void
1120 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1121 {
1122
1123         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
1124                 invlpg(va);
1125 }
1126
1127 PMAP_INLINE void
1128 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1129 {
1130         vm_offset_t addr;
1131
1132         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
1133                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1134                         invlpg(addr);
1135 }
1136
1137 PMAP_INLINE void
1138 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1139 {
1140
1141         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
1142                 invltlb();
1143 }
1144
1145 PMAP_INLINE void
1146 pmap_invalidate_cache(void)
1147 {
1148
1149         wbinvd();
1150 }
1151
1152 static void
1153 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1154 {
1155
1156         if (pmap == kernel_pmap)
1157                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1158         else
1159                 pde_store(pde, newpde);
1160         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
1161                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1162 }
1163 #endif /* !SMP */
1164
1165 void
1166 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1167 {
1168
1169         KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1170             ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1171         KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1172             ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1173
1174         if (cpu_feature & CPUID_SS)
1175                 ; /* If "Self Snoop" is supported, do nothing. */
1176         else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1177                  eva - sva < 2 * 1024 * 1024) {
1178
1179 #ifdef DEV_APIC
1180                 /*
1181                  * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1182                  * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1183                  * range.  The local APIC is always uncached, so we
1184                  * don't need to flush for that range anyway.
1185                  */
1186                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1187                         return;
1188 #endif
1189                 /*
1190                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the mfence
1191                  * instruction to insure that previous stores are
1192                  * included in the write-back.  The processor
1193                  * propagates flush to other processors in the cache
1194                  * coherence domain.
1195                  */
1196                 mfence();
1197                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1198                         clflush(sva);
1199                 mfence();
1200         } else {
1201
1202                 /*
1203                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1204                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1205                  * Globally invalidate cache.
1206                  */
1207                 pmap_invalidate_cache();
1208         }
1209 }
1210
1211 /*
1212  * Are we current address space or kernel?  N.B. We return FALSE when
1213  * a pmap's page table is in use because a kernel thread is borrowing
1214  * it.  The borrowed page table can change spontaneously, making any
1215  * dependence on its continued use subject to a race condition.
1216  */
1217 static __inline int
1218 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1219 {
1220
1221         return (pmap == kernel_pmap ||
1222                 (pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace) &&
1223             (pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] & PG_FRAME)));
1224 }
1225
1226 /*
1227  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1228  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1229  */
1230 pt_entry_t *
1231 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1232 {
1233         pd_entry_t newpf;
1234         pd_entry_t *pde;
1235
1236         pde = pmap_pde(pmap, va);
1237         if (*pde & PG_PS)
1238                 return (pde);
1239         if (*pde != 0) {
1240                 /* are we current address space or kernel? */
1241                 if (pmap_is_current(pmap))
1242                         return (vtopte(va));
1243                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1244                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1245                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1246                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1247                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1248                 }
1249                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1250         }
1251         return (0);
1252 }
1253
1254 /*
1255  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1256  * being NULL.
1257  */
1258 static __inline void
1259 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1260 {
1261
1262         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1263                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1264 }
1265
1266 /*
1267  * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses to the
1268  * corresponding pages is subject to the situation described in the "AMD64
1269  * Architecture Programmer's Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23,
1270  * "7.3.1 Special Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG
1271  * right after modifying the PTE bits is crucial.
1272  */
1273 static __inline void
1274 invlcaddr(void *caddr)
1275 {
1276
1277         invlpg((u_int)caddr);
1278 }
1279
1280 /*
1281  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1282  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1283  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1284  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1285  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1286  *
1287  * If the given pmap is not the current pmap, vm_page_queue_mtx
1288  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1289  */
1290 static pt_entry_t *
1291 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1292 {
1293         pd_entry_t newpf;
1294         pd_entry_t *pde;
1295
1296         pde = pmap_pde(pmap, va);
1297         if (*pde & PG_PS)
1298                 return (pde);
1299         if (*pde != 0) {
1300                 /* are we current address space or kernel? */
1301                 if (pmap_is_current(pmap))
1302                         return (vtopte(va));
1303                 mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1304                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1305                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1306                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1307                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1308 #ifdef SMP
1309                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1310 #endif
1311                         invlcaddr(PADDR1);
1312                         PMAP1changed++;
1313                 } else
1314 #ifdef SMP
1315                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1316                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1317                         invlcaddr(PADDR1);
1318                         PMAP1changedcpu++;
1319                 } else
1320 #endif
1321                         PMAP1unchanged++;
1322                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1323         }
1324         return (0);
1325 }
1326
1327 /*
1328  *      Routine:        pmap_extract
1329  *      Function:
1330  *              Extract the physical page address associated
1331  *              with the given map/virtual_address pair.
1332  */
1333 vm_paddr_t 
1334 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1335 {
1336         vm_paddr_t rtval;
1337         pt_entry_t *pte;
1338         pd_entry_t pde;
1339
1340         rtval = 0;
1341         PMAP_LOCK(pmap);
1342         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1343         if (pde != 0) {
1344                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1345                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1346                 else {
1347                         pte = pmap_pte(pmap, va);
1348                         rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1349                         pmap_pte_release(pte);
1350                 }
1351         }
1352         PMAP_UNLOCK(pmap);
1353         return (rtval);
1354 }
1355
1356 /*
1357  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1358  *      Function:
1359  *              Atomically extract and hold the physical page
1360  *              with the given pmap and virtual address pair
1361  *              if that mapping permits the given protection.
1362  */
1363 vm_page_t
1364 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1365 {
1366         pd_entry_t pde;
1367         pt_entry_t pte;
1368         vm_page_t m;
1369
1370         m = NULL;
1371         vm_page_lock_queues();
1372         PMAP_LOCK(pmap);
1373         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1374         if (pde != 0) {
1375                 if (pde & PG_PS) {
1376                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1377                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1378                                     (va & PDRMASK));
1379                                 vm_page_hold(m);
1380                         }
1381                 } else {
1382                         sched_pin();
1383                         pte = *pmap_pte_quick(pmap, va);
1384                         if (pte != 0 &&
1385                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1386                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1387                                 vm_page_hold(m);
1388                         }
1389                         sched_unpin();
1390                 }
1391         }
1392         vm_page_unlock_queues();
1393         PMAP_UNLOCK(pmap);
1394         return (m);
1395 }
1396
1397 /***************************************************
1398  * Low level mapping routines.....
1399  ***************************************************/
1400
1401 /*
1402  * Add a wired page to the kva.
1403  * Note: not SMP coherent.
1404  *
1405  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1406  */
1407 PMAP_INLINE void 
1408 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1409 {
1410         pt_entry_t *pte;
1411
1412         pte = vtopte(va);
1413         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1414 }
1415
1416 static __inline void
1417 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1418 {
1419         pt_entry_t *pte;
1420
1421         pte = vtopte(va);
1422         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1423 }
1424
1425 /*
1426  * Remove a page from the kernel pagetables.
1427  * Note: not SMP coherent.
1428  *
1429  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1430  */
1431 PMAP_INLINE void
1432 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1433 {
1434         pt_entry_t *pte;
1435
1436         pte = vtopte(va);
1437         pte_clear(pte);
1438 }
1439
1440 /*
1441  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1442  *      virtual address space.
1443  *
1444  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1445  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1446  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1447  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1448  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1449  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1450  *      region.
1451  */
1452 vm_offset_t
1453 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1454 {
1455         vm_offset_t va, sva;
1456         vm_paddr_t superpage_offset;
1457         pd_entry_t newpde;
1458
1459         va = *virt;
1460         /*
1461          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1462          * least one superpage mapping to be created?
1463          */ 
1464         superpage_offset = start & PDRMASK;
1465         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1466                 /*
1467                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1468                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1469                  */
1470                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1471                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1472                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1473                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1474         }
1475         sva = va;
1476         while (start < end) {
1477                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1478                     pseflag) {
1479                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1480                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1481                         newpde = start | PG_PS | pgeflag | PG_RW | PG_V;
1482                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1483                         va += NBPDR;
1484                         start += NBPDR;
1485                 } else {
1486                         pmap_kenter(va, start);
1487                         va += PAGE_SIZE;
1488                         start += PAGE_SIZE;
1489                 }
1490         }
1491         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1492         *virt = va;
1493         return (sva);
1494 }
1495
1496
1497 /*
1498  * Add a list of wired pages to the kva
1499  * this routine is only used for temporary
1500  * kernel mappings that do not need to have
1501  * page modification or references recorded.
1502  * Note that old mappings are simply written
1503  * over.  The page *must* be wired.
1504  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1505  */
1506 void
1507 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1508 {
1509         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1510         vm_page_t m;
1511
1512         oldpte = 0;
1513         pte = vtopte(sva);
1514         endpte = pte + count;
1515         while (pte < endpte) {
1516                 m = *ma++;
1517                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
1518                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1519                         oldpte |= *pte;
1520                         pte_store(pte, pa | pgeflag | PG_RW | PG_V);
1521                 }
1522                 pte++;
1523         }
1524         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1525                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1526                     PAGE_SIZE);
1527 }
1528
1529 /*
1530  * This routine tears out page mappings from the
1531  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1532  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1533  */
1534 void
1535 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1536 {
1537         vm_offset_t va;
1538
1539         va = sva;
1540         while (count-- > 0) {
1541                 pmap_kremove(va);
1542                 va += PAGE_SIZE;
1543         }
1544         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1545 }
1546
1547 /***************************************************
1548  * Page table page management routines.....
1549  ***************************************************/
1550 static __inline void
1551 pmap_free_zero_pages(vm_page_t free)
1552 {
1553         vm_page_t m;
1554
1555         while (free != NULL) {
1556                 m = free;
1557                 free = m->right;
1558                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1559                 vm_page_free_toq(m);
1560         }
1561 }
1562
1563 /*
1564  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1565  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1566  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1567  */
1568 static __inline void
1569 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, vm_page_t *free, boolean_t set_PG_ZERO)
1570 {
1571
1572         if (set_PG_ZERO)
1573                 m->flags |= PG_ZERO;
1574         else
1575                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1576         m->right = *free;
1577         *free = m;
1578 }
1579
1580 /*
1581  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1582  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1583  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1584  * ordered by this virtual address range.
1585  */
1586 static void
1587 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1588 {
1589         vm_page_t root;
1590
1591         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1592         root = pmap->pm_root;
1593         if (root == NULL) {
1594                 mpte->left = NULL;
1595                 mpte->right = NULL;
1596         } else {
1597                 root = vm_page_splay(mpte->pindex, root);
1598                 if (mpte->pindex < root->pindex) {
1599                         mpte->left = root->left;
1600                         mpte->right = root;
1601                         root->left = NULL;
1602                 } else if (mpte->pindex == root->pindex)
1603                         panic("pmap_insert_pt_page: pindex already inserted");
1604                 else {
1605                         mpte->right = root->right;
1606                         mpte->left = root;
1607                         root->right = NULL;
1608                 }
1609         }
1610         pmap->pm_root = mpte;
1611 }
1612
1613 /*
1614  * Looks for a page table page mapping the specified virtual address in the
1615  * specified pmap's collection of idle page table pages.  Returns NULL if there
1616  * is no page table page corresponding to the specified virtual address.
1617  */
1618 static vm_page_t
1619 pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1620 {
1621         vm_page_t mpte;
1622         vm_pindex_t pindex = va >> PDRSHIFT;
1623
1624         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1625         if ((mpte = pmap->pm_root) != NULL && mpte->pindex != pindex) {
1626                 mpte = vm_page_splay(pindex, mpte);
1627                 if ((pmap->pm_root = mpte)->pindex != pindex)
1628                         mpte = NULL;
1629         }
1630         return (mpte);
1631 }
1632
1633 /*
1634  * Removes the specified page table page from the specified pmap's collection
1635  * of idle page table pages.  The specified page table page must be a member of
1636  * the pmap's collection.
1637  */
1638 static void
1639 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1640 {
1641         vm_page_t root;
1642
1643         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1644         if (mpte != pmap->pm_root)
1645                 vm_page_splay(mpte->pindex, pmap->pm_root);
1646         if (mpte->left == NULL)
1647                 root = mpte->right;
1648         else {
1649                 root = vm_page_splay(mpte->pindex, mpte->left);
1650                 root->right = mpte->right;
1651         }
1652         pmap->pm_root = root;
1653 }
1654
1655 /*
1656  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
1657  * drops to zero, then it decrements the wire count.
1658  */
1659 static __inline int
1660 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free)
1661 {
1662
1663         --m->wire_count;
1664         if (m->wire_count == 0)
1665                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, m, free);
1666         else
1667                 return 0;
1668 }
1669
1670 static int 
1671 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free)
1672 {
1673         vm_offset_t pteva;
1674
1675         /*
1676          * unmap the page table page
1677          */
1678         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1679         --pmap->pm_stats.resident_count;
1680
1681         /*
1682          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1683          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1684          * down is begun.
1685          */
1686         atomic_subtract_rel_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1687
1688         /*
1689          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1690          * take effect immediately.
1691          */
1692         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1693         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1694
1695         /* 
1696          * Put page on a list so that it is released after
1697          * *ALL* TLB shootdown is done
1698          */
1699         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1700
1701         return 1;
1702 }
1703
1704 /*
1705  * After removing a page table entry, this routine is used to
1706  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1707  */
1708 static int
1709 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
1710 {
1711         pd_entry_t ptepde;
1712         vm_page_t mpte;
1713
1714         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1715                 return 0;
1716         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1717         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1718         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, free);
1719 }
1720
1721 /*
1722  * Initialize the pmap for the swapper process.
1723  */
1724 void
1725 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1726 {
1727
1728         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1729         /*
1730          * Since the page table directory is shared with the kernel pmap,
1731          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
1732          * not need to be inserted into that list.
1733          */
1734         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1735 #ifdef PAE
1736         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1737 #endif
1738         pmap->pm_root = NULL;
1739         pmap->pm_active = 0;
1740         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1741         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1742         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1743 }
1744
1745 /*
1746  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1747  * such as one in a vmspace structure.
1748  */
1749 int
1750 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1751 {
1752         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1753         vm_paddr_t pa;
1754         static int color;
1755         int i;
1756
1757         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1758
1759         /*
1760          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1761          * page directory table.
1762          */
1763         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1764                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kmem_alloc_nofault(kernel_map,
1765                     NBPTD);
1766
1767                 if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1768                         PMAP_LOCK_DESTROY(pmap);
1769                         return (0);
1770                 }
1771 #ifdef PAE
1772                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1773                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1774                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1775                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1776                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1777                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1778 #endif
1779                 pmap->pm_root = NULL;
1780         }
1781         KASSERT(pmap->pm_root == NULL,
1782             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
1783
1784         /*
1785          * allocate the page directory page(s)
1786          */
1787         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
1788                 m = vm_page_alloc(NULL, color++,
1789                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
1790                     VM_ALLOC_ZERO);
1791                 if (m == NULL)
1792                         VM_WAIT;
1793                 else {
1794                         ptdpg[i++] = m;
1795                 }
1796         }
1797
1798         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1799
1800         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1801                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1802                         bzero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG), PAGE_SIZE);
1803         }
1804
1805         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1806         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1807         /* Copy the kernel page table directory entries. */
1808         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1809         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1810
1811         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1812         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1813                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]);
1814                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1815 #ifdef PAE
1816                 pmap->pm_pdpt[i] = pa | PG_V;
1817 #endif
1818         }
1819
1820         pmap->pm_active = 0;
1821         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1822         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1823
1824         return (1);
1825 }
1826
1827 /*
1828  * this routine is called if the page table page is not
1829  * mapped correctly.
1830  */
1831 static vm_page_t
1832 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex, int flags)
1833 {
1834         vm_paddr_t ptepa;
1835         vm_page_t m;
1836
1837         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1838             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1839             ("_pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1840
1841         /*
1842          * Allocate a page table page.
1843          */
1844         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1845             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1846                 if (flags & M_WAITOK) {
1847                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1848                         vm_page_unlock_queues();
1849                         VM_WAIT;
1850                         vm_page_lock_queues();
1851                         PMAP_LOCK(pmap);
1852                 }
1853
1854                 /*
1855                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1856                  * page may have been allocated.
1857                  */
1858                 return (NULL);
1859         }
1860         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1861                 pmap_zero_page(m);
1862
1863         /*
1864          * Map the pagetable page into the process address space, if
1865          * it isn't already there.
1866          */
1867
1868         pmap->pm_stats.resident_count++;
1869
1870         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1871         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1872                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1873
1874         return m;
1875 }
1876
1877 static vm_page_t
1878 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags)
1879 {
1880         unsigned ptepindex;
1881         pd_entry_t ptepa;
1882         vm_page_t m;
1883
1884         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1885             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1886             ("pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1887
1888         /*
1889          * Calculate pagetable page index
1890          */
1891         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1892 retry:
1893         /*
1894          * Get the page directory entry
1895          */
1896         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1897
1898         /*
1899          * This supports switching from a 4MB page to a
1900          * normal 4K page.
1901          */
1902         if (ptepa & PG_PS) {
1903                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
1904                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1905         }
1906
1907         /*
1908          * If the page table page is mapped, we just increment the
1909          * hold count, and activate it.
1910          */
1911         if (ptepa) {
1912                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
1913                 m->wire_count++;
1914         } else {
1915                 /*
1916                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
1917                  * been deallocated. 
1918                  */
1919                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1920                 if (m == NULL && (flags & M_WAITOK))
1921                         goto retry;
1922         }
1923         return (m);
1924 }
1925
1926
1927 /***************************************************
1928 * Pmap allocation/deallocation routines.
1929  ***************************************************/
1930
1931 #ifdef SMP
1932 /*
1933  * Deal with a SMP shootdown of other users of the pmap that we are
1934  * trying to dispose of.  This can be a bit hairy.
1935  */
1936 static cpumask_t *lazymask;
1937 static u_int lazyptd;
1938 static volatile u_int lazywait;
1939
1940 void pmap_lazyfix_action(void);
1941
1942 void
1943 pmap_lazyfix_action(void)
1944 {
1945         cpumask_t mymask = PCPU_GET(cpumask);
1946
1947 #ifdef COUNT_IPIS
1948         (*ipi_lazypmap_counts[PCPU_GET(cpuid)])++;
1949 #endif
1950         if (rcr3() == lazyptd)
1951                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1952         atomic_clear_int(lazymask, mymask);
1953         atomic_store_rel_int(&lazywait, 1);
1954 }
1955
1956 static void
1957 pmap_lazyfix_self(cpumask_t mymask)
1958 {
1959
1960         if (rcr3() == lazyptd)
1961                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1962         atomic_clear_int(lazymask, mymask);
1963 }
1964
1965
1966 static void
1967 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1968 {
1969         cpumask_t mymask, mask;
1970         u_int spins;
1971
1972         while ((mask = pmap->pm_active) != 0) {
1973                 spins = 50000000;
1974                 mask = mask & -mask;    /* Find least significant set bit */
1975                 mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
1976 #ifdef PAE
1977                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdpt);
1978 #else
1979                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdir);
1980 #endif
1981                 mymask = PCPU_GET(cpumask);
1982                 if (mask == mymask) {
1983                         lazymask = &pmap->pm_active;
1984                         pmap_lazyfix_self(mymask);
1985                 } else {
1986                         atomic_store_rel_int((u_int *)&lazymask,
1987                             (u_int)&pmap->pm_active);
1988                         atomic_store_rel_int(&lazywait, 0);
1989                         ipi_selected(mask, IPI_LAZYPMAP);
1990                         while (lazywait == 0) {
1991                                 ia32_pause();
1992                                 if (--spins == 0)
1993                                         break;
1994                         }
1995                 }
1996                 mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
1997                 if (spins == 0)
1998                         printf("pmap_lazyfix: spun for 50000000\n");
1999         }
2000 }
2001
2002 #else   /* SMP */
2003
2004 /*
2005  * Cleaning up on uniprocessor is easy.  For various reasons, we're
2006  * unlikely to have to even execute this code, including the fact
2007  * that the cleanup is deferred until the parent does a wait(2), which
2008  * means that another userland process has run.
2009  */
2010 static void
2011 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
2012 {
2013         u_int cr3;
2014
2015         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
2016         if (cr3 == rcr3()) {
2017                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
2018                 pmap->pm_active &= ~(PCPU_GET(cpumask));
2019         }
2020 }
2021 #endif  /* SMP */
2022
2023 /*
2024  * Release any resources held by the given physical map.
2025  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2026  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2027  */
2028 void
2029 pmap_release(pmap_t pmap)
2030 {
2031         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
2032         int i;
2033
2034         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2035             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2036             pmap->pm_stats.resident_count));
2037         KASSERT(pmap->pm_root == NULL,
2038             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2039
2040         pmap_lazyfix(pmap);
2041         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2042         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
2043         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2044
2045         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2046                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] &
2047                     PG_FRAME);
2048
2049         bzero(pmap->pm_pdir + PTDPTDI, (nkpt + NPGPTD) *
2050             sizeof(*pmap->pm_pdir));
2051
2052         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2053
2054         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2055                 m = ptdpg[i];
2056 #ifdef PAE
2057                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2058                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2059 #endif
2060                 m->wire_count--;
2061                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2062                 vm_page_free_zero(m);
2063         }
2064         PMAP_LOCK_DESTROY(pmap);
2065 }
2066 \f
2067 static int
2068 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2069 {
2070         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2071
2072         return sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req);
2073 }
2074 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2075     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2076
2077 static int
2078 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2079 {
2080         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2081
2082         return sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req);
2083 }
2084 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2085     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2086
2087 /*
2088  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2089  */
2090 void
2091 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2092 {
2093         vm_paddr_t ptppaddr;
2094         vm_page_t nkpg;
2095         pd_entry_t newpdir;
2096
2097         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2098         if (kernel_vm_end == 0) {
2099                 kernel_vm_end = KERNBASE;
2100                 nkpt = 0;
2101                 while (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2102                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
2103                         nkpt++;
2104                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2105                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2106                                 break;
2107                         }
2108                 }
2109         }
2110         addr = roundup2(addr, PAGE_SIZE * NPTEPG);
2111         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2112                 addr = kernel_map->max_offset;
2113         while (kernel_vm_end < addr) {
2114                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2115                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
2116                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2117                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2118                                 break;
2119                         }
2120                         continue;
2121                 }
2122
2123                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2124                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2125                     VM_ALLOC_ZERO);
2126                 if (nkpg == NULL)
2127                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2128
2129                 nkpt++;
2130
2131                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2132                         pmap_zero_page(nkpg);
2133                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2134                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2135                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = pgeflag | newpdir;
2136
2137                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2138                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
2139                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2140                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2141                         break;
2142                 }
2143         }
2144 }
2145
2146
2147 /***************************************************
2148  * page management routines.
2149  ***************************************************/
2150
2151 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2152 CTASSERT(_NPCM == 11);
2153
2154 static __inline struct pv_chunk *
2155 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2156 {
2157
2158         return (struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK);
2159 }
2160
2161 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2162
2163 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2164 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2165
2166 static uint32_t pc_freemask[11] = {
2167         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2168         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2169         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2170         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2171 };
2172
2173 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2174         "Current number of pv entries");
2175
2176 #ifdef PV_STATS
2177 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2178
2179 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2180         "Current number of pv entry chunks");
2181 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2182         "Current number of pv entry chunks allocated");
2183 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2184         "Current number of pv entry chunks frees");
2185 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2186         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2187
2188 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2189 static int pv_entry_spare;
2190
2191 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2192         "Current number of pv entry frees");
2193 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2194         "Current number of pv entry allocs");
2195 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2196         "Current number of spare pv entries");
2197
2198 static int pmap_collect_inactive, pmap_collect_active;
2199
2200 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pmap_collect_inactive, CTLFLAG_RD, &pmap_collect_inactive, 0,
2201         "Current number times pmap_collect called on inactive queue");
2202 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pmap_collect_active, CTLFLAG_RD, &pmap_collect_active, 0,
2203         "Current number times pmap_collect called on active queue");
2204 #endif
2205
2206 /*
2207  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2208  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2209  * another pv entry chunk.  This is normally called to
2210  * unmap inactive pages, and if necessary, active pages.
2211  */
2212 static void
2213 pmap_collect(pmap_t locked_pmap, struct vpgqueues *vpq)
2214 {
2215         struct md_page *pvh;
2216         pd_entry_t *pde;
2217         pmap_t pmap;
2218         pt_entry_t *pte, tpte;
2219         pv_entry_t next_pv, pv;
2220         vm_offset_t va;
2221         vm_page_t m, free;
2222
2223         sched_pin();
2224         TAILQ_FOREACH(m, &vpq->pl, pageq) {
2225                 if ((m->flags & PG_MARKER) != 0 || m->hold_count || m->busy)
2226                         continue;
2227                 TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &m->md.pv_list, pv_list, next_pv) {
2228                         va = pv->pv_va;
2229                         pmap = PV_PMAP(pv);
2230                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2231                         if (pmap > locked_pmap)
2232                                 PMAP_LOCK(pmap);
2233                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap))
2234                                 continue;
2235                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2236                         pde = pmap_pde(pmap, va);
2237                         KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_collect: found"
2238                             " a 4mpage in page %p's pv list", m));
2239                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
2240                         tpte = pte_load_clear(pte);
2241                         KASSERT((tpte & PG_W) == 0,
2242                             ("pmap_collect: wired pte %#jx", (uintmax_t)tpte));
2243                         if (tpte & PG_A)
2244                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2245                         if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2246                                 vm_page_dirty(m);
2247                         free = NULL;
2248                         pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2249                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2250                         pmap_free_zero_pages(free);
2251                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2252                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
2253                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2254                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2255                                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2256                         }
2257                         free_pv_entry(pmap, pv);
2258                         if (pmap != locked_pmap)
2259                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2260                 }
2261         }
2262         sched_unpin();
2263 }
2264
2265
2266 /*
2267  * free the pv_entry back to the free list
2268  */
2269 static void
2270 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2271 {
2272         vm_page_t m;
2273         struct pv_chunk *pc;
2274         int idx, field, bit;
2275
2276         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2277         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2278         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2279         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2280         pv_entry_count--;
2281         pc = pv_to_chunk(pv);
2282         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2283         field = idx / 32;
2284         bit = idx % 32;
2285         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2286         /* move to head of list */
2287         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2288         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2289                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2290                         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2291                         return;
2292                 }
2293         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2294         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2295         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2296         /* entire chunk is free, return it */
2297         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2298         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2299         vm_page_unwire(m, 0);
2300         vm_page_free(m);
2301         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2302 }
2303
2304 /*
2305  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2306  * when needed.
2307  */
2308 static pv_entry_t
2309 get_pv_entry(pmap_t pmap, int try)
2310 {
2311         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2312         static struct timeval lastprint;
2313         static vm_pindex_t colour;
2314         struct vpgqueues *pq;
2315         int bit, field;
2316         pv_entry_t pv;
2317         struct pv_chunk *pc;
2318         vm_page_t m;
2319
2320         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2321         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2322         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2323         pv_entry_count++;
2324         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2325                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2326                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2327                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2328                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2329         pq = NULL;
2330 retry:
2331         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2332         if (pc != NULL) {
2333                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2334                         if (pc->pc_map[field]) {
2335                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2336                                 break;
2337                         }
2338                 }
2339                 if (field < _NPCM) {
2340                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2341                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2342                         /* If this was the last item, move it to tail */
2343                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2344                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2345                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2346                                         return (pv);    /* not full, return */
2347                                 }
2348                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2349                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2350                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2351                         return (pv);
2352                 }
2353         }
2354         /*
2355          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the page
2356          * queues lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2357          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2358          */
2359         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, colour, (pq ==
2360             &vm_page_queues[PQ_ACTIVE] ? VM_ALLOC_SYSTEM : VM_ALLOC_NORMAL) |
2361             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2362                 if (try) {
2363                         pv_entry_count--;
2364                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2365                         return (NULL);
2366                 }
2367                 /*
2368                  * Reclaim pv entries: At first, destroy mappings to
2369                  * inactive pages.  After that, if a pv chunk entry
2370                  * is still needed, destroy mappings to active pages.
2371                  */
2372                 if (pq == NULL) {
2373                         PV_STAT(pmap_collect_inactive++);
2374                         pq = &vm_page_queues[PQ_INACTIVE];
2375                 } else if (pq == &vm_page_queues[PQ_INACTIVE]) {
2376                         PV_STAT(pmap_collect_active++);
2377                         pq = &vm_page_queues[PQ_ACTIVE];
2378                 } else
2379                         panic("get_pv_entry: increase vm.pmap.shpgperproc");
2380                 pmap_collect(pmap, pq);
2381                 goto retry;
2382         }
2383         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2384         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2385         colour++;
2386         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2387         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2388         pc->pc_pmap = pmap;
2389         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2390         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2391                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2392         pv = &pc->pc_pventry[0];
2393         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2394         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2395         return (pv);
2396 }
2397
2398 static __inline pv_entry_t
2399 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2400 {
2401         pv_entry_t pv;
2402
2403         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2404         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
2405                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2406                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
2407                         break;
2408                 }
2409         }
2410         return (pv);
2411 }
2412
2413 static void
2414 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2415 {
2416         struct md_page *pvh;
2417         pv_entry_t pv;
2418         vm_offset_t va_last;
2419         vm_page_t m;
2420
2421         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2422         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2423             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2424
2425         /*
2426          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2427          * page's pv list.
2428          */
2429         pvh = pa_to_pvh(pa);
2430         va = trunc_4mpage(va);
2431         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2432         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2433         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2434         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2435         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2436         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2437         do {
2438                 m++;
2439                 KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0,
2440                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2441                 va += PAGE_SIZE;
2442                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2443         } while (va < va_last);
2444 }
2445
2446 static void
2447 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2448 {
2449         struct md_page *pvh;
2450         pv_entry_t pv;
2451         vm_offset_t va_last;
2452         vm_page_t m;
2453
2454         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2455         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2456             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2457
2458         /*
2459          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2460          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2461          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2462          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2463          * removes one of the mappings that is being promoted.
2464          */
2465         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2466         va = trunc_4mpage(va);
2467         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2468         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2469         pvh = pa_to_pvh(pa);
2470         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
2471         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2472         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2473         do {
2474                 m++;
2475                 va += PAGE_SIZE;
2476                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2477         } while (va < va_last);
2478 }
2479
2480 static void
2481 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2482 {
2483         pv_entry_t pv;
2484
2485         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2486         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2487         free_pv_entry(pmap, pv);
2488 }
2489
2490 static void
2491 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2492 {
2493         struct md_page *pvh;
2494
2495         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2496         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2497         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
2498                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2499                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2500                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2501         }
2502 }
2503
2504 /*
2505  * Create a pv entry for page at pa for
2506  * (pmap, va).
2507  */
2508 static void
2509 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2510 {
2511         pv_entry_t pv;
2512
2513         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2514         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2515         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2516         pv->pv_va = va;
2517         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2518 }
2519
2520 /*
2521  * Conditionally create a pv entry.
2522  */
2523 static boolean_t
2524 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2525 {
2526         pv_entry_t pv;
2527
2528         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2529         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2530         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2531             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2532                 pv->pv_va = va;
2533                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2534                 return (TRUE);
2535         } else
2536                 return (FALSE);
2537 }
2538
2539 /*
2540  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2541  */
2542 static boolean_t
2543 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2544 {
2545         struct md_page *pvh;
2546         pv_entry_t pv;
2547
2548         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2549         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2550             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2551                 pv->pv_va = va;
2552                 pvh = pa_to_pvh(pa);
2553                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
2554                 return (TRUE);
2555         } else
2556                 return (FALSE);
2557 }
2558
2559 /*
2560  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2561  */
2562 static void
2563 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2564 {
2565         pt_entry_t *pte;
2566
2567         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2568                 *pte = newpte;  
2569                 newpte += PAGE_SIZE;
2570         }
2571 }
2572
2573 /*
2574  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2575  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2576  */
2577 static boolean_t
2578 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2579 {
2580         pd_entry_t newpde, oldpde;
2581         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2582         vm_paddr_t mptepa;
2583         vm_page_t free, mpte;
2584
2585         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2586         oldpde = *pde;
2587         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2588             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2589         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va);
2590         if (mpte != NULL)
2591                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2592         else {
2593                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2594                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2595                     " is missing"));
2596
2597                 /*
2598                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2599                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2600                  * allocation of the new page table page fails.
2601                  */
2602                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2603                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2604                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2605                         free = NULL;
2606                         pmap_remove_pde(pmap, pde, trunc_4mpage(va), &free);
2607                         pmap_invalidate_page(pmap, trunc_4mpage(va));
2608                         pmap_free_zero_pages(free);
2609                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2610                             " in pmap %p", va, pmap);
2611                         return (FALSE);
2612                 }
2613                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2614                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2615         }
2616         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2617
2618         /*
2619          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2620          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2621          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2622          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2623          */
2624         if (va >= KERNBASE)
2625                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2626         else if (curthread->td_pinned > 0 && mtx_owned(&vm_page_queue_mtx)) {
2627                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2628                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2629 #ifdef SMP
2630                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2631 #endif
2632                         invlcaddr(PADDR1);
2633                         PMAP1changed++;
2634                 } else
2635 #ifdef SMP
2636                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2637                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2638                         invlcaddr(PADDR1);
2639                         PMAP1changedcpu++;
2640                 } else
2641 #endif
2642                         PMAP1unchanged++;
2643                 firstpte = PADDR1;
2644         } else {
2645                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2646                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2647                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2648                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2649                 }
2650                 firstpte = PADDR2;
2651         }
2652         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2653         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2654             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2655         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2656             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2657         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2658         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2659                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2660
2661         /*
2662          * If the page table page is new, initialize it.
2663          */
2664         if (mpte->wire_count == 1) {
2665                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2666                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2667         }
2668         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2669             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2670             " addresses"));
2671
2672         /*
2673          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2674          * entries.
2675          */ 
2676         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2677                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2678         
2679         /*
2680          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2681          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2682          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2683          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2684          * the read above and the store below. 
2685          */
2686         if (workaround_erratum383)
2687                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2688         else if (pmap == kernel_pmap)
2689                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2690         else
2691                 pde_store(pde, newpde); 
2692         if (firstpte == PADDR2)
2693                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2694
2695         /*
2696          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2697          */
2698         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2699
2700         /*
2701          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2702          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2703          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2704          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2705          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2706          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2707          * the 2mpage to referencing the page table page.
2708          */
2709         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2710                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2711
2712         pmap_pde_demotions++;
2713         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2714             " in pmap %p", va, pmap);
2715         return (TRUE);
2716 }
2717
2718 /*
2719  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2720  */
2721 static void
2722 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2723     vm_page_t *free)
2724 {
2725         struct md_page *pvh;
2726         pd_entry_t oldpde;
2727         vm_offset_t eva, va;
2728         vm_page_t m, mpte;
2729
2730         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2731         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2732             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2733         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2734         if (oldpde & PG_W)
2735                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2736
2737         /*
2738          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2739          * PG_G.
2740          */
2741         if (oldpde & PG_G)
2742                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sva);
2743         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2744         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2745                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2746                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2747                 eva = sva + NBPDR;
2748                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2749                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2750                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2751                                 vm_page_dirty(m);
2752                         if (oldpde & PG_A)
2753                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2754                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2755                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2756                                 vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2757                 }
2758         }
2759         if (pmap == kernel_pmap) {
2760                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pdq, sva))
2761                         panic("pmap_remove_pde: failed demotion");
2762         } else {
2763                 mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, sva);
2764                 if (mpte != NULL) {
2765                         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2766                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2767                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2768                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2769                         mpte->wire_count = 0;
2770                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2771                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2772                 }
2773         }
2774 }
2775
2776 /*
2777  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2778  */
2779 static int
2780 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
2781 {
2782         pt_entry_t oldpte;
2783         vm_page_t m;
2784
2785         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2786         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2787         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2788         if (oldpte & PG_W)
2789                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2790         /*
2791          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2792          * PG_G.
2793          */
2794         if (oldpte & PG_G)
2795                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2796         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2797         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2798                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2799                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2800                         vm_page_dirty(m);
2801                 if (oldpte & PG_A)
2802                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2803                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2804         }
2805         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2806 }
2807
2808 /*
2809  * Remove a single page from a process address space
2810  */
2811 static void
2812 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
2813 {
2814         pt_entry_t *pte;
2815
2816         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2817         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2818         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2819         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
2820                 return;
2821         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2822         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2823 }
2824
2825 /*
2826  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2827  *
2828  *      It is assumed that the start and end are properly
2829  *      rounded to the page size.
2830  */
2831 void
2832 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2833 {
2834         vm_offset_t pdnxt;
2835         pd_entry_t ptpaddr;
2836         pt_entry_t *pte;
2837         vm_page_t free = NULL;
2838         int anyvalid;
2839
2840         /*
2841          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2842          */
2843         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2844                 return;
2845
2846         anyvalid = 0;
2847
2848         vm_page_lock_queues();
2849         sched_pin();
2850         PMAP_LOCK(pmap);
2851
2852         /*
2853          * special handling of removing one page.  a very
2854          * common operation and easy to short circuit some
2855          * code.
2856          */
2857         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
2858             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2859                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
2860                 goto out;
2861         }
2862
2863         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2864                 unsigned pdirindex;
2865
2866                 /*
2867                  * Calculate index for next page table.
2868                  */
2869                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2870                 if (pdnxt < sva)
2871                         pdnxt = eva;
2872                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2873                         break;
2874
2875                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2876                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2877
2878                 /*
2879                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2880                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2881                  */
2882                 if (ptpaddr == 0)
2883                         continue;
2884
2885                 /*
2886                  * Check for large page.
2887                  */
2888                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2889                         /*
2890                          * Are we removing the entire large page?  If not,
2891                          * demote the mapping and fall through.
2892                          */
2893                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
2894                                 /*
2895                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
2896                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
2897                                  */
2898                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
2899                                         anyvalid = 1;
2900                                 pmap_remove_pde(pmap,
2901                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
2902                                 continue;
2903                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
2904                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
2905                                 /* The large page mapping was destroyed. */
2906                                 continue;
2907                         }
2908                 }
2909
2910                 /*
2911                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2912                  * by the current page table page, or to the end of the
2913                  * range being removed.
2914                  */
2915                 if (pdnxt > eva)
2916                         pdnxt = eva;
2917
2918                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
2919                     sva += PAGE_SIZE) {
2920                         if (*pte == 0)
2921                                 continue;
2922
2923                         /*
2924                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
2925                          * by pmap_remove_pte().
2926                          */
2927                         if ((*pte & PG_G) == 0)
2928                                 anyvalid = 1;
2929                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
2930                                 break;
2931                 }
2932         }
2933 out:
2934         sched_unpin();
2935         if (anyvalid)
2936                 pmap_invalidate_all(pmap);
2937         vm_page_unlock_queues();
2938         PMAP_UNLOCK(pmap);
2939         pmap_free_zero_pages(free);
2940 }
2941
2942 /*
2943  *      Routine:        pmap_remove_all
2944  *      Function:
2945  *              Removes this physical page from
2946  *              all physical maps in which it resides.
2947  *              Reflects back modify bits to the pager.
2948  *
2949  *      Notes:
2950  *              Original versions of this routine were very
2951  *              inefficient because they iteratively called
2952  *              pmap_remove (slow...)
2953  */
2954
2955 void
2956 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2957 {
2958         struct md_page *pvh;
2959         pv_entry_t pv;
2960         pmap_t pmap;
2961         pt_entry_t *pte, tpte;
2962         pd_entry_t *pde;
2963         vm_offset_t va;
2964         vm_page_t free;
2965
2966         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0,
2967             ("pmap_remove_all: page %p is fictitious", m));
2968         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2969         sched_pin();
2970         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2971         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
2972                 va = pv->pv_va;
2973                 pmap = PV_PMAP(pv);
2974                 PMAP_LOCK(pmap);
2975                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2976                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
2977                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2978         }
2979         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2980                 pmap = PV_PMAP(pv);
2981                 PMAP_LOCK(pmap);
2982                 pmap->pm_stats.resident_count--;
2983                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
2984                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
2985                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
2986                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
2987                 tpte = pte_load_clear(pte);
2988                 if (tpte & PG_W)
2989                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2990                 if (tpte & PG_A)
2991                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2992
2993                 /*
2994                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2995                  */
2996                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2997                         vm_page_dirty(m);
2998                 free = NULL;
2999                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3000                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3001                 pmap_free_zero_pages(free);
3002                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3003                 free_pv_entry(pmap, pv);
3004                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3005         }
3006         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
3007         sched_unpin();
3008 }
3009
3010 /*
3011  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3012  */
3013 static boolean_t
3014 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3015 {
3016         pd_entry_t newpde, oldpde;
3017         vm_offset_t eva, va;
3018         vm_page_t m;
3019         boolean_t anychanged;
3020
3021         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3022         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3023             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3024         anychanged = FALSE;
3025 retry:
3026         oldpde = newpde = *pde;
3027         if (oldpde & PG_MANAGED) {
3028                 eva = sva + NBPDR;
3029                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3030                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
3031                         /*
3032                          * In contrast to the analogous operation on a 4KB page
3033                          * mapping, the mapping's PG_A flag is not cleared and
3034                          * the page's PG_REFERENCED flag is not set.  The
3035                          * reason is that pmap_demote_pde() expects that a 2/4MB
3036                          * page mapping with a stored page table page has PG_A
3037                          * set.
3038                          */
3039                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3040                                 vm_page_dirty(m);
3041                 }
3042         }
3043         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3044                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3045 #ifdef PAE
3046         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3047                 newpde |= pg_nx;
3048 #endif
3049         if (newpde != oldpde) {
3050                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde))
3051                         goto retry;
3052                 if (oldpde & PG_G)
3053                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3054                 else
3055                         anychanged = TRUE;
3056         }
3057         return (anychanged);
3058 }
3059
3060 /*
3061  *      Set the physical protection on the
3062  *      specified range of this map as requested.
3063  */
3064 void
3065 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3066 {
3067         vm_offset_t pdnxt;
3068         pd_entry_t ptpaddr;
3069         pt_entry_t *pte;
3070         int anychanged;
3071
3072         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
3073                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3074                 return;
3075         }
3076
3077 #ifdef PAE
3078         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3079             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3080                 return;
3081 #else
3082         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3083                 return;
3084 #endif
3085
3086         anychanged = 0;
3087
3088         vm_page_lock_queues();
3089         sched_pin();
3090         PMAP_LOCK(pmap);
3091         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3092                 pt_entry_t obits, pbits;
3093                 unsigned pdirindex;
3094
3095                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3096                 if (pdnxt < sva)
3097                         pdnxt = eva;
3098
3099                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3100                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3101
3102                 /*
3103                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3104                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3105                  */
3106                 if (ptpaddr == 0)
3107                         continue;
3108
3109                 /*
3110                  * Check for large page.
3111                  */
3112                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3113                         /*
3114                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3115                          * demote the mapping and fall through.
3116                          */
3117                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3118                                 /*
3119                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3120                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3121                                  */
3122                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3123                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3124                                         anychanged = 1;
3125                                 continue;
3126                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
3127                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3128                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3129                                 continue;
3130                         }
3131                 }
3132
3133                 if (pdnxt > eva)
3134                         pdnxt = eva;
3135
3136                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3137                     sva += PAGE_SIZE) {
3138                         vm_page_t m;
3139
3140 retry:
3141                         /*
3142                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3143                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3144                          * significant 32 bits.
3145                          */
3146                         obits = pbits = *pte;
3147                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3148                                 continue;
3149                         if (pbits & PG_MANAGED) {
3150                                 m = NULL;
3151                                 if (pbits & PG_A) {
3152                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3153                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3154                                         pbits &= ~PG_A;
3155                                 }
3156                                 if ((pbits & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3157                                         if (m == NULL)
3158                                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3159                                         vm_page_dirty(m);
3160                                 }
3161                         }
3162
3163                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3164                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3165 #ifdef PAE
3166                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3167                                 pbits |= pg_nx;
3168 #endif
3169
3170                         if (pbits != obits) {
3171 #ifdef PAE
3172                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3173                                         goto retry;
3174 #else
3175                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3176                                     pbits))
3177                                         goto retry;
3178 #endif
3179                                 if (obits & PG_G)
3180                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3181                                 else
3182                                         anychanged = 1;
3183                         }
3184                 }
3185         }
3186         sched_unpin();
3187         if (anychanged)
3188                 pmap_invalidate_all(pmap);
3189         vm_page_unlock_queues();
3190         PMAP_UNLOCK(pmap);
3191 }
3192
3193 /*
3194  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3195  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3196  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3197  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3198  * mappings must have identical characteristics.
3199  *
3200  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3201  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3202  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3203  * pmap.
3204  */
3205 static void
3206 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3207 {
3208         pd_entry_t newpde;
3209         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3210         vm_offset_t oldpteva;
3211         vm_page_t mpte;
3212
3213         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3214
3215         /*
3216          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3217          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3218          * within a 2- or 4MB page.
3219          */
3220         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3221 setpde:
3222         newpde = *firstpte;
3223         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3224                 pmap_pde_p_failures++;
3225                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3226                     " in pmap %p", va, pmap);
3227                 return;
3228         }
3229         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3230                 pmap_pde_p_failures++;
3231                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3232                     " in pmap %p", va, pmap);
3233                 return;
3234         }
3235         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3236                 /*
3237                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3238                  * a TLB invalidation.
3239                  */
3240                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3241                     ~PG_RW))  
3242                         goto setpde;
3243                 newpde &= ~PG_RW;
3244         }
3245
3246         /* 
3247          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3248          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3249          * characteristics to the first PTE.
3250          */
3251         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3252         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3253 setpte:
3254                 oldpte = *pte;
3255                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3256                         pmap_pde_p_failures++;
3257                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3258                             " in pmap %p", va, pmap);
3259                         return;
3260                 }
3261                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3262                         /*
3263                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3264                          * without a TLB invalidation.
3265                          */
3266                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3267                             oldpte & ~PG_RW))
3268                                 goto setpte;
3269                         oldpte &= ~PG_RW;
3270                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3271                             (va & ~PDRMASK);
3272                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3273                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3274                 }
3275                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3276                         pmap_pde_p_failures++;
3277                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3278                             " in pmap %p", va, pmap);
3279                         return;
3280                 }
3281                 pa -= PAGE_SIZE;
3282         }
3283
3284         /*
3285          * Save the page table page in its current state until the PDE
3286          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3287          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3288          */
3289         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3290         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3291             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3292             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3293         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3294             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3295         pmap_insert_pt_page(pmap, mpte);
3296
3297         /*
3298          * Promote the pv entries.
3299          */
3300         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3301                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3302
3303         /*
3304          * Propagate the PAT index to its proper position.
3305          */
3306         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3307                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3308
3309         /*
3310          * Map the superpage.
3311          */
3312         if (workaround_erratum383)
3313                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3314         else if (pmap == kernel_pmap)
3315                 pmap_kenter_pde(va, PG_PS | newpde);
3316         else
3317                 pde_store(pde, PG_PS | newpde);
3318
3319         pmap_pde_promotions++;
3320         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3321             " in pmap %p", va, pmap);
3322 }
3323
3324 /*
3325  *      Insert the given physical page (p) at
3326  *      the specified virtual address (v) in the
3327  *      target physical map with the protection requested.
3328  *
3329  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3330  *      that the related pte can not be reclaimed.
3331  *
3332  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3333  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3334  *      insert this page into the given map NOW.
3335  */
3336 void
3337 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t access, vm_page_t m,
3338     vm_prot_t prot, boolean_t wired)
3339 {
3340         vm_paddr_t pa;
3341         pd_entry_t *pde;
3342         pt_entry_t *pte;
3343         vm_paddr_t opa;
3344         pt_entry_t origpte, newpte;
3345         vm_page_t mpte, om;
3346         boolean_t invlva;
3347
3348         va = trunc_page(va);
3349         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
3350         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
3351             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)", va));
3352
3353         mpte = NULL;
3354
3355         vm_page_lock_queues();
3356         PMAP_LOCK(pmap);
3357         sched_pin();
3358
3359         /*
3360          * In the case that a page table page is not
3361          * resident, we are creating it here.
3362          */
3363         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3364                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, M_WAITOK);
3365         }
3366
3367         pde = pmap_pde(pmap, va);
3368         if ((*pde & PG_PS) != 0)
3369                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
3370         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3371
3372         /*
3373          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
3374          */
3375         if (pte == NULL) {
3376                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3377                         (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3378         }
3379
3380         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3381         om = NULL;
3382         origpte = *pte;
3383         opa = origpte & PG_FRAME;
3384
3385         /*
3386          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3387          */
3388         if (origpte && (opa == pa)) {
3389                 /*
3390                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3391                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3392                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3393                  * the PT page will be also.
3394                  */
3395                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
3396                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3397                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
3398                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3399
3400                 /*
3401                  * Remove extra pte reference
3402                  */
3403                 if (mpte)
3404                         mpte->wire_count--;
3405
3406                 /*
3407                  * We might be turning off write access to the page,
3408                  * so we go ahead and sense modify status.
3409                  */
3410                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3411                         om = m;
3412                         pa |= PG_MANAGED;
3413                 }
3414                 goto validate;
3415         } 
3416         /*
3417          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3418          * handle validating new mapping.
3419          */
3420         if (opa) {
3421                 if (origpte & PG_W)
3422                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3423                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3424                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3425                         pmap_remove_entry(pmap, om, va);
3426                 }
3427                 if (mpte != NULL) {
3428                         mpte->wire_count--;
3429                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3430                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3431                              " va: 0x%x", va));
3432                 }
3433         } else
3434                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3435
3436         /*
3437          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3438          */
3439         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0) {
3440                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3441                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3442                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
3443                 pa |= PG_MANAGED;
3444         }
3445
3446         /*
3447          * Increment counters
3448          */
3449         if (wired)
3450                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3451
3452 validate:
3453         /*
3454          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3455          */
3456         newpte = (pt_entry_t)(pa | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0) | PG_V);
3457         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
3458                 newpte |= PG_RW;
3459                 vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
3460         }
3461 #ifdef PAE
3462         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3463                 newpte |= pg_nx;
3464 #endif
3465         if (wired)
3466                 newpte |= PG_W;
3467         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3468                 newpte |= PG_U;
3469         if (pmap == kernel_pmap)
3470                 newpte |= pgeflag;
3471
3472         /*
3473          * if the mapping or permission bits are different, we need
3474          * to update the pte.
3475          */
3476         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
3477                 newpte |= PG_A;
3478                 if ((access & VM_PROT_WRITE) != 0)
3479                         newpte |= PG_M;
3480                 if (origpte & PG_V) {
3481                         invlva = FALSE;
3482                         origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3483                         if (origpte & PG_A) {
3484                                 if (origpte & PG_MANAGED)
3485                                         vm_page_flag_set(om, PG_REFERENCED);
3486                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
3487                                         invlva = TRUE;
3488 #ifdef PAE
3489                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
3490                                     (newpte & PG_NX) != 0)
3491                                         invlva = TRUE;
3492 #endif
3493                         }
3494                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3495                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3496                                         vm_page_dirty(om);
3497                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3498                                         invlva = TRUE;
3499                         }
3500                         if (invlva)
3501                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3502                 } else
3503                         pte_store(pte, newpte);
3504         }
3505
3506         /*
3507          * If both the page table page and the reservation are fully
3508          * populated, then attempt promotion.
3509          */
3510         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3511             pg_ps_enabled && vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3512                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3513
3514         sched_unpin();
3515         vm_page_unlock_queues();
3516         PMAP_UNLOCK(pmap);
3517 }
3518
3519 /*
3520  * Tries to create a 2- or 4MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
3521  * FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
3522  * blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
3523  * (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry. 
3524  */
3525 static boolean_t
3526 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3527 {
3528         pd_entry_t *pde, newpde;
3529
3530         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3531         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3532         pde = pmap_pde(pmap, va);
3533         if (*pde != 0) {
3534                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3535                     " in pmap %p", va, pmap);
3536                 return (FALSE);
3537         }
3538         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3539             PG_PS | PG_V;
3540         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0) {
3541                 newpde |= PG_MANAGED;
3542
3543                 /*
3544                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3545                  */
3546                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
3547                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3548                             " in pmap %p", va, pmap);
3549                         return (FALSE);
3550                 }
3551         }
3552 #ifdef PAE
3553         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3554                 newpde |= pg_nx;
3555 #endif
3556         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3557                 newpde |= PG_U;
3558
3559         /*
3560          * Increment counters.
3561          */
3562         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3563
3564         /*
3565          * Map the superpage.
3566          */
3567         pde_store(pde, newpde);
3568
3569         pmap_pde_mappings++;
3570         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3571             " in pmap %p", va, pmap);
3572         return (TRUE);
3573 }
3574
3575 /*
3576  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3577  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3578  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3579  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3580  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3581  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3582  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3583  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3584  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3585  * corresponding offset from m_start are mapped.
3586  */
3587 void
3588 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3589     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3590 {
3591         vm_offset_t va;
3592         vm_page_t m, mpte;
3593         vm_pindex_t diff, psize;
3594
3595         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m_start->object, MA_OWNED);
3596         psize = atop(end - start);
3597         mpte = NULL;
3598         m = m_start;
3599         PMAP_LOCK(pmap);
3600         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3601                 va = start + ptoa(diff);
3602                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3603                     (VM_PAGE_TO_PHYS(m) & PDRMASK) == 0 &&
3604                     pg_ps_enabled && vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0 &&
3605                     pmap_enter_pde(pmap, va, m, prot))
3606                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3607                 else
3608                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3609                             mpte);
3610                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3611         }
3612         PMAP_UNLOCK(pmap);
3613 }
3614
3615 /*
3616  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3617  * 1. Current pmap & pmap exists.
3618  * 2. Not wired.
3619  * 3. Read access.
3620  * 4. No page table pages.
3621  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3622  */
3623
3624 void
3625 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3626 {
3627
3628         PMAP_LOCK(pmap);
3629         (void) pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
3630         PMAP_UNLOCK(pmap);
3631 }
3632
3633 static vm_page_t
3634 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3635     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
3636 {
3637         pt_entry_t *pte;
3638         vm_paddr_t pa;
3639         vm_page_t free;
3640
3641         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3642             (m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) != 0,
3643             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3644         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3645         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3646
3647         /*
3648          * In the case that a page table page is not
3649          * resident, we are creating it here.
3650          */
3651         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3652                 unsigned ptepindex;
3653                 pd_entry_t ptepa;
3654
3655                 /*
3656                  * Calculate pagetable page index
3657                  */
3658                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
3659                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
3660                         mpte->wire_count++;
3661                 } else {
3662                         /*
3663                          * Get the page directory entry
3664                          */
3665                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
3666
3667                         /*
3668                          * If the page table page is mapped, we just increment
3669                          * the hold count, and activate it.
3670                          */
3671                         if (ptepa) {
3672                                 if (ptepa & PG_PS)
3673                                         return (NULL);
3674                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
3675                                 mpte->wire_count++;
3676                         } else {
3677                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3678                                     M_NOWAIT);
3679                                 if (mpte == NULL)
3680                                         return (mpte);
3681                         }
3682                 }
3683         } else {
3684                 mpte = NULL;
3685         }
3686
3687         /*
3688          * This call to vtopte makes the assumption that we are
3689          * entering the page into the current pmap.  In order to support
3690          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
3691          * But that isn't as quick as vtopte.
3692          */
3693         pte = vtopte(va);
3694         if (*pte) {
3695                 if (mpte != NULL) {
3696                         mpte->wire_count--;
3697                         mpte = NULL;
3698                 }
3699                 return (mpte);
3700         }
3701
3702         /*
3703          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3704          */
3705         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0 &&
3706             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3707                 if (mpte != NULL) {
3708                         free = NULL;
3709                         if (pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, &free)) {
3710                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3711                                 pmap_free_zero_pages(free);
3712                         }
3713                         
3714                         mpte = NULL;
3715                 }
3716                 return (mpte);
3717         }
3718
3719         /*
3720          * Increment counters
3721          */
3722         pmap->pm_stats.resident_count++;
3723
3724         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3725 #ifdef PAE
3726         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3727                 pa |= pg_nx;
3728 #endif
3729
3730         /*
3731          * Now validate mapping with RO protection
3732          */
3733         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
3734                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3735         else
3736                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3737         return mpte;
3738 }
3739
3740 /*
3741  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3742  * to be used for panic dumps.
3743  */
3744 void *
3745 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3746 {
3747         vm_offset_t va;
3748
3749         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3750         pmap_kenter(va, pa);
3751         invlpg(va);
3752         return ((void *)crashdumpmap);
3753 }
3754
3755 /*
3756  * This code maps large physical mmap regions into the
3757  * processor address space.  Note that some shortcuts
3758  * are taken, but the code works.
3759  */
3760 void
3761 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3762     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3763 {
3764         pd_entry_t *pde;
3765         vm_paddr_t pa, ptepa;
3766         vm_page_t p;
3767         int pat_mode;
3768
3769         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
3770         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3771             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3772         if (pseflag && 
3773             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
3774                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
3775                         return;
3776                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3777                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3778                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3779                 pat_mode = p->md.pat_mode;
3780
3781                 /*
3782                  * Abort the mapping if the first page is not physically
3783                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
3784                  */
3785                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3786                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3787                         return;
3788
3789                 /*
3790                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
3791                  * the pages are not physically contiguous or have differing
3792                  * memory attributes.
3793                  */
3794                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3795                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
3796                     pa += PAGE_SIZE) {
3797                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3798                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3799                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
3800                             pat_mode != p->md.pat_mode)
3801                                 return;
3802                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3803                 }
3804
3805                 /*
3806                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
3807                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
3808                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
3809                  */
3810                 PMAP_LOCK(pmap);
3811                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
3812                     size; pa += NBPDR) {
3813                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3814                         if (*pde == 0) {
3815                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
3816                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
3817                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
3818                                     PAGE_SIZE;
3819                                 pmap_pde_mappings++;
3820                         }
3821                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
3822                         addr += NBPDR;
3823                 }
3824                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3825         }
3826 }
3827
3828 /*
3829  *      Routine:        pmap_change_wiring
3830  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
3831  *                      pair.
3832  *      In/out conditions:
3833  *                      The mapping must already exist in the pmap.
3834  */
3835 void
3836 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
3837 {
3838         pd_entry_t *pde;
3839         pt_entry_t *pte;
3840         boolean_t are_queues_locked;
3841
3842         are_queues_locked = FALSE;
3843 retry:
3844         PMAP_LOCK(pmap);
3845         pde = pmap_pde(pmap, va);
3846         if ((*pde & PG_PS) != 0) {
3847                 if (!wired != ((*pde & PG_W) == 0)) {
3848                         if (!are_queues_locked) {
3849                                 are_queues_locked = TRUE;
3850                                 if (!mtx_trylock(&vm_page_queue_mtx)) {
3851                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3852                                         vm_page_lock_queues();
3853                                         goto retry;
3854                                 }
3855                         }
3856                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, va))
3857                                 panic("pmap_change_wiring: demotion failed");
3858                 } else
3859                         goto out;
3860         }
3861         pte = pmap_pte(pmap, va);
3862
3863         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
3864                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3865         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
3866                 pmap->pm_stats.wired_count--;
3867
3868         /*
3869          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
3870          * invalidate TLB.
3871          */
3872         pmap_pte_set_w(pte, wired);
3873         pmap_pte_release(pte);
3874 out:
3875         if (are_queues_locked)
3876                 vm_page_unlock_queues();
3877         PMAP_UNLOCK(pmap);
3878 }
3879
3880
3881
3882 /*
3883  *      Copy the range specified by src_addr/len
3884  *      from the source map to the range dst_addr/len
3885  *      in the destination map.
3886  *
3887  *      This routine is only advisory and need not do anything.
3888  */
3889
3890 void
3891 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
3892     vm_offset_t src_addr)
3893 {
3894         vm_page_t   free;
3895         vm_offset_t addr;
3896         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
3897         vm_offset_t pdnxt;
3898
3899         if (dst_addr != src_addr)
3900                 return;
3901
3902         if (!pmap_is_current(src_pmap))
3903                 return;
3904
3905         vm_page_lock_queues();
3906         if (dst_pmap < src_pmap) {
3907                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
3908                 PMAP_LOCK(src_pmap);
3909         } else {
3910                 PMAP_LOCK(src_pmap);
3911                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
3912         }
3913         sched_pin();
3914         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
3915                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
3916                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
3917                 pd_entry_t srcptepaddr;
3918                 unsigned ptepindex;
3919
3920                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
3921                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
3922
3923                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
3924                 if (pdnxt < addr)
3925                         pdnxt = end_addr;
3926                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
3927
3928                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
3929                 if (srcptepaddr == 0)
3930                         continue;
3931                         
3932                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
3933                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
3934                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
3935                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr &
3936                             PG_PS_FRAME))) {
3937                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
3938                                     ~PG_W;
3939                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
3940                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
3941                         }
3942                         continue;
3943                 }
3944
3945                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
3946                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
3947                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
3948
3949                 if (pdnxt > end_addr)
3950                         pdnxt = end_addr;
3951
3952                 src_pte = vtopte(addr);
3953                 while (addr < pdnxt) {
3954                         pt_entry_t ptetemp;
3955                         ptetemp = *src_pte;
3956                         /*
3957                          * we only virtual copy managed pages
3958                          */
3959                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
3960                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
3961                                     M_NOWAIT);
3962                                 if (dstmpte == NULL)
3963                                         goto out;
3964                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
3965                                 if (*dst_pte == 0 &&
3966                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
3967                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
3968                                         /*
3969                                          * Clear the wired, modified, and
3970                                          * accessed (referenced) bits
3971                                          * during the copy.
3972                                          */
3973                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
3974                                             PG_A);
3975                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
3976                                 } else {
3977                                         free = NULL;
3978                                         if (pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap,
3979                                             dstmpte, &free)) {
3980                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
3981                                                     addr);
3982                                                 pmap_free_zero_pages(free);
3983                                         }
3984                                         goto out;
3985                                 }
3986                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
3987                                         break;
3988                         }
3989                         addr += PAGE_SIZE;
3990                         src_pte++;
3991                 }
3992         }
3993 out:
3994         sched_unpin();
3995         vm_page_unlock_queues();
3996         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
3997         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
3998 }       
3999
4000 static __inline void
4001 pagezero(void *page)
4002 {
4003 #if defined(I686_CPU)
4004         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4005 #if defined(CPU_ENABLE_SSE)
4006                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4007                         sse2_pagezero(page);
4008                 else
4009 #endif
4010                         i686_pagezero(page);
4011         } else
4012 #endif
4013                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4014 }
4015
4016 /*
4017  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping 
4018  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
4019  */
4020 void
4021 pmap_zero_page(vm_page_t m)
4022 {
4023         struct sysmaps *sysmaps;
4024
4025         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4026         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4027         if (*sysmaps->CMAP2)
4028                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4029         sched_pin();
4030         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4031             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4032         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4033         pagezero(sysmaps->CADDR2);
4034         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4035         sched_unpin();
4036         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4037 }
4038
4039 /*
4040  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
4041  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
4042  *
4043  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
4044  */
4045 void
4046 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4047 {
4048         struct sysmaps *sysmaps;
4049
4050         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4051         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4052         if (*sysmaps->CMAP2)
4053                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4054         sched_pin();
4055         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4056             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4057         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4058         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4059                 pagezero(sysmaps->CADDR2);
4060         else
4061                 bzero((char *)sysmaps->CADDR2 + off, size);
4062         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4063         sched_unpin();
4064         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4065 }
4066
4067 /*
4068  *      pmap_zero_page_idle zeros the specified hardware page by mapping 
4069  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.  This
4070  *      is intended to be called from the vm_pagezero process only and
4071  *      outside of Giant.
4072  */
4073 void
4074 pmap_zero_page_idle(vm_page_t m)
4075 {
4076
4077         if (*CMAP3)
4078                 panic("pmap_zero_page_idle: CMAP3 busy");
4079         sched_pin();
4080         *CMAP3 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4081             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4082         invlcaddr(CADDR3);
4083         pagezero(CADDR3);
4084         *CMAP3 = 0;
4085         sched_unpin();
4086 }
4087
4088 /*
4089  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
4090  *      page by mapping the page into virtual memory and using
4091  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
4092  *      time.
4093  */
4094 void
4095 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4096 {
4097         struct sysmaps *sysmaps;
4098
4099         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4100         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4101         if (*sysmaps->CMAP1)
4102                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4103         if (*sysmaps->CMAP2)
4104                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4105         sched_pin();
4106         *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4107             pmap_cache_bits(src->md.pat_mode, 0);
4108         invlcaddr(sysmaps->CADDR1);
4109         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4110             pmap_cache_bits(dst->md.pat_mode, 0);
4111         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4112         bcopy(sysmaps->CADDR1, sysmaps->CADDR2, PAGE_SIZE);
4113         *sysmaps->CMAP1 = 0;
4114         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4115         sched_unpin();
4116         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4117 }
4118
4119 /*
4120  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4121  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4122  * be changed upwards or downwards in the future; it
4123  * is only necessary that true be returned for a small
4124  * subset of pmaps for proper page aging.
4125  */
4126 boolean_t
4127 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4128 {
4129         struct md_page *pvh;
4130         pv_entry_t pv;
4131         int loops = 0;
4132
4133         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
4134                 return FALSE;
4135
4136         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4137         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4138                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4139                         return TRUE;
4140                 }
4141                 loops++;
4142                 if (loops >= 16)
4143                         break;
4144         }
4145         if (loops < 16) {
4146                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4147                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
4148                         if (PV_PMAP(pv) == pmap)
4149                                 return (TRUE);
4150                         loops++;
4151                         if (loops >= 16)
4152                                 break;
4153                 }
4154         }
4155         return (FALSE);
4156 }
4157
4158 /*
4159  *      pmap_page_wired_mappings:
4160  *
4161  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4162  *      that are wired.
4163  */
4164 int
4165 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4166 {
4167         int count;
4168
4169         count = 0;
4170         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4171                 return (count);
4172         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4173         return (pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)), count));
4174 }
4175
4176 /*
4177  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4178  *
4179  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4180  */
4181 static int
4182 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4183 {
4184         pmap_t pmap;
4185         pt_entry_t *pte;
4186         pv_entry_t pv;
4187
4188         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4189         sched_pin();
4190         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
4191                 pmap = PV_PMAP(pv);
4192                 PMAP_LOCK(pmap);
4193                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4194                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4195                         count++;
4196                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4197         }
4198         sched_unpin();
4199         return (count);
4200 }
4201
4202 /*
4203  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4204  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4205  */
4206 boolean_t
4207 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4208 {
4209         struct md_page *pvh;
4210
4211         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) != 0)
4212                 return (FALSE);
4213         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4214         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
4215                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4216                 return (!TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list));
4217         } else
4218                 return (TRUE);
4219 }
4220
4221 /*
4222  * Remove all pages from specified address space
4223  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4224  * is special cased for current process only, but
4225  * can have the more generic (and slightly slower)
4226  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4227  * in the case of running down an entire address space.
4228  */
4229 void
4230 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4231 {
4232         pt_entry_t *pte, tpte;
4233         vm_page_t free = NULL;
4234         vm_page_t m, mpte, mt;
4235         pv_entry_t pv;
4236         struct md_page *pvh;
4237         struct pv_chunk *pc, *npc;
4238         int field, idx;
4239         int32_t bit;
4240         uint32_t inuse, bitmask;
4241         int allfree;
4242
4243         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4244                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4245                 return;
4246         }
4247         vm_page_lock_queues();
4248         PMAP_LOCK(pmap);
4249         sched_pin();
4250         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4251                 allfree = 1;
4252                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4253                         inuse = (~(pc->pc_map[field])) & pc_freemask[field];
4254                         while (inuse != 0) {
4255                                 bit = bsfl(inuse);
4256                                 bitmask = 1UL << bit;
4257                                 idx = field * 32 + bit;
4258                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4259                                 inuse &= ~bitmask;
4260
4261                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4262                                 tpte = *pte;
4263                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4264                                         pte = vtopte(pv->pv_va);
4265                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4266                                 }
4267
4268                                 if (tpte == 0) {
4269                                         printf(
4270                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4271                                             pte, pv->pv_va);
4272                                         panic("bad pte");
4273                                 }
4274
4275 /*
4276  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4277  */
4278                                 if (tpte & PG_W) {
4279                                         allfree = 0;
4280                                         continue;
4281                                 }
4282
4283                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4284                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4285                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4286                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4287                                     (uintmax_t)tpte));
4288
4289                                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4290                                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4291                                         (uintmax_t)tpte));
4292
4293                                 pte_clear(pte);
4294
4295                                 /*
4296                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4297                                  */
4298                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4299                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4300                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4301                                                         vm_page_dirty(mt);
4302                                         } else
4303                                                 vm_page_dirty(m);
4304                                 }
4305
4306                                 /* Mark free */
4307                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4308                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4309                                 pv_entry_count--;
4310                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4311                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4312                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4313                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4314                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
4315                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4316                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4317                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4318                                                                 vm_page_flag_clear(mt, PG_WRITEABLE);
4319                                         }
4320                                         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4321                                         if (mpte != NULL) {
4322                                                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
4323                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4324                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4325                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4326                                                 mpte->wire_count = 0;
4327                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4328                                                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
4329                                         }
4330                                 } else {
4331                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4332                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
4333                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
4334                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4335                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4336                                                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
4337                                         }
4338                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4339                                 }
4340                         }
4341                 }
4342                 if (allfree) {
4343                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
4344                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
4345                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
4346                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4347                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
4348                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
4349                         vm_page_unwire(m, 0);
4350                         vm_page_free(m);
4351                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
4352                 }
4353         }
4354         sched_unpin();
4355         pmap_invalidate_all(pmap);
4356         vm_page_unlock_queues();
4357         PMAP_UNLOCK(pmap);
4358         pmap_free_zero_pages(free);
4359 }
4360
4361 /*
4362  *      pmap_is_modified:
4363  *
4364  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4365  *      in any physical maps.
4366  */
4367 boolean_t
4368 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4369 {
4370
4371         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
4372                 return (FALSE);
4373         if (pmap_is_modified_pvh(&m->md))
4374                 return (TRUE);
4375         return (pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4376 }
4377
4378 /*
4379  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4380  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4381  * mappings are supported.
4382  */
4383 static boolean_t
4384 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4385 {
4386         pv_entry_t pv;
4387         pt_entry_t *pte;
4388         pmap_t pmap;
4389         boolean_t rv;
4390
4391         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4392         rv = FALSE;
4393         sched_pin();
4394         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
4395                 pmap = PV_PMAP(pv);
4396                 PMAP_LOCK(pmap);
4397                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4398                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4399                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4400                 if (rv)
4401                         break;
4402         }
4403         sched_unpin();
4404         return (rv);
4405 }
4406
4407 /*
4408  *      pmap_is_prefaultable:
4409  *
4410  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4411  *      for prefault.
4412  */
4413 boolean_t
4414 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4415 {
4416         pd_entry_t *pde;
4417         pt_entry_t *pte;
4418         boolean_t rv;
4419
4420         rv = FALSE;
4421         PMAP_LOCK(pmap);
4422         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4423         if (*pde != 0 && (*pde & PG_PS) == 0) {
4424                 pte = vtopte(addr);
4425                 rv = *pte == 0;
4426         }
4427         PMAP_UNLOCK(pmap);
4428         return (rv);
4429 }
4430
4431 /*
4432  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4433  */
4434 void
4435 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4436 {
4437         struct md_page *pvh;
4438         pv_entry_t next_pv, pv;
4439         pmap_t pmap;
4440         pd_entry_t *pde;
4441         pt_entry_t oldpte, *pte;
4442         vm_offset_t va;
4443
4444         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4445         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4446             (m->flags & PG_WRITEABLE) == 0)
4447                 return;
4448         sched_pin();
4449         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4450         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, next_pv) {
4451                 va = pv->pv_va;
4452                 pmap = PV_PMAP(pv);
4453                 PMAP_LOCK(pmap);
4454                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4455                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4456                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4457                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4458         }
4459         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4460                 pmap = PV_PMAP(pv);
4461                 PMAP_LOCK(pmap);
4462                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4463                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
4464                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4465                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4466 retry:
4467                 oldpte = *pte;
4468                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
4469                         /*
4470                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4471                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4472                          * significant 32 bits.
4473                          */
4474                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
4475                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
4476                                 goto retry;
4477                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
4478                                 vm_page_dirty(m);
4479                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4480                 }
4481                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4482         }
4483         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
4484         sched_unpin();
4485 }
4486
4487 /*
4488  *      pmap_ts_referenced:
4489  *
4490  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4491  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4492  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4493  *      reference bits set.
4494  *
4495  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
4496  *      should be tested and standardized at some point in the future for
4497  *      optimal aging of shared pages.
4498  */
4499 int
4500 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4501 {
4502         struct md_page *pvh;
4503         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
4504         pmap_t pmap;
4505         pd_entry_t oldpde, *pde;
4506         pt_entry_t *pte;
4507         vm_offset_t va;
4508         int rtval = 0;
4509
4510         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
4511                 return (rtval);
4512         sched_pin();
4513         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4514         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4515         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, pvn) {
4516                 va = pv->pv_va;
4517                 pmap = PV_PMAP(pv);
4518                 PMAP_LOCK(pmap);
4519                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4520                 oldpde = *pde;
4521                 if ((oldpde & PG_A) != 0) {
4522                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4523                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4524                                         /*
4525                                          * Remove the mapping to a single page
4526                                          * so that a subsequent access may
4527                                          * repromote.  Since the underlying
4528                                          * page table page is fully populated,
4529                                          * this removal never frees a page
4530                                          * table page.
4531                                          */
4532                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4533                                             PG_PS_FRAME);
4534                                         pmap_remove_page(pmap, va, NULL);
4535                                         rtval++;
4536                                         if (rtval > 4) {
4537                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4538                                                 goto out;
4539                                         }
4540                                 }
4541                         }
4542                 }
4543                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4544         }
4545         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
4546                 pvf = pv;
4547                 do {
4548                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
4549                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
4550                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
4551                         pmap = PV_PMAP(pv);
4552                         PMAP_LOCK(pmap);
4553                         pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4554                         KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_ts_referenced:"
4555                             " found a 4mpage in page %p's pv list", m));
4556                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4557                         if ((*pte & PG_A) != 0) {
4558                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4559                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4560                                 rtval++;
4561                                 if (rtval > 4)
4562                                         pvn = NULL;
4563                         }
4564                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4565                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
4566         }
4567 out:
4568         sched_unpin();
4569         return (rtval);
4570 }
4571
4572 /*
4573  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
4574  */
4575 void
4576 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
4577 {
4578         struct md_page *pvh;
4579         pv_entry_t next_pv, pv;
4580         pmap_t pmap;
4581         pd_entry_t oldpde, *pde;
4582         pt_entry_t oldpte, *pte;
4583         vm_offset_t va;
4584
4585         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4586         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4587                 return;
4588         sched_pin();
4589         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4590         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, next_pv) {
4591                 va = pv->pv_va;
4592                 pmap = PV_PMAP(pv);
4593                 PMAP_LOCK(pmap);
4594                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4595                 oldpde = *pde;
4596                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
4597                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4598                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4599                                         /*
4600                                          * Write protect the mapping to a
4601                                          * single page so that a subsequent
4602                                          * write access may repromote.
4603                                          */
4604                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4605                                             PG_PS_FRAME);
4606                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
4607                                         oldpte = *pte;
4608                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
4609                                                 /*
4610                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4611                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4612                                                  * significant 32 bits.
4613                                                  */
4614                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
4615                                                     oldpte,
4616                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
4617                                                         oldpte = *pte;
4618                                                 vm_page_dirty(m);
4619                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
4620                                         }
4621                                 }
4622                         }
4623                 }
4624                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4625         }
4626         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4627                 pmap = PV_PMAP(pv);
4628                 PMAP_LOCK(pmap);
4629                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4630                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
4631                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4632                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4633                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4634                         /*
4635                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4636                          * in size, PG_M is among the least significant
4637                          * 32 bits. 
4638                          */
4639                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
4640                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4641                 }
4642                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4643         }
4644         sched_unpin();
4645 }
4646
4647 /*
4648  *      pmap_clear_reference:
4649  *
4650  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
4651  */
4652 void
4653 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
4654 {
4655         struct md_page *pvh;
4656         pv_entry_t next_pv, pv;
4657         pmap_t pmap;
4658         pd_entry_t oldpde, *pde;
4659         pt_entry_t *pte;
4660         vm_offset_t va;
4661
4662         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4663         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4664                 return;
4665         sched_pin();
4666         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4667         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, next_pv) {
4668                 va = pv->pv_va;
4669                 pmap = PV_PMAP(pv);
4670                 PMAP_LOCK(pmap);
4671                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4672                 oldpde = *pde;
4673                 if ((oldpde & PG_A) != 0) {
4674                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4675                                 /*
4676                                  * Remove the mapping to a single page so
4677                                  * that a subsequent access may repromote.
4678                                  * Since the underlying page table page is
4679                                  * fully populated, this removal never frees
4680                                  * a page table page.
4681                                  */
4682                                 va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4683                                     PG_PS_FRAME);
4684                                 pmap_remove_page(pmap, va, NULL);
4685                         }
4686                 }
4687                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4688         }
4689         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4690                 pmap = PV_PMAP(pv);
4691                 PMAP_LOCK(pmap);
4692                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4693                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_reference: found"
4694                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4695                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4696                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
4697                         /*
4698                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4699                          * in size, PG_A is among the least significant
4700                          * 32 bits. 
4701                          */
4702                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4703                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4704                 }
4705                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4706         }
4707         sched_unpin();
4708 }
4709
4710 /*
4711  * Miscellaneous support routines follow
4712  */
4713
4714 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
4715 static __inline void
4716 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
4717 {
4718         u_int opte, npte;
4719
4720         /*
4721          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
4722          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
4723          */
4724         do {
4725                 opte = *(u_int *)pte;
4726                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
4727                 npte |= cache_bits;
4728         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
4729 }
4730
4731 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
4732 static __inline void
4733 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
4734 {
4735         u_int opde, npde;
4736
4737         /*
4738          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
4739          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
4740          */
4741         do {
4742                 opde = *(u_int *)pde;
4743                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
4744                 npde |= cache_bits;
4745         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
4746 }
4747
4748 /*
4749  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
4750  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
4751  * routine is intended to be used for mapping device memory,
4752  * NOT real memory.
4753  */
4754 void *
4755 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
4756 {
4757         vm_offset_t va, offset;
4758         vm_size_t tmpsize;
4759
4760         offset = pa & PAGE_MASK;
4761         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
4762         pa = pa & PG_FRAME;
4763
4764         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
4765                 va = KERNBASE + pa;
4766         else
4767                 va = kmem_alloc_nofault(kernel_map, size);
4768         if (!va)
4769                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
4770
4771         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
4772                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
4773         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
4774         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size);
4775         return ((void *)(va + offset));
4776 }
4777
4778 void *
4779 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4780 {
4781
4782         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
4783 }
4784
4785 void *
4786 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4787 {
4788
4789         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
4790 }
4791
4792 void
4793 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
4794 {
4795         vm_offset_t base, offset, tmpva;
4796
4797         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
4798                 return;
4799         base = trunc_page(va);
4800         offset = va & PAGE_MASK;
4801         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
4802         for (tmpva = base; tmpva < (base + size); tmpva += PAGE_SIZE)
4803                 pmap_kremove(tmpva);
4804         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, tmpva);
4805         kmem_free(kernel_map, base, size);
4806 }
4807
4808 /*
4809  * Sets the memory attribute for the specified page.
4810  */
4811 void
4812 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
4813 {
4814         struct sysmaps *sysmaps;
4815         vm_offset_t sva, eva;
4816
4817         m->md.pat_mode = ma;
4818         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4819                 return;
4820
4821         /*
4822          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
4823          * See pmap_invalidate_cache_range().
4824          *
4825          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
4826          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
4827          * flushes the cache.
4828          */    
4829         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
4830                 return;
4831
4832         /*
4833          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
4834          * support self snoop, map the page transient and do
4835          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
4836          * pmap_invalidate_cache_range().
4837          */
4838         if ((cpu_feature & (CPUID_SS|CPUID_CLFSH)) == CPUID_CLFSH) {
4839                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4840                 mtx_lock(&sysmaps->lock);
4841                 if (*sysmaps->CMAP2)
4842                         panic("pmap_page_set_memattr: CMAP2 busy");
4843                 sched_pin();
4844                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
4845                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4846                 invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4847                 sva = (vm_offset_t)sysmaps->CADDR2;
4848                 eva = sva + PAGE_SIZE;
4849         } else
4850                 sva = eva = 0; /* gcc */
4851         pmap_invalidate_cache_range(sva, eva);
4852         if (sva != 0) {
4853                 *sysmaps->CMAP2 = 0;
4854                 sched_unpin();
4855                 mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4856         }
4857 }
4858
4859 /*
4860  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
4861  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
4862  * completely contained within either the kernel map.
4863  *
4864  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
4865  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
4866  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
4867  * there was insufficient memory available to complete the change.
4868  */
4869 int
4870 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
4871 {
4872         vm_offset_t base, offset, tmpva;
4873         pd_entry_t *pde;
4874         pt_entry_t *pte;
4875         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
4876         boolean_t changed;
4877
4878         base = trunc_page(va);
4879         offset = va & PAGE_MASK;
4880         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
4881
4882         /*
4883          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
4884          */
4885         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
4886                 return (EINVAL);
4887
4888         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
4889         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
4890         changed = FALSE;
4891
4892         /*
4893          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
4894          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
4895          */
4896         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
4897         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
4898                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
4899                 if (*pde == 0) {
4900                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4901                         return (EINVAL);
4902                 }
4903                 if (*pde & PG_PS) {
4904                         /*
4905                          * If the current 2/4MB page already has
4906                          * the required memory type, then we need not
4907                          * demote this page.  Just increment tmpva to
4908                          * the next 2/4MB page frame.
4909                          */
4910                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
4911                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
4912                                 continue;
4913                         }
4914
4915                         /*
4916                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
4917                          * page frame and there is at least 2/4MB left
4918                          * within the range, then we need not break
4919                          * down this page into 4KB pages.
4920                          */
4921                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
4922                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
4923                                 tmpva += NBPDR;
4924                                 continue;
4925                         }
4926                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
4927                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4928                                 return (ENOMEM);
4929                         }
4930                 }
4931                 pte = vtopte(tmpva);
4932                 if (*pte == 0) {
4933                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4934                         return (EINVAL);
4935                 }
4936                 tmpva += PAGE_SIZE;
4937         }
4938         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4939
4940         /*
4941          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
4942          * cache mode if required.
4943          */
4944         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
4945                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
4946                 if (*pde & PG_PS) {
4947                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
4948                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
4949                                 changed = TRUE;
4950                         }
4951                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
4952                 } else {
4953                         pte = vtopte(tmpva);
4954                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
4955                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
4956                                 changed = TRUE;
4957                         }
4958                         tmpva += PAGE_SIZE;
4959                 }
4960         }
4961
4962         /*
4963          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
4964          * shouldn't be, etc.
4965          */
4966         if (changed) {
4967                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
4968                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva);
4969         }
4970         return (0);
4971 }
4972
4973 /*
4974  * perform the pmap work for mincore
4975  */
4976 int
4977 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4978 {
4979         pd_entry_t *pdep;
4980         pt_entry_t *ptep, pte;
4981         vm_paddr_t pa;
4982         vm_page_t m;
4983         int val = 0;
4984         
4985         PMAP_LOCK(pmap);
4986         pdep = pmap_pde(pmap, addr);
4987         if (*pdep != 0) {
4988                 if (*pdep & PG_PS) {
4989                         pte = *pdep;
4990                         val = MINCORE_SUPER;
4991                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
4992                         pa = ((*pdep & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
4993                             PG_FRAME;
4994                 } else {
4995                         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
4996                         pte = *ptep;
4997                         pmap_pte_release(ptep);
4998                         pa = pte & PG_FRAME;
4999                 }
5000         } else {
5001                 pte = 0;
5002                 pa = 0;
5003         }
5004         PMAP_UNLOCK(pmap);
5005
5006         if (pte != 0) {
5007                 val |= MINCORE_INCORE;
5008                 if ((pte & PG_MANAGED) == 0)
5009                         return val;
5010
5011                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
5012
5013                 /*
5014                  * Modified by us
5015                  */
5016                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5017                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5018                 else {
5019                         /*
5020                          * Modified by someone else
5021                          */
5022                         vm_page_lock_queues();
5023                         if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
5024                                 val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5025                         vm_page_unlock_queues();
5026                 }
5027                 /*
5028                  * Referenced by us
5029                  */
5030                 if (pte & PG_A)
5031                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5032                 else {
5033                         /*
5034                          * Referenced by someone else
5035                          */
5036                         vm_page_lock_queues();
5037                         if ((m->flags & PG_REFERENCED) ||
5038                             pmap_ts_referenced(m)) {
5039                                 val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5040                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
5041                         }
5042                         vm_page_unlock_queues();
5043                 }
5044         } 
5045         return val;
5046 }
5047
5048 void
5049 pmap_activate(struct thread *td)
5050 {
5051         pmap_t  pmap, oldpmap;
5052         u_int32_t  cr3;
5053
5054         critical_enter();
5055         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5056         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5057 #if defined(SMP)
5058         atomic_clear_int(&oldpmap->pm_active, PCPU_GET(cpumask));
5059         atomic_set_int(&pmap->pm_active, PCPU_GET(cpumask));
5060 #else
5061         oldpmap->pm_active &= ~1;
5062         pmap->pm_active |= 1;
5063 #endif
5064 #ifdef PAE
5065         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5066 #else
5067         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5068 #endif
5069         /*
5070          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5071          */
5072         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5073         load_cr3(cr3);
5074         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5075         critical_exit();
5076 }
5077
5078 void
5079 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5080 {
5081 }
5082
5083 /*
5084  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5085  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5086  */
5087 void
5088 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5089     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5090 {
5091         vm_offset_t superpage_offset;
5092
5093         if (size < NBPDR)
5094                 return;
5095         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5096                 offset += ptoa(object->pg_color);
5097         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5098         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5099             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5100                 return;
5101         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5102                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5103         else
5104                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5105 }
5106
5107
5108 #if defined(PMAP_DEBUG)
5109 pmap_pid_dump(int pid)
5110 {
5111         pmap_t pmap;
5112         struct proc *p;
5113         int npte = 0;
5114         int index;
5115
5116         sx_slock(&allproc_lock);
5117         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5118                 if (p->p_pid != pid)
5119                         continue;
5120
5121                 if (p->p_vmspace) {
5122                         int i,j;
5123                         index = 0;
5124                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5125                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5126                                 pd_entry_t *pde;
5127                                 pt_entry_t *pte;
5128                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5129                                 
5130                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5131                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5132                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5133                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5134                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5135                                                         if (index) {
5136                                                                 index = 0;
5137                                                                 printf("\n");
5138                                                         }
5139                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5140                                                         return npte;
5141                                                 }
5142                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5143                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5144                                                         pt_entry_t pa;
5145                                                         vm_page_t m;
5146                                                         pa = *pte;
5147                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5148                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5149                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5150                                                         npte++;
5151                                                         index++;
5152                                                         if (index >= 2) {
5153                                                                 index = 0;
5154                                                                 printf("\n");
5155                                                         } else {
5156                                                                 printf(" ");
5157                                                         }
5158                                                 }
5159                                         }
5160                                 }
5161                         }
5162                 }
5163         }
5164         sx_sunlock(&allproc_lock);
5165         return npte;
5166 }
5167 #endif
5168
5169 #if defined(DEBUG)
5170
5171 static void     pads(pmap_t pm);
5172 void            pmap_pvdump(vm_offset_t pa);
5173
5174 /* print address space of pmap*/
5175 static void
5176 pads(pmap_t pm)
5177 {
5178         int i, j;
5179         vm_paddr_t va;
5180         pt_entry_t *ptep;
5181
5182         if (pm == kernel_pmap)
5183                 return;
5184         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++)
5185                 if (pm->pm_pdir[i])
5186                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5187                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
5188                                 if (pm == kernel_pmap && va < KERNBASE)
5189                                         continue;
5190                                 if (pm != kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
5191                                         continue;
5192                                 ptep = pmap_pte(pm, va);
5193                                 if (pmap_pte_v(ptep))
5194                                         printf("%x:%x ", va, *ptep);
5195                         };
5196
5197 }
5198
5199 void
5200 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
5201 {
5202         pv_entry_t pv;
5203         pmap_t pmap;
5204         vm_page_t m;
5205
5206         printf("pa %x", pa);
5207         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
5208         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
5209                 pmap = PV_PMAP(pv);
5210                 printf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pmap, pv->pv_va);
5211                 pads(pmap);
5212         }
5213         printf(" ");
5214 }
5215 #endif