]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
- Work around ACPI mode transition problem for recent NVIDIA 9400M chipset
[FreeBSD/FreeBSD.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) 2005-2008 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_cpu.h"
107 #include "opt_pmap.h"
108 #include "opt_msgbuf.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 #include <machine/cpu.h>
144 #include <machine/cputypes.h>
145 #include <machine/md_var.h>
146 #include <machine/pcb.h>
147 #include <machine/specialreg.h>
148 #ifdef SMP
149 #include <machine/smp.h>
150 #endif
151
152 #ifdef XBOX
153 #include <machine/xbox.h>
154 #endif
155
156 #if !defined(CPU_DISABLE_SSE) && defined(I686_CPU)
157 #define CPU_ENABLE_SSE
158 #endif
159
160 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
161 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
162 #endif
163
164 #if !defined(DIAGNOSTIC)
165 #define PMAP_INLINE     __gnu89_inline
166 #else
167 #define PMAP_INLINE
168 #endif
169
170 #define PV_STATS
171 #ifdef PV_STATS
172 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
173 #else
174 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
175 #endif
176
177 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
178 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
179
180 /*
181  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
182  */
183 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
184 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
185
186 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
187 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
188 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
189 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
190 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
191
192 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
193     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
194 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
195
196 struct pmap kernel_pmap_store;
197 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
198 static struct pmaplist allpmaps;
199 static struct mtx allpmaps_lock;
200
201 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
202 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
203 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
204 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
205
206 static int nkpt;
207 vm_offset_t kernel_vm_end;
208 extern u_int32_t KERNend;
209
210 #ifdef PAE
211 pt_entry_t pg_nx;
212 static uma_zone_t pdptzone;
213 #endif
214
215 static int pat_works = 0;               /* Is page attribute table sane? */
216
217 SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
218
219 static int pg_ps_enabled;
220 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RD, &pg_ps_enabled, 0,
221     "Are large page mappings enabled?");
222
223 /*
224  * Data for the pv entry allocation mechanism
225  */
226 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
227 static struct md_page *pv_table;
228 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
229
230 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
231 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
232 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
233
234 /*
235  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
236  */
237 struct sysmaps {
238         struct  mtx lock;
239         pt_entry_t *CMAP1;
240         pt_entry_t *CMAP2;
241         caddr_t CADDR1;
242         caddr_t CADDR2;
243 };
244 static struct sysmaps sysmaps_pcpu[MAXCPU];
245 pt_entry_t *CMAP1 = 0;
246 static pt_entry_t *CMAP3;
247 caddr_t CADDR1 = 0, ptvmmap = 0;
248 static caddr_t CADDR3;
249 struct msgbuf *msgbufp = 0;
250
251 /*
252  * Crashdump maps.
253  */
254 static caddr_t crashdumpmap;
255
256 static pt_entry_t *PMAP1 = 0, *PMAP2;
257 static pt_entry_t *PADDR1 = 0, *PADDR2;
258 #ifdef SMP
259 static int PMAP1cpu;
260 static int PMAP1changedcpu;
261 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
262            &PMAP1changedcpu, 0,
263            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
264 #endif
265 static int PMAP1changed;
266 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
267            &PMAP1changed, 0,
268            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
269 static int PMAP1unchanged;
270 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
271            &PMAP1unchanged, 0,
272            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
273 static struct mtx PMAP2mutex;
274
275 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
276 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t locked_pmap, int try);
277 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
278 static boolean_t pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
279 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
280 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
281 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
282                     vm_offset_t va);
283 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
284
285 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
286 static boolean_t pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
287     vm_prot_t prot);
288 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
289     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
290 static void pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
291 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
292 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
293 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
294 static vm_page_t pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
295 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
296 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
297 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
298     vm_prot_t prot);
299 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
300 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
301     vm_page_t *free);
302 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
303     vm_page_t *free);
304 static void pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
305 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
306     vm_page_t *free);
307 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
308                                         vm_offset_t va);
309 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
310 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
311     vm_page_t m);
312
313 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags);
314
315 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex, int flags);
316 static int _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free);
317 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
318 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
319 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t *);
320 static vm_offset_t pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr);
321 #ifdef PAE
322 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait);
323 #endif
324
325 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
326 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
327
328 /*
329  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
330  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
331  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
332  */
333 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
334
335 /*
336  * Move the kernel virtual free pointer to the next
337  * 4MB.  This is used to help improve performance
338  * by using a large (4MB) page for much of the kernel
339  * (.text, .data, .bss)
340  */
341 static vm_offset_t
342 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
343 {
344         vm_offset_t newaddr = addr;
345
346 #ifndef DISABLE_PSE
347         if (cpu_feature & CPUID_PSE)
348                 newaddr = (addr + PDRMASK) & ~PDRMASK;
349 #endif
350         return newaddr;
351 }
352
353 /*
354  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
355  *
356  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
357  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
358  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
359  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
360  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
361  *      (physical) address starting relative to 0]
362  */
363 void
364 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
365 {
366         vm_offset_t va;
367         pt_entry_t *pte, *unused;
368         struct sysmaps *sysmaps;
369         int i;
370
371         /*
372          * XXX The calculation of virtual_avail is wrong. It's NKPT*PAGE_SIZE too
373          * large. It should instead be correctly calculated in locore.s and
374          * not based on 'first' (which is a physical address, not a virtual
375          * address, for the start of unused physical memory). The kernel
376          * page tables are NOT double mapped and thus should not be included
377          * in this calculation.
378          */
379         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
380         virtual_avail = pmap_kmem_choose(virtual_avail);
381
382         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
383
384         /*
385          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
386          */
387         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
388         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
389 #ifdef PAE
390         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
391 #endif
392         kernel_pmap->pm_root = NULL;
393         kernel_pmap->pm_active = -1;    /* don't allow deactivation */
394         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
395         LIST_INIT(&allpmaps);
396         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
397         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
398         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
399         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
400         nkpt = NKPT;
401
402         /*
403          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
404          * mapping of pages.
405          */
406 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
407         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
408
409         va = virtual_avail;
410         pte = vtopte(va);
411
412         /*
413          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
414          * CMAP3 is used for the idle process page zeroing.
415          */
416         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
417                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[i];
418                 mtx_init(&sysmaps->lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
419                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP1, sysmaps->CADDR1, 1)
420                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP2, sysmaps->CADDR2, 1)
421         }
422         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
423         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1)
424         *CMAP3 = 0;
425
426         /*
427          * Crashdump maps.
428          */
429         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
430
431         /*
432          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
433          */
434         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
435
436         /*
437          * msgbufp is used to map the system message buffer.
438          */
439         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
440
441         /*
442          * ptemap is used for pmap_pte_quick
443          */
444         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1);
445         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1);
446
447         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
448
449         virtual_avail = va;
450
451         *CMAP1 = 0;
452
453         /*
454          * Leave in place an identity mapping (virt == phys) for the low 1 MB
455          * physical memory region that is used by the ACPI wakeup code.  This
456          * mapping must not have PG_G set. 
457          */
458 #ifdef XBOX
459         /* FIXME: This is gross, but needed for the XBOX. Since we are in such
460          * an early stadium, we cannot yet neatly map video memory ... :-(
461          * Better fixes are very welcome! */
462         if (!arch_i386_is_xbox)
463 #endif
464         for (i = 1; i < NKPT; i++)
465                 PTD[i] = 0;
466
467         /* Initialize the PAT MSR if present. */
468         pmap_init_pat();
469
470         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
471         pmap_set_pg();
472 }
473
474 /*
475  * Setup the PAT MSR.
476  */
477 void
478 pmap_init_pat(void)
479 {
480         uint64_t pat_msr;
481         char *sysenv;
482         static int pat_tested = 0;
483
484         /* Bail if this CPU doesn't implement PAT. */
485         if (!(cpu_feature & CPUID_PAT))
486                 return;
487
488         /*
489          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
490          * PAT entries.
491          *
492          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
493          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
494          * or Mode C Paging)
495          *
496          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
497          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
498          *
499          * Some Apple Macs based on nVidia chipsets cannot enter ACPI mode
500          * via SMI# when we use upper 4 PAT entries for unknown reason.
501          */
502         if (!pat_tested) {
503                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL ||
504                     (I386_CPU_FAMILY(cpu_id) == 6 &&
505                     I386_CPU_MODEL(cpu_id) >= 0xe)) {
506                         pat_works = 1;
507                         sysenv = getenv("smbios.system.product");
508                         if (sysenv != NULL) {
509                                 if (strncmp(sysenv, "MacBook5,1", 10) == 0 ||
510                                     strncmp(sysenv, "MacBookPro5,5", 13) == 0 ||
511                                     strncmp(sysenv, "Macmini3,1", 10) == 0)
512                                         pat_works = 0;
513                                 freeenv(sysenv);
514                         }
515                 }
516                 pat_tested = 1;
517         }
518
519         /* Initialize default PAT entries. */
520         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
521             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
522             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
523             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
524             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
525             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
526             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
527             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
528
529         if (pat_works) {
530                 /*
531                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC, and UC-.
532                  * Program 4 and 5 as WP and WC.
533                  * Leave 6 and 7 as UC and UC-.
534                  */
535                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(4) | PAT_MASK(5));
536                 pat_msr |= PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_PROTECTED) |
537                     PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_COMBINING);
538         } else {
539                 /*
540                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
541                  */
542                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
543                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
544         }
545         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
546 }
547
548 /*
549  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
550  */
551 void
552 pmap_set_pg(void)
553 {
554         pd_entry_t pdir;
555         pt_entry_t *pte;
556         vm_offset_t va, endva;
557         int i; 
558
559         if (pgeflag == 0)
560                 return;
561
562         i = KERNLOAD/NBPDR;
563         endva = KERNBASE + KERNend;
564
565         if (pseflag) {
566                 va = KERNBASE + KERNLOAD;
567                 while (va  < endva) {
568                         pdir = kernel_pmap->pm_pdir[KPTDI+i];
569                         pdir |= pgeflag;
570                         kernel_pmap->pm_pdir[KPTDI+i] = PTD[KPTDI+i] = pdir;
571                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
572                         i++;
573                         va += NBPDR;
574                 }
575         } else {
576                 va = (vm_offset_t)btext;
577                 while (va < endva) {
578                         pte = vtopte(va);
579                         if (*pte)
580                                 *pte |= pgeflag;
581                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
582                         va += PAGE_SIZE;
583                 }
584         }
585 }
586
587 /*
588  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
589  */
590 void
591 pmap_page_init(vm_page_t m)
592 {
593
594         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
595         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
596 }
597
598 #ifdef PAE
599 static void *
600 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait)
601 {
602
603         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
604         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
605         return ((void *)kmem_alloc_contig(kernel_map, bytes, wait, 0x0ULL,
606             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
607 }
608 #endif
609
610 /*
611  * ABuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
612  * Requirements:
613  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
614  *    are ever set, PG_V in particular.
615  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
616  *    on PAE systems.  This should be ok.
617  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
618  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
619  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
620  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
621  */
622 static vm_offset_t
623 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
624 {
625         pt_entry_t *pte;
626         vm_offset_t va;
627
628         va = *head;
629         if (va == 0)
630                 return (va);    /* Out of memory */
631         pte = vtopte(va);
632         *head = *pte;
633         if (*head & PG_V)
634                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
635         *pte = 0;
636         return (va);
637 }
638
639 static void
640 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
641 {
642         pt_entry_t *pte;
643
644         if (va & PG_V)
645                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
646         pte = vtopte(va);
647         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
648         *head = va;
649 }
650
651 static void
652 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
653 {
654         int i;
655         vm_offset_t va;
656
657         *head = 0;
658         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
659                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
660                 pmap_ptelist_free(head, va);
661         }
662 }
663
664
665 /*
666  *      Initialize the pmap module.
667  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
668  *      system needs to map virtual memory.
669  */
670 void
671 pmap_init(void)
672 {
673         vm_page_t mpte;
674         vm_size_t s;
675         int i, pv_npg;
676
677         /*
678          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
679          * page table pages.
680          */ 
681         for (i = 0; i < nkpt; i++) {
682                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(PTD[i + KPTDI] & PG_FRAME);
683                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
684                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
685                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
686                 mpte->pindex = i + KPTDI;
687                 mpte->phys_addr = PTD[i + KPTDI] & PG_FRAME;
688         }
689
690         /*
691          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
692          * high water mark so that the system can recover from excessive
693          * numbers of pv entries.
694          */
695         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
696         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + cnt.v_page_count;
697         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
698         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
699         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
700
701         /*
702          * Are large page mappings enabled?
703          */
704         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
705
706         /*
707          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
708          */
709         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2);
710         pv_npg = round_4mpage(phys_avail[(i - 2) + 1]) / NBPDR;
711
712         /*
713          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
714          */
715         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
716         s = round_page(s);
717         pv_table = (struct md_page *)kmem_alloc(kernel_map, s);
718         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
719                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
720
721         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
722         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kmem_alloc_nofault(kernel_map,
723             PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
724         if (pv_chunkbase == NULL)
725                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
726         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
727 #ifdef PAE
728         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
729             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
730             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
731         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
732 #endif
733 }
734
735
736 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
737         "Max number of PV entries");
738 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
739         "Page share factor per proc");
740
741 SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
742     "2/4MB page mapping counters");
743
744 static u_long pmap_pde_demotions;
745 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
746     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
747
748 static u_long pmap_pde_mappings;
749 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
750     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
751
752 static u_long pmap_pde_p_failures;
753 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
754     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
755
756 static u_long pmap_pde_promotions;
757 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
758     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
759
760 /***************************************************
761  * Low level helper routines.....
762  ***************************************************/
763
764 /*
765  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
766  * caching mode.
767  */
768 int
769 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
770 {
771         int pat_flag, pat_index, cache_bits;
772
773         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
774         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
775
776         /* If we don't support PAT, map extended modes to older ones. */
777         if (!(cpu_feature & CPUID_PAT)) {
778                 switch (mode) {
779                 case PAT_UNCACHEABLE:
780                 case PAT_WRITE_THROUGH:
781                 case PAT_WRITE_BACK:
782                         break;
783                 case PAT_UNCACHED:
784                 case PAT_WRITE_COMBINING:
785                 case PAT_WRITE_PROTECTED:
786                         mode = PAT_UNCACHEABLE;
787                         break;
788                 }
789         }
790         
791         /* Map the caching mode to a PAT index. */
792         if (pat_works) {
793                 switch (mode) {
794                 case PAT_UNCACHEABLE:
795                         pat_index = 3;
796                         break;
797                 case PAT_WRITE_THROUGH:
798                         pat_index = 1;
799                         break;
800                 case PAT_WRITE_BACK:
801                         pat_index = 0;
802                         break;
803                 case PAT_UNCACHED:
804                         pat_index = 2;
805                         break;
806                 case PAT_WRITE_COMBINING:
807                         pat_index = 5;
808                         break;
809                 case PAT_WRITE_PROTECTED:
810                         pat_index = 4;
811                         break;
812                 default:
813                         panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
814                 }
815         } else {
816                 switch (mode) {
817                 case PAT_UNCACHED:
818                 case PAT_UNCACHEABLE:
819                 case PAT_WRITE_PROTECTED:
820                         pat_index = 3;
821                         break;
822                 case PAT_WRITE_THROUGH:
823                         pat_index = 1;
824                         break;
825                 case PAT_WRITE_BACK:
826                         pat_index = 0;
827                         break;
828                 case PAT_WRITE_COMBINING:
829                         pat_index = 2;
830                         break;
831                 default:
832                         panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
833                 }
834         }
835
836         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
837         cache_bits = 0;
838         if (pat_index & 0x4)
839                 cache_bits |= pat_flag;
840         if (pat_index & 0x2)
841                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
842         if (pat_index & 0x1)
843                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
844         return (cache_bits);
845 }
846 #ifdef SMP
847 /*
848  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
849  *
850  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
851  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
852  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
853  * processor could cache an old, pre-update entry without being
854  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
855  * active on another processor after its pm_active field is checked by
856  * one of the following functions but before a store updating the page
857  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
858  * processor before its pm_active field is checked but due to
859  * speculative loads one of the following functions stills reads the
860  * pmap as inactive on the other processor.
861  * 
862  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
863  * immutable.  The kernel page table is always active on every
864  * processor.
865  */
866 void
867 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
868 {
869         u_int cpumask;
870         u_int other_cpus;
871
872         sched_pin();
873         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
874                 invlpg(va);
875                 smp_invlpg(va);
876         } else {
877                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
878                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
879                 if (pmap->pm_active & cpumask)
880                         invlpg(va);
881                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
882                         smp_masked_invlpg(pmap->pm_active & other_cpus, va);
883         }
884         sched_unpin();
885 }
886
887 void
888 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
889 {
890         u_int cpumask;
891         u_int other_cpus;
892         vm_offset_t addr;
893
894         sched_pin();
895         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
896                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
897                         invlpg(addr);
898                 smp_invlpg_range(sva, eva);
899         } else {
900                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
901                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
902                 if (pmap->pm_active & cpumask)
903                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
904                                 invlpg(addr);
905                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
906                         smp_masked_invlpg_range(pmap->pm_active & other_cpus,
907                             sva, eva);
908         }
909         sched_unpin();
910 }
911
912 void
913 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
914 {
915         u_int cpumask;
916         u_int other_cpus;
917
918         sched_pin();
919         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
920                 invltlb();
921                 smp_invltlb();
922         } else {
923                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
924                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
925                 if (pmap->pm_active & cpumask)
926                         invltlb();
927                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
928                         smp_masked_invltlb(pmap->pm_active & other_cpus);
929         }
930         sched_unpin();
931 }
932
933 void
934 pmap_invalidate_cache(void)
935 {
936
937         sched_pin();
938         wbinvd();
939         smp_cache_flush();
940         sched_unpin();
941 }
942 #else /* !SMP */
943 /*
944  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
945  * We inline these within pmap.c for speed.
946  */
947 PMAP_INLINE void
948 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
949 {
950
951         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
952                 invlpg(va);
953 }
954
955 PMAP_INLINE void
956 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
957 {
958         vm_offset_t addr;
959
960         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
961                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
962                         invlpg(addr);
963 }
964
965 PMAP_INLINE void
966 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
967 {
968
969         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
970                 invltlb();
971 }
972
973 PMAP_INLINE void
974 pmap_invalidate_cache(void)
975 {
976
977         wbinvd();
978 }
979 #endif /* !SMP */
980
981 void
982 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
983 {
984
985         KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
986             ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
987         KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
988             ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
989
990         if (cpu_feature & CPUID_SS)
991                 ; /* If "Self Snoop" is supported, do nothing. */
992         else if (cpu_feature & CPUID_CLFSH) {
993
994                 /*
995                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the mfence
996                  * instruction to insure that previous stores are
997                  * included in the write-back.  The processor
998                  * propagates flush to other processors in the cache
999                  * coherence domain.
1000                  */
1001                 mfence();
1002                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1003                         clflush(sva);
1004                 mfence();
1005         } else {
1006
1007                 /*
1008                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1009                  * globally invalidate cache as a last resort.
1010                  */
1011                 pmap_invalidate_cache();
1012         }
1013 }
1014
1015 /*
1016  * Are we current address space or kernel?  N.B. We return FALSE when
1017  * a pmap's page table is in use because a kernel thread is borrowing
1018  * it.  The borrowed page table can change spontaneously, making any
1019  * dependence on its continued use subject to a race condition.
1020  */
1021 static __inline int
1022 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1023 {
1024
1025         return (pmap == kernel_pmap ||
1026                 (pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace) &&
1027             (pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] & PG_FRAME)));
1028 }
1029
1030 /*
1031  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1032  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1033  */
1034 pt_entry_t *
1035 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1036 {
1037         pd_entry_t newpf;
1038         pd_entry_t *pde;
1039
1040         pde = pmap_pde(pmap, va);
1041         if (*pde & PG_PS)
1042                 return (pde);
1043         if (*pde != 0) {
1044                 /* are we current address space or kernel? */
1045                 if (pmap_is_current(pmap))
1046                         return (vtopte(va));
1047                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1048                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1049                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1050                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1051                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1052                 }
1053                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1054         }
1055         return (0);
1056 }
1057
1058 /*
1059  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1060  * being NULL.
1061  */
1062 static __inline void
1063 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1064 {
1065
1066         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1067                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1068 }
1069
1070 static __inline void
1071 invlcaddr(void *caddr)
1072 {
1073
1074         invlpg((u_int)caddr);
1075 }
1076
1077 /*
1078  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1079  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1080  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1081  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1082  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1083  *
1084  * If the given pmap is not the current pmap, vm_page_queue_mtx
1085  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1086  */
1087 static pt_entry_t *
1088 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1089 {
1090         pd_entry_t newpf;
1091         pd_entry_t *pde;
1092
1093         pde = pmap_pde(pmap, va);
1094         if (*pde & PG_PS)
1095                 return (pde);
1096         if (*pde != 0) {
1097                 /* are we current address space or kernel? */
1098                 if (pmap_is_current(pmap))
1099                         return (vtopte(va));
1100                 mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1101                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1102                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1103                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1104                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1105 #ifdef SMP
1106                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1107 #endif
1108                         invlcaddr(PADDR1);
1109                         PMAP1changed++;
1110                 } else
1111 #ifdef SMP
1112                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1113                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1114                         invlcaddr(PADDR1);
1115                         PMAP1changedcpu++;
1116                 } else
1117 #endif
1118                         PMAP1unchanged++;
1119                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1120         }
1121         return (0);
1122 }
1123
1124 /*
1125  *      Routine:        pmap_extract
1126  *      Function:
1127  *              Extract the physical page address associated
1128  *              with the given map/virtual_address pair.
1129  */
1130 vm_paddr_t 
1131 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1132 {
1133         vm_paddr_t rtval;
1134         pt_entry_t *pte;
1135         pd_entry_t pde;
1136
1137         rtval = 0;
1138         PMAP_LOCK(pmap);
1139         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1140         if (pde != 0) {
1141                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1142                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1143                 else {
1144                         pte = pmap_pte(pmap, va);
1145                         rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1146                         pmap_pte_release(pte);
1147                 }
1148         }
1149         PMAP_UNLOCK(pmap);
1150         return (rtval);
1151 }
1152
1153 /*
1154  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1155  *      Function:
1156  *              Atomically extract and hold the physical page
1157  *              with the given pmap and virtual address pair
1158  *              if that mapping permits the given protection.
1159  */
1160 vm_page_t
1161 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1162 {
1163         pd_entry_t pde;
1164         pt_entry_t pte;
1165         vm_page_t m;
1166
1167         m = NULL;
1168         vm_page_lock_queues();
1169         PMAP_LOCK(pmap);
1170         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1171         if (pde != 0) {
1172                 if (pde & PG_PS) {
1173                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1174                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1175                                     (va & PDRMASK));
1176                                 vm_page_hold(m);
1177                         }
1178                 } else {
1179                         sched_pin();
1180                         pte = *pmap_pte_quick(pmap, va);
1181                         if (pte != 0 &&
1182                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1183                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1184                                 vm_page_hold(m);
1185                         }
1186                         sched_unpin();
1187                 }
1188         }
1189         vm_page_unlock_queues();
1190         PMAP_UNLOCK(pmap);
1191         return (m);
1192 }
1193
1194 /***************************************************
1195  * Low level mapping routines.....
1196  ***************************************************/
1197
1198 /*
1199  * Add a wired page to the kva.
1200  * Note: not SMP coherent.
1201  */
1202 PMAP_INLINE void 
1203 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1204 {
1205         pt_entry_t *pte;
1206
1207         pte = vtopte(va);
1208         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1209 }
1210
1211 static __inline void
1212 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1213 {
1214         pt_entry_t *pte;
1215
1216         pte = vtopte(va);
1217         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1218 }
1219
1220 /*
1221  * Remove a page from the kernel pagetables.
1222  * Note: not SMP coherent.
1223  */
1224 PMAP_INLINE void
1225 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1226 {
1227         pt_entry_t *pte;
1228
1229         pte = vtopte(va);
1230         pte_clear(pte);
1231 }
1232
1233 /*
1234  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1235  *      virtual address space.
1236  *
1237  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1238  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1239  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1240  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1241  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1242  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1243  *      region.
1244  */
1245 vm_offset_t
1246 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1247 {
1248         vm_offset_t va, sva;
1249
1250         va = sva = *virt;
1251         while (start < end) {
1252                 pmap_kenter(va, start);
1253                 va += PAGE_SIZE;
1254                 start += PAGE_SIZE;
1255         }
1256         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1257         *virt = va;
1258         return (sva);
1259 }
1260
1261
1262 /*
1263  * Add a list of wired pages to the kva
1264  * this routine is only used for temporary
1265  * kernel mappings that do not need to have
1266  * page modification or references recorded.
1267  * Note that old mappings are simply written
1268  * over.  The page *must* be wired.
1269  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1270  */
1271 void
1272 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1273 {
1274         pt_entry_t *endpte, oldpte, *pte;
1275
1276         oldpte = 0;
1277         pte = vtopte(sva);
1278         endpte = pte + count;
1279         while (pte < endpte) {
1280                 oldpte |= *pte;
1281                 pte_store(pte, VM_PAGE_TO_PHYS(*ma) | pgeflag |
1282                     pmap_cache_bits((*ma)->md.pat_mode, 0) | PG_RW | PG_V);
1283                 pte++;
1284                 ma++;
1285         }
1286         if ((oldpte & PG_V) != 0)
1287                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1288                     PAGE_SIZE);
1289 }
1290
1291 /*
1292  * This routine tears out page mappings from the
1293  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1294  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1295  */
1296 void
1297 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1298 {
1299         vm_offset_t va;
1300
1301         va = sva;
1302         while (count-- > 0) {
1303                 pmap_kremove(va);
1304                 va += PAGE_SIZE;
1305         }
1306         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1307 }
1308
1309 /***************************************************
1310  * Page table page management routines.....
1311  ***************************************************/
1312 static __inline void
1313 pmap_free_zero_pages(vm_page_t free)
1314 {
1315         vm_page_t m;
1316
1317         while (free != NULL) {
1318                 m = free;
1319                 free = m->right;
1320                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1321                 vm_page_free_toq(m);
1322         }
1323 }
1324
1325 /*
1326  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1327  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1328  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1329  */
1330 static __inline void
1331 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, vm_page_t *free, boolean_t set_PG_ZERO)
1332 {
1333
1334         if (set_PG_ZERO)
1335                 m->flags |= PG_ZERO;
1336         else
1337                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1338         m->right = *free;
1339         *free = m;
1340 }
1341
1342 /*
1343  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1344  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1345  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1346  * ordered by this virtual address range.
1347  */
1348 static void
1349 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1350 {
1351         vm_page_t root;
1352
1353         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1354         root = pmap->pm_root;
1355         if (root == NULL) {
1356                 mpte->left = NULL;
1357                 mpte->right = NULL;
1358         } else {
1359                 root = vm_page_splay(mpte->pindex, root);
1360                 if (mpte->pindex < root->pindex) {
1361                         mpte->left = root->left;
1362                         mpte->right = root;
1363                         root->left = NULL;
1364                 } else if (mpte->pindex == root->pindex)
1365                         panic("pmap_insert_pt_page: pindex already inserted");
1366                 else {
1367                         mpte->right = root->right;
1368                         mpte->left = root;
1369                         root->right = NULL;
1370                 }
1371         }
1372         pmap->pm_root = mpte;
1373 }
1374
1375 /*
1376  * Looks for a page table page mapping the specified virtual address in the
1377  * specified pmap's collection of idle page table pages.  Returns NULL if there
1378  * is no page table page corresponding to the specified virtual address.
1379  */
1380 static vm_page_t
1381 pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1382 {
1383         vm_page_t mpte;
1384         vm_pindex_t pindex = va >> PDRSHIFT;
1385
1386         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1387         if ((mpte = pmap->pm_root) != NULL && mpte->pindex != pindex) {
1388                 mpte = vm_page_splay(pindex, mpte);
1389                 if ((pmap->pm_root = mpte)->pindex != pindex)
1390                         mpte = NULL;
1391         }
1392         return (mpte);
1393 }
1394
1395 /*
1396  * Removes the specified page table page from the specified pmap's collection
1397  * of idle page table pages.  The specified page table page must be a member of
1398  * the pmap's collection.
1399  */
1400 static void
1401 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1402 {
1403         vm_page_t root;
1404
1405         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1406         if (mpte != pmap->pm_root)
1407                 vm_page_splay(mpte->pindex, pmap->pm_root);
1408         if (mpte->left == NULL)
1409                 root = mpte->right;
1410         else {
1411                 root = vm_page_splay(mpte->pindex, mpte->left);
1412                 root->right = mpte->right;
1413         }
1414         pmap->pm_root = root;
1415 }
1416
1417 /*
1418  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
1419  * drops to zero, then it decrements the wire count.
1420  */
1421 static __inline int
1422 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free)
1423 {
1424
1425         --m->wire_count;
1426         if (m->wire_count == 0)
1427                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, m, free);
1428         else
1429                 return 0;
1430 }
1431
1432 static int 
1433 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free)
1434 {
1435         vm_offset_t pteva;
1436
1437         /*
1438          * unmap the page table page
1439          */
1440         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1441         --pmap->pm_stats.resident_count;
1442
1443         /*
1444          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1445          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1446          * down is begun.
1447          */
1448         atomic_subtract_rel_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1449
1450         /*
1451          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1452          * take effect immediately.
1453          */
1454         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1455         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1456
1457         /* 
1458          * Put page on a list so that it is released after
1459          * *ALL* TLB shootdown is done
1460          */
1461         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1462
1463         return 1;
1464 }
1465
1466 /*
1467  * After removing a page table entry, this routine is used to
1468  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1469  */
1470 static int
1471 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
1472 {
1473         pd_entry_t ptepde;
1474         vm_page_t mpte;
1475
1476         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1477                 return 0;
1478         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1479         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1480         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, free);
1481 }
1482
1483 void
1484 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1485 {
1486
1487         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1488         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1489 #ifdef PAE
1490         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1491 #endif
1492         pmap->pm_root = NULL;
1493         pmap->pm_active = 0;
1494         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1495         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1496         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1497         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1498         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1499         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1500 }
1501
1502 /*
1503  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1504  * such as one in a vmspace structure.
1505  */
1506 int
1507 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1508 {
1509         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1510         vm_paddr_t pa;
1511         static int color;
1512         int i;
1513
1514         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1515
1516         /*
1517          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1518          * page directory table.
1519          */
1520         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1521                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kmem_alloc_nofault(kernel_map,
1522                     NBPTD);
1523
1524                 if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1525                         PMAP_LOCK_DESTROY(pmap);
1526                         return (0);
1527                 }
1528 #ifdef PAE
1529                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1530                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1531                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1532                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1533                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1534                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1535 #endif
1536                 pmap->pm_root = NULL;
1537         }
1538         KASSERT(pmap->pm_root == NULL,
1539             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
1540
1541         /*
1542          * allocate the page directory page(s)
1543          */
1544         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
1545                 m = vm_page_alloc(NULL, color++,
1546                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
1547                     VM_ALLOC_ZERO);
1548                 if (m == NULL)
1549                         VM_WAIT;
1550                 else {
1551                         ptdpg[i++] = m;
1552                 }
1553         }
1554
1555         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1556
1557         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1558                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1559                         bzero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG), PAGE_SIZE);
1560         }
1561
1562         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1563         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1564         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1565         /* Wire in kernel global address entries. */
1566         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1567
1568         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1569         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1570                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]);
1571                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1572 #ifdef PAE
1573                 pmap->pm_pdpt[i] = pa | PG_V;
1574 #endif
1575         }
1576
1577         pmap->pm_active = 0;
1578         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1579         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1580
1581         return (1);
1582 }
1583
1584 /*
1585  * this routine is called if the page table page is not
1586  * mapped correctly.
1587  */
1588 static vm_page_t
1589 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex, int flags)
1590 {
1591         vm_paddr_t ptepa;
1592         vm_page_t m;
1593
1594         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1595             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1596             ("_pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1597
1598         /*
1599          * Allocate a page table page.
1600          */
1601         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1602             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1603                 if (flags & M_WAITOK) {
1604                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1605                         vm_page_unlock_queues();
1606                         VM_WAIT;
1607                         vm_page_lock_queues();
1608                         PMAP_LOCK(pmap);
1609                 }
1610
1611                 /*
1612                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1613                  * page may have been allocated.
1614                  */
1615                 return (NULL);
1616         }
1617         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1618                 pmap_zero_page(m);
1619
1620         /*
1621          * Map the pagetable page into the process address space, if
1622          * it isn't already there.
1623          */
1624
1625         pmap->pm_stats.resident_count++;
1626
1627         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1628         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1629                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1630
1631         return m;
1632 }
1633
1634 static vm_page_t
1635 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags)
1636 {
1637         unsigned ptepindex;
1638         pd_entry_t ptepa;
1639         vm_page_t m;
1640
1641         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1642             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1643             ("pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1644
1645         /*
1646          * Calculate pagetable page index
1647          */
1648         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1649 retry:
1650         /*
1651          * Get the page directory entry
1652          */
1653         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1654
1655         /*
1656          * This supports switching from a 4MB page to a
1657          * normal 4K page.
1658          */
1659         if (ptepa & PG_PS) {
1660                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
1661                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1662         }
1663
1664         /*
1665          * If the page table page is mapped, we just increment the
1666          * hold count, and activate it.
1667          */
1668         if (ptepa) {
1669                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
1670                 m->wire_count++;
1671         } else {
1672                 /*
1673                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
1674                  * been deallocated. 
1675                  */
1676                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1677                 if (m == NULL && (flags & M_WAITOK))
1678                         goto retry;
1679         }
1680         return (m);
1681 }
1682
1683
1684 /***************************************************
1685 * Pmap allocation/deallocation routines.
1686  ***************************************************/
1687
1688 #ifdef SMP
1689 /*
1690  * Deal with a SMP shootdown of other users of the pmap that we are
1691  * trying to dispose of.  This can be a bit hairy.
1692  */
1693 static cpumask_t *lazymask;
1694 static u_int lazyptd;
1695 static volatile u_int lazywait;
1696
1697 void pmap_lazyfix_action(void);
1698
1699 void
1700 pmap_lazyfix_action(void)
1701 {
1702         cpumask_t mymask = PCPU_GET(cpumask);
1703
1704 #ifdef COUNT_IPIS
1705         (*ipi_lazypmap_counts[PCPU_GET(cpuid)])++;
1706 #endif
1707         if (rcr3() == lazyptd)
1708                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1709         atomic_clear_int(lazymask, mymask);
1710         atomic_store_rel_int(&lazywait, 1);
1711 }
1712
1713 static void
1714 pmap_lazyfix_self(cpumask_t mymask)
1715 {
1716
1717         if (rcr3() == lazyptd)
1718                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1719         atomic_clear_int(lazymask, mymask);
1720 }
1721
1722
1723 static void
1724 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1725 {
1726         cpumask_t mymask, mask;
1727         u_int spins;
1728
1729         while ((mask = pmap->pm_active) != 0) {
1730                 spins = 50000000;
1731                 mask = mask & -mask;    /* Find least significant set bit */
1732                 mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
1733 #ifdef PAE
1734                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdpt);
1735 #else
1736                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdir);
1737 #endif
1738                 mymask = PCPU_GET(cpumask);
1739                 if (mask == mymask) {
1740                         lazymask = &pmap->pm_active;
1741                         pmap_lazyfix_self(mymask);
1742                 } else {
1743                         atomic_store_rel_int((u_int *)&lazymask,
1744                             (u_int)&pmap->pm_active);
1745                         atomic_store_rel_int(&lazywait, 0);
1746                         ipi_selected(mask, IPI_LAZYPMAP);
1747                         while (lazywait == 0) {
1748                                 ia32_pause();
1749                                 if (--spins == 0)
1750                                         break;
1751                         }
1752                 }
1753                 mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
1754                 if (spins == 0)
1755                         printf("pmap_lazyfix: spun for 50000000\n");
1756         }
1757 }
1758
1759 #else   /* SMP */
1760
1761 /*
1762  * Cleaning up on uniprocessor is easy.  For various reasons, we're
1763  * unlikely to have to even execute this code, including the fact
1764  * that the cleanup is deferred until the parent does a wait(2), which
1765  * means that another userland process has run.
1766  */
1767 static void
1768 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1769 {
1770         u_int cr3;
1771
1772         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
1773         if (cr3 == rcr3()) {
1774                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1775                 pmap->pm_active &= ~(PCPU_GET(cpumask));
1776         }
1777 }
1778 #endif  /* SMP */
1779
1780 /*
1781  * Release any resources held by the given physical map.
1782  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1783  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1784  */
1785 void
1786 pmap_release(pmap_t pmap)
1787 {
1788         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1789         int i;
1790
1791         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
1792             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
1793             pmap->pm_stats.resident_count));
1794         KASSERT(pmap->pm_root == NULL,
1795             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
1796
1797         pmap_lazyfix(pmap);
1798         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1799         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
1800         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1801
1802         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1803                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] &
1804                     PG_FRAME);
1805
1806         bzero(pmap->pm_pdir + PTDPTDI, (nkpt + NPGPTD) *
1807             sizeof(*pmap->pm_pdir));
1808
1809         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
1810
1811         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1812                 m = ptdpg[i];
1813 #ifdef PAE
1814                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
1815                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
1816 #endif
1817                 m->wire_count--;
1818                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1819                 vm_page_free_zero(m);
1820         }
1821         PMAP_LOCK_DESTROY(pmap);
1822 }
1823 \f
1824 static int
1825 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1826 {
1827         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
1828
1829         return sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req);
1830 }
1831 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1832     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
1833
1834 static int
1835 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1836 {
1837         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
1838
1839         return sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req);
1840 }
1841 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1842     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
1843
1844 /*
1845  * grow the number of kernel page table entries, if needed
1846  */
1847 void
1848 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1849 {
1850         struct pmap *pmap;
1851         vm_paddr_t ptppaddr;
1852         vm_page_t nkpg;
1853         pd_entry_t newpdir;
1854         pt_entry_t *pde;
1855
1856         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
1857         if (kernel_vm_end == 0) {
1858                 kernel_vm_end = KERNBASE;
1859                 nkpt = 0;
1860                 while (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1861                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1862                         nkpt++;
1863                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1864                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1865                                 break;
1866                         }
1867                 }
1868         }
1869         addr = roundup2(addr, PAGE_SIZE * NPTEPG);
1870         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
1871                 addr = kernel_map->max_offset;
1872         while (kernel_vm_end < addr) {
1873                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1874                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1875                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1876                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1877                                 break;
1878                         }
1879                         continue;
1880                 }
1881
1882                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
1883                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
1884                     VM_ALLOC_ZERO);
1885                 if (nkpg == NULL)
1886                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1887
1888                 nkpt++;
1889
1890                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1891                         pmap_zero_page(nkpg);
1892                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1893                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1894                 pdir_pde(PTD, kernel_vm_end) = newpdir;
1895
1896                 mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1897                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1898                         pde = pmap_pde(pmap, kernel_vm_end);
1899                         pde_store(pde, newpdir);
1900                 }
1901                 mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1902                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1903                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1904                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1905                         break;
1906                 }
1907         }
1908 }
1909
1910
1911 /***************************************************
1912  * page management routines.
1913  ***************************************************/
1914
1915 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
1916 CTASSERT(_NPCM == 11);
1917
1918 static __inline struct pv_chunk *
1919 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
1920 {
1921
1922         return (struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK);
1923 }
1924
1925 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
1926
1927 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
1928 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
1929
1930 static uint32_t pc_freemask[11] = {
1931         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1932         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1933         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1934         PC_FREE0_9, PC_FREE10
1935 };
1936
1937 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
1938         "Current number of pv entries");
1939
1940 #ifdef PV_STATS
1941 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
1942
1943 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
1944         "Current number of pv entry chunks");
1945 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
1946         "Current number of pv entry chunks allocated");
1947 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
1948         "Current number of pv entry chunks frees");
1949 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
1950         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
1951
1952 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
1953 static int pv_entry_spare;
1954
1955 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
1956         "Current number of pv entry frees");
1957 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
1958         "Current number of pv entry allocs");
1959 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
1960         "Current number of spare pv entries");
1961
1962 static int pmap_collect_inactive, pmap_collect_active;
1963
1964 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pmap_collect_inactive, CTLFLAG_RD, &pmap_collect_inactive, 0,
1965         "Current number times pmap_collect called on inactive queue");
1966 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pmap_collect_active, CTLFLAG_RD, &pmap_collect_active, 0,
1967         "Current number times pmap_collect called on active queue");
1968 #endif
1969
1970 /*
1971  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
1972  * drastic measures to free some pages so we can allocate
1973  * another pv entry chunk.  This is normally called to
1974  * unmap inactive pages, and if necessary, active pages.
1975  */
1976 static void
1977 pmap_collect(pmap_t locked_pmap, struct vpgqueues *vpq)
1978 {
1979         struct md_page *pvh;
1980         pd_entry_t *pde;
1981         pmap_t pmap;
1982         pt_entry_t *pte, tpte;
1983         pv_entry_t next_pv, pv;
1984         vm_offset_t va;
1985         vm_page_t m, free;
1986
1987         sched_pin();
1988         TAILQ_FOREACH(m, &vpq->pl, pageq) {
1989                 if (m->hold_count || m->busy)
1990                         continue;
1991                 TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &m->md.pv_list, pv_list, next_pv) {
1992                         va = pv->pv_va;
1993                         pmap = PV_PMAP(pv);
1994                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
1995                         if (pmap > locked_pmap)
1996                                 PMAP_LOCK(pmap);
1997                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap))
1998                                 continue;
1999                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2000                         pde = pmap_pde(pmap, va);
2001                         KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_collect: found"
2002                             " a 4mpage in page %p's pv list", m));
2003                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
2004                         tpte = pte_load_clear(pte);
2005                         KASSERT((tpte & PG_W) == 0,
2006                             ("pmap_collect: wired pte %#jx", (uintmax_t)tpte));
2007                         if (tpte & PG_A)
2008                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2009                         if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2010                                 vm_page_dirty(m);
2011                         free = NULL;
2012                         pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2013                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2014                         pmap_free_zero_pages(free);
2015                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2016                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
2017                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2018                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2019                                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2020                         }
2021                         free_pv_entry(pmap, pv);
2022                         if (pmap != locked_pmap)
2023                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2024                 }
2025         }
2026         sched_unpin();
2027 }
2028
2029
2030 /*
2031  * free the pv_entry back to the free list
2032  */
2033 static void
2034 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2035 {
2036         vm_page_t m;
2037         struct pv_chunk *pc;
2038         int idx, field, bit;
2039
2040         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2041         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2042         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2043         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2044         pv_entry_count--;
2045         pc = pv_to_chunk(pv);
2046         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2047         field = idx / 32;
2048         bit = idx % 32;
2049         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2050         /* move to head of list */
2051         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2052         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2053                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2054                         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2055                         return;
2056                 }
2057         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2058         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2059         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2060         /* entire chunk is free, return it */
2061         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2062         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2063         vm_page_unwire(m, 0);
2064         vm_page_free(m);
2065         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2066 }
2067
2068 /*
2069  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2070  * when needed.
2071  */
2072 static pv_entry_t
2073 get_pv_entry(pmap_t pmap, int try)
2074 {
2075         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2076         static struct timeval lastprint;
2077         static vm_pindex_t colour;
2078         struct vpgqueues *pq;
2079         int bit, field;
2080         pv_entry_t pv;
2081         struct pv_chunk *pc;
2082         vm_page_t m;
2083
2084         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2085         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2086         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2087         pv_entry_count++;
2088         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2089                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2090                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2091                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2092                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2093         pq = NULL;
2094 retry:
2095         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2096         if (pc != NULL) {
2097                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2098                         if (pc->pc_map[field]) {
2099                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2100                                 break;
2101                         }
2102                 }
2103                 if (field < _NPCM) {
2104                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2105                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2106                         /* If this was the last item, move it to tail */
2107                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2108                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2109                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2110                                         return (pv);    /* not full, return */
2111                                 }
2112                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2113                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2114                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2115                         return (pv);
2116                 }
2117         }
2118         /*
2119          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the page
2120          * queues lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2121          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2122          */
2123         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, colour, (pq ==
2124             &vm_page_queues[PQ_ACTIVE] ? VM_ALLOC_SYSTEM : VM_ALLOC_NORMAL) |
2125             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2126                 if (try) {
2127                         pv_entry_count--;
2128                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2129                         return (NULL);
2130                 }
2131                 /*
2132                  * Reclaim pv entries: At first, destroy mappings to
2133                  * inactive pages.  After that, if a pv chunk entry
2134                  * is still needed, destroy mappings to active pages.
2135                  */
2136                 if (pq == NULL) {
2137                         PV_STAT(pmap_collect_inactive++);
2138                         pq = &vm_page_queues[PQ_INACTIVE];
2139                 } else if (pq == &vm_page_queues[PQ_INACTIVE]) {
2140                         PV_STAT(pmap_collect_active++);
2141                         pq = &vm_page_queues[PQ_ACTIVE];
2142                 } else
2143                         panic("get_pv_entry: increase vm.pmap.shpgperproc");
2144                 pmap_collect(pmap, pq);
2145                 goto retry;
2146         }
2147         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2148         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2149         colour++;
2150         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2151         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2152         pc->pc_pmap = pmap;
2153         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2154         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2155                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2156         pv = &pc->pc_pventry[0];
2157         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2158         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2159         return (pv);
2160 }
2161
2162 static __inline pv_entry_t
2163 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2164 {
2165         pv_entry_t pv;
2166
2167         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2168         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
2169                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2170                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
2171                         break;
2172                 }
2173         }
2174         return (pv);
2175 }
2176
2177 static void
2178 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2179 {
2180         struct md_page *pvh;
2181         pv_entry_t pv;
2182         vm_offset_t va_last;
2183         vm_page_t m;
2184
2185         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2186         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2187             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2188
2189         /*
2190          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2191          * page's pv list.
2192          */
2193         pvh = pa_to_pvh(pa);
2194         va = trunc_4mpage(va);
2195         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2196         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2197         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2198         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2199         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2200         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2201         do {
2202                 m++;
2203                 KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0,
2204                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2205                 va += PAGE_SIZE;
2206                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2207         } while (va < va_last);
2208 }
2209
2210 static void
2211 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2212 {
2213         struct md_page *pvh;
2214         pv_entry_t pv;
2215         vm_offset_t va_last;
2216         vm_page_t m;
2217
2218         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2219         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2220             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2221
2222         /*
2223          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2224          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2225          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2226          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2227          * removes one of the mappings that is being promoted.
2228          */
2229         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2230         va = trunc_4mpage(va);
2231         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2232         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2233         pvh = pa_to_pvh(pa);
2234         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
2235         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2236         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2237         do {
2238                 m++;
2239                 va += PAGE_SIZE;
2240                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2241         } while (va < va_last);
2242 }
2243
2244 static void
2245 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2246 {
2247         pv_entry_t pv;
2248
2249         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2250         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2251         free_pv_entry(pmap, pv);
2252 }
2253
2254 static void
2255 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2256 {
2257         struct md_page *pvh;
2258
2259         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2260         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2261         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
2262                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2263                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2264                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2265         }
2266 }
2267
2268 /*
2269  * Create a pv entry for page at pa for
2270  * (pmap, va).
2271  */
2272 static void
2273 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2274 {
2275         pv_entry_t pv;
2276
2277         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2278         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2279         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2280         pv->pv_va = va;
2281         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2282 }
2283
2284 /*
2285  * Conditionally create a pv entry.
2286  */
2287 static boolean_t
2288 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2289 {
2290         pv_entry_t pv;
2291
2292         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2293         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2294         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2295             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2296                 pv->pv_va = va;
2297                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2298                 return (TRUE);
2299         } else
2300                 return (FALSE);
2301 }
2302
2303 /*
2304  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2305  */
2306 static boolean_t
2307 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2308 {
2309         struct md_page *pvh;
2310         pv_entry_t pv;
2311
2312         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2313         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2314             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2315                 pv->pv_va = va;
2316                 pvh = pa_to_pvh(pa);
2317                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
2318                 return (TRUE);
2319         } else
2320                 return (FALSE);
2321 }
2322
2323 /*
2324  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2325  */
2326 static void
2327 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2328 {
2329         pt_entry_t *pte;
2330
2331         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2332                 *pte = newpte;  
2333                 newpte += PAGE_SIZE;
2334         }
2335 }
2336
2337 /*
2338  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2339  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2340  */
2341 static boolean_t
2342 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2343 {
2344         pd_entry_t newpde, oldpde;
2345         pmap_t allpmaps_entry;
2346         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2347         vm_paddr_t mptepa;
2348         vm_page_t free, mpte;
2349
2350         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2351         oldpde = *pde;
2352         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2353             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2354         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va);
2355         if (mpte != NULL)
2356                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2357         else {
2358                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2359                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2360                     " is missing"));
2361
2362                 /*
2363                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2364                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2365                  * allocation of the new page table page fails.
2366                  */
2367                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2368                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2369                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2370                         free = NULL;
2371                         pmap_remove_pde(pmap, pde, trunc_4mpage(va), &free);
2372                         pmap_invalidate_page(pmap, trunc_4mpage(va));
2373                         pmap_free_zero_pages(free);
2374                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2375                             " in pmap %p", va, pmap);
2376                         return (FALSE);
2377                 }
2378                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2379                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2380         }
2381         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2382
2383         /*
2384          * Temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2385          * address space at either PADDR1 or PADDR2.
2386          */
2387         if (curthread->td_pinned > 0 && mtx_owned(&vm_page_queue_mtx)) {
2388                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2389                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2390 #ifdef SMP
2391                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2392 #endif
2393                         invlcaddr(PADDR1);
2394                         PMAP1changed++;
2395                 } else
2396 #ifdef SMP
2397                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2398                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2399                         invlcaddr(PADDR1);
2400                         PMAP1changedcpu++;
2401                 } else
2402 #endif
2403                         PMAP1unchanged++;
2404                 firstpte = PADDR1;
2405         } else {
2406                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2407                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2408                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2409                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2410                 }
2411                 firstpte = PADDR2;
2412         }
2413         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2414         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2415             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2416         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2417             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2418         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2419         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2420                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2421
2422         /*
2423          * If the page table page is new, initialize it.
2424          */
2425         if (mpte->wire_count == 1) {
2426                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2427                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2428         }
2429         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2430             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2431             " addresses"));
2432
2433         /*
2434          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2435          * entries.
2436          */ 
2437         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2438                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2439         
2440         /*
2441          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2442          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2443          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2444          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2445          * the read above and the store below. 
2446          */
2447         if (pmap == kernel_pmap) {
2448                 /*
2449                  * A harmless race exists between this loop and the bcopy()
2450                  * in pmap_pinit() that initializes the kernel segment of
2451                  * the new page table.  Specifically, that bcopy() may copy
2452                  * the new PDE from the PTD, which is first in allpmaps, to
2453                  * the new page table before this loop updates that new
2454                  * page table.
2455                  */
2456                 mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2457                 LIST_FOREACH(allpmaps_entry, &allpmaps, pm_list) {
2458                         pde = pmap_pde(allpmaps_entry, va);
2459                         KASSERT(*pde == newpde || (*pde & PG_PTE_PROMOTE) ==
2460                             (oldpde & PG_PTE_PROMOTE),
2461                             ("pmap_demote_pde: pde was %#jx, expected %#jx",
2462                             (uintmax_t)*pde, (uintmax_t)oldpde));
2463                         pde_store(pde, newpde);
2464                 }
2465                 mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2466         } else
2467                 pde_store(pde, newpde); 
2468         if (firstpte == PADDR2)
2469                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2470
2471         /*
2472          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2473          */
2474         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2475
2476         /*
2477          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2478          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2479          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2480          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2481          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2482          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2483          * the 2mpage to referencing the page table page.
2484          */
2485         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2486                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2487
2488         pmap_pde_demotions++;
2489         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2490             " in pmap %p", va, pmap);
2491         return (TRUE);
2492 }
2493
2494 /*
2495  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2496  */
2497 static void
2498 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2499     vm_page_t *free)
2500 {
2501         struct md_page *pvh;
2502         pd_entry_t oldpde;
2503         vm_offset_t eva, va;
2504         vm_page_t m, mpte;
2505
2506         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2507         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2508             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2509         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2510         if (oldpde & PG_W)
2511                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2512
2513         /*
2514          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2515          * PG_G.
2516          */
2517         if (oldpde & PG_G)
2518                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sva);
2519         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2520         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2521                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2522                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2523                 eva = sva + NBPDR;
2524                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2525                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2526                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2527                                 vm_page_dirty(m);
2528                         if (oldpde & PG_A)
2529                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2530                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2531                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2532                                 vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2533                 }
2534         }
2535         if (pmap == kernel_pmap) {
2536                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pdq, sva))
2537                         panic("pmap_remove_pde: failed demotion");
2538         } else {
2539                 mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, sva);
2540                 if (mpte != NULL) {
2541                         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2542                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2543                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2544                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2545                         mpte->wire_count = 0;
2546                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2547                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2548                 }
2549         }
2550 }
2551
2552 /*
2553  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2554  */
2555 static int
2556 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
2557 {
2558         pt_entry_t oldpte;
2559         vm_page_t m;
2560
2561         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2562         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2563         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2564         if (oldpte & PG_W)
2565                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2566         /*
2567          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2568          * PG_G.
2569          */
2570         if (oldpte & PG_G)
2571                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2572         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2573         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2574                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2575                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2576                         vm_page_dirty(m);
2577                 if (oldpte & PG_A)
2578                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2579                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2580         }
2581         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2582 }
2583
2584 /*
2585  * Remove a single page from a process address space
2586  */
2587 static void
2588 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
2589 {
2590         pt_entry_t *pte;
2591
2592         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2593         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2594         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2595         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
2596                 return;
2597         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2598         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2599 }
2600
2601 /*
2602  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2603  *
2604  *      It is assumed that the start and end are properly
2605  *      rounded to the page size.
2606  */
2607 void
2608 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2609 {
2610         vm_offset_t pdnxt;
2611         pd_entry_t ptpaddr;
2612         pt_entry_t *pte;
2613         vm_page_t free = NULL;
2614         int anyvalid;
2615
2616         /*
2617          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2618          */
2619         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2620                 return;
2621
2622         anyvalid = 0;
2623
2624         vm_page_lock_queues();
2625         sched_pin();
2626         PMAP_LOCK(pmap);
2627
2628         /*
2629          * special handling of removing one page.  a very
2630          * common operation and easy to short circuit some
2631          * code.
2632          */
2633         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
2634             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2635                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
2636                 goto out;
2637         }
2638
2639         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2640                 unsigned pdirindex;
2641
2642                 /*
2643                  * Calculate index for next page table.
2644                  */
2645                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2646                 if (pdnxt < sva)
2647                         pdnxt = eva;
2648                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2649                         break;
2650
2651                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2652                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2653
2654                 /*
2655                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2656                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2657                  */
2658                 if (ptpaddr == 0)
2659                         continue;
2660
2661                 /*
2662                  * Check for large page.
2663                  */
2664                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2665                         /*
2666                          * Are we removing the entire large page?  If not,
2667                          * demote the mapping and fall through.
2668                          */
2669                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
2670                                 /*
2671                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
2672                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
2673                                  */
2674                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
2675                                         anyvalid = 1;
2676                                 pmap_remove_pde(pmap,
2677                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
2678                                 continue;
2679                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
2680                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
2681                                 /* The large page mapping was destroyed. */
2682                                 continue;
2683                         }
2684                 }
2685
2686                 /*
2687                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2688                  * by the current page table page, or to the end of the
2689                  * range being removed.
2690                  */
2691                 if (pdnxt > eva)
2692                         pdnxt = eva;
2693
2694                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
2695                     sva += PAGE_SIZE) {
2696                         if (*pte == 0)
2697                                 continue;
2698
2699                         /*
2700                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
2701                          * by pmap_remove_pte().
2702                          */
2703                         if ((*pte & PG_G) == 0)
2704                                 anyvalid = 1;
2705                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
2706                                 break;
2707                 }
2708         }
2709 out:
2710         sched_unpin();
2711         if (anyvalid)
2712                 pmap_invalidate_all(pmap);
2713         vm_page_unlock_queues();
2714         PMAP_UNLOCK(pmap);
2715         pmap_free_zero_pages(free);
2716 }
2717
2718 /*
2719  *      Routine:        pmap_remove_all
2720  *      Function:
2721  *              Removes this physical page from
2722  *              all physical maps in which it resides.
2723  *              Reflects back modify bits to the pager.
2724  *
2725  *      Notes:
2726  *              Original versions of this routine were very
2727  *              inefficient because they iteratively called
2728  *              pmap_remove (slow...)
2729  */
2730
2731 void
2732 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2733 {
2734         struct md_page *pvh;
2735         pv_entry_t pv;
2736         pmap_t pmap;
2737         pt_entry_t *pte, tpte;
2738         pd_entry_t *pde;
2739         vm_offset_t va;
2740         vm_page_t free;
2741
2742         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0,
2743             ("pmap_remove_all: page %p is fictitious", m));
2744         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2745         sched_pin();
2746         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2747         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
2748                 va = pv->pv_va;
2749                 pmap = PV_PMAP(pv);
2750                 PMAP_LOCK(pmap);
2751                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2752                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
2753                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2754         }
2755         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2756                 pmap = PV_PMAP(pv);
2757                 PMAP_LOCK(pmap);
2758                 pmap->pm_stats.resident_count--;
2759                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
2760                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
2761                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
2762                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
2763                 tpte = pte_load_clear(pte);
2764                 if (tpte & PG_W)
2765                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2766                 if (tpte & PG_A)
2767                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2768
2769                 /*
2770                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2771                  */
2772                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2773                         vm_page_dirty(m);
2774                 free = NULL;
2775                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
2776                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
2777                 pmap_free_zero_pages(free);
2778                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2779                 free_pv_entry(pmap, pv);
2780                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2781         }
2782         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2783         sched_unpin();
2784 }
2785
2786 /*
2787  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
2788  */
2789 static boolean_t
2790 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
2791 {
2792         pd_entry_t newpde, oldpde;
2793         vm_offset_t eva, va;
2794         vm_page_t m;
2795         boolean_t anychanged;
2796
2797         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2798         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2799             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2800         anychanged = FALSE;
2801 retry:
2802         oldpde = newpde = *pde;
2803         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2804                 eva = sva + NBPDR;
2805                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2806                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2807                         /*
2808                          * In contrast to the analogous operation on a 4KB page
2809                          * mapping, the mapping's PG_A flag is not cleared and
2810                          * the page's PG_REFERENCED flag is not set.  The
2811                          * reason is that pmap_demote_pde() expects that a 2/4MB
2812                          * page mapping with a stored page table page has PG_A
2813                          * set.
2814                          */
2815                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2816                                 vm_page_dirty(m);
2817                 }
2818         }
2819         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
2820                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
2821 #ifdef PAE
2822         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
2823                 newpde |= pg_nx;
2824 #endif
2825         if (newpde != oldpde) {
2826                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde))
2827                         goto retry;
2828                 if (oldpde & PG_G)
2829                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
2830                 else
2831                         anychanged = TRUE;
2832         }
2833         return (anychanged);
2834 }
2835
2836 /*
2837  *      Set the physical protection on the
2838  *      specified range of this map as requested.
2839  */
2840 void
2841 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2842 {
2843         vm_offset_t pdnxt;
2844         pd_entry_t ptpaddr;
2845         pt_entry_t *pte;
2846         int anychanged;
2847
2848         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2849                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2850                 return;
2851         }
2852
2853 #ifdef PAE
2854         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
2855             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
2856                 return;
2857 #else
2858         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2859                 return;
2860 #endif
2861
2862         anychanged = 0;
2863
2864         vm_page_lock_queues();
2865         sched_pin();
2866         PMAP_LOCK(pmap);
2867         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2868                 pt_entry_t obits, pbits;
2869                 unsigned pdirindex;
2870
2871                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2872                 if (pdnxt < sva)
2873                         pdnxt = eva;
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 protecting 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_protect_pde().
2897                                  */
2898                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
2899                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
2900                                         anychanged = 1;
2901                                 continue;
2902                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
2903                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
2904                                 /* The large page mapping was destroyed. */
2905                                 continue;
2906                         }
2907                 }
2908
2909                 if (pdnxt > eva)
2910                         pdnxt = eva;
2911
2912                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
2913                     sva += PAGE_SIZE) {
2914                         vm_page_t m;
2915
2916 retry:
2917                         /*
2918                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
2919                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
2920                          * significant 32 bits.
2921                          */
2922                         obits = pbits = *pte;
2923                         if ((pbits & PG_V) == 0)
2924                                 continue;
2925                         if (pbits & PG_MANAGED) {
2926                                 m = NULL;
2927                                 if (pbits & PG_A) {
2928                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
2929                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2930                                         pbits &= ~PG_A;
2931                                 }
2932                                 if ((pbits & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
2933                                         if (m == NULL)
2934                                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
2935                                         vm_page_dirty(m);
2936                                 }
2937                         }
2938
2939                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
2940                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
2941 #ifdef PAE
2942                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
2943                                 pbits |= pg_nx;
2944 #endif
2945
2946                         if (pbits != obits) {
2947 #ifdef PAE
2948                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
2949                                         goto retry;
2950 #else
2951                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
2952                                     pbits))
2953                                         goto retry;
2954 #endif
2955                                 if (obits & PG_G)
2956                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
2957                                 else
2958                                         anychanged = 1;
2959                         }
2960                 }
2961         }
2962         sched_unpin();
2963         if (anychanged)
2964                 pmap_invalidate_all(pmap);
2965         vm_page_unlock_queues();
2966         PMAP_UNLOCK(pmap);
2967 }
2968
2969 /*
2970  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
2971  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
2972  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
2973  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
2974  * mappings must have identical characteristics.
2975  *
2976  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
2977  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
2978  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
2979  * pmap.
2980  */
2981 static void
2982 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2983 {
2984         pd_entry_t newpde;
2985         pmap_t allpmaps_entry;
2986         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
2987         vm_offset_t oldpteva;
2988         vm_page_t mpte;
2989
2990         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2991
2992         /*
2993          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
2994          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
2995          * within a 2- or 4MB page.
2996          */
2997         firstpte = vtopte(trunc_4mpage(va));
2998 setpde:
2999         newpde = *firstpte;
3000         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3001                 pmap_pde_p_failures++;
3002                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3003                     " in pmap %p", va, pmap);
3004                 return;
3005         }
3006         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3007                 pmap_pde_p_failures++;
3008                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3009                     " in pmap %p", va, pmap);
3010                 return;
3011         }
3012         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3013                 /*
3014                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3015                  * a TLB invalidation.
3016                  */
3017                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3018                     ~PG_RW))  
3019                         goto setpde;
3020                 newpde &= ~PG_RW;
3021         }
3022
3023         /* 
3024          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3025          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3026          * characteristics to the first PTE.
3027          */
3028         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3029         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3030 setpte:
3031                 oldpte = *pte;
3032                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3033                         pmap_pde_p_failures++;
3034                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3035                             " in pmap %p", va, pmap);
3036                         return;
3037                 }
3038                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3039                         /*
3040                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3041                          * without a TLB invalidation.
3042                          */
3043                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3044                             oldpte & ~PG_RW))
3045                                 goto setpte;
3046                         oldpte &= ~PG_RW;
3047                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3048                             (va & ~PDRMASK);
3049                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3050                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3051                 }
3052                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3053                         pmap_pde_p_failures++;
3054                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3055                             " in pmap %p", va, pmap);
3056                         return;
3057                 }
3058                 pa -= PAGE_SIZE;
3059         }
3060
3061         /*
3062          * Save the page table page in its current state until the PDE
3063          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3064          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3065          */
3066         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3067         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3068             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3069             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3070         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3071             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3072         pmap_insert_pt_page(pmap, mpte);
3073
3074         /*
3075          * Promote the pv entries.
3076          */
3077         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3078                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3079
3080         /*
3081          * Propagate the PAT index to its proper position.
3082          */
3083         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3084                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3085
3086         /*
3087          * Map the superpage.
3088          */
3089         if (pmap == kernel_pmap) {
3090                 mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
3091                 LIST_FOREACH(allpmaps_entry, &allpmaps, pm_list) {
3092                         pde = pmap_pde(allpmaps_entry, va);
3093                         pde_store(pde, PG_PS | newpde);
3094                 }
3095                 mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
3096         } else
3097                 pde_store(pde, PG_PS | newpde);
3098
3099         pmap_pde_promotions++;
3100         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3101             " in pmap %p", va, pmap);
3102 }
3103
3104 /*
3105  *      Insert the given physical page (p) at
3106  *      the specified virtual address (v) in the
3107  *      target physical map with the protection requested.
3108  *
3109  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3110  *      that the related pte can not be reclaimed.
3111  *
3112  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3113  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3114  *      insert this page into the given map NOW.
3115  */
3116 void
3117 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t access, vm_page_t m,
3118     vm_prot_t prot, boolean_t wired)
3119 {
3120         vm_paddr_t pa;
3121         pd_entry_t *pde;
3122         pt_entry_t *pte;
3123         vm_paddr_t opa;
3124         pt_entry_t origpte, newpte;
3125         vm_page_t mpte, om;
3126         boolean_t invlva;
3127
3128         va = trunc_page(va);
3129         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
3130         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
3131             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)", va));
3132
3133         mpte = NULL;
3134
3135         vm_page_lock_queues();
3136         PMAP_LOCK(pmap);
3137         sched_pin();
3138
3139         /*
3140          * In the case that a page table page is not
3141          * resident, we are creating it here.
3142          */
3143         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3144                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, M_WAITOK);
3145         }
3146
3147         pde = pmap_pde(pmap, va);
3148         if ((*pde & PG_PS) != 0)
3149                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
3150         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3151
3152         /*
3153          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
3154          */
3155         if (pte == NULL) {
3156                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3157                         (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3158         }
3159
3160         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3161         om = NULL;
3162         origpte = *pte;
3163         opa = origpte & PG_FRAME;
3164
3165         /*
3166          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3167          */
3168         if (origpte && (opa == pa)) {
3169                 /*
3170                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3171                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3172                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3173                  * the PT page will be also.
3174                  */
3175                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
3176                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3177                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
3178                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3179
3180                 /*
3181                  * Remove extra pte reference
3182                  */
3183                 if (mpte)
3184                         mpte->wire_count--;
3185
3186                 /*
3187                  * We might be turning off write access to the page,
3188                  * so we go ahead and sense modify status.
3189                  */
3190                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3191                         om = m;
3192                         pa |= PG_MANAGED;
3193                 }
3194                 goto validate;
3195         } 
3196         /*
3197          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3198          * handle validating new mapping.
3199          */
3200         if (opa) {
3201                 if (origpte & PG_W)
3202                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3203                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3204                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3205                         pmap_remove_entry(pmap, om, va);
3206                 }
3207                 if (mpte != NULL) {
3208                         mpte->wire_count--;
3209                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3210                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3211                              " va: 0x%x", va));
3212                 }
3213         } else
3214                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3215
3216         /*
3217          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3218          */
3219         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0) {
3220                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3221                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3222                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
3223                 pa |= PG_MANAGED;
3224         }
3225
3226         /*
3227          * Increment counters
3228          */
3229         if (wired)
3230                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3231
3232 validate:
3233         /*
3234          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3235          */
3236         newpte = (pt_entry_t)(pa | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0) | PG_V);
3237         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
3238                 newpte |= PG_RW;
3239                 vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
3240         }
3241 #ifdef PAE
3242         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3243                 newpte |= pg_nx;
3244 #endif
3245         if (wired)
3246                 newpte |= PG_W;
3247         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3248                 newpte |= PG_U;
3249         if (pmap == kernel_pmap)
3250                 newpte |= pgeflag;
3251
3252         /*
3253          * if the mapping or permission bits are different, we need
3254          * to update the pte.
3255          */
3256         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
3257                 newpte |= PG_A;
3258                 if ((access & VM_PROT_WRITE) != 0)
3259                         newpte |= PG_M;
3260                 if (origpte & PG_V) {
3261                         invlva = FALSE;
3262                         origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3263                         if (origpte & PG_A) {
3264                                 if (origpte & PG_MANAGED)
3265                                         vm_page_flag_set(om, PG_REFERENCED);
3266                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
3267                                         invlva = TRUE;
3268 #ifdef PAE
3269                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
3270                                     (newpte & PG_NX) != 0)
3271                                         invlva = TRUE;
3272 #endif
3273                         }
3274                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3275                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3276                                         vm_page_dirty(om);
3277                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3278                                         invlva = TRUE;
3279                         }
3280                         if (invlva)
3281                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3282                 } else
3283                         pte_store(pte, newpte);
3284         }
3285
3286         /*
3287          * If both the page table page and the reservation are fully
3288          * populated, then attempt promotion.
3289          */
3290         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3291             pg_ps_enabled && vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3292                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3293
3294         sched_unpin();
3295         vm_page_unlock_queues();
3296         PMAP_UNLOCK(pmap);
3297 }
3298
3299 /*
3300  * Tries to create a 2- or 4MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
3301  * FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
3302  * blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
3303  * (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry. 
3304  */
3305 static boolean_t
3306 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3307 {
3308         pd_entry_t *pde, newpde;
3309
3310         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3311         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3312         pde = pmap_pde(pmap, va);
3313         if (*pde != 0) {
3314                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3315                     " in pmap %p", va, pmap);
3316                 return (FALSE);
3317         }
3318         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3319             PG_PS | PG_V;
3320         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0) {
3321                 newpde |= PG_MANAGED;
3322
3323                 /*
3324                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3325                  */
3326                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
3327                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3328                             " in pmap %p", va, pmap);
3329                         return (FALSE);
3330                 }
3331         }
3332 #ifdef PAE
3333         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3334                 newpde |= pg_nx;
3335 #endif
3336         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3337                 newpde |= PG_U;
3338
3339         /*
3340          * Increment counters.
3341          */
3342         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3343
3344         /*
3345          * Map the superpage.
3346          */
3347         pde_store(pde, newpde);
3348
3349         pmap_pde_mappings++;
3350         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3351             " in pmap %p", va, pmap);
3352         return (TRUE);
3353 }
3354
3355 /*
3356  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3357  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3358  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3359  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3360  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3361  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3362  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3363  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3364  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3365  * corresponding offset from m_start are mapped.
3366  */
3367 void
3368 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3369     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3370 {
3371         vm_offset_t va;
3372         vm_page_t m, mpte;
3373         vm_pindex_t diff, psize;
3374
3375         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m_start->object, MA_OWNED);
3376         psize = atop(end - start);
3377         mpte = NULL;
3378         m = m_start;
3379         PMAP_LOCK(pmap);
3380         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3381                 va = start + ptoa(diff);
3382                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3383                     (VM_PAGE_TO_PHYS(m) & PDRMASK) == 0 &&
3384                     pg_ps_enabled && vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0 &&
3385                     pmap_enter_pde(pmap, va, m, prot))
3386                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3387                 else
3388                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3389                             mpte);
3390                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3391         }
3392         PMAP_UNLOCK(pmap);
3393 }
3394
3395 /*
3396  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3397  * 1. Current pmap & pmap exists.
3398  * 2. Not wired.
3399  * 3. Read access.
3400  * 4. No page table pages.
3401  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3402  */
3403
3404 void
3405 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3406 {
3407
3408         PMAP_LOCK(pmap);
3409         (void) pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
3410         PMAP_UNLOCK(pmap);
3411 }
3412
3413 static vm_page_t
3414 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3415     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
3416 {
3417         pt_entry_t *pte;
3418         vm_paddr_t pa;
3419         vm_page_t free;
3420
3421         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3422             (m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) != 0,
3423             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3424         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3425         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3426
3427         /*
3428          * In the case that a page table page is not
3429          * resident, we are creating it here.
3430          */
3431         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3432                 unsigned ptepindex;
3433                 pd_entry_t ptepa;
3434
3435                 /*
3436                  * Calculate pagetable page index
3437                  */
3438                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
3439                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
3440                         mpte->wire_count++;
3441                 } else {
3442                         /*
3443                          * Get the page directory entry
3444                          */
3445                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
3446
3447                         /*
3448                          * If the page table page is mapped, we just increment
3449                          * the hold count, and activate it.
3450                          */
3451                         if (ptepa) {
3452                                 if (ptepa & PG_PS)
3453                                         return (NULL);
3454                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
3455                                 mpte->wire_count++;
3456                         } else {
3457                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3458                                     M_NOWAIT);
3459                                 if (mpte == NULL)
3460                                         return (mpte);
3461                         }
3462                 }
3463         } else {
3464                 mpte = NULL;
3465         }
3466
3467         /*
3468          * This call to vtopte makes the assumption that we are
3469          * entering the page into the current pmap.  In order to support
3470          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
3471          * But that isn't as quick as vtopte.
3472          */
3473         pte = vtopte(va);
3474         if (*pte) {
3475                 if (mpte != NULL) {
3476                         mpte->wire_count--;
3477                         mpte = NULL;
3478                 }
3479                 return (mpte);
3480         }
3481
3482         /*
3483          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3484          */
3485         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0 &&
3486             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3487                 if (mpte != NULL) {
3488                         free = NULL;
3489                         if (pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, &free)) {
3490                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3491                                 pmap_free_zero_pages(free);
3492                         }
3493                         
3494                         mpte = NULL;
3495                 }
3496                 return (mpte);
3497         }
3498
3499         /*
3500          * Increment counters
3501          */
3502         pmap->pm_stats.resident_count++;
3503
3504         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3505 #ifdef PAE
3506         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3507                 pa |= pg_nx;
3508 #endif
3509
3510         /*
3511          * Now validate mapping with RO protection
3512          */
3513         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
3514                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3515         else
3516                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3517         return mpte;
3518 }
3519
3520 /*
3521  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3522  * to be used for panic dumps.
3523  */
3524 void *
3525 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3526 {
3527         vm_offset_t va;
3528
3529         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3530         pmap_kenter(va, pa);
3531         invlpg(va);
3532         return ((void *)crashdumpmap);
3533 }
3534
3535 /*
3536  * This code maps large physical mmap regions into the
3537  * processor address space.  Note that some shortcuts
3538  * are taken, but the code works.
3539  */
3540 void
3541 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3542     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3543 {
3544         pd_entry_t *pde;
3545         vm_paddr_t pa, ptepa;
3546         vm_page_t p;
3547         int pat_mode;
3548
3549         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
3550         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3551             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3552         if (pseflag && 
3553             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
3554                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
3555                         return;
3556                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3557                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3558                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3559                 pat_mode = p->md.pat_mode;
3560
3561                 /*
3562                  * Abort the mapping if the first page is not physically
3563                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
3564                  */
3565                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3566                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3567                         return;
3568
3569                 /*
3570                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
3571                  * the pages are not physically contiguous or have differing
3572                  * memory attributes.
3573                  */
3574                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3575                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
3576                     pa += PAGE_SIZE) {
3577                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3578                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3579                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
3580                             pat_mode != p->md.pat_mode)
3581                                 return;
3582                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3583                 }
3584
3585                 /*
3586                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
3587                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
3588                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
3589                  */
3590                 PMAP_LOCK(pmap);
3591                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
3592                     size; pa += NBPDR) {
3593                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3594                         if (*pde == 0) {
3595                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
3596                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
3597                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
3598                                     PAGE_SIZE;
3599                                 pmap_pde_mappings++;
3600                         }
3601                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
3602                         addr += NBPDR;
3603                 }
3604                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3605         }
3606 }
3607
3608 /*
3609  *      Routine:        pmap_change_wiring
3610  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
3611  *                      pair.
3612  *      In/out conditions:
3613  *                      The mapping must already exist in the pmap.
3614  */
3615 void
3616 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
3617 {
3618         pd_entry_t *pde;
3619         pt_entry_t *pte;
3620         boolean_t are_queues_locked;
3621
3622         are_queues_locked = FALSE;
3623 retry:
3624         PMAP_LOCK(pmap);
3625         pde = pmap_pde(pmap, va);
3626         if ((*pde & PG_PS) != 0) {
3627                 if (!wired != ((*pde & PG_W) == 0)) {
3628                         if (!are_queues_locked) {
3629                                 are_queues_locked = TRUE;
3630                                 if (!mtx_trylock(&vm_page_queue_mtx)) {
3631                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3632                                         vm_page_lock_queues();
3633                                         goto retry;
3634                                 }
3635                         }
3636                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, va))
3637                                 panic("pmap_change_wiring: demotion failed");
3638                 } else
3639                         goto out;
3640         }
3641         pte = pmap_pte(pmap, va);
3642
3643         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
3644                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3645         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
3646                 pmap->pm_stats.wired_count--;
3647
3648         /*
3649          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
3650          * invalidate TLB.
3651          */
3652         pmap_pte_set_w(pte, wired);
3653         pmap_pte_release(pte);
3654 out:
3655         if (are_queues_locked)
3656                 vm_page_unlock_queues();
3657         PMAP_UNLOCK(pmap);
3658 }
3659
3660
3661
3662 /*
3663  *      Copy the range specified by src_addr/len
3664  *      from the source map to the range dst_addr/len
3665  *      in the destination map.
3666  *
3667  *      This routine is only advisory and need not do anything.
3668  */
3669
3670 void
3671 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
3672     vm_offset_t src_addr)
3673 {
3674         vm_page_t   free;
3675         vm_offset_t addr;
3676         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
3677         vm_offset_t pdnxt;
3678
3679         if (dst_addr != src_addr)
3680                 return;
3681
3682         if (!pmap_is_current(src_pmap))
3683                 return;
3684
3685         vm_page_lock_queues();
3686         if (dst_pmap < src_pmap) {
3687                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
3688                 PMAP_LOCK(src_pmap);
3689         } else {
3690                 PMAP_LOCK(src_pmap);
3691                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
3692         }
3693         sched_pin();
3694         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
3695                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
3696                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
3697                 pd_entry_t srcptepaddr;
3698                 unsigned ptepindex;
3699
3700                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
3701                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
3702
3703                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
3704                 if (pdnxt < addr)
3705                         pdnxt = end_addr;
3706                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
3707
3708                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
3709                 if (srcptepaddr == 0)
3710                         continue;
3711                         
3712                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
3713                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
3714                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
3715                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr &
3716                             PG_PS_FRAME))) {
3717                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
3718                                     ~PG_W;
3719                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
3720                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
3721                         }
3722                         continue;
3723                 }
3724
3725                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
3726                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
3727                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
3728
3729                 if (pdnxt > end_addr)
3730                         pdnxt = end_addr;
3731
3732                 src_pte = vtopte(addr);
3733                 while (addr < pdnxt) {
3734                         pt_entry_t ptetemp;
3735                         ptetemp = *src_pte;
3736                         /*
3737                          * we only virtual copy managed pages
3738                          */
3739                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
3740                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
3741                                     M_NOWAIT);
3742                                 if (dstmpte == NULL)
3743                                         goto out;
3744                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
3745                                 if (*dst_pte == 0 &&
3746                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
3747                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
3748                                         /*
3749                                          * Clear the wired, modified, and
3750                                          * accessed (referenced) bits
3751                                          * during the copy.
3752                                          */
3753                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
3754                                             PG_A);
3755                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
3756                                 } else {
3757                                         free = NULL;
3758                                         if (pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap,
3759                                             dstmpte, &free)) {
3760                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
3761                                                     addr);
3762                                                 pmap_free_zero_pages(free);
3763                                         }
3764                                         goto out;
3765                                 }
3766                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
3767                                         break;
3768                         }
3769                         addr += PAGE_SIZE;
3770                         src_pte++;
3771                 }
3772         }
3773 out:
3774         sched_unpin();
3775         vm_page_unlock_queues();
3776         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
3777         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
3778 }       
3779
3780 static __inline void
3781 pagezero(void *page)
3782 {
3783 #if defined(I686_CPU)
3784         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
3785 #if defined(CPU_ENABLE_SSE)
3786                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
3787                         sse2_pagezero(page);
3788                 else
3789 #endif
3790                         i686_pagezero(page);
3791         } else
3792 #endif
3793                 bzero(page, PAGE_SIZE);
3794 }
3795
3796 /*
3797  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping 
3798  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3799  */
3800 void
3801 pmap_zero_page(vm_page_t m)
3802 {
3803         struct sysmaps *sysmaps;
3804
3805         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
3806         mtx_lock(&sysmaps->lock);
3807         if (*sysmaps->CMAP2)
3808                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
3809         sched_pin();
3810         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
3811             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3812         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
3813         pagezero(sysmaps->CADDR2);
3814         *sysmaps->CMAP2 = 0;
3815         sched_unpin();
3816         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
3817 }
3818
3819 /*
3820  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
3821  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3822  *
3823  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
3824  */
3825 void
3826 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
3827 {
3828         struct sysmaps *sysmaps;
3829
3830         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
3831         mtx_lock(&sysmaps->lock);
3832         if (*sysmaps->CMAP2)
3833                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
3834         sched_pin();
3835         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
3836             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3837         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
3838         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
3839                 pagezero(sysmaps->CADDR2);
3840         else
3841                 bzero((char *)sysmaps->CADDR2 + off, size);
3842         *sysmaps->CMAP2 = 0;
3843         sched_unpin();
3844         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
3845 }
3846
3847 /*
3848  *      pmap_zero_page_idle zeros the specified hardware page by mapping 
3849  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.  This
3850  *      is intended to be called from the vm_pagezero process only and
3851  *      outside of Giant.
3852  */
3853 void
3854 pmap_zero_page_idle(vm_page_t m)
3855 {
3856
3857         if (*CMAP3)
3858                 panic("pmap_zero_page_idle: CMAP3 busy");
3859         sched_pin();
3860         *CMAP3 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
3861             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3862         invlcaddr(CADDR3);
3863         pagezero(CADDR3);
3864         *CMAP3 = 0;
3865         sched_unpin();
3866 }
3867
3868 /*
3869  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
3870  *      page by mapping the page into virtual memory and using
3871  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
3872  *      time.
3873  */
3874 void
3875 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
3876 {
3877         struct sysmaps *sysmaps;
3878
3879         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
3880         mtx_lock(&sysmaps->lock);
3881         if (*sysmaps->CMAP1)
3882                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
3883         if (*sysmaps->CMAP2)
3884                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
3885         sched_pin();
3886         invlpg((u_int)sysmaps->CADDR1);
3887         invlpg((u_int)sysmaps->CADDR2);
3888         *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
3889             pmap_cache_bits(src->md.pat_mode, 0);
3890         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
3891             pmap_cache_bits(dst->md.pat_mode, 0);
3892         bcopy(sysmaps->CADDR1, sysmaps->CADDR2, PAGE_SIZE);
3893         *sysmaps->CMAP1 = 0;
3894         *sysmaps->CMAP2 = 0;
3895         sched_unpin();
3896         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
3897 }
3898
3899 /*
3900  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
3901  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
3902  * be changed upwards or downwards in the future; it
3903  * is only necessary that true be returned for a small
3904  * subset of pmaps for proper page aging.
3905  */
3906 boolean_t
3907 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
3908 {
3909         struct md_page *pvh;
3910         pv_entry_t pv;
3911         int loops = 0;
3912
3913         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
3914                 return FALSE;
3915
3916         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3917         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3918                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
3919                         return TRUE;
3920                 }
3921                 loops++;
3922                 if (loops >= 16)
3923                         break;
3924         }
3925         if (loops < 16) {
3926                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3927                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
3928                         if (PV_PMAP(pv) == pmap)
3929                                 return (TRUE);
3930                         loops++;
3931                         if (loops >= 16)
3932                                 break;
3933                 }
3934         }
3935         return (FALSE);
3936 }
3937
3938 /*
3939  *      pmap_page_wired_mappings:
3940  *
3941  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
3942  *      that are wired.
3943  */
3944 int
3945 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
3946 {
3947         int count;
3948
3949         count = 0;
3950         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3951                 return (count);
3952         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
3953         return (pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)), count));
3954 }
3955
3956 /*
3957  *      pmap_pvh_wired_mappings:
3958  *
3959  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
3960  */
3961 static int
3962 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
3963 {
3964         pmap_t pmap;
3965         pt_entry_t *pte;
3966         pv_entry_t pv;
3967
3968         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3969         sched_pin();
3970         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
3971                 pmap = PV_PMAP(pv);
3972                 PMAP_LOCK(pmap);
3973                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3974                 if ((*pte & PG_W) != 0)
3975                         count++;
3976                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3977         }
3978         sched_unpin();
3979         return (count);
3980 }
3981
3982 /*
3983  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
3984  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
3985  */
3986 boolean_t
3987 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
3988 {
3989         struct md_page *pvh;
3990
3991         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) != 0)
3992                 return (FALSE);
3993         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3994         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
3995                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3996                 return (!TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list));
3997         } else
3998                 return (TRUE);
3999 }
4000
4001 /*
4002  * Remove all pages from specified address space
4003  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4004  * is special cased for current process only, but
4005  * can have the more generic (and slightly slower)
4006  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4007  * in the case of running down an entire address space.
4008  */
4009 void
4010 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4011 {
4012         pt_entry_t *pte, tpte;
4013         vm_page_t free = NULL;
4014         vm_page_t m, mpte, mt;
4015         pv_entry_t pv;
4016         struct md_page *pvh;
4017         struct pv_chunk *pc, *npc;
4018         int field, idx;
4019         int32_t bit;
4020         uint32_t inuse, bitmask;
4021         int allfree;
4022
4023         if (pmap != vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace)) {
4024                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4025                 return;
4026         }
4027         vm_page_lock_queues();
4028         PMAP_LOCK(pmap);
4029         sched_pin();
4030         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4031                 allfree = 1;
4032                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4033                         inuse = (~(pc->pc_map[field])) & pc_freemask[field];
4034                         while (inuse != 0) {
4035                                 bit = bsfl(inuse);
4036                                 bitmask = 1UL << bit;
4037                                 idx = field * 32 + bit;
4038                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4039                                 inuse &= ~bitmask;
4040
4041                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4042                                 tpte = *pte;
4043                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4044                                         pte = vtopte(pv->pv_va);
4045                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4046                                 }
4047
4048                                 if (tpte == 0) {
4049                                         printf(
4050                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4051                                             pte, pv->pv_va);
4052                                         panic("bad pte");
4053                                 }
4054
4055 /*
4056  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4057  */
4058                                 if (tpte & PG_W) {
4059                                         allfree = 0;
4060                                         continue;
4061                                 }
4062
4063                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4064                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4065                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4066                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4067                                     (uintmax_t)tpte));
4068
4069                                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4070                                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4071                                         (uintmax_t)tpte));
4072
4073                                 pte_clear(pte);
4074
4075                                 /*
4076                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4077                                  */
4078                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4079                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4080                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4081                                                         vm_page_dirty(mt);
4082                                         } else
4083                                                 vm_page_dirty(m);
4084                                 }
4085
4086                                 /* Mark free */
4087                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4088                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4089                                 pv_entry_count--;
4090                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4091                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4092                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4093                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4094                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
4095                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4096                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4097                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4098                                                                 vm_page_flag_clear(mt, PG_WRITEABLE);
4099                                         }
4100                                         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4101                                         if (mpte != NULL) {
4102                                                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
4103                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4104                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4105                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4106                                                 mpte->wire_count = 0;
4107                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4108                                                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
4109                                         }
4110                                 } else {
4111                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4112                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
4113                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
4114                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4115                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4116                                                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
4117                                         }
4118                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4119                                 }
4120                         }
4121                 }
4122                 if (allfree) {
4123                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
4124                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
4125                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
4126                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4127                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
4128                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
4129                         vm_page_unwire(m, 0);
4130                         vm_page_free(m);
4131                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
4132                 }
4133         }
4134         sched_unpin();
4135         pmap_invalidate_all(pmap);
4136         vm_page_unlock_queues();
4137         PMAP_UNLOCK(pmap);
4138         pmap_free_zero_pages(free);
4139 }
4140
4141 /*
4142  *      pmap_is_modified:
4143  *
4144  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4145  *      in any physical maps.
4146  */
4147 boolean_t
4148 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4149 {
4150
4151         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
4152                 return (FALSE);
4153         if (pmap_is_modified_pvh(&m->md))
4154                 return (TRUE);
4155         return (pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4156 }
4157
4158 /*
4159  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4160  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4161  * mappings are supported.
4162  */
4163 static boolean_t
4164 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4165 {
4166         pv_entry_t pv;
4167         pt_entry_t *pte;
4168         pmap_t pmap;
4169         boolean_t rv;
4170
4171         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4172         rv = FALSE;
4173         sched_pin();
4174         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
4175                 pmap = PV_PMAP(pv);
4176                 PMAP_LOCK(pmap);
4177                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4178                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4179                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4180                 if (rv)
4181                         break;
4182         }
4183         sched_unpin();
4184         return (rv);
4185 }
4186
4187 /*
4188  *      pmap_is_prefaultable:
4189  *
4190  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4191  *      for prefault.
4192  */
4193 boolean_t
4194 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4195 {
4196         pd_entry_t *pde;
4197         pt_entry_t *pte;
4198         boolean_t rv;
4199
4200         rv = FALSE;
4201         PMAP_LOCK(pmap);
4202         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4203         if (*pde != 0 && (*pde & PG_PS) == 0) {
4204                 pte = vtopte(addr);
4205                 rv = *pte == 0;
4206         }
4207         PMAP_UNLOCK(pmap);
4208         return (rv);
4209 }
4210
4211 /*
4212  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4213  */
4214 void
4215 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4216 {
4217         struct md_page *pvh;
4218         pv_entry_t next_pv, pv;
4219         pmap_t pmap;
4220         pd_entry_t *pde;
4221         pt_entry_t oldpte, *pte;
4222         vm_offset_t va;
4223
4224         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4225         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4226             (m->flags & PG_WRITEABLE) == 0)
4227                 return;
4228         sched_pin();
4229         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4230         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, next_pv) {
4231                 va = pv->pv_va;
4232                 pmap = PV_PMAP(pv);
4233                 PMAP_LOCK(pmap);
4234                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4235                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4236                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4237                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4238         }
4239         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4240                 pmap = PV_PMAP(pv);
4241                 PMAP_LOCK(pmap);
4242                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4243                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
4244                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4245                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4246 retry:
4247                 oldpte = *pte;
4248                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
4249                         /*
4250                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4251                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4252                          * significant 32 bits.
4253                          */
4254                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
4255                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
4256                                 goto retry;
4257                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
4258                                 vm_page_dirty(m);
4259                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4260                 }
4261                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4262         }
4263         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
4264         sched_unpin();
4265 }
4266
4267 /*
4268  *      pmap_ts_referenced:
4269  *
4270  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4271  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4272  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4273  *      reference bits set.
4274  *
4275  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
4276  *      should be tested and standardized at some point in the future for
4277  *      optimal aging of shared pages.
4278  */
4279 int
4280 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4281 {
4282         struct md_page *pvh;
4283         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
4284         pmap_t pmap;
4285         pd_entry_t oldpde, *pde;
4286         pt_entry_t *pte;
4287         vm_offset_t va;
4288         int rtval = 0;
4289
4290         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
4291                 return (rtval);
4292         sched_pin();
4293         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4294         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4295         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, pvn) {
4296                 va = pv->pv_va;
4297                 pmap = PV_PMAP(pv);
4298                 PMAP_LOCK(pmap);
4299                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4300                 oldpde = *pde;
4301                 if ((oldpde & PG_A) != 0) {
4302                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4303                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4304                                         /*
4305                                          * Remove the mapping to a single page
4306                                          * so that a subsequent access may
4307                                          * repromote.  Since the underlying
4308                                          * page table page is fully populated,
4309                                          * this removal never frees a page
4310                                          * table page.
4311                                          */
4312                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4313                                             PG_PS_FRAME);
4314                                         pmap_remove_page(pmap, va, NULL);
4315                                         rtval++;
4316                                         if (rtval > 4) {
4317                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4318                                                 return (rtval);
4319                                         }
4320                                 }
4321                         }
4322                 }
4323                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4324         }
4325         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
4326                 pvf = pv;
4327                 do {
4328                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
4329                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
4330                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
4331                         pmap = PV_PMAP(pv);
4332                         PMAP_LOCK(pmap);
4333                         pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4334                         KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_ts_referenced:"
4335                             " found a 4mpage in page %p's pv list", m));
4336                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4337                         if ((*pte & PG_A) != 0) {
4338                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4339                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4340                                 rtval++;
4341                                 if (rtval > 4)
4342                                         pvn = NULL;
4343                         }
4344                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4345                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
4346         }
4347         sched_unpin();
4348         return (rtval);
4349 }
4350
4351 /*
4352  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
4353  */
4354 void
4355 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
4356 {
4357         struct md_page *pvh;
4358         pv_entry_t next_pv, pv;
4359         pmap_t pmap;
4360         pd_entry_t oldpde, *pde;
4361         pt_entry_t oldpte, *pte;
4362         vm_offset_t va;
4363
4364         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4365         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4366                 return;
4367         sched_pin();
4368         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4369         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, next_pv) {
4370                 va = pv->pv_va;
4371                 pmap = PV_PMAP(pv);
4372                 PMAP_LOCK(pmap);
4373                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4374                 oldpde = *pde;
4375                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
4376                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4377                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4378                                         /*
4379                                          * Write protect the mapping to a
4380                                          * single page so that a subsequent
4381                                          * write access may repromote.
4382                                          */
4383                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4384                                             PG_PS_FRAME);
4385                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
4386                                         oldpte = *pte;
4387                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
4388                                                 /*
4389                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4390                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4391                                                  * significant 32 bits.
4392                                                  */
4393                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
4394                                                     oldpte,
4395                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
4396                                                         oldpte = *pte;
4397                                                 vm_page_dirty(m);
4398                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
4399                                         }
4400                                 }
4401                         }
4402                 }
4403                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4404         }
4405         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4406                 pmap = PV_PMAP(pv);
4407                 PMAP_LOCK(pmap);
4408                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4409                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
4410                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4411                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4412                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4413                         /*
4414                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4415                          * in size, PG_M is among the least significant
4416                          * 32 bits. 
4417                          */
4418                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
4419                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4420                 }
4421                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4422         }
4423         sched_unpin();
4424 }
4425
4426 /*
4427  *      pmap_clear_reference:
4428  *
4429  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
4430  */
4431 void
4432 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
4433 {
4434         struct md_page *pvh;
4435         pv_entry_t next_pv, pv;
4436         pmap_t pmap;
4437         pd_entry_t oldpde, *pde;
4438         pt_entry_t *pte;
4439         vm_offset_t va;
4440
4441         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4442         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4443                 return;
4444         sched_pin();
4445         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4446         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, next_pv) {
4447                 va = pv->pv_va;
4448                 pmap = PV_PMAP(pv);
4449                 PMAP_LOCK(pmap);
4450                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4451                 oldpde = *pde;
4452                 if ((oldpde & PG_A) != 0) {
4453                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4454                                 /*
4455                                  * Remove the mapping to a single page so
4456                                  * that a subsequent access may repromote.
4457                                  * Since the underlying page table page is
4458                                  * fully populated, this removal never frees
4459                                  * a page table page.
4460                                  */
4461                                 va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4462                                     PG_PS_FRAME);
4463                                 pmap_remove_page(pmap, va, NULL);
4464                         }
4465                 }
4466                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4467         }
4468         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4469                 pmap = PV_PMAP(pv);
4470                 PMAP_LOCK(pmap);
4471                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4472                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_reference: found"
4473                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4474                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4475                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
4476                         /*
4477                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4478                          * in size, PG_A is among the least significant
4479                          * 32 bits. 
4480                          */
4481                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4482                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4483                 }
4484                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4485         }
4486         sched_unpin();
4487 }
4488
4489 /*
4490  * Miscellaneous support routines follow
4491  */
4492
4493 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
4494 static __inline void
4495 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
4496 {
4497         u_int opte, npte;
4498
4499         /*
4500          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
4501          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
4502          */
4503         do {
4504                 opte = *(u_int *)pte;
4505                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
4506                 npte |= cache_bits;
4507         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
4508 }
4509
4510 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
4511 static __inline void
4512 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
4513 {
4514         u_int opde, npde;
4515
4516         /*
4517          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
4518          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
4519          */
4520         do {
4521                 opde = *(u_int *)pde;
4522                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
4523                 npde |= cache_bits;
4524         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
4525 }
4526
4527 /*
4528  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
4529  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
4530  * routine is intended to be used for mapping device memory,
4531  * NOT real memory.
4532  */
4533 void *
4534 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
4535 {
4536         vm_offset_t va, offset;
4537         vm_size_t tmpsize;
4538
4539         offset = pa & PAGE_MASK;
4540         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
4541         pa = pa & PG_FRAME;
4542
4543         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
4544                 va = KERNBASE + pa;
4545         else
4546                 va = kmem_alloc_nofault(kernel_map, size);
4547         if (!va)
4548                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
4549
4550         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
4551                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
4552         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
4553         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size);
4554         return ((void *)(va + offset));
4555 }
4556
4557 void *
4558 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4559 {
4560
4561         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
4562 }
4563
4564 void *
4565 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4566 {
4567
4568         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
4569 }
4570
4571 void
4572 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
4573 {
4574         vm_offset_t base, offset, tmpva;
4575
4576         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
4577                 return;
4578         base = trunc_page(va);
4579         offset = va & PAGE_MASK;
4580         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
4581         for (tmpva = base; tmpva < (base + size); tmpva += PAGE_SIZE)
4582                 pmap_kremove(tmpva);
4583         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, tmpva);
4584         kmem_free(kernel_map, base, size);
4585 }
4586
4587 /*
4588  * Sets the memory attribute for the specified page.
4589  */
4590 void
4591 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
4592 {
4593         struct sysmaps *sysmaps;
4594         vm_offset_t sva, eva;
4595
4596         m->md.pat_mode = ma;
4597         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4598                 return;
4599
4600         /*
4601          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
4602          * See pmap_invalidate_cache_range().
4603          *
4604          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
4605          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
4606          * flushes the cache.
4607          */    
4608         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
4609                 return;
4610
4611         /*
4612          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
4613          * support self snoop, map the page transient and do
4614          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
4615          * pmap_invalidate_cache_range().
4616          */
4617         if ((cpu_feature & (CPUID_SS|CPUID_CLFSH)) == CPUID_CLFSH) {
4618                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4619                 mtx_lock(&sysmaps->lock);
4620                 if (*sysmaps->CMAP2)
4621                         panic("pmap_page_set_memattr: CMAP2 busy");
4622                 sched_pin();
4623                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
4624                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4625                 invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4626                 sva = (vm_offset_t)sysmaps->CADDR2;
4627                 eva = sva + PAGE_SIZE;
4628         } else
4629                 sva = eva = 0; /* gcc */
4630         pmap_invalidate_cache_range(sva, eva);
4631         if (sva != 0) {
4632                 *sysmaps->CMAP2 = 0;
4633                 sched_unpin();
4634                 mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4635         }
4636 }
4637
4638 /*
4639  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
4640  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
4641  * completely contained within either the kernel map.
4642  *
4643  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
4644  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
4645  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
4646  * there was insufficient memory available to complete the change.
4647  */
4648 int
4649 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
4650 {
4651         vm_offset_t base, offset, tmpva;
4652         pd_entry_t *pde;
4653         pt_entry_t *pte;
4654         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
4655         boolean_t changed;
4656
4657         base = trunc_page(va);
4658         offset = va & PAGE_MASK;
4659         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
4660
4661         /*
4662          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
4663          */
4664         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
4665                 return (EINVAL);
4666
4667         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
4668         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
4669         changed = FALSE;
4670
4671         /*
4672          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
4673          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
4674          */
4675         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
4676         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
4677                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
4678                 if (*pde == 0) {
4679                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4680                         return (EINVAL);
4681                 }
4682                 if (*pde & PG_PS) {
4683                         /*
4684                          * If the current 2/4MB page already has
4685                          * the required memory type, then we need not
4686                          * demote this page.  Just increment tmpva to
4687                          * the next 2/4MB page frame.
4688                          */
4689                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
4690                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
4691                                 continue;
4692                         }
4693
4694                         /*
4695                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
4696                          * page frame and there is at least 2/4MB left
4697                          * within the range, then we need not break
4698                          * down this page into 4KB pages.
4699                          */
4700                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
4701                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
4702                                 tmpva += NBPDR;
4703                                 continue;
4704                         }
4705                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
4706                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4707                                 return (ENOMEM);
4708                         }
4709                 }
4710                 pte = vtopte(tmpva);
4711                 if (*pte == 0) {
4712                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4713                         return (EINVAL);
4714                 }
4715                 tmpva += PAGE_SIZE;
4716         }
4717         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4718
4719         /*
4720          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
4721          * cache mode if required.
4722          */
4723         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
4724                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
4725                 if (*pde & PG_PS) {
4726                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
4727                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
4728                                 changed = TRUE;
4729                         }
4730                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
4731                 } else {
4732                         pte = vtopte(tmpva);
4733                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
4734                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
4735                                 changed = TRUE;
4736                         }
4737                         tmpva += PAGE_SIZE;
4738                 }
4739         }
4740
4741         /*
4742          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
4743          * shouldn't be, etc.
4744          */
4745         if (changed) {
4746                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
4747                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva);
4748         }
4749         return (0);
4750 }
4751
4752 /*
4753  * perform the pmap work for mincore
4754  */
4755 int
4756 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4757 {
4758         pd_entry_t *pdep;
4759         pt_entry_t *ptep, pte;
4760         vm_paddr_t pa;
4761         vm_page_t m;
4762         int val = 0;
4763         
4764         PMAP_LOCK(pmap);
4765         pdep = pmap_pde(pmap, addr);
4766         if (*pdep != 0) {
4767                 if (*pdep & PG_PS) {
4768                         pte = *pdep;
4769                         val = MINCORE_SUPER;
4770                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
4771                         pa = ((*pdep & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
4772                             PG_FRAME;
4773                 } else {
4774                         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
4775                         pte = *ptep;
4776                         pmap_pte_release(ptep);
4777                         pa = pte & PG_FRAME;
4778                 }
4779         } else {
4780                 pte = 0;
4781                 pa = 0;
4782         }
4783         PMAP_UNLOCK(pmap);
4784
4785         if (pte != 0) {
4786                 val |= MINCORE_INCORE;
4787                 if ((pte & PG_MANAGED) == 0)
4788                         return val;
4789
4790                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
4791
4792                 /*
4793                  * Modified by us
4794                  */
4795                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
4796                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4797                 else {
4798                         /*
4799                          * Modified by someone else
4800                          */
4801                         vm_page_lock_queues();
4802                         if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
4803                                 val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4804                         vm_page_unlock_queues();
4805                 }
4806                 /*
4807                  * Referenced by us
4808                  */
4809                 if (pte & PG_A)
4810                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4811                 else {
4812                         /*
4813                          * Referenced by someone else
4814                          */
4815                         vm_page_lock_queues();
4816                         if ((m->flags & PG_REFERENCED) ||
4817                             pmap_ts_referenced(m)) {
4818                                 val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4819                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
4820                         }
4821                         vm_page_unlock_queues();
4822                 }
4823         } 
4824         return val;
4825 }
4826
4827 void
4828 pmap_activate(struct thread *td)
4829 {
4830         pmap_t  pmap, oldpmap;
4831         u_int32_t  cr3;
4832
4833         critical_enter();
4834         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
4835         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
4836 #if defined(SMP)
4837         atomic_clear_int(&oldpmap->pm_active, PCPU_GET(cpumask));
4838         atomic_set_int(&pmap->pm_active, PCPU_GET(cpumask));
4839 #else
4840         oldpmap->pm_active &= ~1;
4841         pmap->pm_active |= 1;
4842 #endif
4843 #ifdef PAE
4844         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
4845 #else
4846         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
4847 #endif
4848         /*
4849          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
4850          */
4851         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
4852         load_cr3(cr3);
4853         PCPU_SET(curpmap, pmap);
4854         critical_exit();
4855 }
4856
4857 /*
4858  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
4859  *      different alignment might result in more superpage mappings.
4860  */
4861 void
4862 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
4863     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
4864 {
4865         vm_offset_t superpage_offset;
4866
4867         if (size < NBPDR)
4868                 return;
4869         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
4870                 offset += ptoa(object->pg_color);
4871         superpage_offset = offset & PDRMASK;
4872         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
4873             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
4874                 return;
4875         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
4876                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
4877         else
4878                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
4879 }
4880
4881
4882 #if defined(PMAP_DEBUG)
4883 pmap_pid_dump(int pid)
4884 {
4885         pmap_t pmap;
4886         struct proc *p;
4887         int npte = 0;
4888         int index;
4889
4890         sx_slock(&allproc_lock);
4891         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
4892                 if (p->p_pid != pid)
4893                         continue;
4894
4895                 if (p->p_vmspace) {
4896                         int i,j;
4897                         index = 0;
4898                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
4899                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
4900                                 pd_entry_t *pde;
4901                                 pt_entry_t *pte;
4902                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
4903                                 
4904                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
4905                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
4906                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
4907                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
4908                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
4909                                                         if (index) {
4910                                                                 index = 0;
4911                                                                 printf("\n");
4912                                                         }
4913                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
4914                                                         return npte;
4915                                                 }
4916                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
4917                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
4918                                                         pt_entry_t pa;
4919                                                         vm_page_t m;
4920                                                         pa = *pte;
4921                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
4922                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
4923                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
4924                                                         npte++;
4925                                                         index++;
4926                                                         if (index >= 2) {
4927                                                                 index = 0;
4928                                                                 printf("\n");
4929                                                         } else {
4930                                                                 printf(" ");
4931                                                         }
4932                                                 }
4933                                         }
4934                                 }
4935                         }
4936                 }
4937         }
4938         sx_sunlock(&allproc_lock);
4939         return npte;
4940 }
4941 #endif
4942
4943 #if defined(DEBUG)
4944
4945 static void     pads(pmap_t pm);
4946 void            pmap_pvdump(vm_offset_t pa);
4947
4948 /* print address space of pmap*/
4949 static void
4950 pads(pmap_t pm)
4951 {
4952         int i, j;
4953         vm_paddr_t va;
4954         pt_entry_t *ptep;
4955
4956         if (pm == kernel_pmap)
4957                 return;
4958         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++)
4959                 if (pm->pm_pdir[i])
4960                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
4961                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
4962                                 if (pm == kernel_pmap && va < KERNBASE)
4963                                         continue;
4964                                 if (pm != kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
4965                                         continue;
4966                                 ptep = pmap_pte(pm, va);
4967                                 if (pmap_pte_v(ptep))
4968                                         printf("%x:%x ", va, *ptep);
4969                         };
4970
4971 }
4972
4973 void
4974 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
4975 {
4976         pv_entry_t pv;
4977         pmap_t pmap;
4978         vm_page_t m;
4979
4980         printf("pa %x", pa);
4981         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
4982         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4983                 pmap = PV_PMAP(pv);
4984                 printf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pmap, pv->pv_va);
4985                 pads(pmap);
4986         }
4987         printf(" ");
4988 }
4989 #endif