]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/9.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
MFC: r269050
[FreeBSD/stable/9.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
9  * All rights reserved.
10  *
11  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
12  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
13  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
14  *
15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
16  * modification, are permitted provided that the following conditions
17  * are met:
18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
22  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
23  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
24  *    must display the following acknowledgement:
25  *      This product includes software developed by the University of
26  *      California, Berkeley and its contributors.
27  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
28  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
29  *    without specific prior written permission.
30  *
31  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
32  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
33  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
34  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
35  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
36  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
37  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
38  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
39  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
40  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
41  * SUCH DAMAGE.
42  *
43  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
44  */
45 /*-
46  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
47  * All rights reserved.
48  *
49  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
50  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
51  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
52  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
53  * CHATS research program.
54  *
55  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
56  * modification, are permitted provided that the following conditions
57  * are met:
58  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
59  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
60  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
61  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
62  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
63  *
64  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
65  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
66  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
67  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
68  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
69  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
70  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
71  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
72  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
73  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
74  * SUCH DAMAGE.
75  */
76
77 #include <sys/cdefs.h>
78 __FBSDID("$FreeBSD$");
79
80 /*
81  *      Manages physical address maps.
82  *
83  *      In addition to hardware address maps, this
84  *      module is called upon to provide software-use-only
85  *      maps which may or may not be stored in the same
86  *      form as hardware maps.  These pseudo-maps are
87  *      used to store intermediate results from copy
88  *      operations to and from address spaces.
89  *
90  *      Since the information managed by this module is
91  *      also stored by the logical address mapping module,
92  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
93  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
94  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
95  *      requested.
96  *
97  *      In order to cope with hardware architectures which
98  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
99  *      this module may delay invalidate or reduced protection
100  *      operations until such time as they are actually
101  *      necessary.  This module is given full information as
102  *      to which processors are currently using which maps,
103  *      and to when physical maps must be made correct.
104  */
105
106 #include "opt_apic.h"
107 #include "opt_cpu.h"
108 #include "opt_pmap.h"
109 #include "opt_smp.h"
110 #include "opt_xbox.h"
111
112 #include <sys/param.h>
113 #include <sys/systm.h>
114 #include <sys/kernel.h>
115 #include <sys/ktr.h>
116 #include <sys/lock.h>
117 #include <sys/malloc.h>
118 #include <sys/mman.h>
119 #include <sys/msgbuf.h>
120 #include <sys/mutex.h>
121 #include <sys/proc.h>
122 #include <sys/rwlock.h>
123 #include <sys/sf_buf.h>
124 #include <sys/sx.h>
125 #include <sys/vmmeter.h>
126 #include <sys/sched.h>
127 #include <sys/sysctl.h>
128 #ifdef SMP
129 #include <sys/smp.h>
130 #else
131 #include <sys/cpuset.h>
132 #endif
133
134 #include <vm/vm.h>
135 #include <vm/vm_param.h>
136 #include <vm/vm_kern.h>
137 #include <vm/vm_page.h>
138 #include <vm/vm_map.h>
139 #include <vm/vm_object.h>
140 #include <vm/vm_extern.h>
141 #include <vm/vm_pageout.h>
142 #include <vm/vm_pager.h>
143 #include <vm/vm_reserv.h>
144 #include <vm/uma.h>
145
146 #ifdef DEV_APIC
147 #include <sys/bus.h>
148 #include <machine/intr_machdep.h>
149 #include <machine/apicvar.h>
150 #endif
151 #include <machine/cpu.h>
152 #include <machine/cputypes.h>
153 #include <machine/md_var.h>
154 #include <machine/pcb.h>
155 #include <machine/specialreg.h>
156 #ifdef SMP
157 #include <machine/smp.h>
158 #endif
159
160 #ifdef XBOX
161 #include <machine/xbox.h>
162 #endif
163
164 #if !defined(CPU_DISABLE_SSE) && defined(I686_CPU)
165 #define CPU_ENABLE_SSE
166 #endif
167
168 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
169 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
170 #endif
171
172 #if !defined(DIAGNOSTIC)
173 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
174 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
175 #else
176 #define PMAP_INLINE     extern inline
177 #endif
178 #else
179 #define PMAP_INLINE
180 #endif
181
182 #ifdef PV_STATS
183 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
184 #else
185 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
186 #endif
187
188 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
189 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
190
191 /*
192  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
193  */
194 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
195 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
196
197 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
198 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
199 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
200 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
201 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
202
203 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
204     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
205 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
206
207 struct pmap kernel_pmap_store;
208 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
209 static struct pmaplist allpmaps;
210 static struct mtx allpmaps_lock;
211
212 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
213 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
214 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
215 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
216
217 static int nkpt = NKPT;
218 vm_offset_t kernel_vm_end = KERNBASE + NKPT * NBPDR;
219 extern u_int32_t KERNend;
220 extern u_int32_t KPTphys;
221
222 #ifdef PAE
223 pt_entry_t pg_nx;
224 static uma_zone_t pdptzone;
225 #endif
226
227 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
228
229 static int pat_works = 1;
230 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 1,
231     "Is page attribute table fully functional?");
232
233 static int pg_ps_enabled = 1;
234 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN, &pg_ps_enabled, 0,
235     "Are large page mappings enabled?");
236
237 #define PAT_INDEX_SIZE  8
238 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
239
240 /*
241  * Isolate the global pv list lock from data and other locks to prevent false
242  * sharing within the cache.
243  */
244 static struct {
245         struct rwlock   lock;
246         char            padding[CACHE_LINE_SIZE - sizeof(struct rwlock)];
247 } pvh_global __aligned(CACHE_LINE_SIZE);
248
249 #define pvh_global_lock pvh_global.lock
250
251 /*
252  * Data for the pv entry allocation mechanism
253  */
254 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
255 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
256 static struct md_page *pv_table;
257 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
258
259 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
260 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
261 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
262
263 /*
264  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
265  */
266 struct sysmaps {
267         struct  mtx lock;
268         pt_entry_t *CMAP1;
269         pt_entry_t *CMAP2;
270         caddr_t CADDR1;
271         caddr_t CADDR2;
272 };
273 static struct sysmaps sysmaps_pcpu[MAXCPU];
274 pt_entry_t *CMAP3;
275 static pd_entry_t *KPTD;
276 caddr_t ptvmmap = 0;
277 caddr_t CADDR3;
278 struct msgbuf *msgbufp = 0;
279
280 /*
281  * Crashdump maps.
282  */
283 static caddr_t crashdumpmap;
284
285 static pt_entry_t *PMAP1 = 0, *PMAP2;
286 static pt_entry_t *PADDR1 = 0, *PADDR2;
287 #ifdef SMP
288 static int PMAP1cpu;
289 static int PMAP1changedcpu;
290 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
291            &PMAP1changedcpu, 0,
292            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
293 #endif
294 static int PMAP1changed;
295 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
296            &PMAP1changed, 0,
297            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
298 static int PMAP1unchanged;
299 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
300            &PMAP1unchanged, 0,
301            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
302 static struct mtx PMAP2mutex;
303
304 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
305 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
306 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
307 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
308 static boolean_t pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
309 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
310 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
311 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
312                     vm_offset_t va);
313 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
314
315 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
316 static boolean_t pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
317     vm_prot_t prot);
318 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
319     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
320 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
321 static void pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
322 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
323 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
324 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
325 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
326 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
327 static vm_page_t pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
328 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
329 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
330 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
331     vm_prot_t prot);
332 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
333 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
334     vm_page_t *free);
335 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
336     vm_page_t *free);
337 static void pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
338 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
339     vm_page_t *free);
340 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
341                                         vm_offset_t va);
342 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
343 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
344     vm_page_t m);
345 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
346     pd_entry_t newpde);
347 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
348
349 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags);
350
351 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, int flags);
352 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free);
353 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
354 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
355 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t *);
356 #ifdef PAE
357 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait);
358 #endif
359 static void pmap_set_pg(void);
360
361 static __inline void pagezero(void *page);
362
363 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
364 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
365
366 /*
367  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
368  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
369  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
370  */
371 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
372
373 /*
374  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
375  *
376  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
377  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
378  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
379  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
380  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
381  *      (physical) address starting relative to 0]
382  */
383 void
384 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
385 {
386         vm_offset_t va;
387         pt_entry_t *pte, *unused;
388         struct sysmaps *sysmaps;
389         int i;
390
391         /*
392          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
393          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
394          * address space, because locore may not have mapped every physical
395          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
396          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
397          */
398         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
399
400         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
401
402         /*
403          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
404          */
405         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
406         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
407 #ifdef PAE
408         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
409 #endif
410         kernel_pmap->pm_root = NULL;
411         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
412         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
413
414         /*
415          * Initialize the global pv list lock.
416          */
417         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
418
419         LIST_INIT(&allpmaps);
420
421         /*
422          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
423          * preempted by smp_rendezvous_cpus().  Otherwise,
424          * pmap_update_pde_kernel() could access allpmaps while it is
425          * being changed.
426          */
427         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
428         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
429         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
430         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
431
432         /*
433          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
434          * mapping of pages.
435          */
436 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
437         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
438
439         va = virtual_avail;
440         pte = vtopte(va);
441
442         /*
443          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
444          * CMAP3 is used for the idle process page zeroing.
445          */
446         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
447                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[i];
448                 mtx_init(&sysmaps->lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
449                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP1, sysmaps->CADDR1, 1)
450                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP2, sysmaps->CADDR2, 1)
451         }
452         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1)
453
454         /*
455          * Crashdump maps.
456          */
457         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
458
459         /*
460          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
461          */
462         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
463
464         /*
465          * msgbufp is used to map the system message buffer.
466          */
467         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
468
469         /*
470          * KPTmap is used by pmap_kextract().
471          *
472          * KPTmap is first initialized by locore.  However, that initial
473          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
474          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
475          */
476         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
477
478         for (i = 0; i < NKPT; i++)
479                 KPTD[i] = (KPTphys + (i << PAGE_SHIFT)) | pgeflag | PG_RW | PG_V;
480
481         /*
482          * Adjust the start of the KPTD and KPTmap so that the implementation
483          * of pmap_kextract() and pmap_growkernel() can be made simpler.
484          */
485         KPTD -= KPTDI;
486         KPTmap -= i386_btop(KPTDI << PDRSHIFT);
487
488         /*
489          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
490          * respectively.
491          */
492         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
493         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
494
495         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
496
497         virtual_avail = va;
498
499         /*
500          * Leave in place an identity mapping (virt == phys) for the low 1 MB
501          * physical memory region that is used by the ACPI wakeup code.  This
502          * mapping must not have PG_G set. 
503          */
504 #ifdef XBOX
505         /* FIXME: This is gross, but needed for the XBOX. Since we are in such
506          * an early stadium, we cannot yet neatly map video memory ... :-(
507          * Better fixes are very welcome! */
508         if (!arch_i386_is_xbox)
509 #endif
510         for (i = 1; i < NKPT; i++)
511                 PTD[i] = 0;
512
513         /* Initialize the PAT MSR if present. */
514         pmap_init_pat();
515
516         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
517         pmap_set_pg();
518 }
519
520 /*
521  * Setup the PAT MSR.
522  */
523 void
524 pmap_init_pat(void)
525 {
526         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
527         uint64_t pat_msr;
528         u_long cr0, cr4;
529         int i;
530
531         /* Set default PAT index table. */
532         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
533                 pat_table[i] = -1;
534         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
535         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
536         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
537         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
538         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
539         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
540
541         /* Bail if this CPU doesn't implement PAT. */
542         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
543                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
544                         pat_index[i] = pat_table[i];
545                 pat_works = 0;
546                 return;
547         }
548
549         /*
550          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
551          * PAT entries.
552          *
553          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
554          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
555          * or Mode C Paging)
556          *
557          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
558          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
559          */
560         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
561             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
562                 pat_works = 0;
563
564         /* Initialize default PAT entries. */
565         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
566             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
567             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
568             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
569             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
570             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
571             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
572             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
573
574         if (pat_works) {
575                 /*
576                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
577                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
578                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
579                  */
580                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
581                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
582                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
583                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
584                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
585                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
586         } else {
587                 /*
588                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
589                  */
590                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
591                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
592                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
593         }
594
595         /* Disable PGE. */
596         cr4 = rcr4();
597         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
598
599         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
600         cr0 = rcr0();
601         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
602
603         /* Flushes caches and TLBs. */
604         wbinvd();
605         invltlb();
606
607         /* Update PAT and index table. */
608         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
609         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
610                 pat_index[i] = pat_table[i];
611
612         /* Flush caches and TLBs again. */
613         wbinvd();
614         invltlb();
615
616         /* Restore caches and PGE. */
617         load_cr0(cr0);
618         load_cr4(cr4);
619 }
620
621 /*
622  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
623  */
624 static void
625 pmap_set_pg(void)
626 {
627         pt_entry_t *pte;
628         vm_offset_t va, endva;
629
630         if (pgeflag == 0)
631                 return;
632
633         endva = KERNBASE + KERNend;
634
635         if (pseflag) {
636                 va = KERNBASE + KERNLOAD;
637                 while (va  < endva) {
638                         pdir_pde(PTD, va) |= pgeflag;
639                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
640                         va += NBPDR;
641                 }
642         } else {
643                 va = (vm_offset_t)btext;
644                 while (va < endva) {
645                         pte = vtopte(va);
646                         if (*pte)
647                                 *pte |= pgeflag;
648                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
649                         va += PAGE_SIZE;
650                 }
651         }
652 }
653
654 /*
655  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
656  */
657 void
658 pmap_page_init(vm_page_t m)
659 {
660
661         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
662         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
663 }
664
665 #ifdef PAE
666 static void *
667 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait)
668 {
669
670         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
671         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
672         return ((void *)kmem_alloc_contig(kernel_map, bytes, wait, 0x0ULL,
673             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
674 }
675 #endif
676
677 /*
678  * ABuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
679  * Requirements:
680  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
681  *    are ever set, PG_V in particular.
682  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
683  *    on PAE systems.  This should be ok.
684  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
685  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
686  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
687  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
688  */
689 static vm_offset_t
690 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
691 {
692         pt_entry_t *pte;
693         vm_offset_t va;
694
695         va = *head;
696         if (va == 0)
697                 return (va);    /* Out of memory */
698         pte = vtopte(va);
699         *head = *pte;
700         if (*head & PG_V)
701                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
702         *pte = 0;
703         return (va);
704 }
705
706 static void
707 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
708 {
709         pt_entry_t *pte;
710
711         if (va & PG_V)
712                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
713         pte = vtopte(va);
714         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
715         *head = va;
716 }
717
718 static void
719 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
720 {
721         int i;
722         vm_offset_t va;
723
724         *head = 0;
725         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
726                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
727                 pmap_ptelist_free(head, va);
728         }
729 }
730
731
732 /*
733  *      Initialize the pmap module.
734  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
735  *      system needs to map virtual memory.
736  */
737 void
738 pmap_init(void)
739 {
740         vm_page_t mpte;
741         vm_size_t s;
742         int i, pv_npg;
743
744         /*
745          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
746          * page table pages.
747          */ 
748         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
749                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + (i << PAGE_SHIFT));
750                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
751                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
752                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
753                 mpte->pindex = i + KPTDI;
754                 mpte->phys_addr = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
755         }
756
757         /*
758          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
759          * high water mark so that the system can recover from excessive
760          * numbers of pv entries.
761          */
762         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
763         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + cnt.v_page_count;
764         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
765         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
766         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
767
768         /*
769          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
770          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
771          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
772          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
773          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
774          * include at least one feature that is only supported by older Intel
775          * or newer AMD processors.
776          */
777         if (vm_guest == VM_GUEST_VM && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
778             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
779             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
780             AMDID2_FMA4)) == 0)
781                 workaround_erratum383 = 1;
782
783         /*
784          * Are large page mappings supported and enabled?
785          */
786         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
787         if (pseflag == 0)
788                 pg_ps_enabled = 0;
789         else if (pg_ps_enabled) {
790                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
791                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
792                 pagesizes[1] = NBPDR;
793         }
794
795         /*
796          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
797          */
798         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2);
799         pv_npg = round_4mpage(phys_avail[(i - 2) + 1]) / NBPDR;
800
801         /*
802          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
803          */
804         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
805         s = round_page(s);
806         pv_table = (struct md_page *)kmem_alloc(kernel_map, s);
807         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
808                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
809
810         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
811         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kmem_alloc_nofault(kernel_map,
812             PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
813         if (pv_chunkbase == NULL)
814                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
815         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
816 #ifdef PAE
817         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
818             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
819             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
820         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
821 #endif
822 }
823
824
825 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
826         "Max number of PV entries");
827 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
828         "Page share factor per proc");
829
830 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
831     "2/4MB page mapping counters");
832
833 static u_long pmap_pde_demotions;
834 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
835     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
836
837 static u_long pmap_pde_mappings;
838 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
839     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
840
841 static u_long pmap_pde_p_failures;
842 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
843     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
844
845 static u_long pmap_pde_promotions;
846 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
847     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
848
849 /***************************************************
850  * Low level helper routines.....
851  ***************************************************/
852
853 /*
854  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
855  * caching mode.
856  */
857 int
858 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
859 {
860         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
861
862         if (mode < 0 || mode >= PAT_INDEX_SIZE || pat_index[mode] < 0)
863                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
864
865         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
866         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
867
868         /* Map the caching mode to a PAT index. */
869         pat_idx = pat_index[mode];
870
871         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
872         cache_bits = 0;
873         if (pat_idx & 0x4)
874                 cache_bits |= pat_flag;
875         if (pat_idx & 0x2)
876                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
877         if (pat_idx & 0x1)
878                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
879         return (cache_bits);
880 }
881
882 /*
883  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
884  */
885 static void
886 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
887 {
888         pd_entry_t *pde;
889         pmap_t pmap;
890         boolean_t PTD_updated;
891
892         PTD_updated = FALSE;
893         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
894         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
895                 if ((pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] &
896                     PG_FRAME))
897                         PTD_updated = TRUE;
898                 pde = pmap_pde(pmap, va);
899                 pde_store(pde, newpde);
900         }
901         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
902         KASSERT(PTD_updated,
903             ("pmap_kenter_pde: current page table is not in allpmaps"));
904 }
905
906 /*
907  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
908  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
909  * calling processor's TLB is affected.
910  *
911  * The calling thread must be pinned to a processor.
912  */
913 static void
914 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
915 {
916         u_long cr4;
917
918         if ((newpde & PG_PS) == 0)
919                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
920                 invlpg(va);
921         else if ((newpde & PG_G) == 0)
922                 /*
923                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
924                  * because there are too many to flush individually.
925                  */
926                 invltlb();
927         else {
928                 /*
929                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB,
930                  * including any global (PG_G) mappings.
931                  */
932                 cr4 = rcr4();
933                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
934                 /*
935                  * Although preemption at this point could be detrimental to
936                  * performance, it would not lead to an error.  PG_G is simply
937                  * ignored if CR4.PGE is clear.  Moreover, in case this block
938                  * is re-entered, the load_cr4() either above or below will
939                  * modify CR4.PGE flushing the TLB.
940                  */
941                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
942         }
943 }
944 #ifdef SMP
945 /*
946  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
947  *
948  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
949  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
950  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
951  * processor could cache an old, pre-update entry without being
952  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
953  * active on another processor after its pm_active field is checked by
954  * one of the following functions but before a store updating the page
955  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
956  * processor before its pm_active field is checked but due to
957  * speculative loads one of the following functions stills reads the
958  * pmap as inactive on the other processor.
959  * 
960  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
961  * immutable.  The kernel page table is always active on every
962  * processor.
963  */
964 void
965 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
966 {
967         cpuset_t other_cpus;
968         u_int cpuid;
969
970         sched_pin();
971         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
972                 invlpg(va);
973                 smp_invlpg(va);
974         } else {
975                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
976                 other_cpus = all_cpus;
977                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
978                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
979                         invlpg(va);
980                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
981                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
982                         smp_masked_invlpg(other_cpus, va);
983         }
984         sched_unpin();
985 }
986
987 void
988 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
989 {
990         cpuset_t other_cpus;
991         vm_offset_t addr;
992         u_int cpuid;
993
994         sched_pin();
995         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
996                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
997                         invlpg(addr);
998                 smp_invlpg_range(sva, eva);
999         } else {
1000                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1001                 other_cpus = all_cpus;
1002                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1003                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1004                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1005                                 invlpg(addr);
1006                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1007                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
1008                         smp_masked_invlpg_range(other_cpus, sva, eva);
1009         }
1010         sched_unpin();
1011 }
1012
1013 void
1014 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1015 {
1016         cpuset_t other_cpus;
1017         u_int cpuid;
1018
1019         sched_pin();
1020         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1021                 invltlb();
1022                 smp_invltlb();
1023         } else {
1024                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1025                 other_cpus = all_cpus;
1026                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1027                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1028                         invltlb();
1029                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1030                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
1031                         smp_masked_invltlb(other_cpus);
1032         }
1033         sched_unpin();
1034 }
1035
1036 void
1037 pmap_invalidate_cache(void)
1038 {
1039
1040         sched_pin();
1041         wbinvd();
1042         smp_cache_flush();
1043         sched_unpin();
1044 }
1045
1046 struct pde_action {
1047         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1048         vm_offset_t va;
1049         pd_entry_t *pde;
1050         pd_entry_t newpde;
1051         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1052 };
1053
1054 static void
1055 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1056 {
1057         struct pde_action *act = arg;
1058         pd_entry_t *pde;
1059         pmap_t pmap;
1060
1061         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1062
1063                 /*
1064                  * Elsewhere, this operation requires allpmaps_lock for
1065                  * synchronization.  Here, it does not because it is being
1066                  * performed in the context of an all_cpus rendezvous.
1067                  */
1068                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1069                         pde = pmap_pde(pmap, act->va);
1070                         pde_store(pde, act->newpde);
1071                 }
1072         }
1073 }
1074
1075 static void
1076 pmap_update_pde_user(void *arg)
1077 {
1078         struct pde_action *act = arg;
1079
1080         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1081                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1082 }
1083
1084 static void
1085 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1086 {
1087         struct pde_action *act = arg;
1088
1089         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1090                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1091 }
1092
1093 /*
1094  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1095  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1096  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1097  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1098  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1099  * hardware error.
1100  */
1101 static void
1102 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1103 {
1104         struct pde_action act;
1105         cpuset_t active, other_cpus;
1106         u_int cpuid;
1107
1108         sched_pin();
1109         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1110         other_cpus = all_cpus;
1111         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1112         if (pmap == kernel_pmap)
1113                 active = all_cpus;
1114         else
1115                 active = pmap->pm_active;
1116         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1117                 act.store = cpuid;
1118                 act.invalidate = active;
1119                 act.va = va;
1120                 act.pde = pde;
1121                 act.newpde = newpde;
1122                 CPU_SET(cpuid, &active);
1123                 smp_rendezvous_cpus(active,
1124                     smp_no_rendevous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1125                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1126                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1127         } else {
1128                 if (pmap == kernel_pmap)
1129                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1130                 else
1131                         pde_store(pde, newpde);
1132                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1133                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1134         }
1135         sched_unpin();
1136 }
1137 #else /* !SMP */
1138 /*
1139  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1140  * We inline these within pmap.c for speed.
1141  */
1142 PMAP_INLINE void
1143 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1144 {
1145
1146         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1147                 invlpg(va);
1148 }
1149
1150 PMAP_INLINE void
1151 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1152 {
1153         vm_offset_t addr;
1154
1155         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1156                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1157                         invlpg(addr);
1158 }
1159
1160 PMAP_INLINE void
1161 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1162 {
1163
1164         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1165                 invltlb();
1166 }
1167
1168 PMAP_INLINE void
1169 pmap_invalidate_cache(void)
1170 {
1171
1172         wbinvd();
1173 }
1174
1175 static void
1176 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1177 {
1178
1179         if (pmap == kernel_pmap)
1180                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1181         else
1182                 pde_store(pde, newpde);
1183         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1184                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1185 }
1186 #endif /* !SMP */
1187
1188 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1189
1190 void
1191 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1192 {
1193
1194         KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1195             ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1196         KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1197             ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1198
1199         if (cpu_feature & CPUID_SS)
1200                 ; /* If "Self Snoop" is supported, do nothing. */
1201         else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1202             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1203
1204 #ifdef DEV_APIC
1205                 /*
1206                  * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1207                  * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1208                  * range.  The local APIC is always uncached, so we
1209                  * don't need to flush for that range anyway.
1210                  */
1211                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1212                         return;
1213 #endif
1214                 /*
1215                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the mfence
1216                  * instruction to insure that previous stores are
1217                  * included in the write-back.  The processor
1218                  * propagates flush to other processors in the cache
1219                  * coherence domain.
1220                  */
1221                 mfence();
1222                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1223                         clflush(sva);
1224                 mfence();
1225         } else {
1226
1227                 /*
1228                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1229                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1230                  * Globally invalidate cache.
1231                  */
1232                 pmap_invalidate_cache();
1233         }
1234 }
1235
1236 void
1237 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1238 {
1239         int i;
1240
1241         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1242             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
1243                 pmap_invalidate_cache();
1244         } else {
1245                 for (i = 0; i < count; i++)
1246                         pmap_flush_page(pages[i]);
1247         }
1248 }
1249
1250 /*
1251  * Are we current address space or kernel?  N.B. We return FALSE when
1252  * a pmap's page table is in use because a kernel thread is borrowing
1253  * it.  The borrowed page table can change spontaneously, making any
1254  * dependence on its continued use subject to a race condition.
1255  */
1256 static __inline int
1257 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1258 {
1259
1260         return (pmap == kernel_pmap ||
1261             (pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace) &&
1262             (pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] & PG_FRAME)));
1263 }
1264
1265 /*
1266  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1267  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1268  */
1269 pt_entry_t *
1270 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1271 {
1272         pd_entry_t newpf;
1273         pd_entry_t *pde;
1274
1275         pde = pmap_pde(pmap, va);
1276         if (*pde & PG_PS)
1277                 return (pde);
1278         if (*pde != 0) {
1279                 /* are we current address space or kernel? */
1280                 if (pmap_is_current(pmap))
1281                         return (vtopte(va));
1282                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1283                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1284                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1285                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1286                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1287                 }
1288                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1289         }
1290         return (NULL);
1291 }
1292
1293 /*
1294  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1295  * being NULL.
1296  */
1297 static __inline void
1298 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1299 {
1300
1301         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1302                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1303 }
1304
1305 /*
1306  * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses to the
1307  * corresponding pages is subject to the situation described in the "AMD64
1308  * Architecture Programmer's Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23,
1309  * "7.3.1 Special Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG
1310  * right after modifying the PTE bits is crucial.
1311  */
1312 static __inline void
1313 invlcaddr(void *caddr)
1314 {
1315
1316         invlpg((u_int)caddr);
1317 }
1318
1319 /*
1320  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1321  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1322  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1323  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1324  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1325  *
1326  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1327  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1328  */
1329 static pt_entry_t *
1330 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1331 {
1332         pd_entry_t newpf;
1333         pd_entry_t *pde;
1334
1335         pde = pmap_pde(pmap, va);
1336         if (*pde & PG_PS)
1337                 return (pde);
1338         if (*pde != 0) {
1339                 /* are we current address space or kernel? */
1340                 if (pmap_is_current(pmap))
1341                         return (vtopte(va));
1342                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1343                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1344                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1345                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1346                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1347 #ifdef SMP
1348                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1349 #endif
1350                         invlcaddr(PADDR1);
1351                         PMAP1changed++;
1352                 } else
1353 #ifdef SMP
1354                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1355                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1356                         invlcaddr(PADDR1);
1357                         PMAP1changedcpu++;
1358                 } else
1359 #endif
1360                         PMAP1unchanged++;
1361                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1362         }
1363         return (0);
1364 }
1365
1366 /*
1367  *      Routine:        pmap_extract
1368  *      Function:
1369  *              Extract the physical page address associated
1370  *              with the given map/virtual_address pair.
1371  */
1372 vm_paddr_t 
1373 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1374 {
1375         vm_paddr_t rtval;
1376         pt_entry_t *pte;
1377         pd_entry_t pde;
1378
1379         rtval = 0;
1380         PMAP_LOCK(pmap);
1381         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1382         if (pde != 0) {
1383                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1384                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1385                 else {
1386                         pte = pmap_pte(pmap, va);
1387                         rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1388                         pmap_pte_release(pte);
1389                 }
1390         }
1391         PMAP_UNLOCK(pmap);
1392         return (rtval);
1393 }
1394
1395 /*
1396  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1397  *      Function:
1398  *              Atomically extract and hold the physical page
1399  *              with the given pmap and virtual address pair
1400  *              if that mapping permits the given protection.
1401  */
1402 vm_page_t
1403 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1404 {
1405         pd_entry_t pde;
1406         pt_entry_t pte, *ptep;
1407         vm_page_t m;
1408         vm_paddr_t pa;
1409
1410         pa = 0;
1411         m = NULL;
1412         PMAP_LOCK(pmap);
1413 retry:
1414         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1415         if (pde != 0) {
1416                 if (pde & PG_PS) {
1417                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1418                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1419                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1420                                         goto retry;
1421                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1422                                     (va & PDRMASK));
1423                                 vm_page_hold(m);
1424                         }
1425                 } else {
1426                         ptep = pmap_pte(pmap, va);
1427                         pte = *ptep;
1428                         pmap_pte_release(ptep);
1429                         if (pte != 0 &&
1430                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1431                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1432                                     &pa))
1433                                         goto retry;
1434                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1435                                 vm_page_hold(m);
1436                         }
1437                 }
1438         }
1439         PA_UNLOCK_COND(pa);
1440         PMAP_UNLOCK(pmap);
1441         return (m);
1442 }
1443
1444 /***************************************************
1445  * Low level mapping routines.....
1446  ***************************************************/
1447
1448 /*
1449  * Add a wired page to the kva.
1450  * Note: not SMP coherent.
1451  *
1452  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1453  */
1454 PMAP_INLINE void 
1455 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1456 {
1457         pt_entry_t *pte;
1458
1459         pte = vtopte(va);
1460         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1461 }
1462
1463 static __inline void
1464 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1465 {
1466         pt_entry_t *pte;
1467
1468         pte = vtopte(va);
1469         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1470 }
1471
1472 /*
1473  * Remove a page from the kernel pagetables.
1474  * Note: not SMP coherent.
1475  *
1476  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1477  */
1478 PMAP_INLINE void
1479 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1480 {
1481         pt_entry_t *pte;
1482
1483         pte = vtopte(va);
1484         pte_clear(pte);
1485 }
1486
1487 /*
1488  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1489  *      virtual address space.
1490  *
1491  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1492  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1493  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1494  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1495  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1496  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1497  *      region.
1498  */
1499 vm_offset_t
1500 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1501 {
1502         vm_offset_t va, sva;
1503         vm_paddr_t superpage_offset;
1504         pd_entry_t newpde;
1505
1506         va = *virt;
1507         /*
1508          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1509          * least one superpage mapping to be created?
1510          */ 
1511         superpage_offset = start & PDRMASK;
1512         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1513                 /*
1514                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1515                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1516                  */
1517                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1518                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1519                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1520                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1521         }
1522         sva = va;
1523         while (start < end) {
1524                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1525                     pseflag) {
1526                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1527                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1528                         newpde = start | PG_PS | pgeflag | PG_RW | PG_V;
1529                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1530                         va += NBPDR;
1531                         start += NBPDR;
1532                 } else {
1533                         pmap_kenter(va, start);
1534                         va += PAGE_SIZE;
1535                         start += PAGE_SIZE;
1536                 }
1537         }
1538         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1539         *virt = va;
1540         return (sva);
1541 }
1542
1543
1544 /*
1545  * Add a list of wired pages to the kva
1546  * this routine is only used for temporary
1547  * kernel mappings that do not need to have
1548  * page modification or references recorded.
1549  * Note that old mappings are simply written
1550  * over.  The page *must* be wired.
1551  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1552  */
1553 void
1554 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1555 {
1556         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1557         vm_page_t m;
1558
1559         oldpte = 0;
1560         pte = vtopte(sva);
1561         endpte = pte + count;
1562         while (pte < endpte) {
1563                 m = *ma++;
1564                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
1565                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1566                         oldpte |= *pte;
1567                         pte_store(pte, pa | pgeflag | PG_RW | PG_V);
1568                 }
1569                 pte++;
1570         }
1571         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1572                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1573                     PAGE_SIZE);
1574 }
1575
1576 /*
1577  * This routine tears out page mappings from the
1578  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1579  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1580  */
1581 void
1582 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1583 {
1584         vm_offset_t va;
1585
1586         va = sva;
1587         while (count-- > 0) {
1588                 pmap_kremove(va);
1589                 va += PAGE_SIZE;
1590         }
1591         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1592 }
1593
1594 /***************************************************
1595  * Page table page management routines.....
1596  ***************************************************/
1597 static __inline void
1598 pmap_free_zero_pages(vm_page_t free)
1599 {
1600         vm_page_t m;
1601
1602         while (free != NULL) {
1603                 m = free;
1604                 free = m->right;
1605                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1606                 vm_page_free_toq(m);
1607         }
1608 }
1609
1610 /*
1611  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1612  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1613  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1614  */
1615 static __inline void
1616 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, vm_page_t *free, boolean_t set_PG_ZERO)
1617 {
1618
1619         if (set_PG_ZERO)
1620                 m->flags |= PG_ZERO;
1621         else
1622                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1623         m->right = *free;
1624         *free = m;
1625 }
1626
1627 /*
1628  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1629  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1630  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1631  * ordered by this virtual address range.
1632  */
1633 static void
1634 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1635 {
1636         vm_page_t root;
1637
1638         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1639         root = pmap->pm_root;
1640         if (root == NULL) {
1641                 mpte->left = NULL;
1642                 mpte->right = NULL;
1643         } else {
1644                 root = vm_page_splay(mpte->pindex, root);
1645                 if (mpte->pindex < root->pindex) {
1646                         mpte->left = root->left;
1647                         mpte->right = root;
1648                         root->left = NULL;
1649                 } else if (mpte->pindex == root->pindex)
1650                         panic("pmap_insert_pt_page: pindex already inserted");
1651                 else {
1652                         mpte->right = root->right;
1653                         mpte->left = root;
1654                         root->right = NULL;
1655                 }
1656         }
1657         pmap->pm_root = mpte;
1658 }
1659
1660 /*
1661  * Looks for a page table page mapping the specified virtual address in the
1662  * specified pmap's collection of idle page table pages.  Returns NULL if there
1663  * is no page table page corresponding to the specified virtual address.
1664  */
1665 static vm_page_t
1666 pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1667 {
1668         vm_page_t mpte;
1669         vm_pindex_t pindex = va >> PDRSHIFT;
1670
1671         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1672         if ((mpte = pmap->pm_root) != NULL && mpte->pindex != pindex) {
1673                 mpte = vm_page_splay(pindex, mpte);
1674                 if ((pmap->pm_root = mpte)->pindex != pindex)
1675                         mpte = NULL;
1676         }
1677         return (mpte);
1678 }
1679
1680 /*
1681  * Removes the specified page table page from the specified pmap's collection
1682  * of idle page table pages.  The specified page table page must be a member of
1683  * the pmap's collection.
1684  */
1685 static void
1686 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1687 {
1688         vm_page_t root;
1689
1690         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1691         if (mpte != pmap->pm_root)
1692                 vm_page_splay(mpte->pindex, pmap->pm_root);
1693         if (mpte->left == NULL)
1694                 root = mpte->right;
1695         else {
1696                 root = vm_page_splay(mpte->pindex, mpte->left);
1697                 root->right = mpte->right;
1698         }
1699         pmap->pm_root = root;
1700 }
1701
1702 /*
1703  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1704  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1705  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1706  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1707  */
1708 static inline boolean_t
1709 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free)
1710 {
1711
1712         --m->wire_count;
1713         if (m->wire_count == 0) {
1714                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1715                 return (TRUE);
1716         } else
1717                 return (FALSE);
1718 }
1719
1720 static void
1721 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free)
1722 {
1723         vm_offset_t pteva;
1724
1725         /*
1726          * unmap the page table page
1727          */
1728         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1729         --pmap->pm_stats.resident_count;
1730
1731         /*
1732          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1733          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1734          * down is begun.
1735          */
1736         atomic_subtract_rel_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1737
1738         /*
1739          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1740          * take effect immediately.
1741          */
1742         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1743         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1744
1745         /* 
1746          * Put page on a list so that it is released after
1747          * *ALL* TLB shootdown is done
1748          */
1749         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1750 }
1751
1752 /*
1753  * After removing a page table entry, this routine is used to
1754  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1755  */
1756 static int
1757 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
1758 {
1759         pd_entry_t ptepde;
1760         vm_page_t mpte;
1761
1762         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1763                 return (0);
1764         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1765         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1766         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
1767 }
1768
1769 /*
1770  * Initialize the pmap for the swapper process.
1771  */
1772 void
1773 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1774 {
1775
1776         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1777         /*
1778          * Since the page table directory is shared with the kernel pmap,
1779          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
1780          * not need to be inserted into that list.
1781          */
1782         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1783 #ifdef PAE
1784         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1785 #endif
1786         pmap->pm_root = NULL;
1787         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1788         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1789         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1790         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1791 }
1792
1793 /*
1794  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1795  * such as one in a vmspace structure.
1796  */
1797 int
1798 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1799 {
1800         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1801         vm_paddr_t pa;
1802         int i;
1803
1804         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1805
1806         /*
1807          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1808          * page directory table.
1809          */
1810         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1811                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kmem_alloc_nofault(kernel_map,
1812                     NBPTD);
1813                 if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1814                         PMAP_LOCK_DESTROY(pmap);
1815                         return (0);
1816                 }
1817 #ifdef PAE
1818                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1819                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1820                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1821                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1822                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1823                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1824 #endif
1825                 pmap->pm_root = NULL;
1826         }
1827         KASSERT(pmap->pm_root == NULL,
1828             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
1829
1830         /*
1831          * allocate the page directory page(s)
1832          */
1833         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
1834                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1835                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1836                 if (m == NULL)
1837                         VM_WAIT;
1838                 else {
1839                         ptdpg[i++] = m;
1840                 }
1841         }
1842
1843         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1844
1845         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1846                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1847                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
1848
1849         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1850         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1851         /* Copy the kernel page table directory entries. */
1852         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1853         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1854
1855         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1856         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1857                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]);
1858                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1859 #ifdef PAE
1860                 pmap->pm_pdpt[i] = pa | PG_V;
1861 #endif
1862         }
1863
1864         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1865         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1866         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1867
1868         return (1);
1869 }
1870
1871 /*
1872  * this routine is called if the page table page is not
1873  * mapped correctly.
1874  */
1875 static vm_page_t
1876 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, int flags)
1877 {
1878         vm_paddr_t ptepa;
1879         vm_page_t m;
1880
1881         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1882             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1883             ("_pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1884
1885         /*
1886          * Allocate a page table page.
1887          */
1888         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1889             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1890                 if (flags & M_WAITOK) {
1891                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1892                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1893                         VM_WAIT;
1894                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1895                         PMAP_LOCK(pmap);
1896                 }
1897
1898                 /*
1899                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1900                  * page may have been allocated.
1901                  */
1902                 return (NULL);
1903         }
1904         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1905                 pmap_zero_page(m);
1906
1907         /*
1908          * Map the pagetable page into the process address space, if
1909          * it isn't already there.
1910          */
1911
1912         pmap->pm_stats.resident_count++;
1913
1914         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1915         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1916                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1917
1918         return (m);
1919 }
1920
1921 static vm_page_t
1922 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags)
1923 {
1924         u_int ptepindex;
1925         pd_entry_t ptepa;
1926         vm_page_t m;
1927
1928         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1929             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1930             ("pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1931
1932         /*
1933          * Calculate pagetable page index
1934          */
1935         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1936 retry:
1937         /*
1938          * Get the page directory entry
1939          */
1940         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1941
1942         /*
1943          * This supports switching from a 4MB page to a
1944          * normal 4K page.
1945          */
1946         if (ptepa & PG_PS) {
1947                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
1948                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1949         }
1950
1951         /*
1952          * If the page table page is mapped, we just increment the
1953          * hold count, and activate it.
1954          */
1955         if (ptepa) {
1956                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
1957                 m->wire_count++;
1958         } else {
1959                 /*
1960                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
1961                  * been deallocated. 
1962                  */
1963                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1964                 if (m == NULL && (flags & M_WAITOK))
1965                         goto retry;
1966         }
1967         return (m);
1968 }
1969
1970
1971 /***************************************************
1972 * Pmap allocation/deallocation routines.
1973  ***************************************************/
1974
1975 #ifdef SMP
1976 /*
1977  * Deal with a SMP shootdown of other users of the pmap that we are
1978  * trying to dispose of.  This can be a bit hairy.
1979  */
1980 static cpuset_t *lazymask;
1981 static u_int lazyptd;
1982 static volatile u_int lazywait;
1983
1984 void pmap_lazyfix_action(void);
1985
1986 void
1987 pmap_lazyfix_action(void)
1988 {
1989
1990 #ifdef COUNT_IPIS
1991         (*ipi_lazypmap_counts[PCPU_GET(cpuid)])++;
1992 #endif
1993         if (rcr3() == lazyptd)
1994                 load_cr3(curpcb->pcb_cr3);
1995         CPU_CLR_ATOMIC(PCPU_GET(cpuid), lazymask);
1996         atomic_store_rel_int(&lazywait, 1);
1997 }
1998
1999 static void
2000 pmap_lazyfix_self(u_int cpuid)
2001 {
2002
2003         if (rcr3() == lazyptd)
2004                 load_cr3(curpcb->pcb_cr3);
2005         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, lazymask);
2006 }
2007
2008
2009 static void
2010 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
2011 {
2012         cpuset_t mymask, mask;
2013         u_int cpuid, spins;
2014         int lsb;
2015
2016         mask = pmap->pm_active;
2017         while (!CPU_EMPTY(&mask)) {
2018                 spins = 50000000;
2019
2020                 /* Find least significant set bit. */
2021                 lsb = CPU_FFS(&mask);
2022                 MPASS(lsb != 0);
2023                 lsb--;
2024                 CPU_SETOF(lsb, &mask);
2025                 mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
2026 #ifdef PAE
2027                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdpt);
2028 #else
2029                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdir);
2030 #endif
2031                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
2032
2033                 /* Use a cpuset just for having an easy check. */
2034                 CPU_SETOF(cpuid, &mymask);
2035                 if (!CPU_CMP(&mask, &mymask)) {
2036                         lazymask = &pmap->pm_active;
2037                         pmap_lazyfix_self(cpuid);
2038                 } else {
2039                         atomic_store_rel_int((u_int *)&lazymask,
2040                             (u_int)&pmap->pm_active);
2041                         atomic_store_rel_int(&lazywait, 0);
2042                         ipi_selected(mask, IPI_LAZYPMAP);
2043                         while (lazywait == 0) {
2044                                 ia32_pause();
2045                                 if (--spins == 0)
2046                                         break;
2047                         }
2048                 }
2049                 mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
2050                 if (spins == 0)
2051                         printf("pmap_lazyfix: spun for 50000000\n");
2052                 mask = pmap->pm_active;
2053         }
2054 }
2055
2056 #else   /* SMP */
2057
2058 /*
2059  * Cleaning up on uniprocessor is easy.  For various reasons, we're
2060  * unlikely to have to even execute this code, including the fact
2061  * that the cleanup is deferred until the parent does a wait(2), which
2062  * means that another userland process has run.
2063  */
2064 static void
2065 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
2066 {
2067         u_int cr3;
2068
2069         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
2070         if (cr3 == rcr3()) {
2071                 load_cr3(curpcb->pcb_cr3);
2072                 CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &pmap->pm_active);
2073         }
2074 }
2075 #endif  /* SMP */
2076
2077 /*
2078  * Release any resources held by the given physical map.
2079  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2080  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2081  */
2082 void
2083 pmap_release(pmap_t pmap)
2084 {
2085         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
2086         int i;
2087
2088         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2089             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2090             pmap->pm_stats.resident_count));
2091         KASSERT(pmap->pm_root == NULL,
2092             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2093
2094         pmap_lazyfix(pmap);
2095         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2096         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
2097         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2098
2099         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2100                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] &
2101                     PG_FRAME);
2102
2103         bzero(pmap->pm_pdir + PTDPTDI, (nkpt + NPGPTD) *
2104             sizeof(*pmap->pm_pdir));
2105
2106         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2107
2108         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2109                 m = ptdpg[i];
2110 #ifdef PAE
2111                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2112                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2113 #endif
2114                 m->wire_count--;
2115                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2116                 vm_page_free_zero(m);
2117         }
2118         PMAP_LOCK_DESTROY(pmap);
2119 }
2120 \f
2121 static int
2122 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2123 {
2124         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2125
2126         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2127 }
2128 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2129     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2130
2131 static int
2132 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2133 {
2134         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2135
2136         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2137 }
2138 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2139     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2140
2141 /*
2142  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2143  */
2144 void
2145 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2146 {
2147         vm_paddr_t ptppaddr;
2148         vm_page_t nkpg;
2149         pd_entry_t newpdir;
2150
2151         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2152         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2153         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2154                 addr = kernel_map->max_offset;
2155         while (kernel_vm_end < addr) {
2156                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2157                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2158                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2159                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2160                                 break;
2161                         }
2162                         continue;
2163                 }
2164
2165                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2166                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2167                     VM_ALLOC_ZERO);
2168                 if (nkpg == NULL)
2169                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2170
2171                 nkpt++;
2172
2173                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2174                         pmap_zero_page(nkpg);
2175                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2176                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2177                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = pgeflag | newpdir;
2178
2179                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2180                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2181                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2182                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2183                         break;
2184                 }
2185         }
2186 }
2187
2188
2189 /***************************************************
2190  * page management routines.
2191  ***************************************************/
2192
2193 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2194 CTASSERT(_NPCM == 11);
2195 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2196
2197 static __inline struct pv_chunk *
2198 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2199 {
2200
2201         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2202 }
2203
2204 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2205
2206 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2207 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2208
2209 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2210         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2211         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2212         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2213         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2214 };
2215
2216 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2217         "Current number of pv entries");
2218
2219 #ifdef PV_STATS
2220 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2221
2222 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2223         "Current number of pv entry chunks");
2224 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2225         "Current number of pv entry chunks allocated");
2226 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2227         "Current number of pv entry chunks frees");
2228 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2229         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2230
2231 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2232 static int pv_entry_spare;
2233
2234 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2235         "Current number of pv entry frees");
2236 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2237         "Current number of pv entry allocs");
2238 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2239         "Current number of spare pv entries");
2240 #endif
2241
2242 /*
2243  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2244  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2245  * another pv entry chunk.
2246  */
2247 static vm_page_t
2248 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2249 {
2250         struct pch newtail;
2251         struct pv_chunk *pc;
2252         struct md_page *pvh;
2253         pd_entry_t *pde;
2254         pmap_t pmap;
2255         pt_entry_t *pte, tpte;
2256         pv_entry_t pv;
2257         vm_offset_t va;
2258         vm_page_t free, m, m_pc;
2259         uint32_t inuse;
2260         int bit, field, freed;
2261
2262         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2263         pmap = NULL;
2264         free = m_pc = NULL;
2265         TAILQ_INIT(&newtail);
2266         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2267             free == NULL)) {
2268                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2269                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2270                         if (pmap != NULL) {
2271                                 pmap_invalidate_all(pmap);
2272                                 if (pmap != locked_pmap)
2273                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2274                         }
2275                         pmap = pc->pc_pmap;
2276                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2277                         if (pmap > locked_pmap)
2278                                 PMAP_LOCK(pmap);
2279                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2280                                 pmap = NULL;
2281                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2282                                 continue;
2283                         }
2284                 }
2285
2286                 /*
2287                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2288                  */
2289                 freed = 0;
2290                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2291                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2292                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2293                                 bit = bsfl(inuse);
2294                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2295                                 va = pv->pv_va;
2296                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2297                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2298                                         continue;
2299                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2300                                 tpte = *pte;
2301                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2302                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2303                                 pmap_pte_release(pte);
2304                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2305                                         continue;
2306                                 KASSERT(tpte != 0,
2307                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2308                                     pmap, va));
2309                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2310                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2311                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2312                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2313                                         vm_page_dirty(m);
2314                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2315                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2316                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2317                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2318                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2319                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2320                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2321                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2322                                                     PGA_WRITEABLE);
2323                                         }
2324                                 }
2325                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2326                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2327                                 freed++;
2328                         }
2329                 }
2330                 if (freed == 0) {
2331                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2332                         continue;
2333                 }
2334                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2335                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2336                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2337                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2338                 pv_entry_count -= freed;
2339                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2340                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2341                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2342                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2343                                     pc_list);
2344                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2345
2346                                 /*
2347                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2348                                  * sufficient.
2349                                  */
2350                                 if (pmap == locked_pmap)
2351                                         goto out;
2352                                 break;
2353                         }
2354                 if (field == _NPCM) {
2355                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2356                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2357                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2358                         /* Entire chunk is free; return it. */
2359                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2360                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2361                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2362                         break;
2363                 }
2364         }
2365 out:
2366         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2367         if (pmap != NULL) {
2368                 pmap_invalidate_all(pmap);
2369                 if (pmap != locked_pmap)
2370                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2371         }
2372         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && free != NULL) {
2373                 m_pc = free;
2374                 free = m_pc->right;
2375                 /* Recycle a freed page table page. */
2376                 m_pc->wire_count = 1;
2377                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2378         }
2379         pmap_free_zero_pages(free);
2380         return (m_pc);
2381 }
2382
2383 /*
2384  * free the pv_entry back to the free list
2385  */
2386 static void
2387 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2388 {
2389         struct pv_chunk *pc;
2390         int idx, field, bit;
2391
2392         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2393         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2394         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2395         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2396         pv_entry_count--;
2397         pc = pv_to_chunk(pv);
2398         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2399         field = idx / 32;
2400         bit = idx % 32;
2401         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2402         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2403                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2404                         /*
2405                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2406                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2407                          */
2408                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2409                             pc)) {
2410                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2411                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2412                                     pc_list);
2413                         }
2414                         return;
2415                 }
2416         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2417         free_pv_chunk(pc);
2418 }
2419
2420 static void
2421 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2422 {
2423         vm_page_t m;
2424
2425         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2426         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2427         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2428         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2429         /* entire chunk is free, return it */
2430         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2431         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2432         vm_page_unwire(m, 0);
2433         vm_page_free(m);
2434         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2435 }
2436
2437 /*
2438  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2439  * when needed.
2440  */
2441 static pv_entry_t
2442 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2443 {
2444         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2445         static struct timeval lastprint;
2446         int bit, field;
2447         pv_entry_t pv;
2448         struct pv_chunk *pc;
2449         vm_page_t m;
2450
2451         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2452         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2453         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2454         pv_entry_count++;
2455         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2456                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2457                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2458                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2459                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2460 retry:
2461         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2462         if (pc != NULL) {
2463                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2464                         if (pc->pc_map[field]) {
2465                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2466                                 break;
2467                         }
2468                 }
2469                 if (field < _NPCM) {
2470                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2471                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2472                         /* If this was the last item, move it to tail */
2473                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2474                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2475                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2476                                         return (pv);    /* not full, return */
2477                                 }
2478                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2479                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2480                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2481                         return (pv);
2482                 }
2483         }
2484         /*
2485          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2486          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2487          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2488          */
2489         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2490             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2491                 if (try) {
2492                         pv_entry_count--;
2493                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2494                         return (NULL);
2495                 }
2496                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2497                 if (m == NULL)
2498                         goto retry;
2499         }
2500         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2501         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2502         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2503         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2504         pc->pc_pmap = pmap;
2505         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2506         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2507                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2508         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2509         pv = &pc->pc_pventry[0];
2510         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2511         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2512         return (pv);
2513 }
2514
2515 static __inline pv_entry_t
2516 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2517 {
2518         pv_entry_t pv;
2519
2520         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2521         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
2522                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2523                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
2524                         break;
2525                 }
2526         }
2527         return (pv);
2528 }
2529
2530 static void
2531 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2532 {
2533         struct md_page *pvh;
2534         pv_entry_t pv;
2535         vm_offset_t va_last;
2536         vm_page_t m;
2537
2538         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2539         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2540             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2541
2542         /*
2543          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2544          * page's pv list.
2545          */
2546         pvh = pa_to_pvh(pa);
2547         va = trunc_4mpage(va);
2548         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2549         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2550         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2551         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2552         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2553         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2554         do {
2555                 m++;
2556                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2557                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2558                 va += PAGE_SIZE;
2559                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2560         } while (va < va_last);
2561 }
2562
2563 static void
2564 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2565 {
2566         struct md_page *pvh;
2567         pv_entry_t pv;
2568         vm_offset_t va_last;
2569         vm_page_t m;
2570
2571         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2572         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2573             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2574
2575         /*
2576          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2577          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2578          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2579          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2580          * removes one of the mappings that is being promoted.
2581          */
2582         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2583         va = trunc_4mpage(va);
2584         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2585         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2586         pvh = pa_to_pvh(pa);
2587         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
2588         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2589         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2590         do {
2591                 m++;
2592                 va += PAGE_SIZE;
2593                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2594         } while (va < va_last);
2595 }
2596
2597 static void
2598 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2599 {
2600         pv_entry_t pv;
2601
2602         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2603         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2604         free_pv_entry(pmap, pv);
2605 }
2606
2607 static void
2608 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2609 {
2610         struct md_page *pvh;
2611
2612         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2613         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2614         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2615                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2616                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2617                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2618         }
2619 }
2620
2621 /*
2622  * Create a pv entry for page at pa for
2623  * (pmap, va).
2624  */
2625 static void
2626 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2627 {
2628         pv_entry_t pv;
2629
2630         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2631         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2632         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2633         pv->pv_va = va;
2634         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2635 }
2636
2637 /*
2638  * Conditionally create a pv entry.
2639  */
2640 static boolean_t
2641 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2642 {
2643         pv_entry_t pv;
2644
2645         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2646         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2647         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2648             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2649                 pv->pv_va = va;
2650                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2651                 return (TRUE);
2652         } else
2653                 return (FALSE);
2654 }
2655
2656 /*
2657  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2658  */
2659 static boolean_t
2660 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2661 {
2662         struct md_page *pvh;
2663         pv_entry_t pv;
2664
2665         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2666         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2667             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2668                 pv->pv_va = va;
2669                 pvh = pa_to_pvh(pa);
2670                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
2671                 return (TRUE);
2672         } else
2673                 return (FALSE);
2674 }
2675
2676 /*
2677  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2678  */
2679 static void
2680 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2681 {
2682         pt_entry_t *pte;
2683
2684         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2685                 *pte = newpte;  
2686                 newpte += PAGE_SIZE;
2687         }
2688 }
2689
2690 /*
2691  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2692  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2693  */
2694 static boolean_t
2695 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2696 {
2697         pd_entry_t newpde, oldpde;
2698         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2699         vm_paddr_t mptepa;
2700         vm_page_t free, mpte;
2701
2702         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2703         oldpde = *pde;
2704         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2705             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2706         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va);
2707         if (mpte != NULL)
2708                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2709         else {
2710                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2711                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2712                     " is missing"));
2713
2714                 /*
2715                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2716                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2717                  * allocation of the new page table page fails.
2718                  */
2719                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2720                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2721                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2722                         free = NULL;
2723                         pmap_remove_pde(pmap, pde, trunc_4mpage(va), &free);
2724                         pmap_invalidate_page(pmap, trunc_4mpage(va));
2725                         pmap_free_zero_pages(free);
2726                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2727                             " in pmap %p", va, pmap);
2728                         return (FALSE);
2729                 }
2730                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2731                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2732         }
2733         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2734
2735         /*
2736          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2737          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2738          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2739          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2740          */
2741         if (va >= KERNBASE)
2742                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2743         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2744                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2745                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2746 #ifdef SMP
2747                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2748 #endif
2749                         invlcaddr(PADDR1);
2750                         PMAP1changed++;
2751                 } else
2752 #ifdef SMP
2753                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2754                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2755                         invlcaddr(PADDR1);
2756                         PMAP1changedcpu++;
2757                 } else
2758 #endif
2759                         PMAP1unchanged++;
2760                 firstpte = PADDR1;
2761         } else {
2762                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2763                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2764                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2765                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2766                 }
2767                 firstpte = PADDR2;
2768         }
2769         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2770         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2771             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2772         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2773             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2774         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2775         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2776                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2777
2778         /*
2779          * If the page table page is new, initialize it.
2780          */
2781         if (mpte->wire_count == 1) {
2782                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2783                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2784         }
2785         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2786             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2787             " addresses"));
2788
2789         /*
2790          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2791          * entries.
2792          */ 
2793         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2794                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2795         
2796         /*
2797          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2798          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2799          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2800          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2801          * the read above and the store below. 
2802          */
2803         if (workaround_erratum383)
2804                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2805         else if (pmap == kernel_pmap)
2806                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2807         else
2808                 pde_store(pde, newpde); 
2809         if (firstpte == PADDR2)
2810                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2811
2812         /*
2813          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2814          */
2815         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2816
2817         /*
2818          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2819          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2820          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2821          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2822          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2823          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2824          * the 2mpage to referencing the page table page.
2825          */
2826         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2827                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2828
2829         pmap_pde_demotions++;
2830         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2831             " in pmap %p", va, pmap);
2832         return (TRUE);
2833 }
2834
2835 /*
2836  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2837  */
2838 static void
2839 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2840     vm_page_t *free)
2841 {
2842         struct md_page *pvh;
2843         pd_entry_t oldpde;
2844         vm_offset_t eva, va;
2845         vm_page_t m, mpte;
2846
2847         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2848         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2849             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2850         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2851         if (oldpde & PG_W)
2852                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2853
2854         /*
2855          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2856          * PG_G.
2857          */
2858         if (oldpde & PG_G)
2859                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sva);
2860         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2861         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2862                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2863                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2864                 eva = sva + NBPDR;
2865                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2866                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2867                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2868                                 vm_page_dirty(m);
2869                         if (oldpde & PG_A)
2870                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2871                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2872                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2873                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2874                 }
2875         }
2876         if (pmap == kernel_pmap) {
2877                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pdq, sva))
2878                         panic("pmap_remove_pde: failed demotion");
2879         } else {
2880                 mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, sva);
2881                 if (mpte != NULL) {
2882                         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2883                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2884                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2885                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2886                         mpte->wire_count = 0;
2887                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2888                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2889                 }
2890         }
2891 }
2892
2893 /*
2894  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2895  */
2896 static int
2897 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
2898 {
2899         pt_entry_t oldpte;
2900         vm_page_t m;
2901
2902         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2903         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2904         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2905         KASSERT(oldpte != 0,
2906             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
2907         if (oldpte & PG_W)
2908                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2909         /*
2910          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2911          * PG_G.
2912          */
2913         if (oldpte & PG_G)
2914                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2915         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2916         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2917                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2918                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2919                         vm_page_dirty(m);
2920                 if (oldpte & PG_A)
2921                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2922                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2923         }
2924         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2925 }
2926
2927 /*
2928  * Remove a single page from a process address space
2929  */
2930 static void
2931 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
2932 {
2933         pt_entry_t *pte;
2934
2935         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2936         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2937         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2938         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
2939                 return;
2940         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2941         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2942 }
2943
2944 /*
2945  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2946  *
2947  *      It is assumed that the start and end are properly
2948  *      rounded to the page size.
2949  */
2950 void
2951 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2952 {
2953         vm_offset_t pdnxt;
2954         pd_entry_t ptpaddr;
2955         pt_entry_t *pte;
2956         vm_page_t free = NULL;
2957         int anyvalid;
2958
2959         /*
2960          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2961          */
2962         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2963                 return;
2964
2965         anyvalid = 0;
2966
2967         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2968         sched_pin();
2969         PMAP_LOCK(pmap);
2970
2971         /*
2972          * special handling of removing one page.  a very
2973          * common operation and easy to short circuit some
2974          * code.
2975          */
2976         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
2977             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2978                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
2979                 goto out;
2980         }
2981
2982         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2983                 u_int pdirindex;
2984
2985                 /*
2986                  * Calculate index for next page table.
2987                  */
2988                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2989                 if (pdnxt < sva)
2990                         pdnxt = eva;
2991                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2992                         break;
2993
2994                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2995                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2996
2997                 /*
2998                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2999                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3000                  */
3001                 if (ptpaddr == 0)
3002                         continue;
3003
3004                 /*
3005                  * Check for large page.
3006                  */
3007                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3008                         /*
3009                          * Are we removing the entire large page?  If not,
3010                          * demote the mapping and fall through.
3011                          */
3012                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3013                                 /*
3014                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3015                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
3016                                  */
3017                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
3018                                         anyvalid = 1;
3019                                 pmap_remove_pde(pmap,
3020                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
3021                                 continue;
3022                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
3023                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3024                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3025                                 continue;
3026                         }
3027                 }
3028
3029                 /*
3030                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3031                  * by the current page table page, or to the end of the
3032                  * range being removed.
3033                  */
3034                 if (pdnxt > eva)
3035                         pdnxt = eva;
3036
3037                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3038                     sva += PAGE_SIZE) {
3039                         if (*pte == 0)
3040                                 continue;
3041
3042                         /*
3043                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
3044                          * by pmap_remove_pte().
3045                          */
3046                         if ((*pte & PG_G) == 0)
3047                                 anyvalid = 1;
3048                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
3049                                 break;
3050                 }
3051         }
3052 out:
3053         sched_unpin();
3054         if (anyvalid)
3055                 pmap_invalidate_all(pmap);
3056         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3057         PMAP_UNLOCK(pmap);
3058         pmap_free_zero_pages(free);
3059 }
3060
3061 /*
3062  *      Routine:        pmap_remove_all
3063  *      Function:
3064  *              Removes this physical page from
3065  *              all physical maps in which it resides.
3066  *              Reflects back modify bits to the pager.
3067  *
3068  *      Notes:
3069  *              Original versions of this routine were very
3070  *              inefficient because they iteratively called
3071  *              pmap_remove (slow...)
3072  */
3073
3074 void
3075 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3076 {
3077         struct md_page *pvh;
3078         pv_entry_t pv;
3079         pmap_t pmap;
3080         pt_entry_t *pte, tpte;
3081         pd_entry_t *pde;
3082         vm_offset_t va;
3083         vm_page_t free;
3084
3085         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3086             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3087         free = NULL;
3088         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3089         sched_pin();
3090         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3091                 goto small_mappings;
3092         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3093         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3094                 va = pv->pv_va;
3095                 pmap = PV_PMAP(pv);
3096                 PMAP_LOCK(pmap);
3097                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3098                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3099                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3100         }
3101 small_mappings:
3102         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3103                 pmap = PV_PMAP(pv);
3104                 PMAP_LOCK(pmap);
3105                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3106                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3107                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3108                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3109                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3110                 tpte = pte_load_clear(pte);
3111                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3112                     pmap, pv->pv_va));
3113                 if (tpte & PG_W)
3114                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3115                 if (tpte & PG_A)
3116                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3117
3118                 /*
3119                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3120                  */
3121                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3122                         vm_page_dirty(m);
3123                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3124                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3125                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3126                 free_pv_entry(pmap, pv);
3127                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3128         }
3129         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3130         sched_unpin();
3131         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3132         pmap_free_zero_pages(free);
3133 }
3134
3135 /*
3136  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3137  */
3138 static boolean_t
3139 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3140 {
3141         pd_entry_t newpde, oldpde;
3142         vm_offset_t eva, va;
3143         vm_page_t m;
3144         boolean_t anychanged;
3145
3146         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3147         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3148             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3149         anychanged = FALSE;
3150 retry:
3151         oldpde = newpde = *pde;
3152         if (oldpde & PG_MANAGED) {
3153                 eva = sva + NBPDR;
3154                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3155                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3156                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3157                                 vm_page_dirty(m);
3158         }
3159         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3160                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3161 #ifdef PAE
3162         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3163                 newpde |= pg_nx;
3164 #endif
3165         if (newpde != oldpde) {
3166                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde))
3167                         goto retry;
3168                 if (oldpde & PG_G)
3169                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3170                 else
3171                         anychanged = TRUE;
3172         }
3173         return (anychanged);
3174 }
3175
3176 /*
3177  *      Set the physical protection on the
3178  *      specified range of this map as requested.
3179  */
3180 void
3181 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3182 {
3183         vm_offset_t pdnxt;
3184         pd_entry_t ptpaddr;
3185         pt_entry_t *pte;
3186         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3187
3188         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
3189                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3190                 return;
3191         }
3192
3193 #ifdef PAE
3194         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3195             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3196                 return;
3197 #else
3198         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3199                 return;
3200 #endif
3201
3202         if (pmap_is_current(pmap))
3203                 pv_lists_locked = FALSE;
3204         else {
3205                 pv_lists_locked = TRUE;
3206 resume:
3207                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3208                 sched_pin();
3209         }
3210         anychanged = FALSE;
3211
3212         PMAP_LOCK(pmap);
3213         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3214                 pt_entry_t obits, pbits;
3215                 u_int pdirindex;
3216
3217                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3218                 if (pdnxt < sva)
3219                         pdnxt = eva;
3220
3221                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3222                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3223
3224                 /*
3225                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3226                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3227                  */
3228                 if (ptpaddr == 0)
3229                         continue;
3230
3231                 /*
3232                  * Check for large page.
3233                  */
3234                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3235                         /*
3236                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3237                          * demote the mapping and fall through.
3238                          */
3239                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3240                                 /*
3241                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3242                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3243                                  */
3244                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3245                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3246                                         anychanged = TRUE;
3247                                 continue;
3248                         } else {
3249                                 if (!pv_lists_locked) {
3250                                         pv_lists_locked = TRUE;
3251                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3252                                                 if (anychanged)
3253                                                         pmap_invalidate_all(
3254                                                             pmap);
3255                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3256                                                 goto resume;
3257                                         }
3258                                         sched_pin();
3259                                 }
3260                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3261                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3262                                         /*
3263                                          * The large page mapping was
3264                                          * destroyed.
3265                                          */
3266                                         continue;
3267                                 }
3268                         }
3269                 }
3270
3271                 if (pdnxt > eva)
3272                         pdnxt = eva;
3273
3274                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3275                     sva += PAGE_SIZE) {
3276                         vm_page_t m;
3277
3278 retry:
3279                         /*
3280                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3281                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3282                          * significant 32 bits.
3283                          */
3284                         obits = pbits = *pte;
3285                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3286                                 continue;
3287
3288                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3289                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3290                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3291                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3292                                         vm_page_dirty(m);
3293                                 }
3294                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3295                         }
3296 #ifdef PAE
3297                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3298                                 pbits |= pg_nx;
3299 #endif
3300
3301                         if (pbits != obits) {
3302 #ifdef PAE
3303                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3304                                         goto retry;
3305 #else
3306                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3307                                     pbits))
3308                                         goto retry;
3309 #endif
3310                                 if (obits & PG_G)
3311                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3312                                 else
3313                                         anychanged = TRUE;
3314                         }
3315                 }
3316         }
3317         if (anychanged)
3318                 pmap_invalidate_all(pmap);
3319         if (pv_lists_locked) {
3320                 sched_unpin();
3321                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3322         }
3323         PMAP_UNLOCK(pmap);
3324 }
3325
3326 /*
3327  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3328  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3329  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3330  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3331  * mappings must have identical characteristics.
3332  *
3333  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3334  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3335  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3336  * pmap.
3337  */
3338 static void
3339 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3340 {
3341         pd_entry_t newpde;
3342         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3343         vm_offset_t oldpteva;
3344         vm_page_t mpte;
3345
3346         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3347
3348         /*
3349          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3350          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3351          * within a 2- or 4MB page.
3352          */
3353         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3354 setpde:
3355         newpde = *firstpte;
3356         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3357                 pmap_pde_p_failures++;
3358                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3359                     " in pmap %p", va, pmap);
3360                 return;
3361         }
3362         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3363                 pmap_pde_p_failures++;
3364                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3365                     " in pmap %p", va, pmap);
3366                 return;
3367         }
3368         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3369                 /*
3370                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3371                  * a TLB invalidation.
3372                  */
3373                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3374                     ~PG_RW))  
3375                         goto setpde;
3376                 newpde &= ~PG_RW;
3377         }
3378
3379         /* 
3380          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3381          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3382          * characteristics to the first PTE.
3383          */
3384         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3385         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3386 setpte:
3387                 oldpte = *pte;
3388                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3389                         pmap_pde_p_failures++;
3390                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3391                             " in pmap %p", va, pmap);
3392                         return;
3393                 }
3394                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3395                         /*
3396                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3397                          * without a TLB invalidation.
3398                          */
3399                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3400                             oldpte & ~PG_RW))
3401                                 goto setpte;
3402                         oldpte &= ~PG_RW;
3403                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3404                             (va & ~PDRMASK);
3405                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3406                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3407                 }
3408                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3409                         pmap_pde_p_failures++;
3410                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3411                             " in pmap %p", va, pmap);
3412                         return;
3413                 }
3414                 pa -= PAGE_SIZE;
3415         }
3416
3417         /*
3418          * Save the page table page in its current state until the PDE
3419          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3420          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3421          */
3422         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3423         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3424             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3425             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3426         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3427             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3428         pmap_insert_pt_page(pmap, mpte);
3429
3430         /*
3431          * Promote the pv entries.
3432          */
3433         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3434                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3435
3436         /*
3437          * Propagate the PAT index to its proper position.
3438          */
3439         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3440                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3441
3442         /*
3443          * Map the superpage.
3444          */
3445         if (workaround_erratum383)
3446                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3447         else if (pmap == kernel_pmap)
3448                 pmap_kenter_pde(va, PG_PS | newpde);
3449         else
3450                 pde_store(pde, PG_PS | newpde);
3451
3452         pmap_pde_promotions++;
3453         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3454             " in pmap %p", va, pmap);
3455 }
3456
3457 /*
3458  *      Insert the given physical page (p) at
3459  *      the specified virtual address (v) in the
3460  *      target physical map with the protection requested.
3461  *
3462  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3463  *      that the related pte can not be reclaimed.
3464  *
3465  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3466  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3467  *      insert this page into the given map NOW.
3468  */
3469 void
3470 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t access, vm_page_t m,
3471     vm_prot_t prot, boolean_t wired)
3472 {
3473         pd_entry_t *pde;
3474         pt_entry_t *pte;
3475         pt_entry_t newpte, origpte;
3476         pv_entry_t pv;
3477         vm_paddr_t opa, pa;
3478         vm_page_t mpte, om;
3479         boolean_t invlva;
3480
3481         va = trunc_page(va);
3482         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
3483         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
3484             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)",
3485             va));
3486         KASSERT((m->oflags & (VPO_UNMANAGED | VPO_BUSY)) != 0 ||
3487             VM_OBJECT_LOCKED(m->object),
3488             ("pmap_enter: page %p is not busy", m));
3489
3490         mpte = NULL;
3491
3492         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3493         PMAP_LOCK(pmap);
3494         sched_pin();
3495
3496         /*
3497          * In the case that a page table page is not
3498          * resident, we are creating it here.
3499          */
3500         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3501                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, M_WAITOK);
3502         }
3503
3504         pde = pmap_pde(pmap, va);
3505         if ((*pde & PG_PS) != 0)
3506                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
3507         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3508
3509         /*
3510          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
3511          */
3512         if (pte == NULL) {
3513                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3514                         (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3515         }
3516
3517         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3518         om = NULL;
3519         origpte = *pte;
3520         opa = origpte & PG_FRAME;
3521
3522         /*
3523          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3524          */
3525         if (origpte && (opa == pa)) {
3526                 /*
3527                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3528                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3529                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3530                  * the PT page will be also.
3531                  */
3532                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
3533                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3534                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
3535                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3536
3537                 /*
3538                  * Remove extra pte reference
3539                  */
3540                 if (mpte)
3541                         mpte->wire_count--;
3542
3543                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3544                         om = m;
3545                         pa |= PG_MANAGED;
3546                 }
3547                 goto validate;
3548         } 
3549
3550         pv = NULL;
3551
3552         /*
3553          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3554          * handle validating new mapping.
3555          */
3556         if (opa) {
3557                 if (origpte & PG_W)
3558                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3559                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3560                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3561                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3562                 }
3563                 if (mpte != NULL) {
3564                         mpte->wire_count--;
3565                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3566                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3567                              " va: 0x%x", va));
3568                 }
3569         } else
3570                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3571
3572         /*
3573          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3574          */
3575         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3576                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3577                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3578                 if (pv == NULL)
3579                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3580                 pv->pv_va = va;
3581                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3582                 pa |= PG_MANAGED;
3583         } else if (pv != NULL)
3584                 free_pv_entry(pmap, pv);
3585
3586         /*
3587          * Increment counters
3588          */
3589         if (wired)
3590                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3591
3592 validate:
3593         /*
3594          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3595          */
3596         newpte = (pt_entry_t)(pa | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0) | PG_V);
3597         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
3598                 newpte |= PG_RW;
3599                 if ((newpte & PG_MANAGED) != 0)
3600                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3601         }
3602 #ifdef PAE
3603         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3604                 newpte |= pg_nx;
3605 #endif
3606         if (wired)
3607                 newpte |= PG_W;
3608         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3609                 newpte |= PG_U;
3610         if (pmap == kernel_pmap)
3611                 newpte |= pgeflag;
3612
3613         /*
3614          * if the mapping or permission bits are different, we need
3615          * to update the pte.
3616          */
3617         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
3618                 newpte |= PG_A;
3619                 if ((access & VM_PROT_WRITE) != 0)
3620                         newpte |= PG_M;
3621                 if (origpte & PG_V) {
3622                         invlva = FALSE;
3623                         origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3624                         if (origpte & PG_A) {
3625                                 if (origpte & PG_MANAGED)
3626                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3627                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
3628                                         invlva = TRUE;
3629 #ifdef PAE
3630                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
3631                                     (newpte & PG_NX) != 0)
3632                                         invlva = TRUE;
3633 #endif
3634                         }
3635                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3636                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3637                                         vm_page_dirty(om);
3638                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3639                                         invlva = TRUE;
3640                         }
3641                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3642                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3643                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3644                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3645                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3646                         if (invlva)
3647                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3648                 } else
3649                         pte_store(pte, newpte);
3650         }
3651
3652         /*
3653          * If both the page table page and the reservation are fully
3654          * populated, then attempt promotion.
3655          */
3656         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3657             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3658             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3659                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3660
3661         sched_unpin();
3662         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3663         PMAP_UNLOCK(pmap);
3664 }
3665
3666 /*
3667  * Tries to create a 2- or 4MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
3668  * FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
3669  * blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
3670  * (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry. 
3671  */
3672 static boolean_t
3673 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3674 {
3675         pd_entry_t *pde, newpde;
3676
3677         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3678         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3679         pde = pmap_pde(pmap, va);
3680         if (*pde != 0) {
3681                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3682                     " in pmap %p", va, pmap);
3683                 return (FALSE);
3684         }
3685         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3686             PG_PS | PG_V;
3687         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3688                 newpde |= PG_MANAGED;
3689
3690                 /*
3691                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3692                  */
3693                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
3694                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3695                             " in pmap %p", va, pmap);
3696                         return (FALSE);
3697                 }
3698         }
3699 #ifdef PAE
3700         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3701                 newpde |= pg_nx;
3702 #endif
3703         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3704                 newpde |= PG_U;
3705
3706         /*
3707          * Increment counters.
3708          */
3709         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3710
3711         /*
3712          * Map the superpage.
3713          */
3714         pde_store(pde, newpde);
3715
3716         pmap_pde_mappings++;
3717         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3718             " in pmap %p", va, pmap);
3719         return (TRUE);
3720 }
3721
3722 /*
3723  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3724  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3725  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3726  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3727  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3728  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3729  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3730  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3731  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3732  * corresponding offset from m_start are mapped.
3733  */
3734 void
3735 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3736     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3737 {
3738         vm_offset_t va;
3739         vm_page_t m, mpte;
3740         vm_pindex_t diff, psize;
3741
3742         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m_start->object, MA_OWNED);
3743         psize = atop(end - start);
3744         mpte = NULL;
3745         m = m_start;
3746         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3747         PMAP_LOCK(pmap);
3748         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3749                 va = start + ptoa(diff);
3750                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3751                     (VM_PAGE_TO_PHYS(m) & PDRMASK) == 0 &&
3752                     pg_ps_enabled && vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0 &&
3753                     pmap_enter_pde(pmap, va, m, prot))
3754                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3755                 else
3756                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3757                             mpte);
3758                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3759         }
3760         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3761         PMAP_UNLOCK(pmap);
3762 }
3763
3764 /*
3765  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3766  * 1. Current pmap & pmap exists.
3767  * 2. Not wired.
3768  * 3. Read access.
3769  * 4. No page table pages.
3770  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3771  */
3772
3773 void
3774 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3775 {
3776
3777         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3778         PMAP_LOCK(pmap);
3779         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
3780         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3781         PMAP_UNLOCK(pmap);
3782 }
3783
3784 static vm_page_t
3785 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3786     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
3787 {
3788         pt_entry_t *pte;
3789         vm_paddr_t pa;
3790         vm_page_t free;
3791
3792         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3793             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
3794             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3795         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3796         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3797
3798         /*
3799          * In the case that a page table page is not
3800          * resident, we are creating it here.
3801          */
3802         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3803                 u_int ptepindex;
3804                 pd_entry_t ptepa;
3805
3806                 /*
3807                  * Calculate pagetable page index
3808                  */
3809                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
3810                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
3811                         mpte->wire_count++;
3812                 } else {
3813                         /*
3814                          * Get the page directory entry
3815                          */
3816                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
3817
3818                         /*
3819                          * If the page table page is mapped, we just increment
3820                          * the hold count, and activate it.
3821                          */
3822                         if (ptepa) {
3823                                 if (ptepa & PG_PS)
3824                                         return (NULL);
3825                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
3826                                 mpte->wire_count++;
3827                         } else {
3828                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3829                                     M_NOWAIT);
3830                                 if (mpte == NULL)
3831                                         return (mpte);
3832                         }
3833                 }
3834         } else {
3835                 mpte = NULL;
3836         }
3837
3838         /*
3839          * This call to vtopte makes the assumption that we are
3840          * entering the page into the current pmap.  In order to support
3841          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
3842          * But that isn't as quick as vtopte.
3843          */
3844         pte = vtopte(va);
3845         if (*pte) {
3846                 if (mpte != NULL) {
3847                         mpte->wire_count--;
3848                         mpte = NULL;
3849                 }
3850                 return (mpte);
3851         }
3852
3853         /*
3854          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3855          */
3856         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3857             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3858                 if (mpte != NULL) {
3859                         free = NULL;
3860                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
3861                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3862                                 pmap_free_zero_pages(free);
3863                         }
3864                         
3865                         mpte = NULL;
3866                 }
3867                 return (mpte);
3868         }
3869
3870         /*
3871          * Increment counters
3872          */
3873         pmap->pm_stats.resident_count++;
3874
3875         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3876 #ifdef PAE
3877         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3878                 pa |= pg_nx;
3879 #endif
3880
3881         /*
3882          * Now validate mapping with RO protection
3883          */
3884         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3885                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3886         else
3887                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3888         return (mpte);
3889 }
3890
3891 /*
3892  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3893  * to be used for panic dumps.
3894  */
3895 void *
3896 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3897 {
3898         vm_offset_t va;
3899
3900         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3901         pmap_kenter(va, pa);
3902         invlpg(va);
3903         return ((void *)crashdumpmap);
3904 }
3905
3906 /*
3907  * This code maps large physical mmap regions into the
3908  * processor address space.  Note that some shortcuts
3909  * are taken, but the code works.
3910  */
3911 void
3912 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3913     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3914 {
3915         pd_entry_t *pde;
3916         vm_paddr_t pa, ptepa;
3917         vm_page_t p;
3918         int pat_mode;
3919
3920         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
3921         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3922             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3923         if (pseflag && 
3924             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
3925                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
3926                         return;
3927                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3928                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3929                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3930                 pat_mode = p->md.pat_mode;
3931
3932                 /*
3933                  * Abort the mapping if the first page is not physically
3934                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
3935                  */
3936                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3937                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3938                         return;
3939
3940                 /*
3941                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
3942                  * the pages are not physically contiguous or have differing
3943                  * memory attributes.
3944                  */
3945                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3946                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
3947                     pa += PAGE_SIZE) {
3948                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3949                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3950                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
3951                             pat_mode != p->md.pat_mode)
3952                                 return;
3953                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3954                 }
3955
3956                 /*
3957                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
3958                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
3959                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
3960                  */
3961                 PMAP_LOCK(pmap);
3962                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
3963                     size; pa += NBPDR) {
3964                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3965                         if (*pde == 0) {
3966                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
3967                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
3968                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
3969                                     PAGE_SIZE;
3970                                 pmap_pde_mappings++;
3971                         }
3972                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
3973                         addr += NBPDR;
3974                 }
3975                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3976         }
3977 }
3978
3979 /*
3980  *      Routine:        pmap_change_wiring
3981  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
3982  *                      pair.
3983  *      In/out conditions:
3984  *                      The mapping must already exist in the pmap.
3985  */
3986 void
3987 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
3988 {
3989         pd_entry_t *pde;
3990         pt_entry_t *pte;
3991         boolean_t are_queues_locked;
3992
3993         are_queues_locked = FALSE;
3994 retry:
3995         PMAP_LOCK(pmap);
3996         pde = pmap_pde(pmap, va);
3997         if ((*pde & PG_PS) != 0) {
3998                 if (!wired != ((*pde & PG_W) == 0)) {
3999                         if (!are_queues_locked) {
4000                                 are_queues_locked = TRUE;
4001                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4002                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4003                                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4004                                         goto retry;
4005                                 }
4006                         }
4007                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, va))
4008                                 panic("pmap_change_wiring: demotion failed");
4009                 } else
4010                         goto out;
4011         }
4012         pte = pmap_pte(pmap, va);
4013
4014         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
4015                 pmap->pm_stats.wired_count++;
4016         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
4017                 pmap->pm_stats.wired_count--;
4018
4019         /*
4020          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
4021          * invalidate TLB.
4022          */
4023         pmap_pte_set_w(pte, wired);
4024         pmap_pte_release(pte);
4025 out:
4026         if (are_queues_locked)
4027                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4028         PMAP_UNLOCK(pmap);
4029 }
4030
4031
4032
4033 /*
4034  *      Copy the range specified by src_addr/len
4035  *      from the source map to the range dst_addr/len
4036  *      in the destination map.
4037  *
4038  *      This routine is only advisory and need not do anything.
4039  */
4040
4041 void
4042 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
4043     vm_offset_t src_addr)
4044 {
4045         vm_page_t   free;
4046         vm_offset_t addr;
4047         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
4048         vm_offset_t pdnxt;
4049
4050         if (dst_addr != src_addr)
4051                 return;
4052
4053         if (!pmap_is_current(src_pmap))
4054                 return;
4055
4056         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4057         if (dst_pmap < src_pmap) {
4058                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4059                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4060         } else {
4061                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4062                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4063         }
4064         sched_pin();
4065         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4066                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
4067                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4068                 pd_entry_t srcptepaddr;
4069                 u_int ptepindex;
4070
4071                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
4072                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
4073
4074                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4075                 if (pdnxt < addr)
4076                         pdnxt = end_addr;
4077                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4078
4079                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4080                 if (srcptepaddr == 0)
4081                         continue;
4082                         
4083                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4084                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4085                                 continue;
4086                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4087                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4088                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr &
4089                             PG_PS_FRAME))) {
4090                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4091                                     ~PG_W;
4092                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4093                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4094                         }
4095                         continue;
4096                 }
4097
4098                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4099                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4100                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4101
4102                 if (pdnxt > end_addr)
4103                         pdnxt = end_addr;
4104
4105                 src_pte = vtopte(addr);
4106                 while (addr < pdnxt) {
4107                         pt_entry_t ptetemp;
4108                         ptetemp = *src_pte;
4109                         /*
4110                          * we only virtual copy managed pages
4111                          */
4112                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4113                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4114                                     M_NOWAIT);
4115                                 if (dstmpte == NULL)
4116                                         goto out;
4117                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4118                                 if (*dst_pte == 0 &&
4119                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4120                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4121                                         /*
4122                                          * Clear the wired, modified, and
4123                                          * accessed (referenced) bits
4124                                          * during the copy.
4125                                          */
4126                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4127                                             PG_A);
4128                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4129                                 } else {
4130                                         free = NULL;
4131                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4132                                             &free)) {
4133                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
4134                                                     addr);
4135                                                 pmap_free_zero_pages(free);
4136                                         }
4137                                         goto out;
4138                                 }
4139                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4140                                         break;
4141                         }
4142                         addr += PAGE_SIZE;
4143                         src_pte++;
4144                 }
4145         }
4146 out:
4147         sched_unpin();
4148         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4149         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4150         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4151 }       
4152
4153 static __inline void
4154 pagezero(void *page)
4155 {
4156 #if defined(I686_CPU)
4157         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4158 #if defined(CPU_ENABLE_SSE)
4159                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4160                         sse2_pagezero(page);
4161                 else
4162 #endif
4163                         i686_pagezero(page);
4164         } else
4165 #endif
4166                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4167 }
4168
4169 /*
4170  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping 
4171  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
4172  */
4173 void
4174 pmap_zero_page(vm_page_t m)
4175 {
4176         struct sysmaps *sysmaps;
4177
4178         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4179         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4180         if (*sysmaps->CMAP2)
4181                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4182         sched_pin();
4183         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4184             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4185         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4186         pagezero(sysmaps->CADDR2);
4187         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4188         sched_unpin();
4189         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4190 }
4191
4192 /*
4193  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
4194  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
4195  *
4196  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
4197  */
4198 void
4199 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4200 {
4201         struct sysmaps *sysmaps;
4202
4203         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4204         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4205         if (*sysmaps->CMAP2)
4206                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4207         sched_pin();
4208         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4209             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4210         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4211         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4212                 pagezero(sysmaps->CADDR2);
4213         else
4214                 bzero((char *)sysmaps->CADDR2 + off, size);
4215         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4216         sched_unpin();
4217         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4218 }
4219
4220 /*
4221  *      pmap_zero_page_idle zeros the specified hardware page by mapping 
4222  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.  This
4223  *      is intended to be called from the vm_pagezero process only and
4224  *      outside of Giant.
4225  */
4226 void
4227 pmap_zero_page_idle(vm_page_t m)
4228 {
4229
4230         if (*CMAP3)
4231                 panic("pmap_zero_page_idle: CMAP3 busy");
4232         sched_pin();
4233         *CMAP3 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4234             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4235         invlcaddr(CADDR3);
4236         pagezero(CADDR3);
4237         *CMAP3 = 0;
4238         sched_unpin();
4239 }
4240
4241 /*
4242  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
4243  *      page by mapping the page into virtual memory and using
4244  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
4245  *      time.
4246  */
4247 void
4248 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4249 {
4250         struct sysmaps *sysmaps;
4251
4252         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4253         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4254         if (*sysmaps->CMAP1)
4255                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4256         if (*sysmaps->CMAP2)
4257                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4258         sched_pin();
4259         *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4260             pmap_cache_bits(src->md.pat_mode, 0);
4261         invlcaddr(sysmaps->CADDR1);
4262         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4263             pmap_cache_bits(dst->md.pat_mode, 0);
4264         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4265         bcopy(sysmaps->CADDR1, sysmaps->CADDR2, PAGE_SIZE);
4266         *sysmaps->CMAP1 = 0;
4267         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4268         sched_unpin();
4269         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4270 }
4271
4272 int unmapped_buf_allowed = 1;
4273
4274 void
4275 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
4276     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4277 {
4278         struct sysmaps *sysmaps;
4279         vm_page_t a_pg, b_pg;
4280         char *a_cp, *b_cp;
4281         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4282         int cnt;
4283
4284         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4285         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4286         if (*sysmaps->CMAP1 != 0)
4287                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4288         if (*sysmaps->CMAP2 != 0)
4289                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4290         sched_pin();
4291         while (xfersize > 0) {
4292                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4293                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4294                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4295                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4296                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4297                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4298                 *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4299                     pmap_cache_bits(a_pg->md.pat_mode, 0);
4300                 invlcaddr(sysmaps->CADDR1);
4301                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4302                     PG_M | pmap_cache_bits(b_pg->md.pat_mode, 0);
4303                 invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4304                 a_cp = sysmaps->CADDR1 + a_pg_offset;
4305                 b_cp = sysmaps->CADDR2 + b_pg_offset;
4306                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4307                 a_offset += cnt;
4308                 b_offset += cnt;
4309                 xfersize -= cnt;
4310         }
4311         *sysmaps->CMAP1 = 0;
4312         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4313         sched_unpin();
4314         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4315 }
4316
4317 /*
4318  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4319  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4320  * be changed upwards or downwards in the future; it
4321  * is only necessary that true be returned for a small
4322  * subset of pmaps for proper page aging.
4323  */
4324 boolean_t
4325 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4326 {
4327         struct md_page *pvh;
4328         pv_entry_t pv;
4329         int loops = 0;
4330         boolean_t rv;
4331
4332         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4333             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4334         rv = FALSE;
4335         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4336         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4337                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4338                         rv = TRUE;
4339                         break;
4340                 }
4341                 loops++;
4342                 if (loops >= 16)
4343                         break;
4344         }
4345         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4346                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4347                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
4348                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4349                                 rv = TRUE;
4350                                 break;
4351                         }
4352                         loops++;
4353                         if (loops >= 16)
4354                                 break;
4355                 }
4356         }
4357         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4358         return (rv);
4359 }
4360
4361 /*
4362  *      pmap_page_wired_mappings:
4363  *
4364  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4365  *      that are wired.
4366  */
4367 int
4368 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4369 {
4370         int count;
4371
4372         count = 0;
4373         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4374                 return (count);
4375         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4376         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4377         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4378             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4379                 count);
4380         }
4381         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4382         return (count);
4383 }
4384
4385 /*
4386  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4387  *
4388  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4389  */
4390 static int
4391 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4392 {
4393         pmap_t pmap;
4394         pt_entry_t *pte;
4395         pv_entry_t pv;
4396
4397         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4398         sched_pin();
4399         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
4400                 pmap = PV_PMAP(pv);
4401                 PMAP_LOCK(pmap);
4402                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4403                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4404                         count++;
4405                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4406         }
4407         sched_unpin();
4408         return (count);
4409 }
4410
4411 /*
4412  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4413  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4414  */
4415 boolean_t
4416 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4417 {
4418         boolean_t rv;
4419
4420         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4421                 return (FALSE);
4422         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4423         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4424             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4425             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4426         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4427         return (rv);
4428 }
4429
4430 /*
4431  * Remove all pages from specified address space
4432  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4433  * is special cased for current process only, but
4434  * can have the more generic (and slightly slower)
4435  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4436  * in the case of running down an entire address space.
4437  */
4438 void
4439 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4440 {
4441         pt_entry_t *pte, tpte;
4442         vm_page_t free = NULL;
4443         vm_page_t m, mpte, mt;
4444         pv_entry_t pv;
4445         struct md_page *pvh;
4446         struct pv_chunk *pc, *npc;
4447         int field, idx;
4448         int32_t bit;
4449         uint32_t inuse, bitmask;
4450         int allfree;
4451
4452         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4453                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4454                 return;
4455         }
4456         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4457         PMAP_LOCK(pmap);
4458         sched_pin();
4459         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4460                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4461                     pc->pc_pmap));
4462                 allfree = 1;
4463                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4464                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4465                         while (inuse != 0) {
4466                                 bit = bsfl(inuse);
4467                                 bitmask = 1UL << bit;
4468                                 idx = field * 32 + bit;
4469                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4470                                 inuse &= ~bitmask;
4471
4472                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4473                                 tpte = *pte;
4474                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4475                                         pte = vtopte(pv->pv_va);
4476                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4477                                 }
4478
4479                                 if (tpte == 0) {
4480                                         printf(
4481                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4482                                             pte, pv->pv_va);
4483                                         panic("bad pte");
4484                                 }
4485
4486 /*
4487  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4488  */
4489                                 if (tpte & PG_W) {
4490                                         allfree = 0;
4491                                         continue;
4492                                 }
4493
4494                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4495                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4496                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4497                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4498                                     (uintmax_t)tpte));
4499
4500                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4501                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4502                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4503                                     (uintmax_t)tpte));
4504
4505                                 pte_clear(pte);
4506
4507                                 /*
4508                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4509                                  */
4510                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4511                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4512                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4513                                                         vm_page_dirty(mt);
4514                                         } else
4515                                                 vm_page_dirty(m);
4516                                 }
4517
4518                                 /* Mark free */
4519                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4520                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4521                                 pv_entry_count--;
4522                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4523                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4524                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4525                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4526                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
4527                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4528                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4529                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4530                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4531                                         }
4532                                         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4533                                         if (mpte != NULL) {
4534                                                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
4535                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4536                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4537                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4538                                                 mpte->wire_count = 0;
4539                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4540                                                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
4541                                         }
4542                                 } else {
4543                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4544                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
4545                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4546                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4547                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4548                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4549                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4550                                         }
4551                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4552                                 }
4553                         }
4554                 }
4555                 if (allfree) {
4556                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4557                         free_pv_chunk(pc);
4558                 }
4559         }
4560         sched_unpin();
4561         pmap_invalidate_all(pmap);
4562         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4563         PMAP_UNLOCK(pmap);
4564         pmap_free_zero_pages(free);
4565 }
4566
4567 /*
4568  *      pmap_is_modified:
4569  *
4570  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4571  *      in any physical maps.
4572  */
4573 boolean_t
4574 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4575 {
4576         boolean_t rv;
4577
4578         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4579             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4580
4581         /*
4582          * If the page is not VPO_BUSY, then PGA_WRITEABLE cannot be
4583          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4584          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4585          */
4586         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
4587         if ((m->oflags & VPO_BUSY) == 0 &&
4588             (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4589                 return (FALSE);
4590         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4591         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4592             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4593             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4594         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4595         return (rv);
4596 }
4597
4598 /*
4599  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4600  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4601  * mappings are supported.
4602  */
4603 static boolean_t
4604 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4605 {
4606         pv_entry_t pv;
4607         pt_entry_t *pte;
4608         pmap_t pmap;
4609         boolean_t rv;
4610
4611         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4612         rv = FALSE;
4613         sched_pin();
4614         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
4615                 pmap = PV_PMAP(pv);
4616                 PMAP_LOCK(pmap);
4617                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4618                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4619                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4620                 if (rv)
4621                         break;
4622         }
4623         sched_unpin();
4624         return (rv);
4625 }
4626
4627 /*
4628  *      pmap_is_prefaultable:
4629  *
4630  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4631  *      for prefault.
4632  */
4633 boolean_t
4634 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4635 {
4636         pd_entry_t *pde;
4637         pt_entry_t *pte;
4638         boolean_t rv;
4639
4640         rv = FALSE;
4641         PMAP_LOCK(pmap);
4642         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4643         if (*pde != 0 && (*pde & PG_PS) == 0) {
4644                 pte = vtopte(addr);
4645                 rv = *pte == 0;
4646         }
4647         PMAP_UNLOCK(pmap);
4648         return (rv);
4649 }
4650
4651 /*
4652  *      pmap_is_referenced:
4653  *
4654  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4655  *      in any physical maps.
4656  */
4657 boolean_t
4658 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
4659 {
4660         boolean_t rv;
4661
4662         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4663             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4664         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4665         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4666             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4667             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4668         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4669         return (rv);
4670 }
4671
4672 /*
4673  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4674  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
4675  */
4676 static boolean_t
4677 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
4678 {
4679         pv_entry_t pv;
4680         pt_entry_t *pte;
4681         pmap_t pmap;
4682         boolean_t rv;
4683
4684         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4685         rv = FALSE;
4686         sched_pin();
4687         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
4688                 pmap = PV_PMAP(pv);
4689                 PMAP_LOCK(pmap);
4690                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4691                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
4692                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4693                 if (rv)
4694                         break;
4695         }
4696         sched_unpin();
4697         return (rv);
4698 }
4699
4700 /*
4701  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4702  */
4703 void
4704 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4705 {
4706         struct md_page *pvh;
4707         pv_entry_t next_pv, pv;
4708         pmap_t pmap;
4709         pd_entry_t *pde;
4710         pt_entry_t oldpte, *pte;
4711         vm_offset_t va;
4712
4713         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4714             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
4715
4716         /*
4717          * If the page is not VPO_BUSY, then PGA_WRITEABLE cannot be set by
4718          * another thread while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4719          * is clear, no page table entries need updating.
4720          */
4721         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
4722         if ((m->oflags & VPO_BUSY) == 0 &&
4723             (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4724                 return;
4725         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4726         sched_pin();
4727         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4728                 goto small_mappings;
4729         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4730         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, next_pv) {
4731                 va = pv->pv_va;
4732                 pmap = PV_PMAP(pv);
4733                 PMAP_LOCK(pmap);
4734                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4735                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4736                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4737                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4738         }
4739 small_mappings:
4740         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4741                 pmap = PV_PMAP(pv);
4742                 PMAP_LOCK(pmap);
4743                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4744                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
4745                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4746                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4747 retry:
4748                 oldpte = *pte;
4749                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
4750                         /*
4751                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4752                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4753                          * significant 32 bits.
4754                          */
4755                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
4756                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
4757                                 goto retry;
4758                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
4759                                 vm_page_dirty(m);
4760                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4761                 }
4762                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4763         }
4764         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4765         sched_unpin();
4766         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4767 }
4768
4769 /*
4770  *      pmap_ts_referenced:
4771  *
4772  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4773  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4774  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4775  *      reference bits set.
4776  *
4777  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
4778  *      should be tested and standardized at some point in the future for
4779  *      optimal aging of shared pages.
4780  */
4781 int
4782 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4783 {
4784         struct md_page *pvh;
4785         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
4786         pmap_t pmap;
4787         pd_entry_t oldpde, *pde;
4788         pt_entry_t *pte;
4789         vm_offset_t va;
4790         int rtval = 0;
4791
4792         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4793             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
4794         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4795         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4796         sched_pin();
4797         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4798                 goto small_mappings;
4799         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, pvn) {
4800                 va = pv->pv_va;
4801                 pmap = PV_PMAP(pv);
4802                 PMAP_LOCK(pmap);
4803                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4804                 oldpde = *pde;
4805                 if ((oldpde & PG_A) != 0) {
4806                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4807                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4808                                         /*
4809                                          * Remove the mapping to a single page
4810                                          * so that a subsequent access may
4811                                          * repromote.  Since the underlying
4812                                          * page table page is fully populated,
4813                                          * this removal never frees a page
4814                                          * table page.
4815                                          */
4816                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4817                                             PG_PS_FRAME);
4818                                         pmap_remove_page(pmap, va, NULL);
4819                                         rtval++;
4820                                         if (rtval > 4) {
4821                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4822                                                 goto out;
4823                                         }
4824                                 }
4825                         }
4826                 }
4827                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4828         }
4829 small_mappings:
4830         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
4831                 pvf = pv;
4832                 do {
4833                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
4834                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
4835                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
4836                         pmap = PV_PMAP(pv);
4837                         PMAP_LOCK(pmap);
4838                         pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4839                         KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_ts_referenced:"
4840                             " found a 4mpage in page %p's pv list", m));
4841                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4842                         if ((*pte & PG_A) != 0) {
4843                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4844                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4845                                 rtval++;
4846                                 if (rtval > 4)
4847                                         pvn = NULL;
4848                         }
4849                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4850                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
4851         }
4852 out:
4853         sched_unpin();
4854         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4855         return (rtval);
4856 }
4857
4858 /*
4859  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
4860  */
4861 void
4862 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
4863 {
4864         struct md_page *pvh;
4865         pv_entry_t next_pv, pv;
4866         pmap_t pmap;
4867         pd_entry_t oldpde, *pde;
4868         pt_entry_t oldpte, *pte;
4869         vm_offset_t va;
4870
4871         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4872             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
4873         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
4874         KASSERT((m->oflags & VPO_BUSY) == 0,
4875             ("pmap_clear_modify: page %p is busy", m));
4876
4877         /*
4878          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
4879          * If the object containing the page is locked and the page is not
4880          * VPO_BUSY, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
4881          */
4882         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4883                 return;
4884         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4885         sched_pin();
4886         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4887                 goto small_mappings;
4888         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4889         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, next_pv) {
4890                 va = pv->pv_va;
4891                 pmap = PV_PMAP(pv);
4892                 PMAP_LOCK(pmap);
4893                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4894                 oldpde = *pde;
4895                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
4896                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4897                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4898                                         /*
4899                                          * Write protect the mapping to a
4900                                          * single page so that a subsequent
4901                                          * write access may repromote.
4902                                          */
4903                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4904                                             PG_PS_FRAME);
4905                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
4906                                         oldpte = *pte;
4907                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
4908                                                 /*
4909                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4910                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4911                                                  * significant 32 bits.
4912                                                  */
4913                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
4914                                                     oldpte,
4915                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
4916                                                         oldpte = *pte;
4917                                                 vm_page_dirty(m);
4918                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
4919                                         }
4920                                 }
4921                         }
4922                 }
4923                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4924         }
4925 small_mappings:
4926         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4927                 pmap = PV_PMAP(pv);
4928                 PMAP_LOCK(pmap);
4929                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4930                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
4931                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4932                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4933                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4934                         /*
4935                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4936                          * in size, PG_M is among the least significant
4937                          * 32 bits. 
4938                          */
4939                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
4940                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4941                 }
4942                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4943         }
4944         sched_unpin();
4945         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4946 }
4947
4948 /*
4949  *      pmap_clear_reference:
4950  *
4951  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
4952  */
4953 void
4954 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
4955 {
4956         struct md_page *pvh;
4957         pv_entry_t next_pv, pv;
4958         pmap_t pmap;
4959         pd_entry_t oldpde, *pde;
4960         pt_entry_t *pte;
4961         vm_offset_t va;
4962
4963         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4964             ("pmap_clear_reference: page %p is not managed", m));
4965         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4966         sched_pin();
4967         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4968                 goto small_mappings;
4969         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4970         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, next_pv) {
4971                 va = pv->pv_va;
4972                 pmap = PV_PMAP(pv);
4973                 PMAP_LOCK(pmap);
4974                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4975                 oldpde = *pde;
4976                 if ((oldpde & PG_A) != 0) {
4977                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4978                                 /*
4979                                  * Remove the mapping to a single page so
4980                                  * that a subsequent access may repromote.
4981                                  * Since the underlying page table page is
4982                                  * fully populated, this removal never frees
4983                                  * a page table page.
4984                                  */
4985                                 va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4986                                     PG_PS_FRAME);
4987                                 pmap_remove_page(pmap, va, NULL);
4988                         }
4989                 }
4990                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4991         }
4992 small_mappings:
4993         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4994                 pmap = PV_PMAP(pv);
4995                 PMAP_LOCK(pmap);
4996                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4997                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_reference: found"
4998                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4999                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5000                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
5001                         /*
5002                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5003                          * in size, PG_A is among the least significant
5004                          * 32 bits. 
5005                          */
5006                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5007                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5008                 }
5009                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5010         }
5011         sched_unpin();
5012         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5013 }
5014
5015 /*
5016  * Miscellaneous support routines follow
5017  */
5018
5019 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5020 static __inline void
5021 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5022 {
5023         u_int opte, npte;
5024
5025         /*
5026          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5027          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5028          */
5029         do {
5030                 opte = *(u_int *)pte;
5031                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5032                 npte |= cache_bits;
5033         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5034 }
5035
5036 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5037 static __inline void
5038 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5039 {
5040         u_int opde, npde;
5041
5042         /*
5043          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5044          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5045          */
5046         do {
5047                 opde = *(u_int *)pde;
5048                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5049                 npde |= cache_bits;
5050         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5051 }
5052
5053 /*
5054  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5055  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5056  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5057  * NOT real memory.
5058  */
5059 void *
5060 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5061 {
5062         vm_offset_t va, offset;
5063         vm_size_t tmpsize;
5064
5065         offset = pa & PAGE_MASK;
5066         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
5067         pa = pa & PG_FRAME;
5068
5069         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
5070                 va = KERNBASE + pa;
5071         else
5072                 va = kmem_alloc_nofault(kernel_map, size);
5073         if (!va)
5074                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
5075
5076         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5077                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5078         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5079         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size);
5080         return ((void *)(va + offset));
5081 }
5082
5083 void *
5084 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5085 {
5086
5087         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
5088 }
5089
5090 void *
5091 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5092 {
5093
5094         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
5095 }
5096
5097 void
5098 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5099 {
5100         vm_offset_t base, offset;
5101
5102         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
5103                 return;
5104         base = trunc_page(va);
5105         offset = va & PAGE_MASK;
5106         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
5107         kmem_free(kernel_map, base, size);
5108 }
5109
5110 /*
5111  * Sets the memory attribute for the specified page.
5112  */
5113 void
5114 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5115 {
5116
5117         m->md.pat_mode = ma;
5118         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5119                 return;
5120
5121         /*
5122          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5123          * See pmap_invalidate_cache_range().
5124          *
5125          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5126          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5127          * flushes the cache.
5128          */    
5129         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5130                 return;
5131
5132         /*
5133          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5134          * support self snoop, map the page transient and do
5135          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5136          * pmap_invalidate_cache_range().
5137          */
5138         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5139                 pmap_flush_page(m);
5140 }
5141
5142 static void
5143 pmap_flush_page(vm_page_t m)
5144 {
5145         struct sysmaps *sysmaps;
5146         vm_offset_t sva, eva;
5147
5148         if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5149                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
5150                 mtx_lock(&sysmaps->lock);
5151                 if (*sysmaps->CMAP2)
5152                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5153                 sched_pin();
5154                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5155                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
5156                 invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
5157                 sva = (vm_offset_t)sysmaps->CADDR2;
5158                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5159
5160                 /*
5161                  * Use mfence despite the ordering implied by
5162                  * mtx_{un,}lock() because clflush is not guaranteed
5163                  * to be ordered by any other instruction.
5164                  */
5165                 mfence();
5166                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
5167                         clflush(sva);
5168                 mfence();
5169                 *sysmaps->CMAP2 = 0;
5170                 sched_unpin();
5171                 mtx_unlock(&sysmaps->lock);
5172         } else
5173                 pmap_invalidate_cache();
5174 }
5175
5176 /*
5177  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5178  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5179  * completely contained within either the kernel map.
5180  *
5181  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5182  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5183  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5184  * there was insufficient memory available to complete the change.
5185  */
5186 int
5187 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5188 {
5189         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5190         pd_entry_t *pde;
5191         pt_entry_t *pte;
5192         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5193         boolean_t changed;
5194
5195         base = trunc_page(va);
5196         offset = va & PAGE_MASK;
5197         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
5198
5199         /*
5200          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5201          */
5202         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5203                 return (EINVAL);
5204
5205         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
5206         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
5207         changed = FALSE;
5208
5209         /*
5210          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5211          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5212          */
5213         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5214         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5215                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5216                 if (*pde == 0) {
5217                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5218                         return (EINVAL);
5219                 }
5220                 if (*pde & PG_PS) {
5221                         /*
5222                          * If the current 2/4MB page already has
5223                          * the required memory type, then we need not
5224                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5225                          * the next 2/4MB page frame.
5226                          */
5227                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5228                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5229                                 continue;
5230                         }
5231
5232                         /*
5233                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5234                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5235                          * within the range, then we need not break
5236                          * down this page into 4KB pages.
5237                          */
5238                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5239                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5240                                 tmpva += NBPDR;
5241                                 continue;
5242                         }
5243                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5244                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5245                                 return (ENOMEM);
5246                         }
5247                 }
5248                 pte = vtopte(tmpva);
5249                 if (*pte == 0) {
5250                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5251                         return (EINVAL);
5252                 }
5253                 tmpva += PAGE_SIZE;
5254         }
5255         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5256
5257         /*
5258          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5259          * cache mode if required.
5260          */
5261         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5262                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5263                 if (*pde & PG_PS) {
5264                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5265                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5266                                 changed = TRUE;
5267                         }
5268                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5269                 } else {
5270                         pte = vtopte(tmpva);
5271                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5272                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5273                                 changed = TRUE;
5274                         }
5275                         tmpva += PAGE_SIZE;
5276                 }
5277         }
5278
5279         /*
5280          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5281          * shouldn't be, etc.
5282          */
5283         if (changed) {
5284                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
5285                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva);
5286         }
5287         return (0);
5288 }
5289
5290 /*
5291  * perform the pmap work for mincore
5292  */
5293 int
5294 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5295 {
5296         pd_entry_t *pdep;
5297         pt_entry_t *ptep, pte;
5298         vm_paddr_t pa;
5299         int val;
5300
5301         PMAP_LOCK(pmap);
5302 retry:
5303         pdep = pmap_pde(pmap, addr);
5304         if (*pdep != 0) {
5305                 if (*pdep & PG_PS) {
5306                         pte = *pdep;
5307                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5308                         pa = ((*pdep & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5309                             PG_FRAME;
5310                         val = MINCORE_SUPER;
5311                 } else {
5312                         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
5313                         pte = *ptep;
5314                         pmap_pte_release(ptep);
5315                         pa = pte & PG_FRAME;
5316                         val = 0;
5317                 }
5318         } else {
5319                 pte = 0;
5320                 pa = 0;
5321                 val = 0;
5322         }
5323         if ((pte & PG_V) != 0) {
5324                 val |= MINCORE_INCORE;
5325                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5326                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5327                 if ((pte & PG_A) != 0)
5328                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5329         }
5330         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5331             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5332             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5333                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5334                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5335                         goto retry;
5336         } else
5337                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5338         PMAP_UNLOCK(pmap);
5339         return (val);
5340 }
5341
5342 void
5343 pmap_activate(struct thread *td)
5344 {
5345         pmap_t  pmap, oldpmap;
5346         u_int   cpuid;
5347         u_int32_t  cr3;
5348
5349         critical_enter();
5350         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5351         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5352         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5353 #if defined(SMP)
5354         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5355         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5356 #else
5357         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5358         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5359 #endif
5360 #ifdef PAE
5361         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5362 #else
5363         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5364 #endif
5365         /*
5366          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5367          */
5368         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5369         load_cr3(cr3);
5370         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5371         critical_exit();
5372 }
5373
5374 void
5375 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5376 {
5377 }
5378
5379 /*
5380  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5381  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5382  */
5383 void
5384 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5385     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5386 {
5387         vm_offset_t superpage_offset;
5388
5389         if (size < NBPDR)
5390                 return;
5391         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5392                 offset += ptoa(object->pg_color);
5393         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5394         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5395             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5396                 return;
5397         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5398                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5399         else
5400                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5401 }
5402
5403
5404 #if defined(PMAP_DEBUG)
5405 pmap_pid_dump(int pid)
5406 {
5407         pmap_t pmap;
5408         struct proc *p;
5409         int npte = 0;
5410         int index;
5411
5412         sx_slock(&allproc_lock);
5413         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5414                 if (p->p_pid != pid)
5415                         continue;
5416
5417                 if (p->p_vmspace) {
5418                         int i,j;
5419                         index = 0;
5420                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5421                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5422                                 pd_entry_t *pde;
5423                                 pt_entry_t *pte;
5424                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5425                                 
5426                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5427                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5428                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5429                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5430                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5431                                                         if (index) {
5432                                                                 index = 0;
5433                                                                 printf("\n");
5434                                                         }
5435                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5436                                                         return (npte);
5437                                                 }
5438                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5439                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5440                                                         pt_entry_t pa;
5441                                                         vm_page_t m;
5442                                                         pa = *pte;
5443                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5444                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5445                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5446                                                         npte++;
5447                                                         index++;
5448                                                         if (index >= 2) {
5449                                                                 index = 0;
5450                                                                 printf("\n");
5451                                                         } else {
5452                                                                 printf(" ");
5453                                                         }
5454                                                 }
5455                                         }
5456                                 }
5457                         }
5458                 }
5459         }
5460         sx_sunlock(&allproc_lock);
5461         return (npte);
5462 }
5463 #endif
5464
5465 #if defined(DEBUG)
5466
5467 static void     pads(pmap_t pm);
5468 void            pmap_pvdump(vm_paddr_t pa);
5469
5470 /* print address space of pmap*/
5471 static void
5472 pads(pmap_t pm)
5473 {
5474         int i, j;
5475         vm_paddr_t va;
5476         pt_entry_t *ptep;
5477
5478         if (pm == kernel_pmap)
5479                 return;
5480         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++)
5481                 if (pm->pm_pdir[i])
5482                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5483                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
5484                                 if (pm == kernel_pmap && va < KERNBASE)
5485                                         continue;
5486                                 if (pm != kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
5487                                         continue;
5488                                 ptep = pmap_pte(pm, va);
5489                                 if (pmap_pte_v(ptep))
5490                                         printf("%x:%x ", va, *ptep);
5491                         };
5492
5493 }
5494
5495 void
5496 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
5497 {
5498         pv_entry_t pv;
5499         pmap_t pmap;
5500         vm_page_t m;
5501
5502         printf("pa %x", pa);
5503         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
5504         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
5505                 pmap = PV_PMAP(pv);
5506                 printf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pmap, pv->pv_va);
5507                 pads(pmap);
5508         }
5509         printf(" ");
5510 }
5511 #endif