]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
Merge ^/head r327341 through r327623.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-4-Clause
3  *
4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 1994 David Greenman
9  * All rights reserved.
10  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
11  * All rights reserved.
12  *
13  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
14  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
15  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
16  *
17  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
18  * modification, are permitted provided that the following conditions
19  * are met:
20  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
22  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
23  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
24  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
25  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
26  *    must display the following acknowledgement:
27  *      This product includes software developed by the University of
28  *      California, Berkeley and its contributors.
29  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
30  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
31  *    without specific prior written permission.
32  *
33  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
34  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
35  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
36  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
37  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
38  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
39  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
40  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
41  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
42  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
43  * SUCH DAMAGE.
44  *
45  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
46  */
47 /*-
48  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
49  * All rights reserved.
50  *
51  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
52  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
53  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
54  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
55  * CHATS research program.
56  *
57  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
58  * modification, are permitted provided that the following conditions
59  * are met:
60  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
61  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
62  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
63  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
64  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
65  *
66  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
67  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
68  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
69  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
70  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
71  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
72  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
73  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
74  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
75  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
76  * SUCH DAMAGE.
77  */
78
79 #include <sys/cdefs.h>
80 __FBSDID("$FreeBSD$");
81
82 /*
83  *      Manages physical address maps.
84  *
85  *      Since the information managed by this module is
86  *      also stored by the logical address mapping module,
87  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
88  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
89  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
90  *      requested.
91  *
92  *      In order to cope with hardware architectures which
93  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
94  *      this module may delay invalidate or reduced protection
95  *      operations until such time as they are actually
96  *      necessary.  This module is given full information as
97  *      to which processors are currently using which maps,
98  *      and to when physical maps must be made correct.
99  */
100
101 #include "opt_apic.h"
102 #include "opt_cpu.h"
103 #include "opt_pmap.h"
104 #include "opt_smp.h"
105 #include "opt_vm.h"
106
107 #include <sys/param.h>
108 #include <sys/systm.h>
109 #include <sys/kernel.h>
110 #include <sys/ktr.h>
111 #include <sys/lock.h>
112 #include <sys/malloc.h>
113 #include <sys/mman.h>
114 #include <sys/msgbuf.h>
115 #include <sys/mutex.h>
116 #include <sys/proc.h>
117 #include <sys/rwlock.h>
118 #include <sys/sf_buf.h>
119 #include <sys/sx.h>
120 #include <sys/vmmeter.h>
121 #include <sys/sched.h>
122 #include <sys/sysctl.h>
123 #include <sys/smp.h>
124
125 #include <vm/vm.h>
126 #include <vm/vm_param.h>
127 #include <vm/vm_kern.h>
128 #include <vm/vm_page.h>
129 #include <vm/vm_map.h>
130 #include <vm/vm_object.h>
131 #include <vm/vm_extern.h>
132 #include <vm/vm_pageout.h>
133 #include <vm/vm_pager.h>
134 #include <vm/vm_phys.h>
135 #include <vm/vm_radix.h>
136 #include <vm/vm_reserv.h>
137 #include <vm/uma.h>
138
139 #ifdef DEV_APIC
140 #include <sys/bus.h>
141 #include <machine/intr_machdep.h>
142 #include <x86/apicvar.h>
143 #endif
144 #include <machine/cpu.h>
145 #include <machine/cputypes.h>
146 #include <machine/md_var.h>
147 #include <machine/pcb.h>
148 #include <machine/specialreg.h>
149 #ifdef SMP
150 #include <machine/smp.h>
151 #endif
152
153 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
154 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
155 #endif
156
157 #if !defined(DIAGNOSTIC)
158 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
159 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
160 #else
161 #define PMAP_INLINE     extern inline
162 #endif
163 #else
164 #define PMAP_INLINE
165 #endif
166
167 #ifdef PV_STATS
168 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
169 #else
170 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
171 #endif
172
173 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
174 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
175
176 /*
177  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
178  */
179 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
180 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
181
182 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
183 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
184 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
185 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
186 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
187
188 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
189     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
190 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
191
192 struct pmap kernel_pmap_store;
193 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
194 static struct pmaplist allpmaps;
195 static struct mtx allpmaps_lock;
196
197 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
198 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
199 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
200 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
201
202 static int nkpt = NKPT;
203 vm_offset_t kernel_vm_end = KERNBASE + NKPT * NBPDR;
204 extern u_int32_t KERNend;
205 extern u_int32_t KPTphys;
206
207 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
208 pt_entry_t pg_nx;
209 static uma_zone_t pdptzone;
210 #endif
211
212 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
213
214 static int pat_works = 1;
215 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 1,
216     "Is page attribute table fully functional?");
217
218 static int pg_ps_enabled = 1;
219 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
220     &pg_ps_enabled, 0, "Are large page mappings enabled?");
221
222 #define PAT_INDEX_SIZE  8
223 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
224
225 /*
226  * pmap_mapdev support pre initialization (i.e. console)
227  */
228 #define PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT      8
229 static struct pmap_preinit_mapping {
230         vm_paddr_t      pa;
231         vm_offset_t     va;
232         vm_size_t       sz;
233         int             mode;
234 } pmap_preinit_mapping[PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT];
235 static int pmap_initialized;
236
237 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
238
239 /*
240  * Data for the pv entry allocation mechanism
241  */
242 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
243 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
244 static struct md_page *pv_table;
245 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
246
247 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
248 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
249 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
250
251 /*
252  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
253  */
254 pt_entry_t *CMAP3;
255 static pd_entry_t *KPTD;
256 caddr_t ptvmmap = 0;
257 caddr_t CADDR3;
258
259 /*
260  * Crashdump maps.
261  */
262 static caddr_t crashdumpmap;
263
264 static pt_entry_t *PMAP1 = NULL, *PMAP2;
265 static pt_entry_t *PADDR1 = NULL, *PADDR2;
266 #ifdef SMP
267 static int PMAP1cpu;
268 static int PMAP1changedcpu;
269 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
270            &PMAP1changedcpu, 0,
271            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
272 #endif
273 static int PMAP1changed;
274 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
275            &PMAP1changed, 0,
276            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
277 static int PMAP1unchanged;
278 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
279            &PMAP1unchanged, 0,
280            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
281 static struct mtx PMAP2mutex;
282
283 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
284 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
285 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
286 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
287 static boolean_t pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
288 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
289 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
290 #endif
291 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
292 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
293                     vm_offset_t va);
294 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
295
296 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
297 static boolean_t pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
298     vm_prot_t prot);
299 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
300     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
301 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
302 static int pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
303 static void pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
304                     pd_entry_t pde);
305 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
306 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
307 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
308 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
309 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
310 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
311 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
312 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
313 #endif
314 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
315     vm_prot_t prot);
316 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
317 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
318     struct spglist *free);
319 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
320     struct spglist *free);
321 static vm_page_t pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
322 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
323     struct spglist *free);
324 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
325                                         vm_offset_t va);
326 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
327 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
328     vm_page_t m);
329 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
330     pd_entry_t newpde);
331 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
332
333 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
334
335 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags);
336 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free);
337 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
338 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
339 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, struct spglist *);
340 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
341 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *flags,
342     int wait);
343 #endif
344 static void pmap_set_pg(void);
345
346 static __inline void pagezero(void *page);
347
348 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
349 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
350
351 /*
352  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
353  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
354  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
355  */
356 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
357
358 /*
359  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
360  *
361  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
362  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
363  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
364  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
365  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
366  *      (physical) address starting relative to 0]
367  */
368 void
369 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
370 {
371         vm_offset_t va;
372         pt_entry_t *pte, *unused;
373         struct pcpu *pc;
374         int i;
375
376         /*
377          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
378          * preallocated kernel page table pages so that vm_page structures
379          * representing these pages will be created.  The vm_page structures
380          * are required for promotion of the corresponding kernel virtual
381          * addresses to superpage mappings.
382          */
383         vm_phys_add_seg(KPTphys, KPTphys + ptoa(nkpt));
384
385         /*
386          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
387          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
388          * address space, because locore may not have mapped every physical
389          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
390          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
391          */
392         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
393
394         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
395
396         /*
397          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
398          */
399         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
400         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
401 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
402         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
403 #endif
404         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
405         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
406
407         /*
408          * Initialize the global pv list lock.
409          */
410         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
411
412         LIST_INIT(&allpmaps);
413
414         /*
415          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
416          * preempted by smp_rendezvous_cpus().  Otherwise,
417          * pmap_update_pde_kernel() could access allpmaps while it is
418          * being changed.
419          */
420         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
421         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
422         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
423         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
424
425         /*
426          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
427          * mapping of pages.
428          */
429 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
430         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
431
432         va = virtual_avail;
433         pte = vtopte(va);
434
435
436         /*
437          * Initialize temporary map objects on the current CPU for use
438          * during early boot.
439          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
440          * CMAP3 is used for the boot-time memory test.
441          */
442         pc = get_pcpu();
443         mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
444         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte1, pc->pc_cmap_addr1, 1)
445         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte2, pc->pc_cmap_addr2, 1)
446         SYSMAP(vm_offset_t, pte, pc->pc_qmap_addr, 1)
447
448         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1);
449
450         /*
451          * Crashdump maps.
452          */
453         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
454
455         /*
456          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
457          */
458         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
459
460         /*
461          * msgbufp is used to map the system message buffer.
462          */
463         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
464
465         /*
466          * KPTmap is used by pmap_kextract().
467          *
468          * KPTmap is first initialized by locore.  However, that initial
469          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
470          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
471          */
472         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
473
474         for (i = 0; i < NKPT; i++)
475                 KPTD[i] = (KPTphys + (i << PAGE_SHIFT)) | pgeflag | PG_RW | PG_V;
476
477         /*
478          * Adjust the start of the KPTD and KPTmap so that the implementation
479          * of pmap_kextract() and pmap_growkernel() can be made simpler.
480          */
481         KPTD -= KPTDI;
482         KPTmap -= i386_btop(KPTDI << PDRSHIFT);
483
484         /*
485          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
486          * respectively.
487          */
488         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
489         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
490
491         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
492
493         virtual_avail = va;
494
495         /*
496          * Finish removing the identity mapping (virt == phys) of low memory.
497          * It was only used for 2 instructions in locore.  locore then
498          * unmapped the first PTD to get some null pointer checks.  ACPI
499          * wakeup will map the first PTD transiently to use it for 1
500          * instruction.  The double mapping for low memory is not usable in
501          * normal operation since it breaks trapping of null pointers and
502          * causes inconsistencies in page tables when combined with PG_G.
503          */
504         for (i = 1; i < NKPT; i++)
505                 PTD[i] = 0;
506
507         /*
508          * Initialize the PAT MSR if present.
509          * pmap_init_pat() clears and sets CR4_PGE, which, as a
510          * side-effect, invalidates stale PG_G TLB entries that might
511          * have been created in our pre-boot environment.  We assume
512          * that PAT support implies PGE and in reverse, PGE presence
513          * comes with PAT.  Both features were added for Pentium Pro.
514          */
515         pmap_init_pat();
516
517         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
518         pmap_set_pg();
519 }
520
521 static void
522 pmap_init_reserved_pages(void)
523 {
524         struct pcpu *pc;
525         vm_offset_t pages;
526         int i;
527
528         CPU_FOREACH(i) {
529                 pc = pcpu_find(i);
530                 /*
531                  * Skip if the mapping has already been initialized,
532                  * i.e. this is the BSP.
533                  */
534                 if (pc->pc_cmap_addr1 != 0)
535                         continue;
536                 mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
537                 pages = kva_alloc(PAGE_SIZE * 3);
538                 if (pages == 0)
539                         panic("%s: unable to allocate KVA", __func__);
540                 pc->pc_cmap_pte1 = vtopte(pages);
541                 pc->pc_cmap_pte2 = vtopte(pages + PAGE_SIZE);
542                 pc->pc_cmap_addr1 = (caddr_t)pages;
543                 pc->pc_cmap_addr2 = (caddr_t)(pages + PAGE_SIZE);
544                 pc->pc_qmap_addr = pages + (PAGE_SIZE * 2);
545         }
546 }
547  
548 SYSINIT(rpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_reserved_pages, NULL);
549
550 /*
551  * Setup the PAT MSR.
552  */
553 void
554 pmap_init_pat(void)
555 {
556         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
557         uint64_t pat_msr;
558         u_long cr0, cr4;
559         int i;
560
561         /* Set default PAT index table. */
562         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
563                 pat_table[i] = -1;
564         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
565         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
566         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
567         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
568         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
569         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
570
571         /*
572          * Bail if this CPU doesn't implement PAT.
573          * We assume that PAT support implies PGE.
574          */
575         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
576                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
577                         pat_index[i] = pat_table[i];
578                 pat_works = 0;
579                 return;
580         }
581
582         /*
583          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
584          * PAT entries.
585          *
586          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
587          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
588          * or Mode C Paging)
589          *
590          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
591          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
592          */
593         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
594             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
595                 pat_works = 0;
596
597         /* Initialize default PAT entries. */
598         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
599             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
600             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
601             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
602             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
603             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
604             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
605             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
606
607         if (pat_works) {
608                 /*
609                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
610                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
611                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
612                  */
613                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
614                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
615                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
616                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
617                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
618                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
619         } else {
620                 /*
621                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
622                  */
623                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
624                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
625                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
626         }
627
628         /* Disable PGE. */
629         cr4 = rcr4();
630         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
631
632         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
633         cr0 = rcr0();
634         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
635
636         /* Flushes caches and TLBs. */
637         wbinvd();
638         invltlb();
639
640         /* Update PAT and index table. */
641         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
642         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
643                 pat_index[i] = pat_table[i];
644
645         /* Flush caches and TLBs again. */
646         wbinvd();
647         invltlb();
648
649         /* Restore caches and PGE. */
650         load_cr0(cr0);
651         load_cr4(cr4);
652 }
653
654 /*
655  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
656  */
657 static void
658 pmap_set_pg(void)
659 {
660         pt_entry_t *pte;
661         vm_offset_t va, endva;
662
663         if (pgeflag == 0)
664                 return;
665
666         endva = KERNBASE + KERNend;
667
668         if (pseflag) {
669                 va = KERNBASE + roundup2(KERNLOAD, NBPDR);
670                 while (va  < endva) {
671                         pdir_pde(PTD, va) |= pgeflag;
672                         invltlb();      /* Flush non-PG_G entries. */
673                         va += NBPDR;
674                 }
675         } else {
676                 va = (vm_offset_t)btext;
677                 while (va < endva) {
678                         pte = vtopte(va);
679                         if (*pte)
680                                 *pte |= pgeflag;
681                         invltlb();      /* Flush non-PG_G entries. */
682                         va += PAGE_SIZE;
683                 }
684         }
685 }
686
687 /*
688  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
689  */
690 void
691 pmap_page_init(vm_page_t m)
692 {
693
694         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
695         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
696 }
697
698 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
699 static void *
700 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *flags, int wait)
701 {
702
703         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
704         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
705         return ((void *)kmem_alloc_contig(kernel_arena, bytes, wait, 0x0ULL,
706             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
707 }
708 #endif
709
710 /*
711  * Abuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
712  * Requirements:
713  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
714  *    are ever set, PG_V in particular.
715  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
716  *    on PAE systems.  This should be ok.
717  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
718  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
719  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
720  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
721  */
722 static vm_offset_t
723 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
724 {
725         pt_entry_t *pte;
726         vm_offset_t va;
727
728         va = *head;
729         if (va == 0)
730                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
731         pte = vtopte(va);
732         *head = *pte;
733         if (*head & PG_V)
734                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
735         *pte = 0;
736         return (va);
737 }
738
739 static void
740 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
741 {
742         pt_entry_t *pte;
743
744         if (va & PG_V)
745                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
746         pte = vtopte(va);
747         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
748         *head = va;
749 }
750
751 static void
752 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
753 {
754         int i;
755         vm_offset_t va;
756
757         *head = 0;
758         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
759                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
760                 pmap_ptelist_free(head, va);
761         }
762 }
763
764
765 /*
766  *      Initialize the pmap module.
767  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
768  *      system needs to map virtual memory.
769  */
770 void
771 pmap_init(void)
772 {
773         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
774         vm_page_t mpte;
775         vm_size_t s;
776         int i, pv_npg;
777
778         /*
779          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
780          * page table pages.
781          */ 
782         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
783                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + (i << PAGE_SHIFT));
784                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
785                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
786                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
787                 mpte->pindex = i + KPTDI;
788                 mpte->phys_addr = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
789         }
790
791         /*
792          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
793          * high water mark so that the system can recover from excessive
794          * numbers of pv entries.
795          */
796         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
797         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
798         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
799         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
800         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
801
802         /*
803          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
804          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
805          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
806          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
807          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
808          * include at least one feature that is only supported by older Intel
809          * or newer AMD processors.
810          */
811         if (vm_guest != VM_GUEST_NO && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
812             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
813             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
814             AMDID2_FMA4)) == 0)
815                 workaround_erratum383 = 1;
816
817         /*
818          * Are large page mappings supported and enabled?
819          */
820         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
821         if (pseflag == 0)
822                 pg_ps_enabled = 0;
823         else if (pg_ps_enabled) {
824                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
825                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
826                 pagesizes[1] = NBPDR;
827         }
828
829         /*
830          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
831          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
832          */
833         pv_npg = trunc_4mpage(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end -
834             PAGE_SIZE) / NBPDR + 1;
835
836         /*
837          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
838          */
839         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
840         s = round_page(s);
841         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
842             M_WAITOK | M_ZERO);
843         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
844                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
845
846         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
847         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
848         if (pv_chunkbase == NULL)
849                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
850         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
851 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
852         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
853             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
854             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
855         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
856 #endif
857
858         pmap_initialized = 1;
859         if (!bootverbose)
860                 return;
861         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
862                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
863                 if (ppim->va == 0)
864                         continue;
865                 printf("PPIM %u: PA=%#jx, VA=%#x, size=%#x, mode=%#x\n", i,
866                     (uintmax_t)ppim->pa, ppim->va, ppim->sz, ppim->mode);
867         }
868 }
869
870
871 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
872         "Max number of PV entries");
873 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
874         "Page share factor per proc");
875
876 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
877     "2/4MB page mapping counters");
878
879 static u_long pmap_pde_demotions;
880 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
881     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
882
883 static u_long pmap_pde_mappings;
884 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
885     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
886
887 static u_long pmap_pde_p_failures;
888 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
889     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
890
891 static u_long pmap_pde_promotions;
892 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
893     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
894
895 /***************************************************
896  * Low level helper routines.....
897  ***************************************************/
898
899 /*
900  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
901  * caching mode.
902  */
903 int
904 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
905 {
906         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
907
908         if (mode < 0 || mode >= PAT_INDEX_SIZE || pat_index[mode] < 0)
909                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
910
911         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
912         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
913
914         /* Map the caching mode to a PAT index. */
915         pat_idx = pat_index[mode];
916
917         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
918         cache_bits = 0;
919         if (pat_idx & 0x4)
920                 cache_bits |= pat_flag;
921         if (pat_idx & 0x2)
922                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
923         if (pat_idx & 0x1)
924                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
925         return (cache_bits);
926 }
927
928 /*
929  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
930  */
931 static void
932 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
933 {
934         pd_entry_t *pde;
935         pmap_t pmap;
936         boolean_t PTD_updated;
937
938         PTD_updated = FALSE;
939         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
940         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
941                 if ((pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] &
942                     PG_FRAME))
943                         PTD_updated = TRUE;
944                 pde = pmap_pde(pmap, va);
945                 pde_store(pde, newpde);
946         }
947         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
948         KASSERT(PTD_updated,
949             ("pmap_kenter_pde: current page table is not in allpmaps"));
950 }
951
952 /*
953  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
954  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
955  * calling processor's TLB is affected.
956  *
957  * The calling thread must be pinned to a processor.
958  */
959 static void
960 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
961 {
962         u_long cr4;
963
964         if ((newpde & PG_PS) == 0)
965                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
966                 invlpg(va);
967         else if ((newpde & PG_G) == 0)
968                 /*
969                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
970                  * because there are too many to flush individually.
971                  */
972                 invltlb();
973         else {
974                 /*
975                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB,
976                  * including any global (PG_G) mappings.
977                  */
978                 cr4 = rcr4();
979                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
980                 /*
981                  * Although preemption at this point could be detrimental to
982                  * performance, it would not lead to an error.  PG_G is simply
983                  * ignored if CR4.PGE is clear.  Moreover, in case this block
984                  * is re-entered, the load_cr4() either above or below will
985                  * modify CR4.PGE flushing the TLB.
986                  */
987                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
988         }
989 }
990
991 void
992 invltlb_glob(void)
993 {
994         uint64_t cr4;
995
996         if (pgeflag == 0) {
997                 invltlb();
998         } else {
999                 cr4 = rcr4();
1000                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
1001                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
1002         }
1003 }
1004
1005
1006 #ifdef SMP
1007 /*
1008  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
1009  *
1010  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
1011  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
1012  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
1013  * processor could cache an old, pre-update entry without being
1014  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
1015  * active on another processor after its pm_active field is checked by
1016  * one of the following functions but before a store updating the page
1017  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
1018  * processor before its pm_active field is checked but due to
1019  * speculative loads one of the following functions stills reads the
1020  * pmap as inactive on the other processor.
1021  * 
1022  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
1023  * immutable.  The kernel page table is always active on every
1024  * processor.
1025  */
1026 void
1027 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1028 {
1029         cpuset_t *mask, other_cpus;
1030         u_int cpuid;
1031
1032         sched_pin();
1033         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1034                 invlpg(va);
1035                 mask = &all_cpus;
1036         } else {
1037                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1038                 other_cpus = all_cpus;
1039                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1040                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1041                         invlpg(va);
1042                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1043                 mask = &other_cpus;
1044         }
1045         smp_masked_invlpg(*mask, va);
1046         sched_unpin();
1047 }
1048
1049 /* 4k PTEs -- Chosen to exceed the total size of Broadwell L2 TLB */
1050 #define PMAP_INVLPG_THRESHOLD   (4 * 1024 * PAGE_SIZE)
1051
1052 void
1053 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1054 {
1055         cpuset_t *mask, other_cpus;
1056         vm_offset_t addr;
1057         u_int cpuid;
1058
1059         if (eva - sva >= PMAP_INVLPG_THRESHOLD) {
1060                 pmap_invalidate_all(pmap);
1061                 return;
1062         }
1063
1064         sched_pin();
1065         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1066                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1067                         invlpg(addr);
1068                 mask = &all_cpus;
1069         } else {
1070                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1071                 other_cpus = all_cpus;
1072                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1073                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1074                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1075                                 invlpg(addr);
1076                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1077                 mask = &other_cpus;
1078         }
1079         smp_masked_invlpg_range(*mask, sva, eva);
1080         sched_unpin();
1081 }
1082
1083 void
1084 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1085 {
1086         cpuset_t *mask, other_cpus;
1087         u_int cpuid;
1088
1089         sched_pin();
1090         if (pmap == kernel_pmap) {
1091                 invltlb_glob();
1092                 mask = &all_cpus;
1093         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1094                 invltlb();
1095                 mask = &all_cpus;
1096         } else {
1097                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1098                 other_cpus = all_cpus;
1099                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1100                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1101                         invltlb();
1102                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1103                 mask = &other_cpus;
1104         }
1105         smp_masked_invltlb(*mask, pmap);
1106         sched_unpin();
1107 }
1108
1109 void
1110 pmap_invalidate_cache(void)
1111 {
1112
1113         sched_pin();
1114         wbinvd();
1115         smp_cache_flush();
1116         sched_unpin();
1117 }
1118
1119 struct pde_action {
1120         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1121         vm_offset_t va;
1122         pd_entry_t *pde;
1123         pd_entry_t newpde;
1124         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1125 };
1126
1127 static void
1128 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1129 {
1130         struct pde_action *act = arg;
1131         pd_entry_t *pde;
1132         pmap_t pmap;
1133
1134         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1135
1136                 /*
1137                  * Elsewhere, this operation requires allpmaps_lock for
1138                  * synchronization.  Here, it does not because it is being
1139                  * performed in the context of an all_cpus rendezvous.
1140                  */
1141                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1142                         pde = pmap_pde(pmap, act->va);
1143                         pde_store(pde, act->newpde);
1144                 }
1145         }
1146 }
1147
1148 static void
1149 pmap_update_pde_user(void *arg)
1150 {
1151         struct pde_action *act = arg;
1152
1153         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1154                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1155 }
1156
1157 static void
1158 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1159 {
1160         struct pde_action *act = arg;
1161
1162         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1163                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1164 }
1165
1166 /*
1167  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1168  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1169  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1170  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1171  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1172  * hardware error.
1173  */
1174 static void
1175 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1176 {
1177         struct pde_action act;
1178         cpuset_t active, other_cpus;
1179         u_int cpuid;
1180
1181         sched_pin();
1182         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1183         other_cpus = all_cpus;
1184         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1185         if (pmap == kernel_pmap)
1186                 active = all_cpus;
1187         else
1188                 active = pmap->pm_active;
1189         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1190                 act.store = cpuid;
1191                 act.invalidate = active;
1192                 act.va = va;
1193                 act.pde = pde;
1194                 act.newpde = newpde;
1195                 CPU_SET(cpuid, &active);
1196                 smp_rendezvous_cpus(active,
1197                     smp_no_rendezvous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1198                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1199                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1200         } else {
1201                 if (pmap == kernel_pmap)
1202                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1203                 else
1204                         pde_store(pde, newpde);
1205                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1206                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1207         }
1208         sched_unpin();
1209 }
1210 #else /* !SMP */
1211 /*
1212  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1213  * We inline these within pmap.c for speed.
1214  */
1215 PMAP_INLINE void
1216 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1217 {
1218
1219         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1220                 invlpg(va);
1221 }
1222
1223 PMAP_INLINE void
1224 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1225 {
1226         vm_offset_t addr;
1227
1228         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1229                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1230                         invlpg(addr);
1231 }
1232
1233 PMAP_INLINE void
1234 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1235 {
1236
1237         if (pmap == kernel_pmap)
1238                 invltlb_glob();
1239         else if (!CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1240                 invltlb();
1241 }
1242
1243 PMAP_INLINE void
1244 pmap_invalidate_cache(void)
1245 {
1246
1247         wbinvd();
1248 }
1249
1250 static void
1251 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1252 {
1253
1254         if (pmap == kernel_pmap)
1255                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1256         else
1257                 pde_store(pde, newpde);
1258         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1259                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1260 }
1261 #endif /* !SMP */
1262
1263 static void
1264 pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1265 {
1266
1267         /*
1268          * When the PDE has PG_PROMOTED set, the 2- or 4MB page mapping was
1269          * created by a promotion that did not invalidate the 512 or 1024 4KB
1270          * page mappings that might exist in the TLB.  Consequently, at this
1271          * point, the TLB may hold both 4KB and 2- or 4MB page mappings for
1272          * the address range [va, va + NBPDR).  Therefore, the entire range
1273          * must be invalidated here.  In contrast, when PG_PROMOTED is clear,
1274          * the TLB will not hold any 4KB page mappings for the address range
1275          * [va, va + NBPDR), and so a single INVLPG suffices to invalidate the
1276          * 2- or 4MB page mapping from the TLB.
1277          */
1278         if ((pde & PG_PROMOTED) != 0)
1279                 pmap_invalidate_range(pmap, va, va + NBPDR - 1);
1280         else
1281                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
1282 }
1283
1284 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1285
1286 void
1287 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, boolean_t force)
1288 {
1289
1290         if (force) {
1291                 sva &= ~(vm_offset_t)(cpu_clflush_line_size - 1);
1292         } else {
1293                 KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1294                     ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1295                 KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1296                     ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1297         }
1298
1299         if ((cpu_feature & CPUID_SS) != 0 && !force)
1300                 ; /* If "Self Snoop" is supported and allowed, do nothing. */
1301         else if ((cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0 &&
1302             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1303 #ifdef DEV_APIC
1304                 /*
1305                  * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1306                  * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1307                  * range.  The local APIC is always uncached, so we
1308                  * don't need to flush for that range anyway.
1309                  */
1310                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1311                         return;
1312 #endif
1313                 /*
1314                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the sfence
1315                  * instruction to insure that previous stores are
1316                  * included in the write-back.  The processor
1317                  * propagates flush to other processors in the cache
1318                  * coherence domain.
1319                  */
1320                 sfence();
1321                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1322                         clflushopt(sva);
1323                 sfence();
1324         } else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1325             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1326 #ifdef DEV_APIC
1327                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1328                         return;
1329 #endif
1330                 /*
1331                  * Writes are ordered by CLFLUSH on Intel CPUs.
1332                  */
1333                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1334                         mfence();
1335                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1336                         clflush(sva);
1337                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1338                         mfence();
1339         } else {
1340
1341                 /*
1342                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1343                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1344                  * Globally invalidate cache.
1345                  */
1346                 pmap_invalidate_cache();
1347         }
1348 }
1349
1350 void
1351 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1352 {
1353         int i;
1354
1355         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1356             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
1357                 pmap_invalidate_cache();
1358         } else {
1359                 for (i = 0; i < count; i++)
1360                         pmap_flush_page(pages[i]);
1361         }
1362 }
1363
1364 /*
1365  * Are we current address space or kernel?
1366  */
1367 static __inline int
1368 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1369 {
1370
1371         return (pmap == kernel_pmap || pmap ==
1372             vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace));
1373 }
1374
1375 /*
1376  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1377  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1378  */
1379 pt_entry_t *
1380 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1381 {
1382         pd_entry_t newpf;
1383         pd_entry_t *pde;
1384
1385         pde = pmap_pde(pmap, va);
1386         if (*pde & PG_PS)
1387                 return (pde);
1388         if (*pde != 0) {
1389                 /* are we current address space or kernel? */
1390                 if (pmap_is_current(pmap))
1391                         return (vtopte(va));
1392                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1393                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1394                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1395                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1396                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1397                 }
1398                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1399         }
1400         return (NULL);
1401 }
1402
1403 /*
1404  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1405  * being NULL.
1406  */
1407 static __inline void
1408 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1409 {
1410
1411         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1412                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1413 }
1414
1415 /*
1416  * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses to the
1417  * corresponding pages is subject to the situation described in the "AMD64
1418  * Architecture Programmer's Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23,
1419  * "7.3.1 Special Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG
1420  * right after modifying the PTE bits is crucial.
1421  */
1422 static __inline void
1423 invlcaddr(void *caddr)
1424 {
1425
1426         invlpg((u_int)caddr);
1427 }
1428
1429 /*
1430  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1431  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1432  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1433  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1434  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1435  *
1436  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1437  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1438  */
1439 static pt_entry_t *
1440 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1441 {
1442         pd_entry_t newpf;
1443         pd_entry_t *pde;
1444
1445         pde = pmap_pde(pmap, va);
1446         if (*pde & PG_PS)
1447                 return (pde);
1448         if (*pde != 0) {
1449                 /* are we current address space or kernel? */
1450                 if (pmap_is_current(pmap))
1451                         return (vtopte(va));
1452                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1453                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1454                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1455                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1456                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1457 #ifdef SMP
1458                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1459 #endif
1460                         invlcaddr(PADDR1);
1461                         PMAP1changed++;
1462                 } else
1463 #ifdef SMP
1464                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1465                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1466                         invlcaddr(PADDR1);
1467                         PMAP1changedcpu++;
1468                 } else
1469 #endif
1470                         PMAP1unchanged++;
1471                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1472         }
1473         return (0);
1474 }
1475
1476 /*
1477  *      Routine:        pmap_extract
1478  *      Function:
1479  *              Extract the physical page address associated
1480  *              with the given map/virtual_address pair.
1481  */
1482 vm_paddr_t 
1483 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1484 {
1485         vm_paddr_t rtval;
1486         pt_entry_t *pte;
1487         pd_entry_t pde;
1488
1489         rtval = 0;
1490         PMAP_LOCK(pmap);
1491         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1492         if (pde != 0) {
1493                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1494                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1495                 else {
1496                         pte = pmap_pte(pmap, va);
1497                         rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1498                         pmap_pte_release(pte);
1499                 }
1500         }
1501         PMAP_UNLOCK(pmap);
1502         return (rtval);
1503 }
1504
1505 /*
1506  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1507  *      Function:
1508  *              Atomically extract and hold the physical page
1509  *              with the given pmap and virtual address pair
1510  *              if that mapping permits the given protection.
1511  */
1512 vm_page_t
1513 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1514 {
1515         pd_entry_t pde;
1516         pt_entry_t pte, *ptep;
1517         vm_page_t m;
1518         vm_paddr_t pa;
1519
1520         pa = 0;
1521         m = NULL;
1522         PMAP_LOCK(pmap);
1523 retry:
1524         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1525         if (pde != 0) {
1526                 if (pde & PG_PS) {
1527                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1528                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1529                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1530                                         goto retry;
1531                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1532                                     (va & PDRMASK));
1533                                 vm_page_hold(m);
1534                         }
1535                 } else {
1536                         ptep = pmap_pte(pmap, va);
1537                         pte = *ptep;
1538                         pmap_pte_release(ptep);
1539                         if (pte != 0 &&
1540                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1541                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1542                                     &pa))
1543                                         goto retry;
1544                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1545                                 vm_page_hold(m);
1546                         }
1547                 }
1548         }
1549         PA_UNLOCK_COND(pa);
1550         PMAP_UNLOCK(pmap);
1551         return (m);
1552 }
1553
1554 /***************************************************
1555  * Low level mapping routines.....
1556  ***************************************************/
1557
1558 /*
1559  * Add a wired page to the kva.
1560  * Note: not SMP coherent.
1561  *
1562  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1563  */
1564 PMAP_INLINE void 
1565 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1566 {
1567         pt_entry_t *pte;
1568
1569         pte = vtopte(va);
1570         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1571 }
1572
1573 static __inline void
1574 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1575 {
1576         pt_entry_t *pte;
1577
1578         pte = vtopte(va);
1579         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1580 }
1581
1582 /*
1583  * Remove a page from the kernel pagetables.
1584  * Note: not SMP coherent.
1585  *
1586  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1587  */
1588 PMAP_INLINE void
1589 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1590 {
1591         pt_entry_t *pte;
1592
1593         pte = vtopte(va);
1594         pte_clear(pte);
1595 }
1596
1597 /*
1598  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1599  *      virtual address space.
1600  *
1601  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1602  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1603  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1604  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1605  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1606  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1607  *      region.
1608  */
1609 vm_offset_t
1610 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1611 {
1612         vm_offset_t va, sva;
1613         vm_paddr_t superpage_offset;
1614         pd_entry_t newpde;
1615
1616         va = *virt;
1617         /*
1618          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1619          * least one superpage mapping to be created?
1620          */ 
1621         superpage_offset = start & PDRMASK;
1622         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1623                 /*
1624                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1625                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1626                  */
1627                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1628                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1629                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1630                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1631         }
1632         sva = va;
1633         while (start < end) {
1634                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1635                     pseflag) {
1636                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1637                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1638                         newpde = start | PG_PS | pgeflag | PG_RW | PG_V;
1639                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1640                         va += NBPDR;
1641                         start += NBPDR;
1642                 } else {
1643                         pmap_kenter(va, start);
1644                         va += PAGE_SIZE;
1645                         start += PAGE_SIZE;
1646                 }
1647         }
1648         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1649         *virt = va;
1650         return (sva);
1651 }
1652
1653
1654 /*
1655  * Add a list of wired pages to the kva
1656  * this routine is only used for temporary
1657  * kernel mappings that do not need to have
1658  * page modification or references recorded.
1659  * Note that old mappings are simply written
1660  * over.  The page *must* be wired.
1661  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1662  */
1663 void
1664 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1665 {
1666         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1667         vm_page_t m;
1668
1669         oldpte = 0;
1670         pte = vtopte(sva);
1671         endpte = pte + count;
1672         while (pte < endpte) {
1673                 m = *ma++;
1674                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
1675                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1676                         oldpte |= *pte;
1677                         pte_store(pte, pa | pgeflag | PG_RW | PG_V);
1678                 }
1679                 pte++;
1680         }
1681         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1682                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1683                     PAGE_SIZE);
1684 }
1685
1686 /*
1687  * This routine tears out page mappings from the
1688  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1689  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1690  */
1691 void
1692 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1693 {
1694         vm_offset_t va;
1695
1696         va = sva;
1697         while (count-- > 0) {
1698                 pmap_kremove(va);
1699                 va += PAGE_SIZE;
1700         }
1701         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1702 }
1703
1704 /***************************************************
1705  * Page table page management routines.....
1706  ***************************************************/
1707 static __inline void
1708 pmap_free_zero_pages(struct spglist *free)
1709 {
1710         vm_page_t m;
1711         int count;
1712
1713         for (count = 0; (m = SLIST_FIRST(free)) != NULL; count++) {
1714                 SLIST_REMOVE_HEAD(free, plinks.s.ss);
1715                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1716                 vm_page_free_toq(m);
1717         }
1718         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, count);
1719 }
1720
1721 /*
1722  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1723  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1724  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1725  */
1726 static __inline void
1727 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1728     boolean_t set_PG_ZERO)
1729 {
1730
1731         if (set_PG_ZERO)
1732                 m->flags |= PG_ZERO;
1733         else
1734                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1735         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1736 }
1737
1738 /*
1739  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1740  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1741  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1742  * ordered by this virtual address range.
1743  */
1744 static __inline int
1745 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1746 {
1747
1748         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1749         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
1750 }
1751
1752 /*
1753  * Removes the page table page mapping the specified virtual address from the
1754  * specified pmap's collection of idle page table pages, and returns it.
1755  * Otherwise, returns NULL if there is no page table page corresponding to the
1756  * specified virtual address.
1757  */
1758 static __inline vm_page_t
1759 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1760 {
1761
1762         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1763         return (vm_radix_remove(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1764 }
1765
1766 /*
1767  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1768  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1769  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1770  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1771  */
1772 static inline boolean_t
1773 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1774 {
1775
1776         --m->wire_count;
1777         if (m->wire_count == 0) {
1778                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1779                 return (TRUE);
1780         } else
1781                 return (FALSE);
1782 }
1783
1784 static void
1785 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1786 {
1787         vm_offset_t pteva;
1788
1789         /*
1790          * unmap the page table page
1791          */
1792         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1793         --pmap->pm_stats.resident_count;
1794
1795         /*
1796          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1797          * take effect immediately.
1798          */
1799         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1800         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1801
1802         /* 
1803          * Put page on a list so that it is released after
1804          * *ALL* TLB shootdown is done
1805          */
1806         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1807 }
1808
1809 /*
1810  * After removing a page table entry, this routine is used to
1811  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1812  */
1813 static int
1814 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
1815 {
1816         pd_entry_t ptepde;
1817         vm_page_t mpte;
1818
1819         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1820                 return (0);
1821         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1822         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1823         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
1824 }
1825
1826 /*
1827  * Initialize the pmap for the swapper process.
1828  */
1829 void
1830 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1831 {
1832
1833         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1834         /*
1835          * Since the page table directory is shared with the kernel pmap,
1836          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
1837          * not need to be inserted into that list.
1838          */
1839         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1840 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1841         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1842 #endif
1843         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1844         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1845         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1846         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1847         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1848 }
1849
1850 /*
1851  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1852  * such as one in a vmspace structure.
1853  */
1854 int
1855 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1856 {
1857         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1858         vm_paddr_t pa;
1859         int i;
1860
1861         /*
1862          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1863          * page directory table.
1864          */
1865         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1866                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
1867                 if (pmap->pm_pdir == NULL)
1868                         return (0);
1869 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1870                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1871                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1872                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1873                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1874                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1875                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1876 #endif
1877                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
1878         }
1879         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
1880             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
1881
1882         /*
1883          * allocate the page directory page(s)
1884          */
1885         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
1886                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1887                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1888                 if (m == NULL)
1889                         VM_WAIT;
1890                 else {
1891                         ptdpg[i++] = m;
1892                 }
1893         }
1894
1895         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1896
1897         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1898                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1899                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
1900
1901         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1902         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1903         /* Copy the kernel page table directory entries. */
1904         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1905         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1906
1907         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1908         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1909                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]);
1910                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1911 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1912                 pmap->pm_pdpt[i] = pa | PG_V;
1913 #endif
1914         }
1915
1916         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1917         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1918         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1919
1920         return (1);
1921 }
1922
1923 /*
1924  * this routine is called if the page table page is not
1925  * mapped correctly.
1926  */
1927 static vm_page_t
1928 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags)
1929 {
1930         vm_paddr_t ptepa;
1931         vm_page_t m;
1932
1933         /*
1934          * Allocate a page table page.
1935          */
1936         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1937             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1938                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
1939                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1940                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1941                         VM_WAIT;
1942                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1943                         PMAP_LOCK(pmap);
1944                 }
1945
1946                 /*
1947                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1948                  * page may have been allocated.
1949                  */
1950                 return (NULL);
1951         }
1952         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1953                 pmap_zero_page(m);
1954
1955         /*
1956          * Map the pagetable page into the process address space, if
1957          * it isn't already there.
1958          */
1959
1960         pmap->pm_stats.resident_count++;
1961
1962         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1963         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1964                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1965
1966         return (m);
1967 }
1968
1969 static vm_page_t
1970 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
1971 {
1972         u_int ptepindex;
1973         pd_entry_t ptepa;
1974         vm_page_t m;
1975
1976         /*
1977          * Calculate pagetable page index
1978          */
1979         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1980 retry:
1981         /*
1982          * Get the page directory entry
1983          */
1984         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1985
1986         /*
1987          * This supports switching from a 4MB page to a
1988          * normal 4K page.
1989          */
1990         if (ptepa & PG_PS) {
1991                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
1992                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1993         }
1994
1995         /*
1996          * If the page table page is mapped, we just increment the
1997          * hold count, and activate it.
1998          */
1999         if (ptepa) {
2000                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
2001                 m->wire_count++;
2002         } else {
2003                 /*
2004                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
2005                  * been deallocated. 
2006                  */
2007                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
2008                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
2009                         goto retry;
2010         }
2011         return (m);
2012 }
2013
2014
2015 /***************************************************
2016 * Pmap allocation/deallocation routines.
2017  ***************************************************/
2018
2019 /*
2020  * Release any resources held by the given physical map.
2021  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2022  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2023  */
2024 void
2025 pmap_release(pmap_t pmap)
2026 {
2027         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
2028         int i;
2029
2030         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2031             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2032             pmap->pm_stats.resident_count));
2033         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2034             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2035         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
2036             ("releasing active pmap %p", pmap));
2037
2038         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2039         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
2040         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2041
2042         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2043                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] &
2044                     PG_FRAME);
2045
2046         bzero(pmap->pm_pdir + PTDPTDI, (nkpt + NPGPTD) *
2047             sizeof(*pmap->pm_pdir));
2048
2049         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2050
2051         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2052                 m = ptdpg[i];
2053 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2054                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2055                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2056 #endif
2057                 m->wire_count--;
2058                 vm_page_free_zero(m);
2059         }
2060         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, NPGPTD);
2061 }
2062
2063 static int
2064 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2065 {
2066         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2067
2068         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2069 }
2070 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2071     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2072
2073 static int
2074 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2075 {
2076         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2077
2078         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2079 }
2080 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2081     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2082
2083 /*
2084  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2085  */
2086 void
2087 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2088 {
2089         vm_paddr_t ptppaddr;
2090         vm_page_t nkpg;
2091         pd_entry_t newpdir;
2092
2093         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2094         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2095         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2096                 addr = kernel_map->max_offset;
2097         while (kernel_vm_end < addr) {
2098                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2099                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2100                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2101                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2102                                 break;
2103                         }
2104                         continue;
2105                 }
2106
2107                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2108                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2109                     VM_ALLOC_ZERO);
2110                 if (nkpg == NULL)
2111                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2112
2113                 nkpt++;
2114
2115                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2116                         pmap_zero_page(nkpg);
2117                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2118                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2119                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = pgeflag | newpdir;
2120
2121                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2122                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2123                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2124                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2125                         break;
2126                 }
2127         }
2128 }
2129
2130
2131 /***************************************************
2132  * page management routines.
2133  ***************************************************/
2134
2135 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2136 CTASSERT(_NPCM == 11);
2137 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2138
2139 static __inline struct pv_chunk *
2140 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2141 {
2142
2143         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2144 }
2145
2146 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2147
2148 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2149 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2150
2151 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2152         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2153         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2154         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2155         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2156 };
2157
2158 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2159         "Current number of pv entries");
2160
2161 #ifdef PV_STATS
2162 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2163
2164 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2165         "Current number of pv entry chunks");
2166 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2167         "Current number of pv entry chunks allocated");
2168 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2169         "Current number of pv entry chunks frees");
2170 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2171         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2172
2173 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2174 static int pv_entry_spare;
2175
2176 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2177         "Current number of pv entry frees");
2178 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2179         "Current number of pv entry allocs");
2180 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2181         "Current number of spare pv entries");
2182 #endif
2183
2184 /*
2185  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2186  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2187  * another pv entry chunk.
2188  */
2189 static vm_page_t
2190 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2191 {
2192         struct pch newtail;
2193         struct pv_chunk *pc;
2194         struct md_page *pvh;
2195         pd_entry_t *pde;
2196         pmap_t pmap;
2197         pt_entry_t *pte, tpte;
2198         pv_entry_t pv;
2199         vm_offset_t va;
2200         vm_page_t m, m_pc;
2201         struct spglist free;
2202         uint32_t inuse;
2203         int bit, field, freed;
2204
2205         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2206         pmap = NULL;
2207         m_pc = NULL;
2208         SLIST_INIT(&free);
2209         TAILQ_INIT(&newtail);
2210         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2211             SLIST_EMPTY(&free))) {
2212                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2213                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2214                         if (pmap != NULL) {
2215                                 pmap_invalidate_all(pmap);
2216                                 if (pmap != locked_pmap)
2217                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2218                         }
2219                         pmap = pc->pc_pmap;
2220                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2221                         if (pmap > locked_pmap)
2222                                 PMAP_LOCK(pmap);
2223                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2224                                 pmap = NULL;
2225                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2226                                 continue;
2227                         }
2228                 }
2229
2230                 /*
2231                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2232                  */
2233                 freed = 0;
2234                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2235                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2236                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2237                                 bit = bsfl(inuse);
2238                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2239                                 va = pv->pv_va;
2240                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2241                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2242                                         continue;
2243                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2244                                 tpte = *pte;
2245                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2246                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2247                                 pmap_pte_release(pte);
2248                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2249                                         continue;
2250                                 KASSERT(tpte != 0,
2251                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2252                                     pmap, va));
2253                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2254                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2255                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2256                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2257                                         vm_page_dirty(m);
2258                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2259                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2260                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2261                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2262                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2263                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2264                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2265                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2266                                                     PGA_WRITEABLE);
2267                                         }
2268                                 }
2269                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2270                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2271                                 freed++;
2272                         }
2273                 }
2274                 if (freed == 0) {
2275                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2276                         continue;
2277                 }
2278                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2279                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2280                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2281                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2282                 pv_entry_count -= freed;
2283                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2284                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2285                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2286                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2287                                     pc_list);
2288                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2289
2290                                 /*
2291                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2292                                  * sufficient.
2293                                  */
2294                                 if (pmap == locked_pmap)
2295                                         goto out;
2296                                 break;
2297                         }
2298                 if (field == _NPCM) {
2299                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2300                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2301                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2302                         /* Entire chunk is free; return it. */
2303                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2304                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2305                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2306                         break;
2307                 }
2308         }
2309 out:
2310         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2311         if (pmap != NULL) {
2312                 pmap_invalidate_all(pmap);
2313                 if (pmap != locked_pmap)
2314                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2315         }
2316         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2317                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2318                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2319                 /* Recycle a freed page table page. */
2320                 m_pc->wire_count = 1;
2321         }
2322         pmap_free_zero_pages(&free);
2323         return (m_pc);
2324 }
2325
2326 /*
2327  * free the pv_entry back to the free list
2328  */
2329 static void
2330 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2331 {
2332         struct pv_chunk *pc;
2333         int idx, field, bit;
2334
2335         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2336         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2337         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2338         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2339         pv_entry_count--;
2340         pc = pv_to_chunk(pv);
2341         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2342         field = idx / 32;
2343         bit = idx % 32;
2344         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2345         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2346                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2347                         /*
2348                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2349                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2350                          */
2351                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2352                             pc)) {
2353                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2354                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2355                                     pc_list);
2356                         }
2357                         return;
2358                 }
2359         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2360         free_pv_chunk(pc);
2361 }
2362
2363 static void
2364 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2365 {
2366         vm_page_t m;
2367
2368         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2369         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2370         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2371         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2372         /* entire chunk is free, return it */
2373         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2374         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2375         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
2376         vm_page_free(m);
2377         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2378 }
2379
2380 /*
2381  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2382  * when needed.
2383  */
2384 static pv_entry_t
2385 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2386 {
2387         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2388         static struct timeval lastprint;
2389         int bit, field;
2390         pv_entry_t pv;
2391         struct pv_chunk *pc;
2392         vm_page_t m;
2393
2394         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2395         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2396         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2397         pv_entry_count++;
2398         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2399                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2400                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2401                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2402                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2403 retry:
2404         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2405         if (pc != NULL) {
2406                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2407                         if (pc->pc_map[field]) {
2408                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2409                                 break;
2410                         }
2411                 }
2412                 if (field < _NPCM) {
2413                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2414                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2415                         /* If this was the last item, move it to tail */
2416                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2417                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2418                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2419                                         return (pv);    /* not full, return */
2420                                 }
2421                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2422                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2423                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2424                         return (pv);
2425                 }
2426         }
2427         /*
2428          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2429          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2430          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2431          */
2432         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2433             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2434                 if (try) {
2435                         pv_entry_count--;
2436                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2437                         return (NULL);
2438                 }
2439                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2440                 if (m == NULL)
2441                         goto retry;
2442         }
2443         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2444         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2445         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2446         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2447         pc->pc_pmap = pmap;
2448         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2449         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2450                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2451         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2452         pv = &pc->pc_pventry[0];
2453         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2454         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2455         return (pv);
2456 }
2457
2458 static __inline pv_entry_t
2459 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2460 {
2461         pv_entry_t pv;
2462
2463         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2464         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2465                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2466                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2467                         break;
2468                 }
2469         }
2470         return (pv);
2471 }
2472
2473 static void
2474 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2475 {
2476         struct md_page *pvh;
2477         pv_entry_t pv;
2478         vm_offset_t va_last;
2479         vm_page_t m;
2480
2481         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2482         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2483             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2484
2485         /*
2486          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2487          * page's pv list.
2488          */
2489         pvh = pa_to_pvh(pa);
2490         va = trunc_4mpage(va);
2491         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2492         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2493         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2494         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2495         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2496         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2497         do {
2498                 m++;
2499                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2500                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2501                 va += PAGE_SIZE;
2502                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2503         } while (va < va_last);
2504 }
2505
2506 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2507 static void
2508 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2509 {
2510         struct md_page *pvh;
2511         pv_entry_t pv;
2512         vm_offset_t va_last;
2513         vm_page_t m;
2514
2515         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2516         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2517             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2518
2519         /*
2520          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2521          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2522          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2523          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2524          * removes one of the mappings that is being promoted.
2525          */
2526         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2527         va = trunc_4mpage(va);
2528         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2529         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2530         pvh = pa_to_pvh(pa);
2531         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2532         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2533         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2534         do {
2535                 m++;
2536                 va += PAGE_SIZE;
2537                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2538         } while (va < va_last);
2539 }
2540 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
2541
2542 static void
2543 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2544 {
2545         pv_entry_t pv;
2546
2547         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2548         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2549         free_pv_entry(pmap, pv);
2550 }
2551
2552 static void
2553 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2554 {
2555         struct md_page *pvh;
2556
2557         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2558         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2559         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2560                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2561                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2562                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2563         }
2564 }
2565
2566 /*
2567  * Create a pv entry for page at pa for
2568  * (pmap, va).
2569  */
2570 static void
2571 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2572 {
2573         pv_entry_t pv;
2574
2575         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2576         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2577         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2578         pv->pv_va = va;
2579         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2580 }
2581
2582 /*
2583  * Conditionally create a pv entry.
2584  */
2585 static boolean_t
2586 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2587 {
2588         pv_entry_t pv;
2589
2590         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2591         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2592         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2593             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2594                 pv->pv_va = va;
2595                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2596                 return (TRUE);
2597         } else
2598                 return (FALSE);
2599 }
2600
2601 /*
2602  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2603  */
2604 static boolean_t
2605 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2606 {
2607         struct md_page *pvh;
2608         pv_entry_t pv;
2609
2610         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2611         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2612             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2613                 pv->pv_va = va;
2614                 pvh = pa_to_pvh(pa);
2615                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2616                 return (TRUE);
2617         } else
2618                 return (FALSE);
2619 }
2620
2621 /*
2622  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2623  */
2624 static void
2625 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2626 {
2627         pt_entry_t *pte;
2628
2629         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2630                 *pte = newpte;  
2631                 newpte += PAGE_SIZE;
2632         }
2633 }
2634
2635 /*
2636  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2637  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2638  */
2639 static boolean_t
2640 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2641 {
2642         pd_entry_t newpde, oldpde;
2643         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2644         vm_paddr_t mptepa;
2645         vm_page_t mpte;
2646         struct spglist free;
2647         vm_offset_t sva;
2648
2649         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2650         oldpde = *pde;
2651         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2652             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2653         if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va)) ==
2654             NULL) {
2655                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2656                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2657                     " is missing"));
2658
2659                 /*
2660                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2661                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2662                  * allocation of the new page table page fails.
2663                  */
2664                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2665                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2666                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2667                         SLIST_INIT(&free);
2668                         sva = trunc_4mpage(va);
2669                         pmap_remove_pde(pmap, pde, sva, &free);
2670                         if ((oldpde & PG_G) == 0)
2671                                 pmap_invalidate_pde_page(pmap, sva, oldpde);
2672                         pmap_free_zero_pages(&free);
2673                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2674                             " in pmap %p", va, pmap);
2675                         return (FALSE);
2676                 }
2677                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2678                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2679         }
2680         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2681
2682         /*
2683          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2684          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2685          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2686          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2687          */
2688         if (va >= KERNBASE)
2689                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2690         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2691                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2692                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2693 #ifdef SMP
2694                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2695 #endif
2696                         invlcaddr(PADDR1);
2697                         PMAP1changed++;
2698                 } else
2699 #ifdef SMP
2700                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2701                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2702                         invlcaddr(PADDR1);
2703                         PMAP1changedcpu++;
2704                 } else
2705 #endif
2706                         PMAP1unchanged++;
2707                 firstpte = PADDR1;
2708         } else {
2709                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2710                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2711                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2712                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2713                 }
2714                 firstpte = PADDR2;
2715         }
2716         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2717         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2718             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2719         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2720             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2721         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2722         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2723                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2724
2725         /*
2726          * If the page table page is new, initialize it.
2727          */
2728         if (mpte->wire_count == 1) {
2729                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2730                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2731         }
2732         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2733             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2734             " addresses"));
2735
2736         /*
2737          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2738          * entries.
2739          */ 
2740         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2741                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2742         
2743         /*
2744          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2745          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2746          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2747          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2748          * the read above and the store below. 
2749          */
2750         if (workaround_erratum383)
2751                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2752         else if (pmap == kernel_pmap)
2753                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2754         else
2755                 pde_store(pde, newpde); 
2756         if (firstpte == PADDR2)
2757                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2758
2759         /*
2760          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2761          */
2762         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2763
2764         /*
2765          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2766          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2767          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2768          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2769          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2770          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2771          * the 2mpage to referencing the page table page.
2772          */
2773         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2774                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2775
2776         pmap_pde_demotions++;
2777         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2778             " in pmap %p", va, pmap);
2779         return (TRUE);
2780 }
2781
2782 /*
2783  * Removes a 2- or 4MB page mapping from the kernel pmap.
2784  */
2785 static void
2786 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2787 {
2788         pd_entry_t newpde;
2789         vm_paddr_t mptepa;
2790         vm_page_t mpte;
2791
2792         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2793         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va);
2794         if (mpte == NULL)
2795                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
2796
2797         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2798         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V;
2799
2800         /*
2801          * Initialize the page table page.
2802          */
2803         pagezero((void *)&KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))]);
2804
2805         /*
2806          * Remove the mapping.
2807          */
2808         if (workaround_erratum383)
2809                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2810         else 
2811                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2812
2813         /*
2814          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2815          */
2816         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2817 }
2818
2819 /*
2820  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2821  */
2822 static void
2823 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2824     struct spglist *free)
2825 {
2826         struct md_page *pvh;
2827         pd_entry_t oldpde;
2828         vm_offset_t eva, va;
2829         vm_page_t m, mpte;
2830
2831         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2832         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2833             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2834         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2835         if (oldpde & PG_W)
2836                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2837
2838         /*
2839          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2840          * PG_G.
2841          */
2842         if ((oldpde & PG_G) != 0)
2843                 pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
2844
2845         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2846         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2847                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2848                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2849                 eva = sva + NBPDR;
2850                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2851                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2852                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2853                                 vm_page_dirty(m);
2854                         if (oldpde & PG_A)
2855                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2856                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2857                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2858                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2859                 }
2860         }
2861         if (pmap == kernel_pmap) {
2862                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
2863         } else {
2864                 mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, sva);
2865                 if (mpte != NULL) {
2866                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2867                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2868                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2869                         mpte->wire_count = 0;
2870                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2871                 }
2872         }
2873 }
2874
2875 /*
2876  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2877  */
2878 static int
2879 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
2880     struct spglist *free)
2881 {
2882         pt_entry_t oldpte;
2883         vm_page_t m;
2884
2885         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2886         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2887         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2888         KASSERT(oldpte != 0,
2889             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
2890         if (oldpte & PG_W)
2891                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2892         /*
2893          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2894          * PG_G.
2895          */
2896         if (oldpte & PG_G)
2897                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2898         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2899         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2900                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2901                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2902                         vm_page_dirty(m);
2903                 if (oldpte & PG_A)
2904                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2905                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2906         }
2907         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2908 }
2909
2910 /*
2911  * Remove a single page from a process address space
2912  */
2913 static void
2914 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
2915 {
2916         pt_entry_t *pte;
2917
2918         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2919         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2920         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2921         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
2922                 return;
2923         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2924         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2925 }
2926
2927 /*
2928  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2929  *
2930  *      It is assumed that the start and end are properly
2931  *      rounded to the page size.
2932  */
2933 void
2934 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2935 {
2936         vm_offset_t pdnxt;
2937         pd_entry_t ptpaddr;
2938         pt_entry_t *pte;
2939         struct spglist free;
2940         int anyvalid;
2941
2942         /*
2943          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2944          */
2945         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2946                 return;
2947
2948         anyvalid = 0;
2949         SLIST_INIT(&free);
2950
2951         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2952         sched_pin();
2953         PMAP_LOCK(pmap);
2954
2955         /*
2956          * special handling of removing one page.  a very
2957          * common operation and easy to short circuit some
2958          * code.
2959          */
2960         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
2961             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2962                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
2963                 goto out;
2964         }
2965
2966         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2967                 u_int pdirindex;
2968
2969                 /*
2970                  * Calculate index for next page table.
2971                  */
2972                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2973                 if (pdnxt < sva)
2974                         pdnxt = eva;
2975                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2976                         break;
2977
2978                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2979                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2980
2981                 /*
2982                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2983                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2984                  */
2985                 if (ptpaddr == 0)
2986                         continue;
2987
2988                 /*
2989                  * Check for large page.
2990                  */
2991                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2992                         /*
2993                          * Are we removing the entire large page?  If not,
2994                          * demote the mapping and fall through.
2995                          */
2996                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
2997                                 /*
2998                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
2999                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
3000                                  */
3001                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
3002                                         anyvalid = 1;
3003                                 pmap_remove_pde(pmap,
3004                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
3005                                 continue;
3006                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
3007                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3008                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3009                                 continue;
3010                         }
3011                 }
3012
3013                 /*
3014                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3015                  * by the current page table page, or to the end of the
3016                  * range being removed.
3017                  */
3018                 if (pdnxt > eva)
3019                         pdnxt = eva;
3020
3021                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3022                     sva += PAGE_SIZE) {
3023                         if (*pte == 0)
3024                                 continue;
3025
3026                         /*
3027                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
3028                          * by pmap_remove_pte().
3029                          */
3030                         if ((*pte & PG_G) == 0)
3031                                 anyvalid = 1;
3032                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
3033                                 break;
3034                 }
3035         }
3036 out:
3037         sched_unpin();
3038         if (anyvalid)
3039                 pmap_invalidate_all(pmap);
3040         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3041         PMAP_UNLOCK(pmap);
3042         pmap_free_zero_pages(&free);
3043 }
3044
3045 /*
3046  *      Routine:        pmap_remove_all
3047  *      Function:
3048  *              Removes this physical page from
3049  *              all physical maps in which it resides.
3050  *              Reflects back modify bits to the pager.
3051  *
3052  *      Notes:
3053  *              Original versions of this routine were very
3054  *              inefficient because they iteratively called
3055  *              pmap_remove (slow...)
3056  */
3057
3058 void
3059 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3060 {
3061         struct md_page *pvh;
3062         pv_entry_t pv;
3063         pmap_t pmap;
3064         pt_entry_t *pte, tpte;
3065         pd_entry_t *pde;
3066         vm_offset_t va;
3067         struct spglist free;
3068
3069         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3070             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3071         SLIST_INIT(&free);
3072         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3073         sched_pin();
3074         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3075                 goto small_mappings;
3076         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3077         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3078                 va = pv->pv_va;
3079                 pmap = PV_PMAP(pv);
3080                 PMAP_LOCK(pmap);
3081                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3082                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3083                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3084         }
3085 small_mappings:
3086         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3087                 pmap = PV_PMAP(pv);
3088                 PMAP_LOCK(pmap);
3089                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3090                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3091                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3092                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3093                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3094                 tpte = pte_load_clear(pte);
3095                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3096                     pmap, pv->pv_va));
3097                 if (tpte & PG_W)
3098                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3099                 if (tpte & PG_A)
3100                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3101
3102                 /*
3103                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3104                  */
3105                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3106                         vm_page_dirty(m);
3107                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3108                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3109                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3110                 free_pv_entry(pmap, pv);
3111                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3112         }
3113         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3114         sched_unpin();
3115         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3116         pmap_free_zero_pages(&free);
3117 }
3118
3119 /*
3120  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3121  */
3122 static boolean_t
3123 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3124 {
3125         pd_entry_t newpde, oldpde;
3126         vm_offset_t eva, va;
3127         vm_page_t m;
3128         boolean_t anychanged;
3129
3130         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3131         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3132             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3133         anychanged = FALSE;
3134 retry:
3135         oldpde = newpde = *pde;
3136         if ((oldpde & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3137             (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3138                 eva = sva + NBPDR;
3139                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3140                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3141                         vm_page_dirty(m);
3142         }
3143         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3144                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3145 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3146         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3147                 newpde |= pg_nx;
3148 #endif
3149         if (newpde != oldpde) {
3150                 /*
3151                  * As an optimization to future operations on this PDE, clear
3152                  * PG_PROMOTED.  The impending invalidation will remove any
3153                  * lingering 4KB page mappings from the TLB.
3154                  */
3155                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde & ~PG_PROMOTED))
3156                         goto retry;
3157                 if ((oldpde & PG_G) != 0)
3158                         pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
3159                 else
3160                         anychanged = TRUE;
3161         }
3162         return (anychanged);
3163 }
3164
3165 /*
3166  *      Set the physical protection on the
3167  *      specified range of this map as requested.
3168  */
3169 void
3170 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3171 {
3172         vm_offset_t pdnxt;
3173         pd_entry_t ptpaddr;
3174         pt_entry_t *pte;
3175         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3176
3177         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
3178         if (prot == VM_PROT_NONE) {
3179                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3180                 return;
3181         }
3182
3183 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3184         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3185             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3186                 return;
3187 #else
3188         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3189                 return;
3190 #endif
3191
3192         if (pmap_is_current(pmap))
3193                 pv_lists_locked = FALSE;
3194         else {
3195                 pv_lists_locked = TRUE;
3196 resume:
3197                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3198                 sched_pin();
3199         }
3200         anychanged = FALSE;
3201
3202         PMAP_LOCK(pmap);
3203         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3204                 pt_entry_t obits, pbits;
3205                 u_int pdirindex;
3206
3207                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3208                 if (pdnxt < sva)
3209                         pdnxt = eva;
3210
3211                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3212                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3213
3214                 /*
3215                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3216                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3217                  */
3218                 if (ptpaddr == 0)
3219                         continue;
3220
3221                 /*
3222                  * Check for large page.
3223                  */
3224                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3225                         /*
3226                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3227                          * demote the mapping and fall through.
3228                          */
3229                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3230                                 /*
3231                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3232                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3233                                  */
3234                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3235                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3236                                         anychanged = TRUE;
3237                                 continue;
3238                         } else {
3239                                 if (!pv_lists_locked) {
3240                                         pv_lists_locked = TRUE;
3241                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3242                                                 if (anychanged)
3243                                                         pmap_invalidate_all(
3244                                                             pmap);
3245                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3246                                                 goto resume;
3247                                         }
3248                                         sched_pin();
3249                                 }
3250                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3251                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3252                                         /*
3253                                          * The large page mapping was
3254                                          * destroyed.
3255                                          */
3256                                         continue;
3257                                 }
3258                         }
3259                 }
3260
3261                 if (pdnxt > eva)
3262                         pdnxt = eva;
3263
3264                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3265                     sva += PAGE_SIZE) {
3266                         vm_page_t m;
3267
3268 retry:
3269                         /*
3270                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3271                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3272                          * significant 32 bits.
3273                          */
3274                         obits = pbits = *pte;
3275                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3276                                 continue;
3277
3278                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3279                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3280                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3281                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3282                                         vm_page_dirty(m);
3283                                 }
3284                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3285                         }
3286 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3287                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3288                                 pbits |= pg_nx;
3289 #endif
3290
3291                         if (pbits != obits) {
3292 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3293                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3294                                         goto retry;
3295 #else
3296                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3297                                     pbits))
3298                                         goto retry;
3299 #endif
3300                                 if (obits & PG_G)
3301                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3302                                 else
3303                                         anychanged = TRUE;
3304                         }
3305                 }
3306         }
3307         if (anychanged)
3308                 pmap_invalidate_all(pmap);
3309         if (pv_lists_locked) {
3310                 sched_unpin();
3311                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3312         }
3313         PMAP_UNLOCK(pmap);
3314 }
3315
3316 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3317 /*
3318  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3319  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3320  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3321  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3322  * mappings must have identical characteristics.
3323  *
3324  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3325  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3326  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3327  * pmap.
3328  */
3329 static void
3330 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3331 {
3332         pd_entry_t newpde;
3333         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3334         vm_offset_t oldpteva;
3335         vm_page_t mpte;
3336
3337         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3338
3339         /*
3340          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3341          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3342          * within a 2- or 4MB page.
3343          */
3344         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3345 setpde:
3346         newpde = *firstpte;
3347         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3348                 pmap_pde_p_failures++;
3349                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3350                     " in pmap %p", va, pmap);
3351                 return;
3352         }
3353         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3354                 pmap_pde_p_failures++;
3355                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3356                     " in pmap %p", va, pmap);
3357                 return;
3358         }
3359         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3360                 /*
3361                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3362                  * a TLB invalidation.
3363                  */
3364                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3365                     ~PG_RW))  
3366                         goto setpde;
3367                 newpde &= ~PG_RW;
3368         }
3369
3370         /* 
3371          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3372          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3373          * characteristics to the first PTE.
3374          */
3375         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3376         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3377 setpte:
3378                 oldpte = *pte;
3379                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3380                         pmap_pde_p_failures++;
3381                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3382                             " in pmap %p", va, pmap);
3383                         return;
3384                 }
3385                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3386                         /*
3387                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3388                          * without a TLB invalidation.
3389                          */
3390                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3391                             oldpte & ~PG_RW))
3392                                 goto setpte;
3393                         oldpte &= ~PG_RW;
3394                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3395                             (va & ~PDRMASK);
3396                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3397                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3398                 }
3399                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3400                         pmap_pde_p_failures++;
3401                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3402                             " in pmap %p", va, pmap);
3403                         return;
3404                 }
3405                 pa -= PAGE_SIZE;
3406         }
3407
3408         /*
3409          * Save the page table page in its current state until the PDE
3410          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3411          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3412          */
3413         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3414         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3415             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3416             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3417         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3418             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3419         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
3420                 pmap_pde_p_failures++;
3421                 CTR2(KTR_PMAP,
3422                     "pmap_promote_pde: failure for va %#x in pmap %p", va,
3423                     pmap);
3424                 return;
3425         }
3426
3427         /*
3428          * Promote the pv entries.
3429          */
3430         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3431                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3432
3433         /*
3434          * Propagate the PAT index to its proper position.
3435          */
3436         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3437                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3438
3439         /*
3440          * Map the superpage.
3441          */
3442         if (workaround_erratum383)
3443                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3444         else if (pmap == kernel_pmap)
3445                 pmap_kenter_pde(va, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3446         else
3447                 pde_store(pde, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3448
3449         pmap_pde_promotions++;
3450         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3451             " in pmap %p", va, pmap);
3452 }
3453 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
3454
3455 /*
3456  *      Insert the given physical page (p) at
3457  *      the specified virtual address (v) in the
3458  *      target physical map with the protection requested.
3459  *
3460  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3461  *      that the related pte can not be reclaimed.
3462  *
3463  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3464  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3465  *      insert this page into the given map NOW.
3466  */
3467 int
3468 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3469     u_int flags, int8_t psind)
3470 {
3471         pd_entry_t *pde;
3472         pt_entry_t *pte;
3473         pt_entry_t newpte, origpte;
3474         pv_entry_t pv;
3475         vm_paddr_t opa, pa;
3476         vm_page_t mpte, om;
3477         boolean_t invlva, wired;
3478
3479         va = trunc_page(va);
3480         mpte = NULL;
3481         wired = (flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0;
3482
3483         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
3484         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
3485             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)",
3486             va));
3487         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3488                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3489
3490         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3491         PMAP_LOCK(pmap);
3492         sched_pin();
3493
3494         pde = pmap_pde(pmap, va);
3495         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3496                 /*
3497                  * va is for UVA.
3498                  * In the case that a page table page is not resident,
3499                  * we are creating it here.  pmap_allocpte() handles
3500                  * demotion.
3501                  */
3502                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
3503                 if (mpte == NULL) {
3504                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3505                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
3506                         sched_unpin();
3507                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3508                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3509                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3510                 }
3511         } else {
3512                 /*
3513                  * va is for KVA, so pmap_demote_pde() will never fail
3514                  * to install a page table page.  PG_V is also
3515                  * asserted by pmap_demote_pde().
3516                  */
3517                 KASSERT(pde != NULL && (*pde & PG_V) != 0,
3518                     ("KVA %#x invalid pde pdir %#jx", va,
3519                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]));
3520                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
3521                         pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3522         }
3523         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3524
3525         /*
3526          * Page Directory table entry is not valid, which should not
3527          * happen.  We should have either allocated the page table
3528          * page or demoted the existing mapping above.
3529          */
3530         if (pte == NULL) {
3531                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3532                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3533         }
3534
3535         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3536         om = NULL;
3537         origpte = *pte;
3538         opa = origpte & PG_FRAME;
3539
3540         /*
3541          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3542          */
3543         if (origpte && (opa == pa)) {
3544                 /*
3545                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3546                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3547                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3548                  * the PT page will be also.
3549                  */
3550                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
3551                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3552                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
3553                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3554
3555                 /*
3556                  * Remove extra pte reference
3557                  */
3558                 if (mpte)
3559                         mpte->wire_count--;
3560
3561                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3562                         om = m;
3563                         pa |= PG_MANAGED;
3564                 }
3565                 goto validate;
3566         } 
3567
3568         pv = NULL;
3569
3570         /*
3571          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3572          * handle validating new mapping.
3573          */
3574         if (opa) {
3575                 if (origpte & PG_W)
3576                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3577                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3578                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3579                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3580                 }
3581                 if (mpte != NULL) {
3582                         mpte->wire_count--;
3583                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3584                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3585                              " va: 0x%x", va));
3586                 }
3587         } else
3588                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3589
3590         /*
3591          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3592          */
3593         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3594                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3595                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3596                 if (pv == NULL)
3597                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3598                 pv->pv_va = va;
3599                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3600                 pa |= PG_MANAGED;
3601         } else if (pv != NULL)
3602                 free_pv_entry(pmap, pv);
3603
3604         /*
3605          * Increment counters
3606          */
3607         if (wired)
3608                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3609
3610 validate:
3611         /*
3612          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3613          */
3614         newpte = (pt_entry_t)(pa | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0) | PG_V);
3615         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
3616                 newpte |= PG_RW;
3617                 if ((newpte & PG_MANAGED) != 0)
3618                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3619         }
3620 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3621         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3622                 newpte |= pg_nx;
3623 #endif
3624         if (wired)
3625                 newpte |= PG_W;
3626         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3627                 newpte |= PG_U;
3628         if (pmap == kernel_pmap)
3629                 newpte |= pgeflag;
3630
3631         /*
3632          * if the mapping or permission bits are different, we need
3633          * to update the pte.
3634          */
3635         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
3636                 newpte |= PG_A;
3637                 if ((flags & VM_PROT_WRITE) != 0)
3638                         newpte |= PG_M;
3639                 if (origpte & PG_V) {
3640                         invlva = FALSE;
3641                         origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3642                         if (origpte & PG_A) {
3643                                 if (origpte & PG_MANAGED)
3644                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3645                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
3646                                         invlva = TRUE;
3647 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3648                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
3649                                     (newpte & PG_NX) != 0)
3650                                         invlva = TRUE;
3651 #endif
3652                         }
3653                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3654                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3655                                         vm_page_dirty(om);
3656                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3657                                         invlva = TRUE;
3658                         }
3659                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3660                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3661                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3662                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3663                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3664                         if (invlva)
3665                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3666                 } else
3667                         pte_store(pte, newpte);
3668         }
3669
3670 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3671         /*
3672          * If both the page table page and the reservation are fully
3673          * populated, then attempt promotion.
3674          */
3675         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3676             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3677             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3678                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3679 #endif
3680
3681         sched_unpin();
3682         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3683         PMAP_UNLOCK(pmap);
3684         return (KERN_SUCCESS);
3685 }
3686
3687 /*
3688  * Tries to create a 2- or 4MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
3689  * FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
3690  * blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
3691  * (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry. 
3692  */
3693 static boolean_t
3694 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3695 {
3696         pd_entry_t *pde, newpde;
3697
3698         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3699         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3700         pde = pmap_pde(pmap, va);
3701         if (*pde != 0) {
3702                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3703                     " in pmap %p", va, pmap);
3704                 return (FALSE);
3705         }
3706         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3707             PG_PS | PG_V;
3708         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3709                 newpde |= PG_MANAGED;
3710
3711                 /*
3712                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3713                  */
3714                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
3715                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3716                             " in pmap %p", va, pmap);
3717                         return (FALSE);
3718                 }
3719         }
3720 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3721         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3722                 newpde |= pg_nx;
3723 #endif
3724         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3725                 newpde |= PG_U;
3726
3727         /*
3728          * Increment counters.
3729          */
3730         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3731
3732         /*
3733          * Map the superpage.  (This is not a promoted mapping; there will not
3734          * be any lingering 4KB page mappings in the TLB.)
3735          */
3736         pde_store(pde, newpde);
3737
3738         pmap_pde_mappings++;
3739         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3740             " in pmap %p", va, pmap);
3741         return (TRUE);
3742 }
3743
3744 /*
3745  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3746  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3747  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3748  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3749  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3750  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3751  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3752  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3753  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3754  * corresponding offset from m_start are mapped.
3755  */
3756 void
3757 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3758     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3759 {
3760         vm_offset_t va;
3761         vm_page_t m, mpte;
3762         vm_pindex_t diff, psize;
3763
3764         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
3765
3766         psize = atop(end - start);
3767         mpte = NULL;
3768         m = m_start;
3769         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3770         PMAP_LOCK(pmap);
3771         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3772                 va = start + ptoa(diff);
3773                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3774                     m->psind == 1 && pg_ps_enabled &&
3775                     pmap_enter_pde(pmap, va, m, prot))
3776                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3777                 else
3778                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3779                             mpte);
3780                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3781         }
3782         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3783         PMAP_UNLOCK(pmap);
3784 }
3785
3786 /*
3787  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3788  * 1. Current pmap & pmap exists.
3789  * 2. Not wired.
3790  * 3. Read access.
3791  * 4. No page table pages.
3792  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3793  */
3794
3795 void
3796 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3797 {
3798
3799         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3800         PMAP_LOCK(pmap);
3801         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
3802         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3803         PMAP_UNLOCK(pmap);
3804 }
3805
3806 static vm_page_t
3807 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3808     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
3809 {
3810         pt_entry_t *pte;
3811         vm_paddr_t pa;
3812         struct spglist free;
3813
3814         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3815             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
3816             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3817         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3818         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3819
3820         /*
3821          * In the case that a page table page is not
3822          * resident, we are creating it here.
3823          */
3824         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3825                 u_int ptepindex;
3826                 pd_entry_t ptepa;
3827
3828                 /*
3829                  * Calculate pagetable page index
3830                  */
3831                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
3832                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
3833                         mpte->wire_count++;
3834                 } else {
3835                         /*
3836                          * Get the page directory entry
3837                          */
3838                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
3839
3840                         /*
3841                          * If the page table page is mapped, we just increment
3842                          * the hold count, and activate it.
3843                          */
3844                         if (ptepa) {
3845                                 if (ptepa & PG_PS)
3846                                         return (NULL);
3847                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
3848                                 mpte->wire_count++;
3849                         } else {
3850                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3851                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
3852                                 if (mpte == NULL)
3853                                         return (mpte);
3854                         }
3855                 }
3856         } else {
3857                 mpte = NULL;
3858         }
3859
3860         /*
3861          * This call to vtopte makes the assumption that we are
3862          * entering the page into the current pmap.  In order to support
3863          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
3864          * But that isn't as quick as vtopte.
3865          */
3866         pte = vtopte(va);
3867         if (*pte) {
3868                 if (mpte != NULL) {
3869                         mpte->wire_count--;
3870                         mpte = NULL;
3871                 }
3872                 return (mpte);
3873         }
3874
3875         /*
3876          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3877          */
3878         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3879             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3880                 if (mpte != NULL) {
3881                         SLIST_INIT(&free);
3882                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
3883                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3884                                 pmap_free_zero_pages(&free);
3885                         }
3886                         
3887                         mpte = NULL;
3888                 }
3889                 return (mpte);
3890         }
3891
3892         /*
3893          * Increment counters
3894          */
3895         pmap->pm_stats.resident_count++;
3896
3897         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3898 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3899         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3900                 pa |= pg_nx;
3901 #endif
3902
3903         /*
3904          * Now validate mapping with RO protection
3905          */
3906         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3907                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3908         else
3909                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3910         return (mpte);
3911 }
3912
3913 /*
3914  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3915  * to be used for panic dumps.
3916  */
3917 void *
3918 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3919 {
3920         vm_offset_t va;
3921
3922         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3923         pmap_kenter(va, pa);
3924         invlpg(va);
3925         return ((void *)crashdumpmap);
3926 }
3927
3928 /*
3929  * This code maps large physical mmap regions into the
3930  * processor address space.  Note that some shortcuts
3931  * are taken, but the code works.
3932  */
3933 void
3934 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3935     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3936 {
3937         pd_entry_t *pde;
3938         vm_paddr_t pa, ptepa;
3939         vm_page_t p;
3940         int pat_mode;
3941
3942         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3943         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3944             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3945         if (pseflag && 
3946             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
3947                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
3948                         return;
3949                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3950                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3951                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3952                 pat_mode = p->md.pat_mode;
3953
3954                 /*
3955                  * Abort the mapping if the first page is not physically
3956                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
3957                  */
3958                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3959                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3960                         return;
3961
3962                 /*
3963                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
3964                  * the pages are not physically contiguous or have differing
3965                  * memory attributes.
3966                  */
3967                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3968                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
3969                     pa += PAGE_SIZE) {
3970                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3971                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3972                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
3973                             pat_mode != p->md.pat_mode)
3974                                 return;
3975                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3976                 }
3977
3978                 /*
3979                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
3980                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
3981                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
3982                  */
3983                 PMAP_LOCK(pmap);
3984                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
3985                     size; pa += NBPDR) {
3986                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3987                         if (*pde == 0) {
3988                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
3989                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
3990                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
3991                                     PAGE_SIZE;
3992                                 pmap_pde_mappings++;
3993                         }
3994                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
3995                         addr += NBPDR;
3996                 }
3997                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3998         }
3999 }
4000
4001 /*
4002  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
4003  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
4004  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
4005  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
4006  *
4007  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
4008  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
4009  */
4010 void
4011 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4012 {
4013         vm_offset_t pdnxt;
4014         pd_entry_t *pde;
4015         pt_entry_t *pte;
4016         boolean_t pv_lists_locked;
4017
4018         if (pmap_is_current(pmap))
4019                 pv_lists_locked = FALSE;
4020         else {
4021                 pv_lists_locked = TRUE;
4022 resume:
4023                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4024                 sched_pin();
4025         }
4026         PMAP_LOCK(pmap);
4027         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4028                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4029                 if (pdnxt < sva)
4030                         pdnxt = eva;
4031                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4032                 if ((*pde & PG_V) == 0)
4033                         continue;
4034                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
4035                         if ((*pde & PG_W) == 0)
4036                                 panic("pmap_unwire: pde %#jx is missing PG_W",
4037                                     (uintmax_t)*pde);
4038
4039                         /*
4040                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
4041                          * demote the mapping and fall through.
4042                          */
4043                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
4044                                 /*
4045                                  * Regardless of whether a pde (or pte) is 32
4046                                  * or 64 bits in size, PG_W is among the least
4047                                  * significant 32 bits.
4048                                  */
4049                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_W);
4050                                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR /
4051                                     PAGE_SIZE;
4052                                 continue;
4053                         } else {
4054                                 if (!pv_lists_locked) {
4055                                         pv_lists_locked = TRUE;
4056                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4057                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4058                                                 /* Repeat sva. */
4059                                                 goto resume;
4060                                         }
4061                                         sched_pin();
4062                                 }
4063                                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva))
4064                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
4065                         }
4066                 }
4067                 if (pdnxt > eva)
4068                         pdnxt = eva;
4069                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4070                     sva += PAGE_SIZE) {
4071                         if ((*pte & PG_V) == 0)
4072                                 continue;
4073                         if ((*pte & PG_W) == 0)
4074                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
4075                                     (uintmax_t)*pte);
4076
4077                         /*
4078                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
4079                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
4080                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
4081                          *
4082                          * PG_W is among the least significant 32 bits.
4083                          */
4084                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_W);
4085                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4086                 }
4087         }
4088         if (pv_lists_locked) {
4089                 sched_unpin();
4090                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4091         }
4092         PMAP_UNLOCK(pmap);
4093 }
4094
4095
4096 /*
4097  *      Copy the range specified by src_addr/len
4098  *      from the source map to the range dst_addr/len
4099  *      in the destination map.
4100  *
4101  *      This routine is only advisory and need not do anything.
4102  */
4103
4104 void
4105 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
4106     vm_offset_t src_addr)
4107 {
4108         struct spglist free;
4109         vm_offset_t addr;
4110         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
4111         vm_offset_t pdnxt;
4112
4113         if (dst_addr != src_addr)
4114                 return;
4115
4116         if (!pmap_is_current(src_pmap))
4117                 return;
4118
4119         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4120         if (dst_pmap < src_pmap) {
4121                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4122                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4123         } else {
4124                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4125                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4126         }
4127         sched_pin();
4128         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4129                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
4130                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4131                 pd_entry_t srcptepaddr;
4132                 u_int ptepindex;
4133
4134                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
4135                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
4136
4137                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4138                 if (pdnxt < addr)
4139                         pdnxt = end_addr;
4140                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4141
4142                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4143                 if (srcptepaddr == 0)
4144                         continue;
4145                         
4146                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4147                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4148                                 continue;
4149                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4150                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4151                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr &
4152                             PG_PS_FRAME))) {
4153                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4154                                     ~PG_W;
4155                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4156                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4157                                 pmap_pde_mappings++;
4158                         }
4159                         continue;
4160                 }
4161
4162                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4163                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4164                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4165
4166                 if (pdnxt > end_addr)
4167                         pdnxt = end_addr;
4168
4169                 src_pte = vtopte(addr);
4170                 while (addr < pdnxt) {
4171                         pt_entry_t ptetemp;
4172                         ptetemp = *src_pte;
4173                         /*
4174                          * we only virtual copy managed pages
4175                          */
4176                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4177                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4178                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4179                                 if (dstmpte == NULL)
4180                                         goto out;
4181                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4182                                 if (*dst_pte == 0 &&
4183                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4184                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4185                                         /*
4186                                          * Clear the wired, modified, and
4187                                          * accessed (referenced) bits
4188                                          * during the copy.
4189                                          */
4190                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4191                                             PG_A);
4192                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4193                                 } else {
4194                                         SLIST_INIT(&free);
4195                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4196                                             &free)) {
4197                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
4198                                                     addr);
4199                                                 pmap_free_zero_pages(&free);
4200                                         }
4201                                         goto out;
4202                                 }
4203                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4204                                         break;
4205                         }
4206                         addr += PAGE_SIZE;
4207                         src_pte++;
4208                 }
4209         }
4210 out:
4211         sched_unpin();
4212         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4213         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4214         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4215 }       
4216
4217 /*
4218  * Zero 1 page of virtual memory mapped from a hardware page by the caller.
4219  */
4220 static __inline void
4221 pagezero(void *page)
4222 {
4223 #if defined(I686_CPU)
4224         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4225                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4226                         sse2_pagezero(page);
4227                 else
4228                         i686_pagezero(page);
4229         } else
4230 #endif
4231                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4232 }
4233
4234 /*
4235  * Zero the specified hardware page.
4236  */
4237 void
4238 pmap_zero_page(vm_page_t m)
4239 {
4240         pt_entry_t *cmap_pte2;
4241         struct pcpu *pc;
4242
4243         sched_pin();
4244         pc = get_pcpu();
4245         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4246         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4247         if (*cmap_pte2)
4248                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4249         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4250             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4251         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4252         pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4253         *cmap_pte2 = 0;
4254
4255         /*
4256          * Unpin the thread before releasing the lock.  Otherwise the thread
4257          * could be rescheduled while still bound to the current CPU, only
4258          * to unpin itself immediately upon resuming execution.
4259          */
4260         sched_unpin();
4261         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4262 }
4263
4264 /*
4265  * Zero an an area within a single hardware page.  off and size must not
4266  * cover an area beyond a single hardware page.
4267  */
4268 void
4269 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4270 {
4271         pt_entry_t *cmap_pte2;
4272         struct pcpu *pc;
4273
4274         sched_pin();
4275         pc = get_pcpu();
4276         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4277         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4278         if (*cmap_pte2)
4279                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4280         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4281             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4282         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4283         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4284                 pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4285         else
4286                 bzero(pc->pc_cmap_addr2 + off, size);
4287         *cmap_pte2 = 0;
4288         sched_unpin();
4289         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4290 }
4291
4292 /*
4293  * Copy 1 specified hardware page to another.
4294  */
4295 void
4296 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4297 {
4298         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4299         struct pcpu *pc;
4300
4301         sched_pin();
4302         pc = get_pcpu();
4303         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4304         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4305         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4306         if (*cmap_pte1)
4307                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4308         if (*cmap_pte2)
4309                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4310         *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4311             pmap_cache_bits(src->md.pat_mode, 0);
4312         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4313         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4314             pmap_cache_bits(dst->md.pat_mode, 0);
4315         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4316         bcopy(pc->pc_cmap_addr1, pc->pc_cmap_addr2, PAGE_SIZE);
4317         *cmap_pte1 = 0;
4318         *cmap_pte2 = 0;
4319         sched_unpin();
4320         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4321 }
4322
4323 int unmapped_buf_allowed = 1;
4324
4325 void
4326 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
4327     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4328 {
4329         vm_page_t a_pg, b_pg;
4330         char *a_cp, *b_cp;
4331         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4332         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4333         struct pcpu *pc;
4334         int cnt;
4335
4336         sched_pin();
4337         pc = get_pcpu();
4338         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4339         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4340         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4341         if (*cmap_pte1 != 0)
4342                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4343         if (*cmap_pte2 != 0)
4344                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4345         while (xfersize > 0) {
4346                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4347                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4348                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4349                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4350                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4351                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4352                 *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4353                     pmap_cache_bits(a_pg->md.pat_mode, 0);
4354                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4355                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4356                     PG_M | pmap_cache_bits(b_pg->md.pat_mode, 0);
4357                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4358                 a_cp = pc->pc_cmap_addr1 + a_pg_offset;
4359                 b_cp = pc->pc_cmap_addr2 + b_pg_offset;
4360                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4361                 a_offset += cnt;
4362                 b_offset += cnt;
4363                 xfersize -= cnt;
4364         }
4365         *cmap_pte1 = 0;
4366         *cmap_pte2 = 0;
4367         sched_unpin();
4368         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4369 }
4370
4371 /*
4372  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4373  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4374  * be changed upwards or downwards in the future; it
4375  * is only necessary that true be returned for a small
4376  * subset of pmaps for proper page aging.
4377  */
4378 boolean_t
4379 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4380 {
4381         struct md_page *pvh;
4382         pv_entry_t pv;
4383         int loops = 0;
4384         boolean_t rv;
4385
4386         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4387             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4388         rv = FALSE;
4389         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4390         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4391                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4392                         rv = TRUE;
4393                         break;
4394                 }
4395                 loops++;
4396                 if (loops >= 16)
4397                         break;
4398         }
4399         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4400                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4401                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4402                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4403                                 rv = TRUE;
4404                                 break;
4405                         }
4406                         loops++;
4407                         if (loops >= 16)
4408                                 break;
4409                 }
4410         }
4411         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4412         return (rv);
4413 }
4414
4415 /*
4416  *      pmap_page_wired_mappings:
4417  *
4418  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4419  *      that are wired.
4420  */
4421 int
4422 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4423 {
4424         int count;
4425
4426         count = 0;
4427         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4428                 return (count);
4429         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4430         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4431         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4432             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4433                 count);
4434         }
4435         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4436         return (count);
4437 }
4438
4439 /*
4440  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4441  *
4442  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4443  */
4444 static int
4445 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4446 {
4447         pmap_t pmap;
4448         pt_entry_t *pte;
4449         pv_entry_t pv;
4450
4451         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4452         sched_pin();
4453         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4454                 pmap = PV_PMAP(pv);
4455                 PMAP_LOCK(pmap);
4456                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4457                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4458                         count++;
4459                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4460         }
4461         sched_unpin();
4462         return (count);
4463 }
4464
4465 /*
4466  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4467  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4468  */
4469 boolean_t
4470 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4471 {
4472         boolean_t rv;
4473
4474         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4475                 return (FALSE);
4476         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4477         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4478             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4479             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4480         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4481         return (rv);
4482 }
4483
4484 /*
4485  * Remove all pages from specified address space
4486  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4487  * is special cased for current process only, but
4488  * can have the more generic (and slightly slower)
4489  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4490  * in the case of running down an entire address space.
4491  */
4492 void
4493 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4494 {
4495         pt_entry_t *pte, tpte;
4496         vm_page_t m, mpte, mt;
4497         pv_entry_t pv;
4498         struct md_page *pvh;
4499         struct pv_chunk *pc, *npc;
4500         struct spglist free;
4501         int field, idx;
4502         int32_t bit;
4503         uint32_t inuse, bitmask;
4504         int allfree;
4505
4506         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4507                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4508                 return;
4509         }
4510         SLIST_INIT(&free);
4511         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4512         PMAP_LOCK(pmap);
4513         sched_pin();
4514         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4515                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4516                     pc->pc_pmap));
4517                 allfree = 1;
4518                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4519                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4520                         while (inuse != 0) {
4521                                 bit = bsfl(inuse);
4522                                 bitmask = 1UL << bit;
4523                                 idx = field * 32 + bit;
4524                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4525                                 inuse &= ~bitmask;
4526
4527                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4528                                 tpte = *pte;
4529                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4530                                         pte = vtopte(pv->pv_va);
4531                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4532                                 }
4533
4534                                 if (tpte == 0) {
4535                                         printf(
4536                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4537                                             pte, pv->pv_va);
4538                                         panic("bad pte");
4539                                 }
4540
4541 /*
4542  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4543  */
4544                                 if (tpte & PG_W) {
4545                                         allfree = 0;
4546                                         continue;
4547                                 }
4548
4549                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4550                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4551                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4552                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4553                                     (uintmax_t)tpte));
4554
4555                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4556                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4557                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4558                                     (uintmax_t)tpte));
4559
4560                                 pte_clear(pte);
4561
4562                                 /*
4563                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4564                                  */
4565                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4566                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4567                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4568                                                         vm_page_dirty(mt);
4569                                         } else
4570                                                 vm_page_dirty(m);
4571                                 }
4572
4573                                 /* Mark free */
4574                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4575                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4576                                 pv_entry_count--;
4577                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4578                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4579                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4580                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4581                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4582                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4583                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4584                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4585                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4586                                         }
4587                                         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4588                                         if (mpte != NULL) {
4589                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4590                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4591                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4592                                                 mpte->wire_count = 0;
4593                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4594                                         }
4595                                 } else {
4596                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4597                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4598                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4599                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4600                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4601                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4602                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4603                                         }
4604                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4605                                 }
4606                         }
4607                 }
4608                 if (allfree) {
4609                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4610                         free_pv_chunk(pc);
4611                 }
4612         }
4613         sched_unpin();
4614         pmap_invalidate_all(pmap);
4615         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4616         PMAP_UNLOCK(pmap);
4617         pmap_free_zero_pages(&free);
4618 }
4619
4620 /*
4621  *      pmap_is_modified:
4622  *
4623  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4624  *      in any physical maps.
4625  */
4626 boolean_t
4627 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4628 {
4629         boolean_t rv;
4630
4631         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4632             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4633
4634         /*
4635          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4636          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4637          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4638          */
4639         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4640         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4641                 return (FALSE);
4642         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4643         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4644             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4645             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4646         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4647         return (rv);
4648 }
4649
4650 /*
4651  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4652  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4653  * mappings are supported.
4654  */
4655 static boolean_t
4656 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4657 {
4658         pv_entry_t pv;
4659         pt_entry_t *pte;
4660         pmap_t pmap;
4661         boolean_t rv;
4662
4663         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4664         rv = FALSE;
4665         sched_pin();
4666         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4667                 pmap = PV_PMAP(pv);
4668                 PMAP_LOCK(pmap);
4669                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4670                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4671                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4672                 if (rv)
4673                         break;
4674         }
4675         sched_unpin();
4676         return (rv);
4677 }
4678
4679 /*
4680  *      pmap_is_prefaultable:
4681  *
4682  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4683  *      for prefault.
4684  */
4685 boolean_t
4686 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4687 {
4688         pd_entry_t *pde;
4689         pt_entry_t *pte;
4690         boolean_t rv;
4691
4692         rv = FALSE;
4693         PMAP_LOCK(pmap);
4694         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4695         if (*pde != 0 && (*pde & PG_PS) == 0) {
4696                 pte = vtopte(addr);
4697                 rv = *pte == 0;
4698         }
4699         PMAP_UNLOCK(pmap);
4700         return (rv);
4701 }
4702
4703 /*
4704  *      pmap_is_referenced:
4705  *
4706  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4707  *      in any physical maps.
4708  */
4709 boolean_t
4710 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
4711 {
4712         boolean_t rv;
4713
4714         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4715             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4716         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4717         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4718             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4719             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4720         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4721         return (rv);
4722 }
4723
4724 /*
4725  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4726  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
4727  */
4728 static boolean_t
4729 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
4730 {
4731         pv_entry_t pv;
4732         pt_entry_t *pte;
4733         pmap_t pmap;
4734         boolean_t rv;
4735
4736         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4737         rv = FALSE;
4738         sched_pin();
4739         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4740                 pmap = PV_PMAP(pv);
4741                 PMAP_LOCK(pmap);
4742                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4743                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
4744                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4745                 if (rv)
4746                         break;
4747         }
4748         sched_unpin();
4749         return (rv);
4750 }
4751
4752 /*
4753  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4754  */
4755 void
4756 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4757 {
4758         struct md_page *pvh;
4759         pv_entry_t next_pv, pv;
4760         pmap_t pmap;
4761         pd_entry_t *pde;
4762         pt_entry_t oldpte, *pte;
4763         vm_offset_t va;
4764
4765         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4766             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
4767
4768         /*
4769          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4770          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
4771          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
4772          */
4773         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4774         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4775                 return;
4776         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4777         sched_pin();
4778         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4779                 goto small_mappings;
4780         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4781         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4782                 va = pv->pv_va;
4783                 pmap = PV_PMAP(pv);
4784                 PMAP_LOCK(pmap);
4785                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4786                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4787                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4788                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4789         }
4790 small_mappings:
4791         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4792                 pmap = PV_PMAP(pv);
4793                 PMAP_LOCK(pmap);
4794                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4795                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
4796                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4797                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4798 retry:
4799                 oldpte = *pte;
4800                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
4801                         /*
4802                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4803                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4804                          * significant 32 bits.
4805                          */
4806                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
4807                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
4808                                 goto retry;
4809                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
4810                                 vm_page_dirty(m);
4811                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4812                 }
4813                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4814         }
4815         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4816         sched_unpin();
4817         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4818 }
4819
4820 /*
4821  *      pmap_ts_referenced:
4822  *
4823  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4824  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4825  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4826  *      reference bits set.
4827  *
4828  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
4829  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
4830  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
4831  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
4832  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
4833  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
4834  *      to pmap_is_modified().
4835  */
4836 int
4837 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4838 {
4839         struct md_page *pvh;
4840         pv_entry_t pv, pvf;
4841         pmap_t pmap;
4842         pd_entry_t *pde;
4843         pt_entry_t *pte;
4844         vm_paddr_t pa;
4845         int rtval = 0;
4846
4847         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4848             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
4849         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4850         pvh = pa_to_pvh(pa);
4851         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4852         sched_pin();
4853         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4854             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
4855                 goto small_mappings;
4856         pv = pvf;
4857         do {
4858                 pmap = PV_PMAP(pv);
4859                 PMAP_LOCK(pmap);
4860                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4861                 if ((*pde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4862                         /*
4863                          * Although "*pde" is mapping a 2/4MB page, because
4864                          * this function is called at a 4KB page granularity,
4865                          * we only update the 4KB page under test.
4866                          */
4867                         vm_page_dirty(m);
4868                 }
4869                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
4870                         /*
4871                          * Since this reference bit is shared by either 1024
4872                          * or 512 4KB pages, it should not be cleared every
4873                          * time it is tested.  Apply a simple "hash" function
4874                          * on the physical page number, the virtual superpage
4875                          * number, and the pmap address to select one 4KB page
4876                          * out of the 1024 or 512 on which testing the
4877                          * reference bit will result in clearing that bit.
4878                          * This function is designed to avoid the selection of
4879                          * the same 4KB page for every 2- or 4MB page mapping.
4880                          *
4881                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
4882                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
4883                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
4884                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
4885                          * since the superpage is wired, the current state of
4886                          * its reference bit won't affect page replacement.
4887                          */
4888                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
4889                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
4890                             (*pde & PG_W) == 0) {
4891                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_A);
4892                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4893                         }
4894                         rtval++;
4895                 }
4896                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4897                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4898                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4899                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4900                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4901                 }
4902                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
4903                         goto out;
4904         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
4905 small_mappings:
4906         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
4907                 goto out;
4908         pv = pvf;
4909         do {
4910                 pmap = PV_PMAP(pv);
4911                 PMAP_LOCK(pmap);
4912                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4913                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
4914                     ("pmap_ts_referenced: found a 4mpage in page %p's pv list",
4915                     m));
4916                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4917                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
4918                         vm_page_dirty(m);
4919                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
4920                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4921                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4922                         rtval++;
4923                 }
4924                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4925                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4926                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4927                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4928                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4929                 }
4930         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
4931             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
4932 out:
4933         sched_unpin();
4934         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4935         return (rtval);
4936 }
4937
4938 /*
4939  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
4940  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
4941  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
4942  */
4943 void
4944 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
4945 {
4946         pd_entry_t oldpde, *pde;
4947         pt_entry_t *pte;
4948         vm_offset_t va, pdnxt;
4949         vm_page_t m;
4950         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
4951
4952         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
4953                 return;
4954         if (pmap_is_current(pmap))
4955                 pv_lists_locked = FALSE;
4956         else {
4957                 pv_lists_locked = TRUE;
4958 resume:
4959                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4960                 sched_pin();
4961         }
4962         anychanged = FALSE;
4963         PMAP_LOCK(pmap);
4964         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4965                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4966                 if (pdnxt < sva)
4967                         pdnxt = eva;
4968                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4969                 oldpde = *pde;
4970                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
4971                         continue;
4972                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
4973                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
4974                                 continue;
4975                         if (!pv_lists_locked) {
4976                                 pv_lists_locked = TRUE;
4977                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4978                                         if (anychanged)
4979                                                 pmap_invalidate_all(pmap);
4980                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4981                                         goto resume;
4982                                 }
4983                                 sched_pin();
4984                         }
4985                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
4986                                 /*
4987                                  * The large page mapping was destroyed.
4988                                  */
4989                                 continue;
4990                         }
4991
4992                         /*
4993                          * Unless the page mappings are wired, remove the
4994                          * mapping to a single page so that a subsequent
4995                          * access may repromote.  Since the underlying page
4996                          * table page is fully populated, this removal never
4997                          * frees a page table page.
4998                          */
4999                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5000                                 pte = pmap_pte_quick(pmap, sva);
5001                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
5002                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
5003                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, NULL);
5004                                 anychanged = TRUE;
5005                         }
5006                 }
5007                 if (pdnxt > eva)
5008                         pdnxt = eva;
5009                 va = pdnxt;
5010                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
5011                     sva += PAGE_SIZE) {
5012                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED | PG_V))
5013                                 goto maybe_invlrng;
5014                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5015                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
5016                                         /*
5017                                          * Future calls to pmap_is_modified()
5018                                          * can be avoided by making the page
5019                                          * dirty now.
5020                                          */
5021                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
5022                                         vm_page_dirty(m);
5023                                 }
5024                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M | PG_A);
5025                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
5026                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5027                         else
5028                                 goto maybe_invlrng;
5029                         if ((*pte & PG_G) != 0) {
5030                                 if (va == pdnxt)
5031                                         va = sva;
5032                         } else
5033                                 anychanged = TRUE;
5034                         continue;
5035 maybe_invlrng:
5036                         if (va != pdnxt) {
5037                                 pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5038                                 va = pdnxt;
5039                         }
5040                 }
5041                 if (va != pdnxt)
5042                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5043         }
5044         if (anychanged)
5045                 pmap_invalidate_all(pmap);
5046         if (pv_lists_locked) {
5047                 sched_unpin();
5048                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5049         }
5050         PMAP_UNLOCK(pmap);
5051 }
5052
5053 /*
5054  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5055  */
5056 void
5057 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5058 {
5059         struct md_page *pvh;
5060         pv_entry_t next_pv, pv;
5061         pmap_t pmap;
5062         pd_entry_t oldpde, *pde;
5063         pt_entry_t oldpte, *pte;
5064         vm_offset_t va;
5065
5066         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5067             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
5068         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5069         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5070             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
5071
5072         /*
5073          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
5074          * If the object containing the page is locked and the page is not
5075          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
5076          */
5077         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5078                 return;
5079         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5080         sched_pin();
5081         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5082                 goto small_mappings;
5083         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5084         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5085                 va = pv->pv_va;
5086                 pmap = PV_PMAP(pv);
5087                 PMAP_LOCK(pmap);
5088                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5089                 oldpde = *pde;
5090                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
5091                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
5092                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5093                                         /*
5094                                          * Write protect the mapping to a
5095                                          * single page so that a subsequent
5096                                          * write access may repromote.
5097                                          */
5098                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
5099                                             PG_PS_FRAME);
5100                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
5101                                         oldpte = *pte;
5102                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
5103                                                 /*
5104                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5105                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5106                                                  * significant 32 bits.
5107                                                  */
5108                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
5109                                                     oldpte,
5110                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
5111                                                         oldpte = *pte;
5112                                                 vm_page_dirty(m);
5113                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
5114                                         }
5115                                 }
5116                         }
5117                 }
5118                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5119         }
5120 small_mappings:
5121         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5122                 pmap = PV_PMAP(pv);
5123                 PMAP_LOCK(pmap);
5124                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5125                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
5126                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5127                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5128                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5129                         /*
5130                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5131                          * in size, PG_M is among the least significant
5132                          * 32 bits. 
5133                          */
5134                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
5135                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5136                 }
5137                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5138         }
5139         sched_unpin();
5140         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5141 }
5142
5143 /*
5144  * Miscellaneous support routines follow
5145  */
5146
5147 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5148 static __inline void
5149 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5150 {
5151         u_int opte, npte;
5152
5153         /*
5154          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5155          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5156          */
5157         do {
5158                 opte = *(u_int *)pte;
5159                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5160                 npte |= cache_bits;
5161         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5162 }
5163
5164 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5165 static __inline void
5166 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5167 {
5168         u_int opde, npde;
5169
5170         /*
5171          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5172          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5173          */
5174         do {
5175                 opde = *(u_int *)pde;
5176                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5177                 npde |= cache_bits;
5178         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5179 }
5180
5181 /*
5182  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5183  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5184  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5185  * NOT real memory.
5186  */
5187 void *
5188 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5189 {
5190         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5191         vm_offset_t va, offset;
5192         vm_size_t tmpsize;
5193         int i;
5194
5195         offset = pa & PAGE_MASK;
5196         size = round_page(offset + size);
5197         pa = pa & PG_FRAME;
5198
5199         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
5200                 va = KERNBASE + pa;
5201         else if (!pmap_initialized) {
5202                 va = 0;
5203                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5204                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5205                         if (ppim->va == 0) {
5206                                 ppim->pa = pa;
5207                                 ppim->sz = size;
5208                                 ppim->mode = mode;
5209                                 ppim->va = virtual_avail;
5210                                 virtual_avail += size;
5211                                 va = ppim->va;
5212                                 break;
5213                         }
5214                 }
5215                 if (va == 0)
5216                         panic("%s: too many preinit mappings", __func__);
5217         } else {
5218                 /*
5219                  * If we have a preinit mapping, re-use it.
5220                  */
5221                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5222                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5223                         if (ppim->pa == pa && ppim->sz == size &&
5224                             ppim->mode == mode)
5225                                 return ((void *)(ppim->va + offset));
5226                 }
5227                 va = kva_alloc(size);
5228                 if (va == 0)
5229                         panic("%s: Couldn't allocate KVA", __func__);
5230         }
5231         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5232                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5233         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5234         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size, FALSE);
5235         return ((void *)(va + offset));
5236 }
5237
5238 void *
5239 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5240 {
5241
5242         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
5243 }
5244
5245 void *
5246 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5247 {
5248
5249         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
5250 }
5251
5252 void
5253 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5254 {
5255         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5256         vm_offset_t offset;
5257         int i;
5258
5259         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
5260                 return;
5261         offset = va & PAGE_MASK;
5262         size = round_page(offset + size);
5263         va = trunc_page(va);
5264         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5265                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5266                 if (ppim->va == va && ppim->sz == size) {
5267                         if (pmap_initialized)
5268                                 return;
5269                         ppim->pa = 0;
5270                         ppim->va = 0;
5271                         ppim->sz = 0;
5272                         ppim->mode = 0;
5273                         if (va + size == virtual_avail)
5274                                 virtual_avail = va;
5275                         return;
5276                 }
5277         }
5278         if (pmap_initialized)
5279                 kva_free(va, size);
5280 }
5281
5282 /*
5283  * Sets the memory attribute for the specified page.
5284  */
5285 void
5286 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5287 {
5288
5289         m->md.pat_mode = ma;
5290         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5291                 return;
5292
5293         /*
5294          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5295          * See pmap_invalidate_cache_range().
5296          *
5297          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5298          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5299          * flushes the cache.
5300          */    
5301         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5302                 return;
5303
5304         /*
5305          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5306          * support self snoop, map the page transient and do
5307          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5308          * pmap_invalidate_cache_range().
5309          */
5310         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5311                 pmap_flush_page(m);
5312 }
5313
5314 static void
5315 pmap_flush_page(vm_page_t m)
5316 {
5317         pt_entry_t *cmap_pte2;
5318         struct pcpu *pc;
5319         vm_offset_t sva, eva;
5320         bool useclflushopt;
5321
5322         useclflushopt = (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0;
5323         if (useclflushopt || (cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5324                 sched_pin();
5325                 pc = get_pcpu();
5326                 cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2; 
5327                 mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5328                 if (*cmap_pte2)
5329                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5330                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5331                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
5332                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
5333                 sva = (vm_offset_t)pc->pc_cmap_addr2;
5334                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5335
5336                 /*
5337                  * Use mfence or sfence despite the ordering implied by
5338                  * mtx_{un,}lock() because clflush on non-Intel CPUs
5339                  * and clflushopt are not guaranteed to be ordered by
5340                  * any other instruction.
5341                  */
5342                 if (useclflushopt)
5343                         sfence();
5344                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5345                         mfence();
5346                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size) {
5347                         if (useclflushopt)
5348                                 clflushopt(sva);
5349                         else
5350                                 clflush(sva);
5351                 }
5352                 if (useclflushopt)
5353                         sfence();
5354                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5355                         mfence();
5356                 *cmap_pte2 = 0;
5357                 sched_unpin();
5358                 mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5359         } else
5360                 pmap_invalidate_cache();
5361 }
5362
5363 /*
5364  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5365  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5366  * completely contained within either the kernel map.
5367  *
5368  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5369  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5370  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5371  * there was insufficient memory available to complete the change.
5372  */
5373 int
5374 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5375 {
5376         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5377         pd_entry_t *pde;
5378         pt_entry_t *pte;
5379         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5380         boolean_t changed;
5381
5382         base = trunc_page(va);
5383         offset = va & PAGE_MASK;
5384         size = round_page(offset + size);
5385
5386         /*
5387          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5388          */
5389         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5390                 return (EINVAL);
5391
5392         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
5393         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
5394         changed = FALSE;
5395
5396         /*
5397          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5398          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5399          */
5400         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5401         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5402                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5403                 if (*pde == 0) {
5404                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5405                         return (EINVAL);
5406                 }
5407                 if (*pde & PG_PS) {
5408                         /*
5409                          * If the current 2/4MB page already has
5410                          * the required memory type, then we need not
5411                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5412                          * the next 2/4MB page frame.
5413                          */
5414                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5415                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5416                                 continue;
5417                         }
5418
5419                         /*
5420                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5421                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5422                          * within the range, then we need not break
5423                          * down this page into 4KB pages.
5424                          */
5425                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5426                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5427                                 tmpva += NBPDR;
5428                                 continue;
5429                         }
5430                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5431                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5432                                 return (ENOMEM);
5433                         }
5434                 }
5435                 pte = vtopte(tmpva);
5436                 if (*pte == 0) {
5437                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5438                         return (EINVAL);
5439                 }
5440                 tmpva += PAGE_SIZE;
5441         }
5442         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5443
5444         /*
5445          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5446          * cache mode if required.
5447          */
5448         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5449                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5450                 if (*pde & PG_PS) {
5451                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5452                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5453                                 changed = TRUE;
5454                         }
5455                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5456                 } else {
5457                         pte = vtopte(tmpva);
5458                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5459                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5460                                 changed = TRUE;
5461                         }
5462                         tmpva += PAGE_SIZE;
5463                 }
5464         }
5465
5466         /*
5467          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5468          * shouldn't be, etc.
5469          */
5470         if (changed) {
5471                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
5472                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva, FALSE);
5473         }
5474         return (0);
5475 }
5476
5477 /*
5478  * perform the pmap work for mincore
5479  */
5480 int
5481 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5482 {
5483         pd_entry_t *pdep;
5484         pt_entry_t *ptep, pte;
5485         vm_paddr_t pa;
5486         int val;
5487
5488         PMAP_LOCK(pmap);
5489 retry:
5490         pdep = pmap_pde(pmap, addr);
5491         if (*pdep != 0) {
5492                 if (*pdep & PG_PS) {
5493                         pte = *pdep;
5494                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5495                         pa = ((*pdep & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5496                             PG_FRAME;
5497                         val = MINCORE_SUPER;
5498                 } else {
5499                         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
5500                         pte = *ptep;
5501                         pmap_pte_release(ptep);
5502                         pa = pte & PG_FRAME;
5503                         val = 0;
5504                 }
5505         } else {
5506                 pte = 0;
5507                 pa = 0;
5508                 val = 0;
5509         }
5510         if ((pte & PG_V) != 0) {
5511                 val |= MINCORE_INCORE;
5512                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5513                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5514                 if ((pte & PG_A) != 0)
5515                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5516         }
5517         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5518             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5519             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5520                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5521                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5522                         goto retry;
5523         } else
5524                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5525         PMAP_UNLOCK(pmap);
5526         return (val);
5527 }
5528
5529 void
5530 pmap_activate(struct thread *td)
5531 {
5532         pmap_t  pmap, oldpmap;
5533         u_int   cpuid;
5534         u_int32_t  cr3;
5535
5536         critical_enter();
5537         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5538         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5539         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5540 #if defined(SMP)
5541         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5542         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5543 #else
5544         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5545         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5546 #endif
5547 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
5548         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5549 #else
5550         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5551 #endif
5552         /*
5553          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5554          */
5555         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5556         load_cr3(cr3);
5557         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5558         critical_exit();
5559 }
5560
5561 void
5562 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5563 {
5564 }
5565
5566 /*
5567  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5568  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5569  */
5570 void
5571 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5572     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5573 {
5574         vm_offset_t superpage_offset;
5575
5576         if (size < NBPDR)
5577                 return;
5578         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5579                 offset += ptoa(object->pg_color);
5580         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5581         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5582             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5583                 return;
5584         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5585                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5586         else
5587                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5588 }
5589
5590 vm_offset_t
5591 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
5592 {
5593         vm_offset_t qaddr;
5594         pt_entry_t *pte;
5595
5596         critical_enter();
5597         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5598         pte = vtopte(qaddr);
5599
5600         KASSERT(*pte == 0, ("pmap_quick_enter_page: PTE busy"));
5601         *pte = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
5602             pmap_cache_bits(pmap_page_get_memattr(m), 0);
5603         invlpg(qaddr);
5604
5605         return (qaddr);
5606 }
5607
5608 void
5609 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
5610 {
5611         vm_offset_t qaddr;
5612         pt_entry_t *pte;
5613
5614         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5615         pte = vtopte(qaddr);
5616
5617         KASSERT(*pte != 0, ("pmap_quick_remove_page: PTE not in use"));
5618         KASSERT(addr == qaddr, ("pmap_quick_remove_page: invalid address"));
5619
5620         *pte = 0;
5621         critical_exit();
5622 }
5623
5624 #if defined(PMAP_DEBUG)
5625 pmap_pid_dump(int pid)
5626 {
5627         pmap_t pmap;
5628         struct proc *p;
5629         int npte = 0;
5630         int index;
5631
5632         sx_slock(&allproc_lock);
5633         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5634                 if (p->p_pid != pid)
5635                         continue;
5636
5637                 if (p->p_vmspace) {
5638                         int i,j;
5639                         index = 0;
5640                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5641                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5642                                 pd_entry_t *pde;
5643                                 pt_entry_t *pte;
5644                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5645                                 
5646                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5647                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5648                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5649                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5650                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5651                                                         if (index) {
5652                                                                 index = 0;
5653                                                                 printf("\n");
5654                                                         }
5655                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5656                                                         return (npte);
5657                                                 }
5658                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5659                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5660                                                         pt_entry_t pa;
5661                                                         vm_page_t m;
5662                                                         pa = *pte;
5663                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5664                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5665                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5666                                                         npte++;
5667                                                         index++;
5668                                                         if (index >= 2) {
5669                                                                 index = 0;
5670                                                                 printf("\n");
5671                                                         } else {
5672                                                                 printf(" ");
5673                                                         }
5674                                                 }
5675                                         }
5676                                 }
5677                         }
5678                 }
5679         }
5680         sx_sunlock(&allproc_lock);
5681         return (npte);
5682 }
5683 #endif