]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
MFC r348785:
[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  * Copyright (c) 2018 The FreeBSD Foundation
51  * All rights reserved.
52  *
53  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
54  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
55  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
56  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
57  * CHATS research program.
58  *
59  * Portions of this software were developed by
60  * Konstantin Belousov <kib@FreeBSD.org> under sponsorship from
61  * the FreeBSD Foundation.
62  *
63  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
64  * modification, are permitted provided that the following conditions
65  * are met:
66  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
67  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
68  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
69  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
70  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
71  *
72  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
73  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
74  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
75  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
76  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
77  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
78  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
79  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
80  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
81  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
82  * SUCH DAMAGE.
83  */
84
85 #include <sys/cdefs.h>
86 __FBSDID("$FreeBSD$");
87
88 /*
89  *      Manages physical address maps.
90  *
91  *      Since the information managed by this module is
92  *      also stored by the logical address mapping module,
93  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
94  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
95  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
96  *      requested.
97  *
98  *      In order to cope with hardware architectures which
99  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
100  *      this module may delay invalidate or reduced protection
101  *      operations until such time as they are actually
102  *      necessary.  This module is given full information as
103  *      to which processors are currently using which maps,
104  *      and to when physical maps must be made correct.
105  */
106
107 #include "opt_apic.h"
108 #include "opt_cpu.h"
109 #include "opt_pmap.h"
110 #include "opt_smp.h"
111 #include "opt_vm.h"
112
113 #include <sys/param.h>
114 #include <sys/systm.h>
115 #include <sys/kernel.h>
116 #include <sys/ktr.h>
117 #include <sys/lock.h>
118 #include <sys/malloc.h>
119 #include <sys/mman.h>
120 #include <sys/msgbuf.h>
121 #include <sys/mutex.h>
122 #include <sys/proc.h>
123 #include <sys/rwlock.h>
124 #include <sys/sf_buf.h>
125 #include <sys/sx.h>
126 #include <sys/vmmeter.h>
127 #include <sys/sched.h>
128 #include <sys/sysctl.h>
129 #include <sys/smp.h>
130 #include <sys/vmem.h>
131
132 #include <vm/vm.h>
133 #include <vm/vm_param.h>
134 #include <vm/vm_kern.h>
135 #include <vm/vm_page.h>
136 #include <vm/vm_map.h>
137 #include <vm/vm_object.h>
138 #include <vm/vm_extern.h>
139 #include <vm/vm_pageout.h>
140 #include <vm/vm_pager.h>
141 #include <vm/vm_phys.h>
142 #include <vm/vm_radix.h>
143 #include <vm/vm_reserv.h>
144 #include <vm/uma.h>
145
146 #ifdef DEV_APIC
147 #include <sys/bus.h>
148 #include <machine/intr_machdep.h>
149 #include <x86/apicvar.h>
150 #endif
151 #include <x86/ifunc.h>
152 #include <machine/bootinfo.h>
153 #include <machine/cpu.h>
154 #include <machine/cputypes.h>
155 #include <machine/md_var.h>
156 #include <machine/pcb.h>
157 #include <machine/specialreg.h>
158 #ifdef SMP
159 #include <machine/smp.h>
160 #endif
161
162 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
163 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
164 #endif
165
166 #if !defined(DIAGNOSTIC)
167 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
168 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
169 #else
170 #define PMAP_INLINE     extern inline
171 #endif
172 #else
173 #define PMAP_INLINE
174 #endif
175
176 #ifdef PV_STATS
177 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
178 #else
179 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
180 #endif
181
182 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
183 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
184
185 /*
186  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
187  */
188 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
189 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
190
191 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
192 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
193 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
194 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
195 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
196
197 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
198     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
199 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
200
201 struct pmap kernel_pmap_store;
202
203 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
204 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
205 static int pgeflag = 0;         /* PG_G or-in */
206 static int pseflag = 0;         /* PG_PS or-in */
207
208 static int nkpt = NKPT;
209 vm_offset_t kernel_vm_end = /* 0 + */ NKPT * NBPDR;
210
211 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
212 pt_entry_t pg_nx;
213 static uma_zone_t pdptzone;
214 #endif
215
216 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
217
218 static int pat_works = 1;
219 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 0,
220     "Is page attribute table fully functional?");
221
222 static int pg_ps_enabled = 1;
223 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
224     &pg_ps_enabled, 0, "Are large page mappings enabled?");
225
226 #define PAT_INDEX_SIZE  8
227 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
228
229 /*
230  * pmap_mapdev support pre initialization (i.e. console)
231  */
232 #define PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT      8
233 static struct pmap_preinit_mapping {
234         vm_paddr_t      pa;
235         vm_offset_t     va;
236         vm_size_t       sz;
237         int             mode;
238 } pmap_preinit_mapping[PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT];
239 static int pmap_initialized;
240
241 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
242
243 /*
244  * Data for the pv entry allocation mechanism
245  */
246 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
247 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
248 static struct md_page *pv_table;
249 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
250
251 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
252 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
253 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
254
255 /*
256  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
257  */
258 pt_entry_t *CMAP3;
259 static pd_entry_t *KPTD;
260 caddr_t ptvmmap = 0;
261 caddr_t CADDR3;
262
263 /*
264  * Crashdump maps.
265  */
266 static caddr_t crashdumpmap;
267
268 static pt_entry_t *PMAP1 = NULL, *PMAP2, *PMAP3;
269 static pt_entry_t *PADDR1 = NULL, *PADDR2, *PADDR3;
270 #ifdef SMP
271 static int PMAP1cpu, PMAP3cpu;
272 static int PMAP1changedcpu;
273 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
274            &PMAP1changedcpu, 0,
275            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
276 #endif
277 static int PMAP1changed;
278 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
279            &PMAP1changed, 0,
280            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
281 static int PMAP1unchanged;
282 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
283            &PMAP1unchanged, 0,
284            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
285 static struct mtx PMAP2mutex;
286
287 int pti;
288
289 /*
290  * Internal flags for pmap_enter()'s helper functions.
291  */
292 #define PMAP_ENTER_NORECLAIM    0x1000000       /* Don't reclaim PV entries. */
293 #define PMAP_ENTER_NOREPLACE    0x2000000       /* Don't replace mappings. */
294
295 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
296 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
297 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
298 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
299 static bool     pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde,
300                     u_int flags);
301 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
302 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
303 #endif
304 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
305 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
306                     vm_offset_t va);
307 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
308
309 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
310 static bool     pmap_enter_4mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
311                     vm_prot_t prot);
312 static int      pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t newpde,
313                     u_int flags, vm_page_t m);
314 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
315     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
316 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
317 static int pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
318 static void pmap_invalidate_cache_range_selfsnoop(vm_offset_t sva,
319     vm_offset_t eva);
320 static void pmap_invalidate_cache_range_all(vm_offset_t sva,
321     vm_offset_t eva);
322 static void pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
323                     pd_entry_t pde);
324 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
325 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
326 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
327 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
328 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
329 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
330 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
331 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
332 #endif
333 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
334     vm_prot_t prot);
335 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
336 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
337     struct spglist *free);
338 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
339     struct spglist *free);
340 static vm_page_t pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
341 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
342     struct spglist *free);
343 static bool     pmap_remove_ptes(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
344                     struct spglist *free);
345 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
346                                         vm_offset_t va);
347 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
348 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
349     vm_page_t m);
350 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
351     pd_entry_t newpde);
352 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
353
354 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
355
356 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags);
357 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free);
358 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
359 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
360 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, struct spglist *);
361 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
362 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain,
363     uint8_t *flags, int wait);
364 #endif
365 static void pmap_init_trm(void);
366
367 static __inline void pagezero(void *page);
368
369 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
370 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
371
372 void pmap_cold(void);
373 extern char _end[];
374 u_long physfree;        /* phys addr of next free page */
375 u_long vm86phystk;      /* PA of vm86/bios stack */
376 u_long vm86paddr;       /* address of vm86 region */
377 int vm86pa;             /* phys addr of vm86 region */
378 u_long KERNend;         /* phys addr end of kernel (just after bss) */
379 pd_entry_t *IdlePTD;    /* phys addr of kernel PTD */
380 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
381 pdpt_entry_t *IdlePDPT; /* phys addr of kernel PDPT */
382 #endif
383 pt_entry_t *KPTmap;     /* address of kernel page tables */
384 u_long KPTphys;         /* phys addr of kernel page tables */
385 extern u_long tramp_idleptd;
386
387 static u_long
388 allocpages(u_int cnt, u_long *physfree)
389 {
390         u_long res;
391
392         res = *physfree;
393         *physfree += PAGE_SIZE * cnt;
394         bzero((void *)res, PAGE_SIZE * cnt);
395         return (res);
396 }
397
398 static void
399 pmap_cold_map(u_long pa, u_long va, u_long cnt)
400 {
401         pt_entry_t *pt;
402
403         for (pt = (pt_entry_t *)KPTphys + atop(va); cnt > 0;
404             cnt--, pt++, va += PAGE_SIZE, pa += PAGE_SIZE)
405                 *pt = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
406 }
407
408 static void
409 pmap_cold_mapident(u_long pa, u_long cnt)
410 {
411
412         pmap_cold_map(pa, pa, cnt);
413 }
414
415 _Static_assert(2 * NBPDR == KERNBASE, "Broken double-map of zero PTD");
416
417 /*
418  * Called from locore.s before paging is enabled.  Sets up the first
419  * kernel page table.  Since kernel is mapped with PA == VA, this code
420  * does not require relocations.
421  */
422 void
423 pmap_cold(void)
424 {
425         pt_entry_t *pt;
426         u_long a;
427         u_int cr3, ncr4;
428
429         physfree = (u_long)&_end;
430         if (bootinfo.bi_esymtab != 0)
431                 physfree = bootinfo.bi_esymtab;
432         if (bootinfo.bi_kernend != 0)
433                 physfree = bootinfo.bi_kernend;
434         physfree = roundup2(physfree, NBPDR);
435         KERNend = physfree;
436
437         /* Allocate Kernel Page Tables */
438         KPTphys = allocpages(NKPT, &physfree);
439         KPTmap = (pt_entry_t *)KPTphys;
440
441         /* Allocate Page Table Directory */
442 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
443         /* XXX only need 32 bytes (easier for now) */
444         IdlePDPT = (pdpt_entry_t *)allocpages(1, &physfree);
445 #endif
446         IdlePTD = (pd_entry_t *)allocpages(NPGPTD, &physfree);
447
448         /*
449          * Allocate KSTACK.  Leave a guard page between IdlePTD and
450          * proc0kstack, to control stack overflow for thread0 and
451          * prevent corruption of the page table.  We leak the guard
452          * physical memory due to 1:1 mappings.
453          */
454         allocpages(1, &physfree);
455         proc0kstack = allocpages(TD0_KSTACK_PAGES, &physfree);
456
457         /* vm86/bios stack */
458         vm86phystk = allocpages(1, &physfree);
459
460         /* pgtable + ext + IOPAGES */
461         vm86paddr = vm86pa = allocpages(3, &physfree);
462
463         /* Install page tables into PTD.  Page table page 1 is wasted. */
464         for (a = 0; a < NKPT; a++)
465                 IdlePTD[a] = (KPTphys + ptoa(a)) | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
466
467 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
468         /* PAE install PTD pointers into PDPT */
469         for (a = 0; a < NPGPTD; a++)
470                 IdlePDPT[a] = ((u_int)IdlePTD + ptoa(a)) | PG_V;
471 #endif
472
473         /*
474          * Install recursive mapping for kernel page tables into
475          * itself.
476          */
477         for (a = 0; a < NPGPTD; a++)
478                 IdlePTD[PTDPTDI + a] = ((u_int)IdlePTD + ptoa(a)) | PG_V |
479                     PG_RW;
480
481         /*
482          * Initialize page table pages mapping physical address zero
483          * through the (physical) end of the kernel.  Many of these
484          * pages must be reserved, and we reserve them all and map
485          * them linearly for convenience.  We do this even if we've
486          * enabled PSE above; we'll just switch the corresponding
487          * kernel PDEs before we turn on paging.
488          *
489          * This and all other page table entries allow read and write
490          * access for various reasons.  Kernel mappings never have any
491          * access restrictions.
492          */
493         pmap_cold_mapident(0, atop(NBPDR));
494         pmap_cold_map(0, NBPDR, atop(NBPDR));
495         pmap_cold_mapident(KERNBASE, atop(KERNend - KERNBASE));
496
497         /* Map page table directory */
498 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
499         pmap_cold_mapident((u_long)IdlePDPT, 1);
500 #endif
501         pmap_cold_mapident((u_long)IdlePTD, NPGPTD);
502
503         /* Map early KPTmap.  It is really pmap_cold_mapident. */
504         pmap_cold_map(KPTphys, (u_long)KPTmap, NKPT);
505
506         /* Map proc0kstack */
507         pmap_cold_mapident(proc0kstack, TD0_KSTACK_PAGES);
508         /* ISA hole already mapped */
509
510         pmap_cold_mapident(vm86phystk, 1);
511         pmap_cold_mapident(vm86pa, 3);
512
513         /* Map page 0 into the vm86 page table */
514         *(pt_entry_t *)vm86pa = 0 | PG_RW | PG_U | PG_A | PG_M | PG_V;
515
516         /* ...likewise for the ISA hole for vm86 */
517         for (pt = (pt_entry_t *)vm86pa + atop(ISA_HOLE_START), a = 0;
518             a < atop(ISA_HOLE_LENGTH); a++, pt++)
519                 *pt = (ISA_HOLE_START + ptoa(a)) | PG_RW | PG_U | PG_A |
520                     PG_M | PG_V;
521
522         /* Enable PSE, PGE, VME, and PAE if configured. */
523         ncr4 = 0;
524         if ((cpu_feature & CPUID_PSE) != 0) {
525                 ncr4 |= CR4_PSE;
526                 pseflag = PG_PS;
527                 /*
528                  * Superpage mapping of the kernel text.  Existing 4k
529                  * page table pages are wasted.
530                  */
531                 for (a = KERNBASE; a < KERNend; a += NBPDR)
532                         IdlePTD[a >> PDRSHIFT] = a | PG_PS | PG_A | PG_M |
533                             PG_RW | PG_V;
534         }
535         if ((cpu_feature & CPUID_PGE) != 0) {
536                 ncr4 |= CR4_PGE;
537                 pgeflag = PG_G;
538         }
539         ncr4 |= (cpu_feature & CPUID_VME) != 0 ? CR4_VME : 0;
540 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
541         ncr4 |= CR4_PAE;
542 #endif
543         if (ncr4 != 0)
544                 load_cr4(rcr4() | ncr4);
545
546         /* Now enable paging */
547 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
548         cr3 = (u_int)IdlePDPT;
549 #else
550         cr3 = (u_int)IdlePTD;
551 #endif
552         tramp_idleptd = cr3;
553         load_cr3(cr3);
554         load_cr0(rcr0() | CR0_PG);
555
556         /*
557          * Now running relocated at KERNBASE where the system is
558          * linked to run.
559          */
560
561         /*
562          * Remove the lowest part of the double mapping of low memory
563          * to get some null pointer checks.
564          */
565         IdlePTD[0] = 0;
566         load_cr3(cr3);          /* invalidate TLB */
567 }
568
569 /*
570  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
571  *
572  *      On the i386 this is called after pmap_cold() created initial
573  *      kernel page table and enabled paging, and just syncs the pmap
574  *      module with what has already been done.
575  */
576 void
577 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
578 {
579         vm_offset_t va;
580         pt_entry_t *pte, *unused;
581         struct pcpu *pc;
582         u_long res;
583         int i;
584
585         res = atop(firstaddr - (vm_paddr_t)KERNLOAD);
586
587         /*
588          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
589          * preallocated kernel page table pages so that vm_page structures
590          * representing these pages will be created.  The vm_page structures
591          * are required for promotion of the corresponding kernel virtual
592          * addresses to superpage mappings.
593          */
594         vm_phys_add_seg(KPTphys, KPTphys + ptoa(nkpt));
595
596         /*
597          * Initialize the first available kernel virtual address.
598          * However, using "firstaddr" may waste a few pages of the
599          * kernel virtual address space, because pmap_cold() may not
600          * have mapped every physical page that it allocated.
601          * Preferably, pmap_cold() would provide a first unused
602          * virtual address in addition to "firstaddr".
603          */
604         virtual_avail = (vm_offset_t)firstaddr;
605         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
606
607         /*
608          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
609          * Count bootstrap data as being resident in case any of this data is
610          * later unmapped (using pmap_remove()) and freed.
611          */
612         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
613         kernel_pmap->pm_pdir = IdlePTD;
614 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
615         kernel_pmap->pm_pdpt = IdlePDPT;
616 #endif
617         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
618         kernel_pmap->pm_stats.resident_count = res;
619         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
620
621         /*
622          * Initialize the global pv list lock.
623          */
624         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
625
626         /*
627          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
628          * mapping of pages.
629          */
630 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
631         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
632
633         va = virtual_avail;
634         pte = vtopte(va);
635
636
637         /*
638          * Initialize temporary map objects on the current CPU for use
639          * during early boot.
640          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
641          * CMAP3 is used for the boot-time memory test.
642          */
643         pc = get_pcpu();
644         mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
645         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte1, pc->pc_cmap_addr1, 1)
646         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte2, pc->pc_cmap_addr2, 1)
647         SYSMAP(vm_offset_t, pte, pc->pc_qmap_addr, 1)
648
649         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1);
650
651         /*
652          * Crashdump maps.
653          */
654         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
655
656         /*
657          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
658          */
659         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
660
661         /*
662          * msgbufp is used to map the system message buffer.
663          */
664         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
665
666         /*
667          * KPTmap is used by pmap_kextract().
668          *
669          * KPTmap is first initialized by pmap_cold().  However, that initial
670          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
671          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
672          */
673         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
674
675         for (i = 0; i < NKPT; i++)
676                 KPTD[i] = (KPTphys + ptoa(i)) | PG_RW | PG_V;
677
678         /*
679          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
680          * respectively.
681          */
682         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
683         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
684         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP3, PADDR3, 1)
685
686         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
687
688         virtual_avail = va;
689
690         /*
691          * Initialize the PAT MSR if present.
692          * pmap_init_pat() clears and sets CR4_PGE, which, as a
693          * side-effect, invalidates stale PG_G TLB entries that might
694          * have been created in our pre-boot environment.  We assume
695          * that PAT support implies PGE and in reverse, PGE presence
696          * comes with PAT.  Both features were added for Pentium Pro.
697          */
698         pmap_init_pat();
699 }
700
701 static void
702 pmap_init_reserved_pages(void)
703 {
704         struct pcpu *pc;
705         vm_offset_t pages;
706         int i;
707
708         CPU_FOREACH(i) {
709                 pc = pcpu_find(i);
710                 mtx_init(&pc->pc_copyout_mlock, "cpmlk", NULL, MTX_DEF |
711                     MTX_NEW);
712                 pc->pc_copyout_maddr = kva_alloc(ptoa(2));
713                 if (pc->pc_copyout_maddr == 0)
714                         panic("unable to allocate non-sleepable copyout KVA");
715                 sx_init(&pc->pc_copyout_slock, "cpslk");
716                 pc->pc_copyout_saddr = kva_alloc(ptoa(2));
717                 if (pc->pc_copyout_saddr == 0)
718                         panic("unable to allocate sleepable copyout KVA");
719                 pc->pc_pmap_eh_va = kva_alloc(ptoa(1));
720                 if (pc->pc_pmap_eh_va == 0)
721                         panic("unable to allocate pmap_extract_and_hold KVA");
722                 pc->pc_pmap_eh_ptep = (char *)vtopte(pc->pc_pmap_eh_va);
723
724                 /*
725                  * Skip if the mappings have already been initialized,
726                  * i.e. this is the BSP.
727                  */
728                 if (pc->pc_cmap_addr1 != 0)
729                         continue;
730
731                 mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
732                 pages = kva_alloc(PAGE_SIZE * 3);
733                 if (pages == 0)
734                         panic("unable to allocate CMAP KVA");
735                 pc->pc_cmap_pte1 = vtopte(pages);
736                 pc->pc_cmap_pte2 = vtopte(pages + PAGE_SIZE);
737                 pc->pc_cmap_addr1 = (caddr_t)pages;
738                 pc->pc_cmap_addr2 = (caddr_t)(pages + PAGE_SIZE);
739                 pc->pc_qmap_addr = pages + ptoa(2);
740         }
741 }
742  
743 SYSINIT(rpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_reserved_pages, NULL);
744
745 /*
746  * Setup the PAT MSR.
747  */
748 void
749 pmap_init_pat(void)
750 {
751         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
752         uint64_t pat_msr;
753         u_long cr0, cr4;
754         int i;
755
756         /* Set default PAT index table. */
757         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
758                 pat_table[i] = -1;
759         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
760         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
761         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
762         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
763         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
764         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
765
766         /*
767          * Bail if this CPU doesn't implement PAT.
768          * We assume that PAT support implies PGE.
769          */
770         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
771                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
772                         pat_index[i] = pat_table[i];
773                 pat_works = 0;
774                 return;
775         }
776
777         /*
778          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
779          * PAT entries.
780          *
781          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
782          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
783          * or Mode C Paging)
784          *
785          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
786          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
787          */
788         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
789             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
790                 pat_works = 0;
791
792         /* Initialize default PAT entries. */
793         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
794             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
795             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
796             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
797             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
798             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
799             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
800             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
801
802         if (pat_works) {
803                 /*
804                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
805                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
806                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
807                  */
808                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
809                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
810                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
811                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
812                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
813                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
814         } else {
815                 /*
816                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
817                  */
818                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
819                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
820                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
821         }
822
823         /* Disable PGE. */
824         cr4 = rcr4();
825         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
826
827         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
828         cr0 = rcr0();
829         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
830
831         /* Flushes caches and TLBs. */
832         wbinvd();
833         invltlb();
834
835         /* Update PAT and index table. */
836         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
837         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
838                 pat_index[i] = pat_table[i];
839
840         /* Flush caches and TLBs again. */
841         wbinvd();
842         invltlb();
843
844         /* Restore caches and PGE. */
845         load_cr0(cr0);
846         load_cr4(cr4);
847 }
848
849 /*
850  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
851  */
852 void
853 pmap_page_init(vm_page_t m)
854 {
855
856         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
857         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
858 }
859
860 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
861 static void *
862 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain, uint8_t *flags,
863     int wait)
864 {
865
866         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
867         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
868         return ((void *)kmem_alloc_contig_domainset(DOMAINSET_FIXED(domain),
869             bytes, wait, 0x0ULL, 0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
870 }
871 #endif
872
873 /*
874  * Abuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
875  * Requirements:
876  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
877  *    are ever set, PG_V in particular.
878  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
879  *    on PAE systems.  This should be ok.
880  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
881  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
882  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
883  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
884  */
885 static vm_offset_t
886 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
887 {
888         pt_entry_t *pte;
889         vm_offset_t va;
890
891         va = *head;
892         if (va == 0)
893                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
894         pte = vtopte(va);
895         *head = *pte;
896         if (*head & PG_V)
897                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
898         *pte = 0;
899         return (va);
900 }
901
902 static void
903 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
904 {
905         pt_entry_t *pte;
906
907         if (va & PG_V)
908                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
909         pte = vtopte(va);
910         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
911         *head = va;
912 }
913
914 static void
915 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
916 {
917         int i;
918         vm_offset_t va;
919
920         *head = 0;
921         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
922                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
923                 pmap_ptelist_free(head, va);
924         }
925 }
926
927
928 /*
929  *      Initialize the pmap module.
930  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
931  *      system needs to map virtual memory.
932  */
933 void
934 pmap_init(void)
935 {
936         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
937         vm_page_t mpte;
938         vm_size_t s;
939         int i, pv_npg;
940
941         /*
942          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
943          * page table pages.
944          */ 
945         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
946         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
947                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + ptoa(i));
948                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
949                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
950                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
951                 mpte->pindex = i + KPTDI;
952                 mpte->phys_addr = KPTphys + ptoa(i);
953                 mpte->wire_count = 1;
954                 if (pseflag != 0 &&
955                     KERNBASE <= i << PDRSHIFT && i << PDRSHIFT < KERNend &&
956                     pmap_insert_pt_page(kernel_pmap, mpte))
957                         panic("pmap_init: pmap_insert_pt_page failed");
958         }
959         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
960         vm_wire_add(NKPT);
961
962         /*
963          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
964          * high water mark so that the system can recover from excessive
965          * numbers of pv entries.
966          */
967         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
968         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
969         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
970         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
971         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
972
973         /*
974          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
975          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
976          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
977          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
978          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
979          * include at least one feature that is only supported by older Intel
980          * or newer AMD processors.
981          */
982         if (vm_guest != VM_GUEST_NO && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
983             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
984             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
985             AMDID2_FMA4)) == 0)
986                 workaround_erratum383 = 1;
987
988         /*
989          * Are large page mappings supported and enabled?
990          */
991         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
992         if (pseflag == 0)
993                 pg_ps_enabled = 0;
994         else if (pg_ps_enabled) {
995                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
996                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
997                 pagesizes[1] = NBPDR;
998         }
999
1000         /*
1001          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
1002          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
1003          */
1004         pv_npg = trunc_4mpage(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end -
1005             PAGE_SIZE) / NBPDR + 1;
1006
1007         /*
1008          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
1009          */
1010         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
1011         s = round_page(s);
1012         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(s, M_WAITOK | M_ZERO);
1013         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
1014                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
1015
1016         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
1017         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
1018         if (pv_chunkbase == NULL)
1019                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
1020         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
1021 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1022         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
1023             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
1024             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
1025         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
1026 #endif
1027
1028         pmap_initialized = 1;
1029         pmap_init_trm();
1030
1031         if (!bootverbose)
1032                 return;
1033         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
1034                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
1035                 if (ppim->va == 0)
1036                         continue;
1037                 printf("PPIM %u: PA=%#jx, VA=%#x, size=%#x, mode=%#x\n", i,
1038                     (uintmax_t)ppim->pa, ppim->va, ppim->sz, ppim->mode);
1039         }
1040
1041 }
1042
1043
1044 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
1045         "Max number of PV entries");
1046 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
1047         "Page share factor per proc");
1048
1049 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
1050     "2/4MB page mapping counters");
1051
1052 static u_long pmap_pde_demotions;
1053 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
1054     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
1055
1056 static u_long pmap_pde_mappings;
1057 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
1058     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
1059
1060 static u_long pmap_pde_p_failures;
1061 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
1062     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
1063
1064 static u_long pmap_pde_promotions;
1065 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
1066     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
1067
1068 /***************************************************
1069  * Low level helper routines.....
1070  ***************************************************/
1071
1072 boolean_t
1073 pmap_is_valid_memattr(pmap_t pmap __unused, vm_memattr_t mode)
1074 {
1075
1076         return (mode >= 0 && mode < PAT_INDEX_SIZE &&
1077             pat_index[(int)mode] >= 0);
1078 }
1079
1080 /*
1081  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
1082  * caching mode.
1083  */
1084 int
1085 pmap_cache_bits(pmap_t pmap, int mode, boolean_t is_pde)
1086 {
1087         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
1088
1089         if (!pmap_is_valid_memattr(pmap, mode))
1090                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
1091
1092         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
1093         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
1094
1095         /* Map the caching mode to a PAT index. */
1096         pat_idx = pat_index[mode];
1097
1098         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
1099         cache_bits = 0;
1100         if (pat_idx & 0x4)
1101                 cache_bits |= pat_flag;
1102         if (pat_idx & 0x2)
1103                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
1104         if (pat_idx & 0x1)
1105                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
1106         return (cache_bits);
1107 }
1108
1109 bool
1110 pmap_ps_enabled(pmap_t pmap __unused)
1111 {
1112
1113         return (pg_ps_enabled);
1114 }
1115
1116 /*
1117  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
1118  */
1119 static void
1120 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
1121 {
1122         pd_entry_t *pde;
1123
1124         pde = pmap_pde(kernel_pmap, va);
1125         pde_store(pde, newpde);
1126 }
1127
1128 /*
1129  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
1130  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
1131  * calling processor's TLB is affected.
1132  *
1133  * The calling thread must be pinned to a processor.
1134  */
1135 static void
1136 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
1137 {
1138
1139         if ((newpde & PG_PS) == 0)
1140                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
1141                 invlpg(va);
1142         else /* if ((newpde & PG_G) == 0) */
1143                 /*
1144                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
1145                  * because there are too many to flush individually.
1146                  */
1147                 invltlb();
1148 }
1149
1150 void
1151 invltlb_glob(void)
1152 {
1153
1154         invltlb();
1155 }
1156
1157
1158 #ifdef SMP
1159 /*
1160  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
1161  *
1162  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
1163  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
1164  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
1165  * processor could cache an old, pre-update entry without being
1166  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
1167  * active on another processor after its pm_active field is checked by
1168  * one of the following functions but before a store updating the page
1169  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
1170  * processor before its pm_active field is checked but due to
1171  * speculative loads one of the following functions stills reads the
1172  * pmap as inactive on the other processor.
1173  * 
1174  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
1175  * immutable.  The kernel page table is always active on every
1176  * processor.
1177  */
1178 void
1179 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1180 {
1181         cpuset_t *mask, other_cpus;
1182         u_int cpuid;
1183
1184         sched_pin();
1185         if (pmap == kernel_pmap) {
1186                 invlpg(va);
1187                 mask = &all_cpus;
1188         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1189                 mask = &all_cpus;
1190         } else {
1191                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1192                 other_cpus = all_cpus;
1193                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1194                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1195                 mask = &other_cpus;
1196         }
1197         smp_masked_invlpg(*mask, va, pmap);
1198         sched_unpin();
1199 }
1200
1201 /* 4k PTEs -- Chosen to exceed the total size of Broadwell L2 TLB */
1202 #define PMAP_INVLPG_THRESHOLD   (4 * 1024 * PAGE_SIZE)
1203
1204 void
1205 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1206 {
1207         cpuset_t *mask, other_cpus;
1208         vm_offset_t addr;
1209         u_int cpuid;
1210
1211         if (eva - sva >= PMAP_INVLPG_THRESHOLD) {
1212                 pmap_invalidate_all(pmap);
1213                 return;
1214         }
1215
1216         sched_pin();
1217         if (pmap == kernel_pmap) {
1218                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1219                         invlpg(addr);
1220                 mask = &all_cpus;
1221         } else  if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1222                 mask = &all_cpus;
1223         } else {
1224                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1225                 other_cpus = all_cpus;
1226                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1227                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1228                 mask = &other_cpus;
1229         }
1230         smp_masked_invlpg_range(*mask, sva, eva, pmap);
1231         sched_unpin();
1232 }
1233
1234 void
1235 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1236 {
1237         cpuset_t *mask, other_cpus;
1238         u_int cpuid;
1239
1240         sched_pin();
1241         if (pmap == kernel_pmap) {
1242                 invltlb();
1243                 mask = &all_cpus;
1244         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1245                 mask = &all_cpus;
1246         } else {
1247                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1248                 other_cpus = all_cpus;
1249                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1250                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1251                 mask = &other_cpus;
1252         }
1253         smp_masked_invltlb(*mask, pmap);
1254         sched_unpin();
1255 }
1256
1257 void
1258 pmap_invalidate_cache(void)
1259 {
1260
1261         sched_pin();
1262         wbinvd();
1263         smp_cache_flush();
1264         sched_unpin();
1265 }
1266
1267 struct pde_action {
1268         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1269         vm_offset_t va;
1270         pd_entry_t *pde;
1271         pd_entry_t newpde;
1272         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1273 };
1274
1275 static void
1276 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1277 {
1278         struct pde_action *act = arg;
1279         pd_entry_t *pde;
1280
1281         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1282                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, act->va);
1283                 pde_store(pde, act->newpde);
1284         }
1285 }
1286
1287 static void
1288 pmap_update_pde_user(void *arg)
1289 {
1290         struct pde_action *act = arg;
1291
1292         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1293                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1294 }
1295
1296 static void
1297 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1298 {
1299         struct pde_action *act = arg;
1300
1301         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1302                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1303 }
1304
1305 /*
1306  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1307  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1308  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1309  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1310  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1311  * hardware error.
1312  */
1313 static void
1314 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1315 {
1316         struct pde_action act;
1317         cpuset_t active, other_cpus;
1318         u_int cpuid;
1319
1320         sched_pin();
1321         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1322         other_cpus = all_cpus;
1323         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1324         if (pmap == kernel_pmap)
1325                 active = all_cpus;
1326         else
1327                 active = pmap->pm_active;
1328         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1329                 act.store = cpuid;
1330                 act.invalidate = active;
1331                 act.va = va;
1332                 act.pde = pde;
1333                 act.newpde = newpde;
1334                 CPU_SET(cpuid, &active);
1335                 smp_rendezvous_cpus(active,
1336                     smp_no_rendezvous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1337                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1338                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1339         } else {
1340                 if (pmap == kernel_pmap)
1341                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1342                 else
1343                         pde_store(pde, newpde);
1344                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1345                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1346         }
1347         sched_unpin();
1348 }
1349 #else /* !SMP */
1350 /*
1351  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1352  * We inline these within pmap.c for speed.
1353  */
1354 PMAP_INLINE void
1355 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1356 {
1357
1358         if (pmap == kernel_pmap)
1359                 invlpg(va);
1360 }
1361
1362 PMAP_INLINE void
1363 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1364 {
1365         vm_offset_t addr;
1366
1367         if (pmap == kernel_pmap)
1368                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1369                         invlpg(addr);
1370 }
1371
1372 PMAP_INLINE void
1373 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1374 {
1375
1376         if (pmap == kernel_pmap)
1377                 invltlb();
1378 }
1379
1380 PMAP_INLINE void
1381 pmap_invalidate_cache(void)
1382 {
1383
1384         wbinvd();
1385 }
1386
1387 static void
1388 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1389 {
1390
1391         if (pmap == kernel_pmap)
1392                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1393         else
1394                 pde_store(pde, newpde);
1395         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1396                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1397 }
1398 #endif /* !SMP */
1399
1400 static void
1401 pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1402 {
1403
1404         /*
1405          * When the PDE has PG_PROMOTED set, the 2- or 4MB page mapping was
1406          * created by a promotion that did not invalidate the 512 or 1024 4KB
1407          * page mappings that might exist in the TLB.  Consequently, at this
1408          * point, the TLB may hold both 4KB and 2- or 4MB page mappings for
1409          * the address range [va, va + NBPDR).  Therefore, the entire range
1410          * must be invalidated here.  In contrast, when PG_PROMOTED is clear,
1411          * the TLB will not hold any 4KB page mappings for the address range
1412          * [va, va + NBPDR), and so a single INVLPG suffices to invalidate the
1413          * 2- or 4MB page mapping from the TLB.
1414          */
1415         if ((pde & PG_PROMOTED) != 0)
1416                 pmap_invalidate_range(pmap, va, va + NBPDR - 1);
1417         else
1418                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
1419 }
1420
1421 DEFINE_IFUNC(, void, pmap_invalidate_cache_range, (vm_offset_t, vm_offset_t),
1422     static)
1423 {
1424
1425         if ((cpu_feature & CPUID_SS) != 0)
1426                 return (pmap_invalidate_cache_range_selfsnoop);
1427         if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0)
1428                 return (pmap_force_invalidate_cache_range);
1429         return (pmap_invalidate_cache_range_all);
1430 }
1431
1432 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1433
1434 static void
1435 pmap_invalidate_cache_range_check_align(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1436 {
1437
1438         KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1439             ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1440         KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1441             ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1442 }
1443
1444 static void
1445 pmap_invalidate_cache_range_selfsnoop(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1446 {
1447
1448         pmap_invalidate_cache_range_check_align(sva, eva);
1449 }
1450
1451 void
1452 pmap_force_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1453 {
1454
1455         sva &= ~(vm_offset_t)(cpu_clflush_line_size - 1);
1456         if (eva - sva >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1457                 /*
1458                  * The supplied range is bigger than 2MB.
1459                  * Globally invalidate cache.
1460                  */
1461                 pmap_invalidate_cache();
1462                 return;
1463         }
1464
1465 #ifdef DEV_APIC
1466         /*
1467          * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1468          * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1469          * range.  The local APIC is always uncached, so we
1470          * don't need to flush for that range anyway.
1471          */
1472         if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1473                 return;
1474 #endif
1475
1476         if ((cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0) {
1477                 /*
1478                  * Do per-cache line flush.  Use the sfence
1479                  * instruction to insure that previous stores are
1480                  * included in the write-back.  The processor
1481                  * propagates flush to other processors in the cache
1482                  * coherence domain.
1483                  */
1484                 sfence();
1485                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1486                         clflushopt(sva);
1487                 sfence();
1488         } else {
1489                 /*
1490                  * Writes are ordered by CLFLUSH on Intel CPUs.
1491                  */
1492                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1493                         mfence();
1494                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1495                         clflush(sva);
1496                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1497                         mfence();
1498         }
1499 }
1500
1501 static void
1502 pmap_invalidate_cache_range_all(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1503 {
1504
1505         pmap_invalidate_cache_range_check_align(sva, eva);
1506         pmap_invalidate_cache();
1507 }
1508
1509 void
1510 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1511 {
1512         int i;
1513
1514         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1515             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
1516                 pmap_invalidate_cache();
1517         } else {
1518                 for (i = 0; i < count; i++)
1519                         pmap_flush_page(pages[i]);
1520         }
1521 }
1522
1523 /*
1524  * Are we current address space or kernel?
1525  */
1526 static __inline int
1527 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1528 {
1529
1530         return (pmap == kernel_pmap);
1531 }
1532
1533 /*
1534  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1535  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1536  */
1537 pt_entry_t *
1538 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1539 {
1540         pd_entry_t newpf;
1541         pd_entry_t *pde;
1542
1543         pde = pmap_pde(pmap, va);
1544         if (*pde & PG_PS)
1545                 return (pde);
1546         if (*pde != 0) {
1547                 /* are we current address space or kernel? */
1548                 if (pmap_is_current(pmap))
1549                         return (vtopte(va));
1550                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1551                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1552                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1553                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1554                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1555                 }
1556                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1557         }
1558         return (NULL);
1559 }
1560
1561 /*
1562  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1563  * being NULL.
1564  */
1565 static __inline void
1566 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1567 {
1568
1569         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1570                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1571 }
1572
1573 /*
1574  * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses to the
1575  * corresponding pages is subject to the situation described in the "AMD64
1576  * Architecture Programmer's Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23,
1577  * "7.3.1 Special Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG
1578  * right after modifying the PTE bits is crucial.
1579  */
1580 static __inline void
1581 invlcaddr(void *caddr)
1582 {
1583
1584         invlpg((u_int)caddr);
1585 }
1586
1587 /*
1588  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1589  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1590  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1591  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1592  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1593  *
1594  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1595  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1596  */
1597 static pt_entry_t *
1598 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1599 {
1600         pd_entry_t newpf;
1601         pd_entry_t *pde;
1602
1603         pde = pmap_pde(pmap, va);
1604         if (*pde & PG_PS)
1605                 return (pde);
1606         if (*pde != 0) {
1607                 /* are we current address space or kernel? */
1608                 if (pmap_is_current(pmap))
1609                         return (vtopte(va));
1610                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1611                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1612                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1613                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1614                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1615 #ifdef SMP
1616                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1617 #endif
1618                         invlcaddr(PADDR1);
1619                         PMAP1changed++;
1620                 } else
1621 #ifdef SMP
1622                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1623                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1624                         invlcaddr(PADDR1);
1625                         PMAP1changedcpu++;
1626                 } else
1627 #endif
1628                         PMAP1unchanged++;
1629                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1630         }
1631         return (0);
1632 }
1633
1634 static pt_entry_t *
1635 pmap_pte_quick3(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1636 {
1637         pd_entry_t newpf;
1638         pd_entry_t *pde;
1639
1640         pde = pmap_pde(pmap, va);
1641         if (*pde & PG_PS)
1642                 return (pde);
1643         if (*pde != 0) {
1644                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1645                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1646                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1647                 if ((*PMAP3 & PG_FRAME) != newpf) {
1648                         *PMAP3 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1649 #ifdef SMP
1650                         PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
1651 #endif
1652                         invlcaddr(PADDR3);
1653                         PMAP1changed++;
1654                 } else
1655 #ifdef SMP
1656                 if (PMAP3cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1657                         PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
1658                         invlcaddr(PADDR3);
1659                         PMAP1changedcpu++;
1660                 } else
1661 #endif
1662                         PMAP1unchanged++;
1663                 return (PADDR3 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1664         }
1665         return (0);
1666 }
1667
1668 static pt_entry_t
1669 pmap_pte_ufast(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1670 {
1671         pt_entry_t *eh_ptep, pte, *ptep;
1672
1673         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1674         pde &= PG_FRAME;
1675         critical_enter();
1676         eh_ptep = (pt_entry_t *)PCPU_GET(pmap_eh_ptep);
1677         if ((*eh_ptep & PG_FRAME) != pde) {
1678                 *eh_ptep = pde | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1679                 invlcaddr((void *)PCPU_GET(pmap_eh_va));
1680         }
1681         ptep = (pt_entry_t *)PCPU_GET(pmap_eh_va) + (i386_btop(va) &
1682             (NPTEPG - 1));
1683         pte = *ptep;
1684         critical_exit();
1685         return (pte);
1686 }
1687
1688 /*
1689  *      Routine:        pmap_extract
1690  *      Function:
1691  *              Extract the physical page address associated
1692  *              with the given map/virtual_address pair.
1693  */
1694 vm_paddr_t 
1695 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1696 {
1697         vm_paddr_t rtval;
1698         pt_entry_t pte;
1699         pd_entry_t pde;
1700
1701         rtval = 0;
1702         PMAP_LOCK(pmap);
1703         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1704         if (pde != 0) {
1705                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1706                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1707                 else {
1708                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, va, pde);
1709                         rtval = (pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1710                 }
1711         }
1712         PMAP_UNLOCK(pmap);
1713         return (rtval);
1714 }
1715
1716 /*
1717  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1718  *      Function:
1719  *              Atomically extract and hold the physical page
1720  *              with the given pmap and virtual address pair
1721  *              if that mapping permits the given protection.
1722  */
1723 vm_page_t
1724 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1725 {
1726         pd_entry_t pde;
1727         pt_entry_t pte;
1728         vm_page_t m;
1729         vm_paddr_t pa;
1730
1731         pa = 0;
1732         m = NULL;
1733         PMAP_LOCK(pmap);
1734 retry:
1735         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1736         if (pde != 0) {
1737                 if (pde & PG_PS) {
1738                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1739                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1740                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1741                                         goto retry;
1742                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1743                         }
1744                 } else {
1745                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, va, pde);
1746                         if (pte != 0 &&
1747                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1748                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1749                                     &pa))
1750                                         goto retry;
1751                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1752                         }
1753                 }
1754                 if (m != NULL)
1755                         vm_page_hold(m);
1756         }
1757         PA_UNLOCK_COND(pa);
1758         PMAP_UNLOCK(pmap);
1759         return (m);
1760 }
1761
1762 /***************************************************
1763  * Low level mapping routines.....
1764  ***************************************************/
1765
1766 /*
1767  * Add a wired page to the kva.
1768  * Note: not SMP coherent.
1769  *
1770  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1771  */
1772 PMAP_INLINE void 
1773 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1774 {
1775         pt_entry_t *pte;
1776
1777         pte = vtopte(va);
1778         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V);
1779 }
1780
1781 static __inline void
1782 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1783 {
1784         pt_entry_t *pte;
1785
1786         pte = vtopte(va);
1787         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pmap_cache_bits(kernel_pmap,
1788             mode, 0));
1789 }
1790
1791 /*
1792  * Remove a page from the kernel pagetables.
1793  * Note: not SMP coherent.
1794  *
1795  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1796  */
1797 PMAP_INLINE void
1798 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1799 {
1800         pt_entry_t *pte;
1801
1802         pte = vtopte(va);
1803         pte_clear(pte);
1804 }
1805
1806 /*
1807  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1808  *      virtual address space.
1809  *
1810  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1811  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1812  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1813  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1814  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1815  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1816  *      region.
1817  */
1818 vm_offset_t
1819 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1820 {
1821         vm_offset_t va, sva;
1822         vm_paddr_t superpage_offset;
1823         pd_entry_t newpde;
1824
1825         va = *virt;
1826         /*
1827          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1828          * least one superpage mapping to be created?
1829          */ 
1830         superpage_offset = start & PDRMASK;
1831         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1832                 /*
1833                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1834                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1835                  */
1836                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1837                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1838                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1839                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1840         }
1841         sva = va;
1842         while (start < end) {
1843                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1844                     pseflag != 0) {
1845                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1846                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1847                         newpde = start | PG_PS | PG_RW | PG_V;
1848                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1849                         va += NBPDR;
1850                         start += NBPDR;
1851                 } else {
1852                         pmap_kenter(va, start);
1853                         va += PAGE_SIZE;
1854                         start += PAGE_SIZE;
1855                 }
1856         }
1857         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1858         *virt = va;
1859         return (sva);
1860 }
1861
1862
1863 /*
1864  * Add a list of wired pages to the kva
1865  * this routine is only used for temporary
1866  * kernel mappings that do not need to have
1867  * page modification or references recorded.
1868  * Note that old mappings are simply written
1869  * over.  The page *must* be wired.
1870  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1871  */
1872 void
1873 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1874 {
1875         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1876         vm_page_t m;
1877
1878         oldpte = 0;
1879         pte = vtopte(sva);
1880         endpte = pte + count;
1881         while (pte < endpte) {
1882                 m = *ma++;
1883                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(kernel_pmap,
1884                     m->md.pat_mode, 0);
1885                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1886                         oldpte |= *pte;
1887 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1888                         pte_store(pte, pa | pg_nx | PG_RW | PG_V);
1889 #else
1890                         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V);
1891 #endif
1892                 }
1893                 pte++;
1894         }
1895         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1896                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1897                     PAGE_SIZE);
1898 }
1899
1900 /*
1901  * This routine tears out page mappings from the
1902  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1903  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1904  */
1905 void
1906 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1907 {
1908         vm_offset_t va;
1909
1910         va = sva;
1911         while (count-- > 0) {
1912                 pmap_kremove(va);
1913                 va += PAGE_SIZE;
1914         }
1915         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1916 }
1917
1918 /***************************************************
1919  * Page table page management routines.....
1920  ***************************************************/
1921 /*
1922  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1923  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1924  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1925  */
1926 static __inline void
1927 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1928     boolean_t set_PG_ZERO)
1929 {
1930
1931         if (set_PG_ZERO)
1932                 m->flags |= PG_ZERO;
1933         else
1934                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1935         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1936 }
1937
1938 /*
1939  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1940  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1941  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1942  * ordered by this virtual address range.
1943  */
1944 static __inline int
1945 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1946 {
1947
1948         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1949         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
1950 }
1951
1952 /*
1953  * Removes the page table page mapping the specified virtual address from the
1954  * specified pmap's collection of idle page table pages, and returns it.
1955  * Otherwise, returns NULL if there is no page table page corresponding to the
1956  * specified virtual address.
1957  */
1958 static __inline vm_page_t
1959 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1960 {
1961
1962         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1963         return (vm_radix_remove(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1964 }
1965
1966 /*
1967  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1968  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1969  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1970  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1971  */
1972 static inline boolean_t
1973 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1974 {
1975
1976         --m->wire_count;
1977         if (m->wire_count == 0) {
1978                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1979                 return (TRUE);
1980         } else
1981                 return (FALSE);
1982 }
1983
1984 static void
1985 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1986 {
1987
1988         /*
1989          * unmap the page table page
1990          */
1991         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1992         --pmap->pm_stats.resident_count;
1993
1994         /*
1995          * There is not need to invalidate the recursive mapping since
1996          * we never instantiate such mapping for the usermode pmaps,
1997          * and never remove page table pages from the kernel pmap.
1998          * Put page on a list so that it is released since all TLB
1999          * shootdown is done.
2000          */
2001         MPASS(pmap != kernel_pmap);
2002         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
2003 }
2004
2005 /*
2006  * After removing a page table entry, this routine is used to
2007  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
2008  */
2009 static int
2010 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
2011 {
2012         pd_entry_t ptepde;
2013         vm_page_t mpte;
2014
2015         if (pmap == kernel_pmap)
2016                 return (0);
2017         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
2018         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
2019         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
2020 }
2021
2022 /*
2023  * Initialize the pmap for the swapper process.
2024  */
2025 void
2026 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
2027 {
2028
2029         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
2030         pmap->pm_pdir = IdlePTD;
2031 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2032         pmap->pm_pdpt = IdlePDPT;
2033 #endif
2034         pmap->pm_root.rt_root = 0;
2035         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2036         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2037         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2038         pmap_activate_boot(pmap);
2039 }
2040
2041 /*
2042  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
2043  * such as one in a vmspace structure.
2044  */
2045 int
2046 pmap_pinit(pmap_t pmap)
2047 {
2048         vm_page_t m;
2049         int i;
2050
2051         /*
2052          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
2053          * page directory table.
2054          */
2055         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
2056                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
2057                 if (pmap->pm_pdir == NULL)
2058                         return (0);
2059 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2060                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
2061                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
2062                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
2063                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
2064                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
2065                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
2066 #endif
2067                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
2068         }
2069         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2070             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
2071
2072         /*
2073          * allocate the page directory page(s)
2074          */
2075         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
2076                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
2077                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
2078                 if (m == NULL) {
2079                         vm_wait(NULL);
2080                 } else {
2081                         pmap->pm_ptdpg[i] = m;
2082 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2083                         pmap->pm_pdpt[i] = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_V;
2084 #endif
2085                         i++;
2086                 }
2087         }
2088
2089         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, pmap->pm_ptdpg, NPGPTD);
2090
2091         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2092                 if ((pmap->pm_ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
2093                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
2094
2095         /* Install the trampoline mapping. */
2096         pmap->pm_pdir[TRPTDI] = PTD[TRPTDI];
2097
2098         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2099         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2100         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2101
2102         return (1);
2103 }
2104
2105 /*
2106  * this routine is called if the page table page is not
2107  * mapped correctly.
2108  */
2109 static vm_page_t
2110 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags)
2111 {
2112         vm_paddr_t ptepa;
2113         vm_page_t m;
2114
2115         /*
2116          * Allocate a page table page.
2117          */
2118         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
2119             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
2120                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
2121                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2122                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2123                         vm_wait(NULL);
2124                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2125                         PMAP_LOCK(pmap);
2126                 }
2127
2128                 /*
2129                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
2130                  * page may have been allocated.
2131                  */
2132                 return (NULL);
2133         }
2134         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
2135                 pmap_zero_page(m);
2136
2137         /*
2138          * Map the pagetable page into the process address space, if
2139          * it isn't already there.
2140          */
2141
2142         pmap->pm_stats.resident_count++;
2143
2144         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2145         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
2146                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
2147
2148         return (m);
2149 }
2150
2151 static vm_page_t
2152 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
2153 {
2154         u_int ptepindex;
2155         pd_entry_t ptepa;
2156         vm_page_t m;
2157
2158         /*
2159          * Calculate pagetable page index
2160          */
2161         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
2162 retry:
2163         /*
2164          * Get the page directory entry
2165          */
2166         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
2167
2168         /*
2169          * This supports switching from a 4MB page to a
2170          * normal 4K page.
2171          */
2172         if (ptepa & PG_PS) {
2173                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
2174                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
2175         }
2176
2177         /*
2178          * If the page table page is mapped, we just increment the
2179          * hold count, and activate it.
2180          */
2181         if (ptepa) {
2182                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
2183                 m->wire_count++;
2184         } else {
2185                 /*
2186                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
2187                  * been deallocated. 
2188                  */
2189                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
2190                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
2191                         goto retry;
2192         }
2193         return (m);
2194 }
2195
2196
2197 /***************************************************
2198 * Pmap allocation/deallocation routines.
2199  ***************************************************/
2200
2201 /*
2202  * Release any resources held by the given physical map.
2203  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2204  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2205  */
2206 void
2207 pmap_release(pmap_t pmap)
2208 {
2209         vm_page_t m;
2210         int i;
2211
2212         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2213             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2214             pmap->pm_stats.resident_count));
2215         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2216             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2217         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
2218             ("releasing active pmap %p", pmap));
2219
2220         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2221
2222         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2223                 m = pmap->pm_ptdpg[i];
2224 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2225                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2226                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2227 #endif
2228                 vm_page_unwire_noq(m);
2229                 vm_page_free(m);
2230         }
2231 }
2232
2233 static int
2234 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2235 {
2236         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2237
2238         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2239 }
2240 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2241     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2242
2243 static int
2244 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2245 {
2246         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2247
2248         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2249 }
2250 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2251     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2252
2253 /*
2254  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2255  */
2256 void
2257 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2258 {
2259         vm_paddr_t ptppaddr;
2260         vm_page_t nkpg;
2261         pd_entry_t newpdir;
2262
2263         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2264         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2265         if (addr - 1 >= vm_map_max(kernel_map))
2266                 addr = vm_map_max(kernel_map);
2267         while (kernel_vm_end < addr) {
2268                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2269                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2270                         if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
2271                                 kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
2272                                 break;
2273                         }
2274                         continue;
2275                 }
2276
2277                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2278                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2279                     VM_ALLOC_ZERO);
2280                 if (nkpg == NULL)
2281                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2282
2283                 nkpt++;
2284
2285                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2286                         pmap_zero_page(nkpg);
2287                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2288                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2289                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = newpdir;
2290
2291                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2292                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2293                 if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
2294                         kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
2295                         break;
2296                 }
2297         }
2298 }
2299
2300
2301 /***************************************************
2302  * page management routines.
2303  ***************************************************/
2304
2305 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2306 CTASSERT(_NPCM == 11);
2307 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2308
2309 static __inline struct pv_chunk *
2310 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2311 {
2312
2313         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2314 }
2315
2316 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2317
2318 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2319 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2320
2321 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2322         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2323         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2324         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2325         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2326 };
2327
2328 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2329         "Current number of pv entries");
2330
2331 #ifdef PV_STATS
2332 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2333
2334 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2335         "Current number of pv entry chunks");
2336 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2337         "Current number of pv entry chunks allocated");
2338 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2339         "Current number of pv entry chunks frees");
2340 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2341         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2342
2343 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2344 static int pv_entry_spare;
2345
2346 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2347         "Current number of pv entry frees");
2348 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2349         "Current number of pv entry allocs");
2350 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2351         "Current number of spare pv entries");
2352 #endif
2353
2354 /*
2355  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2356  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2357  * another pv entry chunk.
2358  */
2359 static vm_page_t
2360 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2361 {
2362         struct pch newtail;
2363         struct pv_chunk *pc;
2364         struct md_page *pvh;
2365         pd_entry_t *pde;
2366         pmap_t pmap;
2367         pt_entry_t *pte, tpte;
2368         pv_entry_t pv;
2369         vm_offset_t va;
2370         vm_page_t m, m_pc;
2371         struct spglist free;
2372         uint32_t inuse;
2373         int bit, field, freed;
2374
2375         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2376         pmap = NULL;
2377         m_pc = NULL;
2378         SLIST_INIT(&free);
2379         TAILQ_INIT(&newtail);
2380         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2381             SLIST_EMPTY(&free))) {
2382                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2383                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2384                         if (pmap != NULL) {
2385                                 pmap_invalidate_all(pmap);
2386                                 if (pmap != locked_pmap)
2387                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2388                         }
2389                         pmap = pc->pc_pmap;
2390                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2391                         if (pmap > locked_pmap)
2392                                 PMAP_LOCK(pmap);
2393                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2394                                 pmap = NULL;
2395                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2396                                 continue;
2397                         }
2398                 }
2399
2400                 /*
2401                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2402                  */
2403                 freed = 0;
2404                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2405                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2406                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2407                                 bit = bsfl(inuse);
2408                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2409                                 va = pv->pv_va;
2410                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2411                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2412                                         continue;
2413                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2414                                 tpte = *pte;
2415                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2416                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2417                                 pmap_pte_release(pte);
2418                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2419                                         continue;
2420                                 KASSERT(tpte != 0,
2421                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2422                                     pmap, va));
2423                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2424                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2425                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2426                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2427                                         vm_page_dirty(m);
2428                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2429                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2430                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2431                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2432                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2433                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2434                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2435                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2436                                                     PGA_WRITEABLE);
2437                                         }
2438                                 }
2439                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2440                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2441                                 freed++;
2442                         }
2443                 }
2444                 if (freed == 0) {
2445                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2446                         continue;
2447                 }
2448                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2449                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2450                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2451                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2452                 pv_entry_count -= freed;
2453                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2454                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2455                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2456                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2457                                     pc_list);
2458                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2459
2460                                 /*
2461                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2462                                  * sufficient.
2463                                  */
2464                                 if (pmap == locked_pmap)
2465                                         goto out;
2466                                 break;
2467                         }
2468                 if (field == _NPCM) {
2469                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2470                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2471                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2472                         /* Entire chunk is free; return it. */
2473                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2474                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2475                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2476                         break;
2477                 }
2478         }
2479 out:
2480         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2481         if (pmap != NULL) {
2482                 pmap_invalidate_all(pmap);
2483                 if (pmap != locked_pmap)
2484                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2485         }
2486         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2487                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2488                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2489                 /* Recycle a freed page table page. */
2490                 m_pc->wire_count = 1;
2491         }
2492         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2493         return (m_pc);
2494 }
2495
2496 /*
2497  * free the pv_entry back to the free list
2498  */
2499 static void
2500 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2501 {
2502         struct pv_chunk *pc;
2503         int idx, field, bit;
2504
2505         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2506         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2507         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2508         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2509         pv_entry_count--;
2510         pc = pv_to_chunk(pv);
2511         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2512         field = idx / 32;
2513         bit = idx % 32;
2514         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2515         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2516                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2517                         /*
2518                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2519                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2520                          */
2521                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2522                             pc)) {
2523                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2524                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2525                                     pc_list);
2526                         }
2527                         return;
2528                 }
2529         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2530         free_pv_chunk(pc);
2531 }
2532
2533 static void
2534 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2535 {
2536         vm_page_t m;
2537
2538         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2539         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2540         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2541         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2542         /* entire chunk is free, return it */
2543         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2544         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2545         vm_page_unwire_noq(m);
2546         vm_page_free(m);
2547         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2548 }
2549
2550 /*
2551  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2552  * when needed.
2553  */
2554 static pv_entry_t
2555 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2556 {
2557         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2558         static struct timeval lastprint;
2559         int bit, field;
2560         pv_entry_t pv;
2561         struct pv_chunk *pc;
2562         vm_page_t m;
2563
2564         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2565         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2566         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2567         pv_entry_count++;
2568         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2569                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2570                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2571                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2572                             "vm.pmap.pv_entries tunable.\n");
2573 retry:
2574         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2575         if (pc != NULL) {
2576                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2577                         if (pc->pc_map[field]) {
2578                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2579                                 break;
2580                         }
2581                 }
2582                 if (field < _NPCM) {
2583                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2584                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2585                         /* If this was the last item, move it to tail */
2586                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2587                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2588                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2589                                         return (pv);    /* not full, return */
2590                                 }
2591                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2592                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2593                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2594                         return (pv);
2595                 }
2596         }
2597         /*
2598          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2599          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2600          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2601          */
2602         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2603             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2604                 if (try) {
2605                         pv_entry_count--;
2606                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2607                         return (NULL);
2608                 }
2609                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2610                 if (m == NULL)
2611                         goto retry;
2612         }
2613         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2614         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2615         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2616         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2617         pc->pc_pmap = pmap;
2618         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2619         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2620                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2621         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2622         pv = &pc->pc_pventry[0];
2623         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2624         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2625         return (pv);
2626 }
2627
2628 static __inline pv_entry_t
2629 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2630 {
2631         pv_entry_t pv;
2632
2633         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2634         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2635                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2636                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2637                         break;
2638                 }
2639         }
2640         return (pv);
2641 }
2642
2643 static void
2644 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2645 {
2646         struct md_page *pvh;
2647         pv_entry_t pv;
2648         vm_offset_t va_last;
2649         vm_page_t m;
2650
2651         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2652         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2653             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2654
2655         /*
2656          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2657          * page's pv list.
2658          */
2659         pvh = pa_to_pvh(pa);
2660         va = trunc_4mpage(va);
2661         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2662         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2663         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2664         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2665         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2666         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2667         do {
2668                 m++;
2669                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2670                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2671                 va += PAGE_SIZE;
2672                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2673         } while (va < va_last);
2674 }
2675
2676 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2677 static void
2678 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2679 {
2680         struct md_page *pvh;
2681         pv_entry_t pv;
2682         vm_offset_t va_last;
2683         vm_page_t m;
2684
2685         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2686         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2687             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2688
2689         /*
2690          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2691          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2692          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2693          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2694          * removes one of the mappings that is being promoted.
2695          */
2696         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2697         va = trunc_4mpage(va);
2698         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2699         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2700         pvh = pa_to_pvh(pa);
2701         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2702         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2703         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2704         do {
2705                 m++;
2706                 va += PAGE_SIZE;
2707                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2708         } while (va < va_last);
2709 }
2710 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
2711
2712 static void
2713 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2714 {
2715         pv_entry_t pv;
2716
2717         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2718         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2719         free_pv_entry(pmap, pv);
2720 }
2721
2722 static void
2723 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2724 {
2725         struct md_page *pvh;
2726
2727         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2728         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2729         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2730                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2731                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2732                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2733         }
2734 }
2735
2736 /*
2737  * Create a pv entry for page at pa for
2738  * (pmap, va).
2739  */
2740 static void
2741 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2742 {
2743         pv_entry_t pv;
2744
2745         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2746         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2747         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2748         pv->pv_va = va;
2749         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2750 }
2751
2752 /*
2753  * Conditionally create a pv entry.
2754  */
2755 static boolean_t
2756 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2757 {
2758         pv_entry_t pv;
2759
2760         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2761         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2762         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2763             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2764                 pv->pv_va = va;
2765                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2766                 return (TRUE);
2767         } else
2768                 return (FALSE);
2769 }
2770
2771 /*
2772  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2773  */
2774 static bool
2775 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde, u_int flags)
2776 {
2777         struct md_page *pvh;
2778         pv_entry_t pv;
2779         bool noreclaim;
2780
2781         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2782         noreclaim = (flags & PMAP_ENTER_NORECLAIM) != 0;
2783         if ((noreclaim && pv_entry_count >= pv_entry_high_water) ||
2784             (pv = get_pv_entry(pmap, noreclaim)) == NULL)
2785                 return (false);
2786         pv->pv_va = va;
2787         pvh = pa_to_pvh(pde & PG_PS_FRAME);
2788         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2789         return (true);
2790 }
2791
2792 /*
2793  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2794  */
2795 static void
2796 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2797 {
2798         pt_entry_t *pte;
2799
2800         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2801                 *pte = newpte;  
2802                 newpte += PAGE_SIZE;
2803         }
2804 }
2805
2806 /*
2807  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2808  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2809  */
2810 static boolean_t
2811 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2812 {
2813         pd_entry_t newpde, oldpde;
2814         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2815         vm_paddr_t mptepa;
2816         vm_page_t mpte;
2817         struct spglist free;
2818         vm_offset_t sva;
2819
2820         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2821         oldpde = *pde;
2822         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2823             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2824         if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va)) ==
2825             NULL) {
2826                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2827                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2828                     " is missing"));
2829
2830                 /*
2831                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2832                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2833                  * allocation of the new page table page fails.
2834                  */
2835                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2836                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2837                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2838                         SLIST_INIT(&free);
2839                         sva = trunc_4mpage(va);
2840                         pmap_remove_pde(pmap, pde, sva, &free);
2841                         if ((oldpde & PG_G) == 0)
2842                                 pmap_invalidate_pde_page(pmap, sva, oldpde);
2843                         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2844                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2845                             " in pmap %p", va, pmap);
2846                         return (FALSE);
2847                 }
2848                 if (pmap != kernel_pmap) {
2849                         mpte->wire_count = NPTEPG;
2850                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2851                 }
2852         }
2853         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2854
2855         /*
2856          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2857          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2858          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2859          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2860          */
2861         if (pmap == kernel_pmap)
2862                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2863         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2864                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2865                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2866 #ifdef SMP
2867                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2868 #endif
2869                         invlcaddr(PADDR1);
2870                         PMAP1changed++;
2871                 } else
2872 #ifdef SMP
2873                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2874                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2875                         invlcaddr(PADDR1);
2876                         PMAP1changedcpu++;
2877                 } else
2878 #endif
2879                         PMAP1unchanged++;
2880                 firstpte = PADDR1;
2881         } else {
2882                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2883                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2884                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2885                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2886                 }
2887                 firstpte = PADDR2;
2888         }
2889         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2890         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2891             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2892         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2893             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2894         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2895         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2896                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2897
2898         /*
2899          * If the page table page is not leftover from an earlier promotion,
2900          * initialize it.
2901          */
2902         if ((oldpde & PG_PROMOTED) == 0)
2903                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2904
2905         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2906             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2907             " addresses"));
2908
2909         /*
2910          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2911          * entries.
2912          */ 
2913         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2914                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2915         
2916         /*
2917          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2918          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2919          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2920          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2921          * the read above and the store below. 
2922          */
2923         if (workaround_erratum383)
2924                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2925         else if (pmap == kernel_pmap)
2926                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2927         else
2928                 pde_store(pde, newpde); 
2929         if (firstpte == PADDR2)
2930                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2931
2932         /*
2933          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2934          */
2935         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2936
2937         /*
2938          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2939          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2940          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2941          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2942          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2943          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2944          * the 2mpage to referencing the page table page.
2945          */
2946         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2947                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2948
2949         pmap_pde_demotions++;
2950         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2951             " in pmap %p", va, pmap);
2952         return (TRUE);
2953 }
2954
2955 /*
2956  * Removes a 2- or 4MB page mapping from the kernel pmap.
2957  */
2958 static void
2959 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2960 {
2961         pd_entry_t newpde;
2962         vm_paddr_t mptepa;
2963         vm_page_t mpte;
2964
2965         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2966         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va);
2967         if (mpte == NULL)
2968                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
2969
2970         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2971         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V;
2972
2973         /*
2974          * Initialize the page table page.
2975          */
2976         pagezero((void *)&KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))]);
2977
2978         /*
2979          * Remove the mapping.
2980          */
2981         if (workaround_erratum383)
2982                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2983         else 
2984                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2985
2986         /*
2987          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2988          */
2989         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2990 }
2991
2992 /*
2993  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2994  */
2995 static void
2996 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2997     struct spglist *free)
2998 {
2999         struct md_page *pvh;
3000         pd_entry_t oldpde;
3001         vm_offset_t eva, va;
3002         vm_page_t m, mpte;
3003
3004         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3005         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3006             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3007         oldpde = pte_load_clear(pdq);
3008         if (oldpde & PG_W)
3009                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
3010
3011         /*
3012          * Machines that don't support invlpg, also don't support
3013          * PG_G.
3014          */
3015         if ((oldpde & PG_G) != 0)
3016                 pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
3017
3018         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
3019         if (oldpde & PG_MANAGED) {
3020                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
3021                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
3022                 eva = sva + NBPDR;
3023                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3024                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
3025                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3026                                 vm_page_dirty(m);
3027                         if (oldpde & PG_A)
3028                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3029                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
3030                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
3031                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3032                 }
3033         }
3034         if (pmap == kernel_pmap) {
3035                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
3036         } else {
3037                 mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, sva);
3038                 if (mpte != NULL) {
3039                         pmap->pm_stats.resident_count--;
3040                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
3041                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
3042                         mpte->wire_count = 0;
3043                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
3044                 }
3045         }
3046 }
3047
3048 /*
3049  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
3050  */
3051 static int
3052 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
3053     struct spglist *free)
3054 {
3055         pt_entry_t oldpte;
3056         vm_page_t m;
3057
3058         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3059         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3060         oldpte = pte_load_clear(ptq);
3061         KASSERT(oldpte != 0,
3062             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
3063         if (oldpte & PG_W)
3064                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
3065         /*
3066          * Machines that don't support invlpg, also don't support
3067          * PG_G.
3068          */
3069         if (oldpte & PG_G)
3070                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
3071         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
3072         if (oldpte & PG_MANAGED) {
3073                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
3074                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3075                         vm_page_dirty(m);
3076                 if (oldpte & PG_A)
3077                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3078                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
3079         }
3080         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
3081 }
3082
3083 /*
3084  * Remove a single page from a process address space
3085  */
3086 static void
3087 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
3088 {
3089         pt_entry_t *pte;
3090
3091         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3092         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
3093         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3094         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
3095                 return;
3096         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
3097         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3098 }
3099
3100 /*
3101  * Removes the specified range of addresses from the page table page.
3102  */
3103 static bool
3104 pmap_remove_ptes(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
3105     struct spglist *free)
3106 {
3107         pt_entry_t *pte;
3108         bool anyvalid;
3109
3110         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3111         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
3112         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3113         anyvalid = false;
3114         for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != eva; pte++,
3115             sva += PAGE_SIZE) {
3116                 if (*pte == 0)
3117                         continue;
3118
3119                 /*
3120                  * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated by
3121                  * pmap_remove_pte().
3122                  */
3123                 if ((*pte & PG_G) == 0)
3124                         anyvalid = true;
3125
3126                 if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, free))
3127                         break;
3128         }
3129         return (anyvalid);
3130 }
3131
3132 /*
3133  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
3134  *
3135  *      It is assumed that the start and end are properly
3136  *      rounded to the page size.
3137  */
3138 void
3139 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3140 {
3141         vm_offset_t pdnxt;
3142         pd_entry_t ptpaddr;
3143         struct spglist free;
3144         int anyvalid;
3145
3146         /*
3147          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
3148          */
3149         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
3150                 return;
3151
3152         anyvalid = 0;
3153         SLIST_INIT(&free);
3154
3155         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3156         sched_pin();
3157         PMAP_LOCK(pmap);
3158
3159         /*
3160          * special handling of removing one page.  a very
3161          * common operation and easy to short circuit some
3162          * code.
3163          */
3164         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
3165             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
3166                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
3167                 goto out;
3168         }
3169
3170         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3171                 u_int pdirindex;
3172
3173                 /*
3174                  * Calculate index for next page table.
3175                  */
3176                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3177                 if (pdnxt < sva)
3178                         pdnxt = eva;
3179                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
3180                         break;
3181
3182                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3183                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3184
3185                 /*
3186                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3187                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3188                  */
3189                 if (ptpaddr == 0)
3190                         continue;
3191
3192                 /*
3193                  * Check for large page.
3194                  */
3195                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3196                         /*
3197                          * Are we removing the entire large page?  If not,
3198                          * demote the mapping and fall through.
3199                          */
3200                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3201                                 /*
3202                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3203                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
3204                                  */
3205                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
3206                                         anyvalid = 1;
3207                                 pmap_remove_pde(pmap,
3208                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
3209                                 continue;
3210                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
3211                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3212                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3213                                 continue;
3214                         }
3215                 }
3216
3217                 /*
3218                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3219                  * by the current page table page, or to the end of the
3220                  * range being removed.
3221                  */
3222                 if (pdnxt > eva)
3223                         pdnxt = eva;
3224
3225                 if (pmap_remove_ptes(pmap, sva, pdnxt, &free))
3226                         anyvalid = 1;
3227         }
3228 out:
3229         sched_unpin();
3230         if (anyvalid)
3231                 pmap_invalidate_all(pmap);
3232         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3233         PMAP_UNLOCK(pmap);
3234         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3235 }
3236
3237 /*
3238  *      Routine:        pmap_remove_all
3239  *      Function:
3240  *              Removes this physical page from
3241  *              all physical maps in which it resides.
3242  *              Reflects back modify bits to the pager.
3243  *
3244  *      Notes:
3245  *              Original versions of this routine were very
3246  *              inefficient because they iteratively called
3247  *              pmap_remove (slow...)
3248  */
3249
3250 void
3251 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3252 {
3253         struct md_page *pvh;
3254         pv_entry_t pv;
3255         pmap_t pmap;
3256         pt_entry_t *pte, tpte;
3257         pd_entry_t *pde;
3258         vm_offset_t va;
3259         struct spglist free;
3260
3261         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3262             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3263         SLIST_INIT(&free);
3264         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3265         sched_pin();
3266         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3267                 goto small_mappings;
3268         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3269         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3270                 va = pv->pv_va;
3271                 pmap = PV_PMAP(pv);
3272                 PMAP_LOCK(pmap);
3273                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3274                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3275                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3276         }
3277 small_mappings:
3278         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3279                 pmap = PV_PMAP(pv);
3280                 PMAP_LOCK(pmap);
3281                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3282                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3283                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3284                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3285                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3286                 tpte = pte_load_clear(pte);
3287                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3288                     pmap, pv->pv_va));
3289                 if (tpte & PG_W)
3290                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3291                 if (tpte & PG_A)
3292                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3293
3294                 /*
3295                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3296                  */
3297                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3298                         vm_page_dirty(m);
3299                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3300                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3301                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3302                 free_pv_entry(pmap, pv);
3303                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3304         }
3305         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3306         sched_unpin();
3307         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3308         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3309 }
3310
3311 /*
3312  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3313  */
3314 static boolean_t
3315 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3316 {
3317         pd_entry_t newpde, oldpde;
3318         vm_offset_t eva, va;
3319         vm_page_t m;
3320         boolean_t anychanged;
3321
3322         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3323         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3324             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3325         anychanged = FALSE;
3326 retry:
3327         oldpde = newpde = *pde;
3328         if ((oldpde & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3329             (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3330                 eva = sva + NBPDR;
3331                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3332                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3333                         vm_page_dirty(m);
3334         }
3335         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3336                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3337 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3338         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3339                 newpde |= pg_nx;
3340 #endif
3341         if (newpde != oldpde) {
3342                 /*
3343                  * As an optimization to future operations on this PDE, clear
3344                  * PG_PROMOTED.  The impending invalidation will remove any
3345                  * lingering 4KB page mappings from the TLB.
3346                  */
3347                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde & ~PG_PROMOTED))
3348                         goto retry;
3349                 if ((oldpde & PG_G) != 0)
3350                         pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
3351                 else
3352                         anychanged = TRUE;
3353         }
3354         return (anychanged);
3355 }
3356
3357 /*
3358  *      Set the physical protection on the
3359  *      specified range of this map as requested.
3360  */
3361 void
3362 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3363 {
3364         vm_offset_t pdnxt;
3365         pd_entry_t ptpaddr;
3366         pt_entry_t *pte;
3367         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3368
3369         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
3370         if (prot == VM_PROT_NONE) {
3371                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3372                 return;
3373         }
3374
3375 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3376         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3377             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3378                 return;
3379 #else
3380         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3381                 return;
3382 #endif
3383
3384         if (pmap_is_current(pmap))
3385                 pv_lists_locked = FALSE;
3386         else {
3387                 pv_lists_locked = TRUE;
3388 resume:
3389                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3390                 sched_pin();
3391         }
3392         anychanged = FALSE;
3393
3394         PMAP_LOCK(pmap);
3395         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3396                 pt_entry_t obits, pbits;
3397                 u_int pdirindex;
3398
3399                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3400                 if (pdnxt < sva)
3401                         pdnxt = eva;
3402
3403                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3404                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3405
3406                 /*
3407                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3408                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3409                  */
3410                 if (ptpaddr == 0)
3411                         continue;
3412
3413                 /*
3414                  * Check for large page.
3415                  */
3416                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3417                         /*
3418                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3419                          * demote the mapping and fall through.
3420                          */
3421                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3422                                 /*
3423                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3424                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3425                                  */
3426                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3427                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3428                                         anychanged = TRUE;
3429                                 continue;
3430                         } else {
3431                                 if (!pv_lists_locked) {
3432                                         pv_lists_locked = TRUE;
3433                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3434                                                 if (anychanged)
3435                                                         pmap_invalidate_all(
3436                                                             pmap);
3437                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3438                                                 goto resume;
3439                                         }
3440                                         sched_pin();
3441                                 }
3442                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3443                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3444                                         /*
3445                                          * The large page mapping was
3446                                          * destroyed.
3447                                          */
3448                                         continue;
3449                                 }
3450                         }
3451                 }
3452
3453                 if (pdnxt > eva)
3454                         pdnxt = eva;
3455
3456                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3457                     sva += PAGE_SIZE) {
3458                         vm_page_t m;
3459
3460 retry:
3461                         /*
3462                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3463                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3464                          * significant 32 bits.
3465                          */
3466                         obits = pbits = *pte;
3467                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3468                                 continue;
3469
3470                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3471                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3472                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3473                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3474                                         vm_page_dirty(m);
3475                                 }
3476                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3477                         }
3478 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3479                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3480                                 pbits |= pg_nx;
3481 #endif
3482
3483                         if (pbits != obits) {
3484 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3485                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3486                                         goto retry;
3487 #else
3488                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3489                                     pbits))
3490                                         goto retry;
3491 #endif
3492                                 if (obits & PG_G)
3493                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3494                                 else
3495                                         anychanged = TRUE;
3496                         }
3497                 }
3498         }
3499         if (anychanged)
3500                 pmap_invalidate_all(pmap);
3501         if (pv_lists_locked) {
3502                 sched_unpin();
3503                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3504         }
3505         PMAP_UNLOCK(pmap);
3506 }
3507
3508 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3509 /*
3510  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3511  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3512  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3513  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3514  * mappings must have identical characteristics.
3515  *
3516  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3517  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3518  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3519  * pmap.
3520  */
3521 static void
3522 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3523 {
3524         pd_entry_t newpde;
3525         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3526         vm_offset_t oldpteva;
3527         vm_page_t mpte;
3528
3529         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3530
3531         /*
3532          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3533          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3534          * within a 2- or 4MB page.
3535          */
3536         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3537 setpde:
3538         newpde = *firstpte;
3539         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3540                 pmap_pde_p_failures++;
3541                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3542                     " in pmap %p", va, pmap);
3543                 return;
3544         }
3545         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3546                 pmap_pde_p_failures++;
3547                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3548                     " in pmap %p", va, pmap);
3549                 return;
3550         }
3551         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3552                 /*
3553                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3554                  * a TLB invalidation.
3555                  */
3556                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3557                     ~PG_RW))  
3558                         goto setpde;
3559                 newpde &= ~PG_RW;
3560         }
3561
3562         /* 
3563          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3564          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3565          * characteristics to the first PTE.
3566          */
3567         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3568         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3569 setpte:
3570                 oldpte = *pte;
3571                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3572                         pmap_pde_p_failures++;
3573                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3574                             " in pmap %p", va, pmap);
3575                         return;
3576                 }
3577                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3578                         /*
3579                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3580                          * without a TLB invalidation.
3581                          */
3582                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3583                             oldpte & ~PG_RW))
3584                                 goto setpte;
3585                         oldpte &= ~PG_RW;
3586                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3587                             (va & ~PDRMASK);
3588                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3589                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3590                 }
3591                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3592                         pmap_pde_p_failures++;
3593                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3594                             " in pmap %p", va, pmap);
3595                         return;
3596                 }
3597                 pa -= PAGE_SIZE;
3598         }
3599
3600         /*
3601          * Save the page table page in its current state until the PDE
3602          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3603          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3604          */
3605         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3606         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3607             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3608             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3609         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3610             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3611         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
3612                 pmap_pde_p_failures++;
3613                 CTR2(KTR_PMAP,
3614                     "pmap_promote_pde: failure for va %#x in pmap %p", va,
3615                     pmap);
3616                 return;
3617         }
3618
3619         /*
3620          * Promote the pv entries.
3621          */
3622         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3623                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3624
3625         /*
3626          * Propagate the PAT index to its proper position.
3627          */
3628         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3629                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3630
3631         /*
3632          * Map the superpage.
3633          */
3634         if (workaround_erratum383)
3635                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3636         else if (pmap == kernel_pmap)
3637                 pmap_kenter_pde(va, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3638         else
3639                 pde_store(pde, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3640
3641         pmap_pde_promotions++;
3642         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3643             " in pmap %p", va, pmap);
3644 }
3645 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
3646
3647 /*
3648  *      Insert the given physical page (p) at
3649  *      the specified virtual address (v) in the
3650  *      target physical map with the protection requested.
3651  *
3652  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3653  *      that the related pte can not be reclaimed.
3654  *
3655  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3656  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3657  *      insert this page into the given map NOW.
3658  */
3659 int
3660 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3661     u_int flags, int8_t psind)
3662 {
3663         pd_entry_t *pde;
3664         pt_entry_t *pte;
3665         pt_entry_t newpte, origpte;
3666         pv_entry_t pv;
3667         vm_paddr_t opa, pa;
3668         vm_page_t mpte, om;
3669         int rv;
3670
3671         va = trunc_page(va);
3672         KASSERT((pmap == kernel_pmap && va < VM_MAX_KERNEL_ADDRESS) ||
3673             (pmap != kernel_pmap && va < VM_MAXUSER_ADDRESS),
3674             ("pmap_enter: toobig k%d %#x", pmap == kernel_pmap, va));
3675         KASSERT(va < PMAP_TRM_MIN_ADDRESS,
3676             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter into trampoline (va: 0x%x)",
3677             va));
3678         KASSERT(pmap != kernel_pmap || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 ||
3679             va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3680             ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3681         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3682                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3683         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_RESERVED) == 0,
3684             ("pmap_enter: flags %u has reserved bits set", flags));
3685         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3686         newpte = (pt_entry_t)(pa | PG_A | PG_V);
3687         if ((flags & VM_PROT_WRITE) != 0)
3688                 newpte |= PG_M;
3689         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0)
3690                 newpte |= PG_RW;
3691         KASSERT((newpte & (PG_M | PG_RW)) != PG_M,
3692             ("pmap_enter: flags includes VM_PROT_WRITE but prot doesn't"));
3693 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3694         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3695                 newpte |= pg_nx;
3696 #endif
3697         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
3698                 newpte |= PG_W;
3699         if (pmap != kernel_pmap)
3700                 newpte |= PG_U;
3701         newpte |= pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, psind > 0);
3702         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3703                 newpte |= PG_MANAGED;
3704
3705         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3706         PMAP_LOCK(pmap);
3707         sched_pin();
3708         if (psind == 1) {
3709                 /* Assert the required virtual and physical alignment. */ 
3710                 KASSERT((va & PDRMASK) == 0, ("pmap_enter: va unaligned"));
3711                 KASSERT(m->psind > 0, ("pmap_enter: m->psind < psind"));
3712                 rv = pmap_enter_pde(pmap, va, newpte | PG_PS, flags, m);
3713                 goto out;
3714         }
3715
3716         pde = pmap_pde(pmap, va);
3717         if (pmap != kernel_pmap) {
3718                 /*
3719                  * va is for UVA.
3720                  * In the case that a page table page is not resident,
3721                  * we are creating it here.  pmap_allocpte() handles
3722                  * demotion.
3723                  */
3724                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
3725                 if (mpte == NULL) {
3726                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3727                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
3728                         rv = KERN_RESOURCE_SHORTAGE;
3729                         goto out;
3730                 }
3731         } else {
3732                 /*
3733                  * va is for KVA, so pmap_demote_pde() will never fail
3734                  * to install a page table page.  PG_V is also
3735                  * asserted by pmap_demote_pde().
3736                  */
3737                 mpte = NULL;
3738                 KASSERT(pde != NULL && (*pde & PG_V) != 0,
3739                     ("KVA %#x invalid pde pdir %#jx", va,
3740                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]));
3741                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
3742                         pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3743         }
3744         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3745
3746         /*
3747          * Page Directory table entry is not valid, which should not
3748          * happen.  We should have either allocated the page table
3749          * page or demoted the existing mapping above.
3750          */
3751         if (pte == NULL) {
3752                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3753                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3754         }
3755
3756         origpte = *pte;
3757         pv = NULL;
3758
3759         /*
3760          * Is the specified virtual address already mapped?
3761          */
3762         if ((origpte & PG_V) != 0) {
3763                 /*
3764                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3765                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3766                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3767                  * the PT page will be also.
3768                  */
3769                 if ((newpte & PG_W) != 0 && (origpte & PG_W) == 0)
3770                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3771                 else if ((newpte & PG_W) == 0 && (origpte & PG_W) != 0)
3772                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3773
3774                 /*
3775                  * Remove the extra PT page reference.
3776                  */
3777                 if (mpte != NULL) {
3778                         mpte->wire_count--;
3779                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3780                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3781                              " va: 0x%x", va));
3782                 }
3783
3784                 /*
3785                  * Has the physical page changed?
3786                  */
3787                 opa = origpte & PG_FRAME;
3788                 if (opa == pa) {
3789                         /*
3790                          * No, might be a protection or wiring change.
3791                          */
3792                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3793                             (newpte & PG_RW) != 0)
3794                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3795                         if (((origpte ^ newpte) & ~(PG_M | PG_A)) == 0)
3796                                 goto unchanged;
3797                         goto validate;
3798                 }
3799
3800                 /*
3801                  * The physical page has changed.  Temporarily invalidate
3802                  * the mapping.  This ensures that all threads sharing the
3803                  * pmap keep a consistent view of the mapping, which is
3804                  * necessary for the correct handling of COW faults.  It
3805                  * also permits reuse of the old mapping's PV entry,
3806                  * avoiding an allocation.
3807                  *
3808                  * For consistency, handle unmanaged mappings the same way.
3809                  */
3810                 origpte = pte_load_clear(pte);
3811                 KASSERT((origpte & PG_FRAME) == opa,
3812                     ("pmap_enter: unexpected pa update for %#x", va));
3813                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0) {
3814                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3815
3816                         /*
3817                          * The pmap lock is sufficient to synchronize with
3818                          * concurrent calls to pmap_page_test_mappings() and
3819                          * pmap_ts_referenced().
3820                          */
3821                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3822                                 vm_page_dirty(om);
3823                         if ((origpte & PG_A) != 0)
3824                                 vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3825                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3826                         KASSERT(pv != NULL,
3827                             ("pmap_enter: no PV entry for %#x", va));
3828                         if ((newpte & PG_MANAGED) == 0)
3829                                 free_pv_entry(pmap, pv);
3830                         if ((om->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
3831                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3832                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3833                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3834                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3835                 }
3836                 if ((origpte & PG_A) != 0)
3837                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3838                 origpte = 0;
3839         } else {
3840                 /*
3841                  * Increment the counters.
3842                  */
3843                 if ((newpte & PG_W) != 0)
3844                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3845                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3846         }
3847
3848         /*
3849          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3850          */
3851         if ((newpte & PG_MANAGED) != 0) {
3852                 if (pv == NULL) {
3853                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3854                         pv->pv_va = va;
3855                 }
3856                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3857                 if ((newpte & PG_RW) != 0)
3858                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3859         }
3860
3861         /*
3862          * Update the PTE.
3863          */
3864         if ((origpte & PG_V) != 0) {
3865 validate:
3866                 origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3867                 KASSERT((origpte & PG_FRAME) == pa,
3868                     ("pmap_enter: unexpected pa update for %#x", va));
3869                 if ((newpte & PG_M) == 0 && (origpte & (PG_M | PG_RW)) ==
3870                     (PG_M | PG_RW)) {
3871                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3872                                 vm_page_dirty(m);
3873
3874                         /*
3875                          * Although the PTE may still have PG_RW set, TLB
3876                          * invalidation may nonetheless be required because
3877                          * the PTE no longer has PG_M set.
3878                          */
3879                 }
3880 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3881                 else if ((origpte & PG_NX) != 0 || (newpte & PG_NX) == 0) {
3882                         /*
3883                          * This PTE change does not require TLB invalidation.
3884                          */
3885                         goto unchanged;
3886                 }
3887 #endif
3888                 if ((origpte & PG_A) != 0)
3889                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3890         } else
3891                 pte_store(pte, newpte);
3892
3893 unchanged:
3894
3895 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3896         /*
3897          * If both the page table page and the reservation are fully
3898          * populated, then attempt promotion.
3899          */
3900         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3901             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3902             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3903                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3904 #endif
3905
3906         rv = KERN_SUCCESS;
3907 out:
3908         sched_unpin();
3909         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3910         PMAP_UNLOCK(pmap);
3911         return (rv);
3912 }
3913
3914 /*
3915  * Tries to create a read- and/or execute-only 2 or 4 MB page mapping.  Returns
3916  * true if successful.  Returns false if (1) a mapping already exists at the
3917  * specified virtual address or (2) a PV entry cannot be allocated without
3918  * reclaiming another PV entry.
3919  */
3920 static bool
3921 pmap_enter_4mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3922 {
3923         pd_entry_t newpde;
3924
3925         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3926         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, 1) |
3927             PG_PS | PG_V;
3928         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3929                 newpde |= PG_MANAGED;
3930 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3931         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3932                 newpde |= pg_nx;
3933 #endif
3934         if (pmap != kernel_pmap)
3935                 newpde |= PG_U;
3936         return (pmap_enter_pde(pmap, va, newpde, PMAP_ENTER_NOSLEEP |
3937             PMAP_ENTER_NOREPLACE | PMAP_ENTER_NORECLAIM, NULL) ==
3938             KERN_SUCCESS);
3939 }
3940
3941 /*
3942  * Tries to create the specified 2 or 4 MB page mapping.  Returns KERN_SUCCESS
3943  * if the mapping was created, and either KERN_FAILURE or
3944  * KERN_RESOURCE_SHORTAGE otherwise.  Returns KERN_FAILURE if
3945  * PMAP_ENTER_NOREPLACE was specified and a mapping already exists at the
3946  * specified virtual address.  Returns KERN_RESOURCE_SHORTAGE if
3947  * PMAP_ENTER_NORECLAIM was specified and a PV entry allocation failed.
3948  *
3949  * The parameter "m" is only used when creating a managed, writeable mapping.
3950  */
3951 static int
3952 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t newpde, u_int flags,
3953     vm_page_t m)
3954 {
3955         struct spglist free;
3956         pd_entry_t oldpde, *pde;
3957         vm_page_t mt;
3958
3959         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3960         KASSERT((newpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
3961             ("pmap_enter_pde: newpde is missing PG_M"));
3962         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3963         pde = pmap_pde(pmap, va);
3964         oldpde = *pde;
3965         if ((oldpde & PG_V) != 0) {
3966                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOREPLACE) != 0) {
3967                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3968                             " in pmap %p", va, pmap);
3969                         return (KERN_FAILURE);
3970                 }
3971                 /* Break the existing mapping(s). */
3972                 SLIST_INIT(&free);
3973                 if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
3974                         /*
3975                          * If the PDE resulted from a promotion, then a
3976                          * reserved PT page could be freed.
3977                          */
3978                         (void)pmap_remove_pde(pmap, pde, va, &free);
3979                         if ((oldpde & PG_G) == 0)
3980                                 pmap_invalidate_pde_page(pmap, va, oldpde);
3981                 } else {
3982                         if (pmap_remove_ptes(pmap, va, va + NBPDR, &free))
3983                                pmap_invalidate_all(pmap);
3984                 }
3985                 vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3986                 if (pmap == kernel_pmap) {
3987                         mt = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3988                         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mt)) {
3989                                 /*
3990                                  * XXX Currently, this can't happen because
3991                                  * we do not perform pmap_enter(psind == 1)
3992                                  * on the kernel pmap.
3993                                  */
3994                                 panic("pmap_enter_pde: trie insert failed");
3995                         }
3996                 } else
3997                         KASSERT(*pde == 0, ("pmap_enter_pde: non-zero pde %p",
3998                             pde));
3999         }
4000         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0) {
4001                 /*
4002                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
4003                  */
4004                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, newpde, flags)) {
4005                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
4006                             " in pmap %p", va, pmap);
4007                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
4008                 }
4009                 if ((newpde & PG_RW) != 0) {
4010                         for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4011                                 vm_page_aflag_set(mt, PGA_WRITEABLE);
4012                 }
4013         }
4014
4015         /*
4016          * Increment counters.
4017          */
4018         if ((newpde & PG_W) != 0)
4019                 pmap->pm_stats.wired_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
4020         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
4021
4022         /*
4023          * Map the superpage.  (This is not a promoted mapping; there will not
4024          * be any lingering 4KB page mappings in the TLB.)
4025          */
4026         pde_store(pde, newpde);
4027
4028         pmap_pde_mappings++;
4029         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
4030             " in pmap %p", va, pmap);
4031         return (KERN_SUCCESS);
4032 }
4033
4034 /*
4035  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
4036  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
4037  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
4038  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
4039  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
4040  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
4041  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
4042  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
4043  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
4044  * corresponding offset from m_start are mapped.
4045  */
4046 void
4047 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
4048     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
4049 {
4050         vm_offset_t va;
4051         vm_page_t m, mpte;
4052         vm_pindex_t diff, psize;
4053
4054         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
4055
4056         psize = atop(end - start);
4057         mpte = NULL;
4058         m = m_start;
4059         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4060         PMAP_LOCK(pmap);
4061         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
4062                 va = start + ptoa(diff);
4063                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
4064                     m->psind == 1 && pg_ps_enabled &&
4065                     pmap_enter_4mpage(pmap, va, m, prot))
4066                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
4067                 else
4068                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
4069                             mpte);
4070                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
4071         }
4072         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4073         PMAP_UNLOCK(pmap);
4074 }
4075
4076 /*
4077  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
4078  * 1. Current pmap & pmap exists.
4079  * 2. Not wired.
4080  * 3. Read access.
4081  * 4. No page table pages.
4082  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
4083  */
4084
4085 void
4086 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
4087 {
4088
4089         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4090         PMAP_LOCK(pmap);
4091         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
4092         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4093         PMAP_UNLOCK(pmap);
4094 }
4095
4096 static vm_page_t
4097 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
4098     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
4099 {
4100         pt_entry_t newpte, *pte;
4101         struct spglist free;
4102
4103         KASSERT(pmap != kernel_pmap || va < kmi.clean_sva ||
4104             va >= kmi.clean_eva || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
4105             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
4106         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4107         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4108
4109         /*
4110          * In the case that a page table page is not
4111          * resident, we are creating it here.
4112          */
4113         if (pmap != kernel_pmap) {
4114                 u_int ptepindex;
4115                 pd_entry_t ptepa;
4116
4117                 /*
4118                  * Calculate pagetable page index
4119                  */
4120                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
4121                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
4122                         mpte->wire_count++;
4123                 } else {
4124                         /*
4125                          * Get the page directory entry
4126                          */
4127                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
4128
4129                         /*
4130                          * If the page table page is mapped, we just increment
4131                          * the hold count, and activate it.
4132                          */
4133                         if (ptepa) {
4134                                 if (ptepa & PG_PS)
4135                                         return (NULL);
4136                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
4137                                 mpte->wire_count++;
4138                         } else {
4139                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
4140                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4141                                 if (mpte == NULL)
4142                                         return (mpte);
4143                         }
4144                 }
4145         } else {
4146                 mpte = NULL;
4147         }
4148
4149         sched_pin();
4150         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
4151         if (*pte) {
4152                 if (mpte != NULL) {
4153                         mpte->wire_count--;
4154                         mpte = NULL;
4155                 }
4156                 sched_unpin();
4157                 return (mpte);
4158         }
4159
4160         /*
4161          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
4162          */
4163         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
4164             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
4165                 if (mpte != NULL) {
4166                         SLIST_INIT(&free);
4167                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
4168                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
4169                                 vm_page_free_pages_toq(&free, true);
4170                         }
4171                         
4172                         mpte = NULL;
4173                 }
4174                 sched_unpin();
4175                 return (mpte);
4176         }
4177
4178         /*
4179          * Increment counters
4180          */
4181         pmap->pm_stats.resident_count++;
4182
4183         newpte = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_V |
4184             pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, 0);
4185         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
4186                 newpte |= PG_MANAGED;
4187 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
4188         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4189                 newpte |= pg_nx;
4190 #endif
4191         if (pmap != kernel_pmap)
4192                 newpte |= PG_U;
4193         pte_store(pte, newpte);
4194         sched_unpin();
4195         return (mpte);
4196 }
4197
4198 /*
4199  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
4200  * to be used for panic dumps.
4201  */
4202 void *
4203 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
4204 {
4205         vm_offset_t va;
4206
4207         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
4208         pmap_kenter(va, pa);
4209         invlpg(va);
4210         return ((void *)crashdumpmap);
4211 }
4212
4213 /*
4214  * This code maps large physical mmap regions into the
4215  * processor address space.  Note that some shortcuts
4216  * are taken, but the code works.
4217  */
4218 void
4219 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
4220     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
4221 {
4222         pd_entry_t *pde;
4223         vm_paddr_t pa, ptepa;
4224         vm_page_t p;
4225         int pat_mode;
4226
4227         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
4228         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
4229             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
4230         if (pg_ps_enabled &&
4231             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
4232                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
4233                         return;
4234                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
4235                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4236                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
4237                 pat_mode = p->md.pat_mode;
4238
4239                 /*
4240                  * Abort the mapping if the first page is not physically
4241                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
4242                  */
4243                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
4244                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
4245                         return;
4246
4247                 /*
4248                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
4249                  * the pages are not physically contiguous or have differing
4250                  * memory attributes.
4251                  */
4252                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4253                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
4254                     pa += PAGE_SIZE) {
4255                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4256                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
4257                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
4258                             pat_mode != p->md.pat_mode)
4259                                 return;
4260                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4261                 }
4262
4263                 /*
4264                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
4265                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
4266                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
4267                  */
4268                 PMAP_LOCK(pmap);
4269                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pmap, pat_mode, 1);
4270                     pa < ptepa + size; pa += NBPDR) {
4271                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4272                         if (*pde == 0) {
4273                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
4274                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
4275                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
4276                                     PAGE_SIZE;
4277                                 pmap_pde_mappings++;
4278                         }
4279                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
4280                         addr += NBPDR;
4281                 }
4282                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4283         }
4284 }
4285
4286 /*
4287  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
4288  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
4289  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
4290  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
4291  *
4292  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
4293  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
4294  */
4295 void
4296 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4297 {
4298         vm_offset_t pdnxt;
4299         pd_entry_t *pde;
4300         pt_entry_t *pte;
4301         boolean_t pv_lists_locked;
4302
4303         if (pmap_is_current(pmap))
4304                 pv_lists_locked = FALSE;
4305         else {
4306                 pv_lists_locked = TRUE;
4307 resume:
4308                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4309                 sched_pin();
4310         }
4311         PMAP_LOCK(pmap);
4312         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4313                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4314                 if (pdnxt < sva)
4315                         pdnxt = eva;
4316                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4317                 if ((*pde & PG_V) == 0)
4318                         continue;
4319                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
4320                         if ((*pde & PG_W) == 0)
4321                                 panic("pmap_unwire: pde %#jx is missing PG_W",
4322                                     (uintmax_t)*pde);
4323
4324                         /*
4325                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
4326                          * demote the mapping and fall through.
4327                          */
4328                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
4329                                 /*
4330                                  * Regardless of whether a pde (or pte) is 32
4331                                  * or 64 bits in size, PG_W is among the least
4332                                  * significant 32 bits.
4333                                  */
4334                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_W);
4335                                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR /
4336                                     PAGE_SIZE;
4337                                 continue;
4338                         } else {
4339                                 if (!pv_lists_locked) {
4340                                         pv_lists_locked = TRUE;
4341                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4342                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4343                                                 /* Repeat sva. */
4344                                                 goto resume;
4345                                         }
4346                                         sched_pin();
4347                                 }
4348                                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva))
4349                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
4350                         }
4351                 }
4352                 if (pdnxt > eva)
4353                         pdnxt = eva;
4354                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4355                     sva += PAGE_SIZE) {
4356                         if ((*pte & PG_V) == 0)
4357                                 continue;
4358                         if ((*pte & PG_W) == 0)
4359                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
4360                                     (uintmax_t)*pte);
4361
4362                         /*
4363                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
4364                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
4365                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
4366                          *
4367                          * PG_W is among the least significant 32 bits.
4368                          */
4369                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_W);
4370                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4371                 }
4372         }
4373         if (pv_lists_locked) {
4374                 sched_unpin();
4375                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4376         }
4377         PMAP_UNLOCK(pmap);
4378 }
4379
4380
4381 /*
4382  *      Copy the range specified by src_addr/len
4383  *      from the source map to the range dst_addr/len
4384  *      in the destination map.
4385  *
4386  *      This routine is only advisory and need not do anything.  Since
4387  *      current pmap is always the kernel pmap when executing in
4388  *      kernel, and we do not copy from the kernel pmap to a user
4389  *      pmap, this optimization is not usable in 4/4G full split i386
4390  *      world.
4391  */
4392
4393 void
4394 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
4395     vm_offset_t src_addr)
4396 {
4397         struct spglist free;
4398         pt_entry_t *src_pte, *dst_pte, ptetemp;
4399         pd_entry_t srcptepaddr;
4400         vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4401         vm_offset_t addr, end_addr, pdnxt;
4402         u_int ptepindex;
4403
4404         if (dst_addr != src_addr)
4405                 return;
4406
4407         end_addr = src_addr + len;
4408
4409         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4410         if (dst_pmap < src_pmap) {
4411                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4412                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4413         } else {
4414                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4415                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4416         }
4417         sched_pin();
4418         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4419                 KASSERT(addr < PMAP_TRM_MIN_ADDRESS,
4420                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy the trampoline"));
4421
4422                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4423                 if (pdnxt < addr)
4424                         pdnxt = end_addr;
4425                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4426
4427                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4428                 if (srcptepaddr == 0)
4429                         continue;
4430
4431                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4432                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4433                                 continue;
4434                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4435                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4436                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr,
4437                             PMAP_ENTER_NORECLAIM))) {
4438                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4439                                     ~PG_W;
4440                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4441                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4442                                 pmap_pde_mappings++;
4443                         }
4444                         continue;
4445                 }
4446
4447                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4448                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4449                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4450
4451                 if (pdnxt > end_addr)
4452                         pdnxt = end_addr;
4453
4454                 src_pte = pmap_pte_quick3(src_pmap, addr);
4455                 while (addr < pdnxt) {
4456                         ptetemp = *src_pte;
4457                         /*
4458                          * we only virtual copy managed pages
4459                          */
4460                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4461                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4462                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4463                                 if (dstmpte == NULL)
4464                                         goto out;
4465                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4466                                 if (*dst_pte == 0 &&
4467                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4468                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4469                                         /*
4470                                          * Clear the wired, modified, and
4471                                          * accessed (referenced) bits
4472                                          * during the copy.
4473                                          */
4474                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4475                                             PG_A);
4476                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4477                                 } else {
4478                                         SLIST_INIT(&free);
4479                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4480                                             &free)) {
4481                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
4482                                                     addr);
4483                                                 vm_page_free_pages_toq(&free,
4484                                                     true);
4485                                         }
4486                                         goto out;
4487                                 }
4488                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4489                                         break;
4490                         }
4491                         addr += PAGE_SIZE;
4492                         src_pte++;
4493                 }
4494         }
4495 out:
4496         sched_unpin();
4497         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4498         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4499         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4500 }
4501
4502 /*
4503  * Zero 1 page of virtual memory mapped from a hardware page by the caller.
4504  */
4505 static __inline void
4506 pagezero(void *page)
4507 {
4508 #if defined(I686_CPU)
4509         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4510                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4511                         sse2_pagezero(page);
4512                 else
4513                         i686_pagezero(page);
4514         } else
4515 #endif
4516                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4517 }
4518
4519 /*
4520  * Zero the specified hardware page.
4521  */
4522 void
4523 pmap_zero_page(vm_page_t m)
4524 {
4525         pt_entry_t *cmap_pte2;
4526         struct pcpu *pc;
4527
4528         sched_pin();
4529         pc = get_pcpu();
4530         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4531         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4532         if (*cmap_pte2)
4533                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4534         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4535             pmap_cache_bits(kernel_pmap, m->md.pat_mode, 0);
4536         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4537         pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4538         *cmap_pte2 = 0;
4539
4540         /*
4541          * Unpin the thread before releasing the lock.  Otherwise the thread
4542          * could be rescheduled while still bound to the current CPU, only
4543          * to unpin itself immediately upon resuming execution.
4544          */
4545         sched_unpin();
4546         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4547 }
4548
4549 /*
4550  * Zero an an area within a single hardware page.  off and size must not
4551  * cover an area beyond a single hardware page.
4552  */
4553 void
4554 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4555 {
4556         pt_entry_t *cmap_pte2;
4557         struct pcpu *pc;
4558
4559         sched_pin();
4560         pc = get_pcpu();
4561         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4562         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4563         if (*cmap_pte2)
4564                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4565         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4566             pmap_cache_bits(kernel_pmap, m->md.pat_mode, 0);
4567         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4568         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4569                 pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4570         else
4571                 bzero(pc->pc_cmap_addr2 + off, size);
4572         *cmap_pte2 = 0;
4573         sched_unpin();
4574         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4575 }
4576
4577 /*
4578  * Copy 1 specified hardware page to another.
4579  */
4580 void
4581 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4582 {
4583         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4584         struct pcpu *pc;
4585
4586         sched_pin();
4587         pc = get_pcpu();
4588         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4589         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4590         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4591         if (*cmap_pte1)
4592                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4593         if (*cmap_pte2)
4594                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4595         *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4596             pmap_cache_bits(kernel_pmap, src->md.pat_mode, 0);
4597         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4598         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4599             pmap_cache_bits(kernel_pmap, dst->md.pat_mode, 0);
4600         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4601         bcopy(pc->pc_cmap_addr1, pc->pc_cmap_addr2, PAGE_SIZE);
4602         *cmap_pte1 = 0;
4603         *cmap_pte2 = 0;
4604         sched_unpin();
4605         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4606 }
4607
4608 int unmapped_buf_allowed = 1;
4609
4610 void
4611 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
4612     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4613 {
4614         vm_page_t a_pg, b_pg;
4615         char *a_cp, *b_cp;
4616         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4617         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4618         struct pcpu *pc;
4619         int cnt;
4620
4621         sched_pin();
4622         pc = get_pcpu();
4623         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4624         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4625         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4626         if (*cmap_pte1 != 0)
4627                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4628         if (*cmap_pte2 != 0)
4629                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4630         while (xfersize > 0) {
4631                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4632                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4633                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4634                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4635                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4636                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4637                 *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4638                     pmap_cache_bits(kernel_pmap, a_pg->md.pat_mode, 0);
4639                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4640                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4641                     PG_M | pmap_cache_bits(kernel_pmap, b_pg->md.pat_mode, 0);
4642                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4643                 a_cp = pc->pc_cmap_addr1 + a_pg_offset;
4644                 b_cp = pc->pc_cmap_addr2 + b_pg_offset;
4645                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4646                 a_offset += cnt;
4647                 b_offset += cnt;
4648                 xfersize -= cnt;
4649         }
4650         *cmap_pte1 = 0;
4651         *cmap_pte2 = 0;
4652         sched_unpin();
4653         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4654 }
4655
4656 /*
4657  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4658  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4659  * be changed upwards or downwards in the future; it
4660  * is only necessary that true be returned for a small
4661  * subset of pmaps for proper page aging.
4662  */
4663 boolean_t
4664 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4665 {
4666         struct md_page *pvh;
4667         pv_entry_t pv;
4668         int loops = 0;
4669         boolean_t rv;
4670
4671         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4672             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4673         rv = FALSE;
4674         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4675         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4676                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4677                         rv = TRUE;
4678                         break;
4679                 }
4680                 loops++;
4681                 if (loops >= 16)
4682                         break;
4683         }
4684         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4685                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4686                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4687                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4688                                 rv = TRUE;
4689                                 break;
4690                         }
4691                         loops++;
4692                         if (loops >= 16)
4693                                 break;
4694                 }
4695         }
4696         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4697         return (rv);
4698 }
4699
4700 /*
4701  *      pmap_page_wired_mappings:
4702  *
4703  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4704  *      that are wired.
4705  */
4706 int
4707 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4708 {
4709         int count;
4710
4711         count = 0;
4712         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4713                 return (count);
4714         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4715         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4716         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4717             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4718                 count);
4719         }
4720         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4721         return (count);
4722 }
4723
4724 /*
4725  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4726  *
4727  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4728  */
4729 static int
4730 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4731 {
4732         pmap_t pmap;
4733         pt_entry_t *pte;
4734         pv_entry_t pv;
4735
4736         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4737         sched_pin();
4738         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4739                 pmap = PV_PMAP(pv);
4740                 PMAP_LOCK(pmap);
4741                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4742                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4743                         count++;
4744                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4745         }
4746         sched_unpin();
4747         return (count);
4748 }
4749
4750 /*
4751  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4752  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4753  */
4754 boolean_t
4755 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4756 {
4757         boolean_t rv;
4758
4759         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4760                 return (FALSE);
4761         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4762         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4763             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4764             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4765         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4766         return (rv);
4767 }
4768
4769 /*
4770  * Remove all pages from specified address space
4771  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4772  * is special cased for current process only, but
4773  * can have the more generic (and slightly slower)
4774  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4775  * in the case of running down an entire address space.
4776  */
4777 void
4778 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4779 {
4780         pt_entry_t *pte, tpte;
4781         vm_page_t m, mpte, mt;
4782         pv_entry_t pv;
4783         struct md_page *pvh;
4784         struct pv_chunk *pc, *npc;
4785         struct spglist free;
4786         int field, idx;
4787         int32_t bit;
4788         uint32_t inuse, bitmask;
4789         int allfree;
4790
4791         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4792                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4793                 return;
4794         }
4795         SLIST_INIT(&free);
4796         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4797         PMAP_LOCK(pmap);
4798         sched_pin();
4799         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4800                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4801                     pc->pc_pmap));
4802                 allfree = 1;
4803                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4804                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4805                         while (inuse != 0) {
4806                                 bit = bsfl(inuse);
4807                                 bitmask = 1UL << bit;
4808                                 idx = field * 32 + bit;
4809                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4810                                 inuse &= ~bitmask;
4811
4812                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4813                                 tpte = *pte;
4814                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4815                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4816                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4817                                 }
4818
4819                                 if (tpte == 0) {
4820                                         printf(
4821                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4822                                             pte, pv->pv_va);
4823                                         panic("bad pte");
4824                                 }
4825
4826 /*
4827  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4828  */
4829                                 if (tpte & PG_W) {
4830                                         allfree = 0;
4831                                         continue;
4832                                 }
4833
4834                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4835                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4836                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4837                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4838                                     (uintmax_t)tpte));
4839
4840                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4841                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4842                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4843                                     (uintmax_t)tpte));
4844
4845                                 pte_clear(pte);
4846
4847                                 /*
4848                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4849                                  */
4850                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4851                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4852                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4853                                                         vm_page_dirty(mt);
4854                                         } else
4855                                                 vm_page_dirty(m);
4856                                 }
4857
4858                                 /* Mark free */
4859                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4860                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4861                                 pv_entry_count--;
4862                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4863                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4864                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4865                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4866                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4867                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4868                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4869                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4870                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4871                                         }
4872                                         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4873                                         if (mpte != NULL) {
4874                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4875                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4876                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4877                                                 mpte->wire_count = 0;
4878                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4879                                         }
4880                                 } else {
4881                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4882                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4883                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4884                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4885                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4886                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4887                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4888                                         }
4889                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4890                                 }
4891                         }
4892                 }
4893                 if (allfree) {
4894                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4895                         free_pv_chunk(pc);
4896                 }
4897         }
4898         sched_unpin();
4899         pmap_invalidate_all(pmap);
4900         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4901         PMAP_UNLOCK(pmap);
4902         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
4903 }
4904
4905 /*
4906  *      pmap_is_modified:
4907  *
4908  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4909  *      in any physical maps.
4910  */
4911 boolean_t
4912 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4913 {
4914         boolean_t rv;
4915
4916         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4917             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4918
4919         /*
4920          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4921          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4922          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4923          */
4924         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4925         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4926                 return (FALSE);
4927         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4928         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4929             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4930             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4931         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4932         return (rv);
4933 }
4934
4935 /*
4936  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4937  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4938  * mappings are supported.
4939  */
4940 static boolean_t
4941 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4942 {
4943         pv_entry_t pv;
4944         pt_entry_t *pte;
4945         pmap_t pmap;
4946         boolean_t rv;
4947
4948         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4949         rv = FALSE;
4950         sched_pin();
4951         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4952                 pmap = PV_PMAP(pv);
4953                 PMAP_LOCK(pmap);
4954                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4955                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4956                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4957                 if (rv)
4958                         break;
4959         }
4960         sched_unpin();
4961         return (rv);
4962 }
4963
4964 /*
4965  *      pmap_is_prefaultable:
4966  *
4967  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4968  *      for prefault.
4969  */
4970 boolean_t
4971 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4972 {
4973         pd_entry_t pde;
4974         boolean_t rv;
4975
4976         rv = FALSE;
4977         PMAP_LOCK(pmap);
4978         pde = *pmap_pde(pmap, addr);
4979         if (pde != 0 && (pde & PG_PS) == 0)
4980                 rv = pmap_pte_ufast(pmap, addr, pde) == 0;
4981         PMAP_UNLOCK(pmap);
4982         return (rv);
4983 }
4984
4985 /*
4986  *      pmap_is_referenced:
4987  *
4988  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4989  *      in any physical maps.
4990  */
4991 boolean_t
4992 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
4993 {
4994         boolean_t rv;
4995
4996         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4997             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4998         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4999         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
5000             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
5001             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
5002         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5003         return (rv);
5004 }
5005
5006 /*
5007  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
5008  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
5009  */
5010 static boolean_t
5011 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
5012 {
5013         pv_entry_t pv;
5014         pt_entry_t *pte;
5015         pmap_t pmap;
5016         boolean_t rv;
5017
5018         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
5019         rv = FALSE;
5020         sched_pin();
5021         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5022                 pmap = PV_PMAP(pv);
5023                 PMAP_LOCK(pmap);
5024                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5025                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
5026                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5027                 if (rv)
5028                         break;
5029         }
5030         sched_unpin();
5031         return (rv);
5032 }
5033
5034 /*
5035  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
5036  */
5037 void
5038 pmap_remove_write(vm_page_t m)
5039 {
5040         struct md_page *pvh;
5041         pv_entry_t next_pv, pv;
5042         pmap_t pmap;
5043         pd_entry_t *pde;
5044         pt_entry_t oldpte, *pte;
5045         vm_offset_t va;
5046
5047         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5048             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
5049
5050         /*
5051          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
5052          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
5053          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
5054          */
5055         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5056         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5057                 return;
5058         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5059         sched_pin();
5060         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5061                 goto small_mappings;
5062         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5063         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5064                 va = pv->pv_va;
5065                 pmap = PV_PMAP(pv);
5066                 PMAP_LOCK(pmap);
5067                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5068                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
5069                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
5070                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5071         }
5072 small_mappings:
5073         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5074                 pmap = PV_PMAP(pv);
5075                 PMAP_LOCK(pmap);
5076                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5077                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
5078                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5079                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5080 retry:
5081                 oldpte = *pte;
5082                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
5083                         /*
5084                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5085                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5086                          * significant 32 bits.
5087                          */
5088                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
5089                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
5090                                 goto retry;
5091                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
5092                                 vm_page_dirty(m);
5093                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5094                 }
5095                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5096         }
5097         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
5098         sched_unpin();
5099         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5100 }
5101
5102 /*
5103  *      pmap_ts_referenced:
5104  *
5105  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
5106  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
5107  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
5108  *      reference bits set.
5109  *
5110  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
5111  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
5112  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
5113  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
5114  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
5115  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
5116  *      to pmap_is_modified().
5117  */
5118 int
5119 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
5120 {
5121         struct md_page *pvh;
5122         pv_entry_t pv, pvf;
5123         pmap_t pmap;
5124         pd_entry_t *pde;
5125         pt_entry_t *pte;
5126         vm_paddr_t pa;
5127         int rtval = 0;
5128
5129         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5130             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
5131         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
5132         pvh = pa_to_pvh(pa);
5133         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5134         sched_pin();
5135         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
5136             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
5137                 goto small_mappings;
5138         pv = pvf;
5139         do {
5140                 pmap = PV_PMAP(pv);
5141                 PMAP_LOCK(pmap);
5142                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5143                 if ((*pde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5144                         /*
5145                          * Although "*pde" is mapping a 2/4MB page, because
5146                          * this function is called at a 4KB page granularity,
5147                          * we only update the 4KB page under test.
5148                          */
5149                         vm_page_dirty(m);
5150                 }
5151                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
5152                         /*
5153                          * Since this reference bit is shared by either 1024
5154                          * or 512 4KB pages, it should not be cleared every
5155                          * time it is tested.  Apply a simple "hash" function
5156                          * on the physical page number, the virtual superpage
5157                          * number, and the pmap address to select one 4KB page
5158                          * out of the 1024 or 512 on which testing the
5159                          * reference bit will result in clearing that bit.
5160                          * This function is designed to avoid the selection of
5161                          * the same 4KB page for every 2- or 4MB page mapping.
5162                          *
5163                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
5164                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
5165                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
5166                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
5167                          * since the superpage is wired, the current state of
5168                          * its reference bit won't affect page replacement.
5169                          */
5170                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
5171                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
5172                             (*pde & PG_W) == 0) {
5173                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_A);
5174                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5175                         }
5176                         rtval++;
5177                 }
5178                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5179                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5180                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5181                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5182                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5183                 }
5184                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
5185                         goto out;
5186         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
5187 small_mappings:
5188         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
5189                 goto out;
5190         pv = pvf;
5191         do {
5192                 pmap = PV_PMAP(pv);
5193                 PMAP_LOCK(pmap);
5194                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5195                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
5196                     ("pmap_ts_referenced: found a 4mpage in page %p's pv list",
5197                     m));
5198                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5199                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5200                         vm_page_dirty(m);
5201                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
5202                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5203                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5204                         rtval++;
5205                 }
5206                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5207                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5208                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5209                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5210                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5211                 }
5212         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
5213             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
5214 out:
5215         sched_unpin();
5216         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5217         return (rtval);
5218 }
5219
5220 /*
5221  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
5222  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
5223  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
5224  */
5225 void
5226 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
5227 {
5228         pd_entry_t oldpde, *pde;
5229         pt_entry_t *pte;
5230         vm_offset_t va, pdnxt;
5231         vm_page_t m;
5232         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
5233
5234         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
5235                 return;
5236         if (pmap_is_current(pmap))
5237                 pv_lists_locked = FALSE;
5238         else {
5239                 pv_lists_locked = TRUE;
5240 resume:
5241                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
5242                 sched_pin();
5243         }
5244         anychanged = FALSE;
5245         PMAP_LOCK(pmap);
5246         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
5247                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
5248                 if (pdnxt < sva)
5249                         pdnxt = eva;
5250                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
5251                 oldpde = *pde;
5252                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
5253                         continue;
5254                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
5255                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
5256                                 continue;
5257                         if (!pv_lists_locked) {
5258                                 pv_lists_locked = TRUE;
5259                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5260                                         if (anychanged)
5261                                                 pmap_invalidate_all(pmap);
5262                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
5263                                         goto resume;
5264                                 }
5265                                 sched_pin();
5266                         }
5267                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
5268                                 /*
5269                                  * The large page mapping was destroyed.
5270                                  */
5271                                 continue;
5272                         }
5273
5274                         /*
5275                          * Unless the page mappings are wired, remove the
5276                          * mapping to a single page so that a subsequent
5277                          * access may repromote.  Since the underlying page
5278                          * table page is fully populated, this removal never
5279                          * frees a page table page.
5280                          */
5281                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5282                                 pte = pmap_pte_quick(pmap, sva);
5283                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
5284                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
5285                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, NULL);
5286                                 anychanged = TRUE;
5287                         }
5288                 }
5289                 if (pdnxt > eva)
5290                         pdnxt = eva;
5291                 va = pdnxt;
5292                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
5293                     sva += PAGE_SIZE) {
5294                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED | PG_V))
5295                                 goto maybe_invlrng;
5296                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5297                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
5298                                         /*
5299                                          * Future calls to pmap_is_modified()
5300                                          * can be avoided by making the page
5301                                          * dirty now.
5302                                          */
5303                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
5304                                         vm_page_dirty(m);
5305                                 }
5306                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M | PG_A);
5307                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
5308                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5309                         else
5310                                 goto maybe_invlrng;
5311                         if ((*pte & PG_G) != 0) {
5312                                 if (va == pdnxt)
5313                                         va = sva;
5314                         } else
5315                                 anychanged = TRUE;
5316                         continue;
5317 maybe_invlrng:
5318                         if (va != pdnxt) {
5319                                 pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5320                                 va = pdnxt;
5321                         }
5322                 }
5323                 if (va != pdnxt)
5324                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5325         }
5326         if (anychanged)
5327                 pmap_invalidate_all(pmap);
5328         if (pv_lists_locked) {
5329                 sched_unpin();
5330                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5331         }
5332         PMAP_UNLOCK(pmap);
5333 }
5334
5335 /*
5336  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5337  */
5338 void
5339 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5340 {
5341         struct md_page *pvh;
5342         pv_entry_t next_pv, pv;
5343         pmap_t pmap;
5344         pd_entry_t oldpde, *pde;
5345         pt_entry_t oldpte, *pte;
5346         vm_offset_t va;
5347
5348         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5349             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
5350         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5351         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5352             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
5353
5354         /*
5355          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
5356          * If the object containing the page is locked and the page is not
5357          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
5358          */
5359         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5360                 return;
5361         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5362         sched_pin();
5363         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5364                 goto small_mappings;
5365         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5366         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5367                 va = pv->pv_va;
5368                 pmap = PV_PMAP(pv);
5369                 PMAP_LOCK(pmap);
5370                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5371                 oldpde = *pde;
5372                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
5373                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
5374                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5375                                         /*
5376                                          * Write protect the mapping to a
5377                                          * single page so that a subsequent
5378                                          * write access may repromote.
5379                                          */
5380                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
5381                                             PG_PS_FRAME);
5382                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
5383                                         oldpte = *pte;
5384                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
5385                                                 /*
5386                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5387                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5388                                                  * significant 32 bits.
5389                                                  */
5390                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
5391                                                     oldpte,
5392                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
5393                                                         oldpte = *pte;
5394                                                 vm_page_dirty(m);
5395                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
5396                                         }
5397                                 }
5398                         }
5399                 }
5400                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5401         }
5402 small_mappings:
5403         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5404                 pmap = PV_PMAP(pv);
5405                 PMAP_LOCK(pmap);
5406                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5407                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
5408                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5409                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5410                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5411                         /*
5412                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5413                          * in size, PG_M is among the least significant
5414                          * 32 bits. 
5415                          */
5416                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
5417                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5418                 }
5419                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5420         }
5421         sched_unpin();
5422         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5423 }
5424
5425 /*
5426  * Miscellaneous support routines follow
5427  */
5428
5429 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5430 static __inline void
5431 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5432 {
5433         u_int opte, npte;
5434
5435         /*
5436          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5437          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5438          */
5439         do {
5440                 opte = *(u_int *)pte;
5441                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5442                 npte |= cache_bits;
5443         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5444 }
5445
5446 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5447 static __inline void
5448 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5449 {
5450         u_int opde, npde;
5451
5452         /*
5453          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5454          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5455          */
5456         do {
5457                 opde = *(u_int *)pde;
5458                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5459                 npde |= cache_bits;
5460         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5461 }
5462
5463 /*
5464  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5465  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5466  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5467  * NOT real memory.
5468  */
5469 void *
5470 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5471 {
5472         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5473         vm_offset_t va, offset;
5474         vm_size_t tmpsize;
5475         int i;
5476
5477         offset = pa & PAGE_MASK;
5478         size = round_page(offset + size);
5479         pa = pa & PG_FRAME;
5480
5481         if (pa < PMAP_MAP_LOW && pa + size <= PMAP_MAP_LOW)
5482                 va = pa + PMAP_MAP_LOW;
5483         else if (!pmap_initialized) {
5484                 va = 0;
5485                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5486                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5487                         if (ppim->va == 0) {
5488                                 ppim->pa = pa;
5489                                 ppim->sz = size;
5490                                 ppim->mode = mode;
5491                                 ppim->va = virtual_avail;
5492                                 virtual_avail += size;
5493                                 va = ppim->va;
5494                                 break;
5495                         }
5496                 }
5497                 if (va == 0)
5498                         panic("%s: too many preinit mappings", __func__);
5499         } else {
5500                 /*
5501                  * If we have a preinit mapping, re-use it.
5502                  */
5503                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5504                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5505                         if (ppim->pa == pa && ppim->sz == size &&
5506                             ppim->mode == mode)
5507                                 return ((void *)(ppim->va + offset));
5508                 }
5509                 va = kva_alloc(size);
5510                 if (va == 0)
5511                         panic("%s: Couldn't allocate KVA", __func__);
5512         }
5513         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5514                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5515         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5516         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size);
5517         return ((void *)(va + offset));
5518 }
5519
5520 void *
5521 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5522 {
5523
5524         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
5525 }
5526
5527 void *
5528 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5529 {
5530
5531         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
5532 }
5533
5534 void
5535 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5536 {
5537         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5538         vm_offset_t offset;
5539         int i;
5540
5541         if (va >= PMAP_MAP_LOW && va <= KERNBASE && va + size <= KERNBASE)
5542                 return;
5543         offset = va & PAGE_MASK;
5544         size = round_page(offset + size);
5545         va = trunc_page(va);
5546         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5547                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5548                 if (ppim->va == va && ppim->sz == size) {
5549                         if (pmap_initialized)
5550                                 return;
5551                         ppim->pa = 0;
5552                         ppim->va = 0;
5553                         ppim->sz = 0;
5554                         ppim->mode = 0;
5555                         if (va + size == virtual_avail)
5556                                 virtual_avail = va;
5557                         return;
5558                 }
5559         }
5560         if (pmap_initialized)
5561                 kva_free(va, size);
5562 }
5563
5564 /*
5565  * Sets the memory attribute for the specified page.
5566  */
5567 void
5568 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5569 {
5570
5571         m->md.pat_mode = ma;
5572         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5573                 return;
5574
5575         /*
5576          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5577          * See pmap_invalidate_cache_range().
5578          *
5579          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5580          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5581          * flushes the cache.
5582          */    
5583         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5584                 return;
5585
5586         /*
5587          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5588          * support self snoop, map the page transient and do
5589          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5590          * pmap_invalidate_cache_range().
5591          */
5592         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5593                 pmap_flush_page(m);
5594 }
5595
5596 static void
5597 pmap_flush_page(vm_page_t m)
5598 {
5599         pt_entry_t *cmap_pte2;
5600         struct pcpu *pc;
5601         vm_offset_t sva, eva;
5602         bool useclflushopt;
5603
5604         useclflushopt = (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0;
5605         if (useclflushopt || (cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5606                 sched_pin();
5607                 pc = get_pcpu();
5608                 cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2; 
5609                 mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5610                 if (*cmap_pte2)
5611                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5612                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5613                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(kernel_pmap, m->md.pat_mode,
5614                     0);
5615                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
5616                 sva = (vm_offset_t)pc->pc_cmap_addr2;
5617                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5618
5619                 /*
5620                  * Use mfence or sfence despite the ordering implied by
5621                  * mtx_{un,}lock() because clflush on non-Intel CPUs
5622                  * and clflushopt are not guaranteed to be ordered by
5623                  * any other instruction.
5624                  */
5625                 if (useclflushopt)
5626                         sfence();
5627                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5628                         mfence();
5629                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size) {
5630                         if (useclflushopt)
5631                                 clflushopt(sva);
5632                         else
5633                                 clflush(sva);
5634                 }
5635                 if (useclflushopt)
5636                         sfence();
5637                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5638                         mfence();
5639                 *cmap_pte2 = 0;
5640                 sched_unpin();
5641                 mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5642         } else
5643                 pmap_invalidate_cache();
5644 }
5645
5646 /*
5647  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5648  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5649  * completely contained within either the kernel map.
5650  *
5651  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5652  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5653  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5654  * there was insufficient memory available to complete the change.
5655  */
5656 int
5657 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5658 {
5659         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5660         pd_entry_t *pde;
5661         pt_entry_t *pte;
5662         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5663         boolean_t changed;
5664
5665         base = trunc_page(va);
5666         offset = va & PAGE_MASK;
5667         size = round_page(offset + size);
5668
5669         /*
5670          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5671          */
5672         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5673                 return (EINVAL);
5674
5675         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(kernel_pmap, mode, 1);
5676         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(kernel_pmap, mode, 0);
5677         changed = FALSE;
5678
5679         /*
5680          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5681          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5682          */
5683         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5684         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5685                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5686                 if (*pde == 0) {
5687                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5688                         return (EINVAL);
5689                 }
5690                 if (*pde & PG_PS) {
5691                         /*
5692                          * If the current 2/4MB page already has
5693                          * the required memory type, then we need not
5694                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5695                          * the next 2/4MB page frame.
5696                          */
5697                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5698                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5699                                 continue;
5700                         }
5701
5702                         /*
5703                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5704                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5705                          * within the range, then we need not break
5706                          * down this page into 4KB pages.
5707                          */
5708                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5709                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5710                                 tmpva += NBPDR;
5711                                 continue;
5712                         }
5713                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5714                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5715                                 return (ENOMEM);
5716                         }
5717                 }
5718                 pte = vtopte(tmpva);
5719                 if (*pte == 0) {
5720                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5721                         return (EINVAL);
5722                 }
5723                 tmpva += PAGE_SIZE;
5724         }
5725         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5726
5727         /*
5728          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5729          * cache mode if required.
5730          */
5731         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5732                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5733                 if (*pde & PG_PS) {
5734                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5735                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5736                                 changed = TRUE;
5737                         }
5738                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5739                 } else {
5740                         pte = vtopte(tmpva);
5741                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5742                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5743                                 changed = TRUE;
5744                         }
5745                         tmpva += PAGE_SIZE;
5746                 }
5747         }
5748
5749         /*
5750          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5751          * shouldn't be, etc.
5752          */
5753         if (changed) {
5754                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
5755                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva);
5756         }
5757         return (0);
5758 }
5759
5760 /*
5761  * perform the pmap work for mincore
5762  */
5763 int
5764 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5765 {
5766         pd_entry_t pde;
5767         pt_entry_t pte;
5768         vm_paddr_t pa;
5769         int val;
5770
5771         PMAP_LOCK(pmap);
5772 retry:
5773         pde = *pmap_pde(pmap, addr);
5774         if (pde != 0) {
5775                 if ((pde & PG_PS) != 0) {
5776                         pte = pde;
5777                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5778                         pa = ((pde & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5779                             PG_FRAME;
5780                         val = MINCORE_SUPER;
5781                 } else {
5782                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, addr, pde);
5783                         pa = pte & PG_FRAME;
5784                         val = 0;
5785                 }
5786         } else {
5787                 pte = 0;
5788                 pa = 0;
5789                 val = 0;
5790         }
5791         if ((pte & PG_V) != 0) {
5792                 val |= MINCORE_INCORE;
5793                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5794                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5795                 if ((pte & PG_A) != 0)
5796                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5797         }
5798         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5799             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5800             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5801                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5802                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5803                         goto retry;
5804         } else
5805                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5806         PMAP_UNLOCK(pmap);
5807         return (val);
5808 }
5809
5810 void
5811 pmap_activate(struct thread *td)
5812 {
5813         pmap_t  pmap, oldpmap;
5814         u_int   cpuid;
5815         u_int32_t  cr3;
5816
5817         critical_enter();
5818         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5819         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5820         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5821 #if defined(SMP)
5822         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5823         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5824 #else
5825         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5826         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5827 #endif
5828 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
5829         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5830 #else
5831         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5832 #endif
5833         /*
5834          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5835          */
5836         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5837         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5838         critical_exit();
5839 }
5840
5841 void
5842 pmap_activate_boot(pmap_t pmap)
5843 {
5844         u_int cpuid;
5845
5846         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5847 #if defined(SMP)
5848         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5849 #else
5850         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5851 #endif
5852         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5853 }
5854
5855 void
5856 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5857 {
5858 }
5859
5860 /*
5861  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5862  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5863  */
5864 void
5865 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5866     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5867 {
5868         vm_offset_t superpage_offset;
5869
5870         if (size < NBPDR)
5871                 return;
5872         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5873                 offset += ptoa(object->pg_color);
5874         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5875         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5876             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5877                 return;
5878         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5879                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5880         else
5881                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5882 }
5883
5884 vm_offset_t
5885 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
5886 {
5887         vm_offset_t qaddr;
5888         pt_entry_t *pte;
5889
5890         critical_enter();
5891         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5892         pte = vtopte(qaddr);
5893
5894         KASSERT(*pte == 0, ("pmap_quick_enter_page: PTE busy"));
5895         *pte = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
5896             pmap_cache_bits(kernel_pmap, pmap_page_get_memattr(m), 0);
5897         invlpg(qaddr);
5898
5899         return (qaddr);
5900 }
5901
5902 void
5903 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
5904 {
5905         vm_offset_t qaddr;
5906         pt_entry_t *pte;
5907
5908         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5909         pte = vtopte(qaddr);
5910
5911         KASSERT(*pte != 0, ("pmap_quick_remove_page: PTE not in use"));
5912         KASSERT(addr == qaddr, ("pmap_quick_remove_page: invalid address"));
5913
5914         *pte = 0;
5915         critical_exit();
5916 }
5917
5918 static vmem_t *pmap_trm_arena;
5919 static vmem_addr_t pmap_trm_arena_last = PMAP_TRM_MIN_ADDRESS;
5920 static int trm_guard = PAGE_SIZE;
5921
5922 static int
5923 pmap_trm_import(void *unused __unused, vmem_size_t size, int flags,
5924     vmem_addr_t *addrp)
5925 {
5926         vm_page_t m;
5927         vmem_addr_t af, addr, prev_addr;
5928         pt_entry_t *trm_pte;
5929
5930         prev_addr = atomic_load_long(&pmap_trm_arena_last);
5931         size = round_page(size) + trm_guard;
5932         for (;;) {
5933                 if (prev_addr + size < prev_addr || prev_addr + size < size ||
5934                     prev_addr + size > PMAP_TRM_MAX_ADDRESS)
5935                         return (ENOMEM);
5936                 addr = prev_addr + size;
5937                 if (atomic_fcmpset_int(&pmap_trm_arena_last, &prev_addr, addr))
5938                         break;
5939         }
5940         prev_addr += trm_guard;
5941         trm_pte = PTmap + atop(prev_addr);
5942         for (af = prev_addr; af < addr; af += PAGE_SIZE) {
5943                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NOBUSY |
5944                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_WAITOK);
5945                 pte_store(&trm_pte[atop(af - prev_addr)], VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5946                     PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V | pgeflag |
5947                     pmap_cache_bits(kernel_pmap, VM_MEMATTR_DEFAULT, FALSE));
5948         }
5949         *addrp = prev_addr;
5950         return (0);
5951 }
5952
5953 static
5954 void pmap_init_trm(void)
5955 {
5956         vm_page_t pd_m;
5957
5958         TUNABLE_INT_FETCH("machdep.trm_guard", &trm_guard);
5959         if ((trm_guard & PAGE_MASK) != 0)
5960                 trm_guard = 0;
5961         pmap_trm_arena = vmem_create("i386trampoline", 0, 0, 1, 0, M_WAITOK);
5962         vmem_set_import(pmap_trm_arena, pmap_trm_import, NULL, NULL, PAGE_SIZE);
5963         pd_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NOBUSY |
5964             VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_WAITOK | VM_ALLOC_ZERO);
5965         if ((pd_m->flags & PG_ZERO) == 0)
5966                 pmap_zero_page(pd_m);
5967         PTD[TRPTDI] = VM_PAGE_TO_PHYS(pd_m) | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V |
5968             pmap_cache_bits(kernel_pmap, VM_MEMATTR_DEFAULT, TRUE);
5969 }
5970
5971 void *
5972 pmap_trm_alloc(size_t size, int flags)
5973 {
5974         vmem_addr_t res;
5975         int error;
5976
5977         MPASS((flags & ~(M_WAITOK | M_NOWAIT | M_ZERO)) == 0);
5978         error = vmem_xalloc(pmap_trm_arena, roundup2(size, 4), sizeof(int),
5979             0, 0, VMEM_ADDR_MIN, VMEM_ADDR_MAX, flags | M_FIRSTFIT, &res);
5980         if (error != 0)
5981                 return (NULL);
5982         if ((flags & M_ZERO) != 0)
5983                 bzero((void *)res, size);
5984         return ((void *)res);
5985 }
5986
5987 void
5988 pmap_trm_free(void *addr, size_t size)
5989 {
5990
5991         vmem_free(pmap_trm_arena, (uintptr_t)addr, roundup2(size, 4));
5992 }
5993
5994 #if defined(PMAP_DEBUG)
5995 pmap_pid_dump(int pid)
5996 {
5997         pmap_t pmap;
5998         struct proc *p;
5999         int npte = 0;
6000         int index;
6001
6002         sx_slock(&allproc_lock);
6003         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
6004                 if (p->p_pid != pid)
6005                         continue;
6006
6007                 if (p->p_vmspace) {
6008                         int i,j;
6009                         index = 0;
6010                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
6011                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
6012                                 pd_entry_t *pde;
6013                                 pt_entry_t *pte;
6014                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
6015                                 
6016                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
6017                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
6018                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
6019                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
6020                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
6021                                                         if (index) {
6022                                                                 index = 0;
6023                                                                 printf("\n");
6024                                                         }
6025                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
6026                                                         return (npte);
6027                                                 }
6028                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
6029                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
6030                                                         pt_entry_t pa;
6031                                                         vm_page_t m;
6032                                                         pa = *pte;
6033                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
6034                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
6035                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
6036                                                         npte++;
6037                                                         index++;
6038                                                         if (index >= 2) {
6039                                                                 index = 0;
6040                                                                 printf("\n");
6041                                                         } else {
6042                                                                 printf(" ");
6043                                                         }
6044                                                 }
6045                                         }
6046                                 }
6047                         }
6048                 }
6049         }
6050         sx_sunlock(&allproc_lock);
6051         return (npte);
6052 }
6053 #endif