]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
Update driver version to 07.709.04.00-fbsd
[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 #include <machine/pmap_base.h>
162
163 #if !defined(DIAGNOSTIC)
164 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
165 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
166 #else
167 #define PMAP_INLINE     extern inline
168 #endif
169 #else
170 #define PMAP_INLINE
171 #endif
172
173 #ifdef PV_STATS
174 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
175 #else
176 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
177 #endif
178
179 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
180 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
181
182 /*
183  * PTmap is recursive pagemap at top of virtual address space.
184  * Within PTmap, the page directory can be found (third indirection).
185  */
186 #define PTmap   ((pt_entry_t *)(PTDPTDI << PDRSHIFT))
187 #define PTD     ((pd_entry_t *)((PTDPTDI << PDRSHIFT) + (PTDPTDI * PAGE_SIZE)))
188 #define PTDpde  ((pd_entry_t *)((PTDPTDI << PDRSHIFT) + (PTDPTDI * PAGE_SIZE) + \
189     (PTDPTDI * PDESIZE)))
190
191 /*
192  * Translate a virtual address to the kernel virtual address of its page table
193  * entry (PTE).  This can be used recursively.  If the address of a PTE as
194  * previously returned by this macro is itself given as the argument, then the
195  * address of the page directory entry (PDE) that maps the PTE will be
196  * returned.
197  *
198  * This macro may be used before pmap_bootstrap() is called.
199  */
200 #define vtopte(va)      (PTmap + i386_btop(va))
201
202 /*
203  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
204  */
205 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
206 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
207
208 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
209 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
210 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
211 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
212 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
213
214 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
215     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
216 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
217
218 _Static_assert(sizeof(struct pmap) <= sizeof(struct pmap_KBI),
219     "pmap_KBI");
220
221 static int pgeflag = 0;         /* PG_G or-in */
222 static int pseflag = 0;         /* PG_PS or-in */
223
224 static int nkpt = NKPT;
225
226 #ifdef PMAP_PAE_COMP
227 pt_entry_t pg_nx;
228 static uma_zone_t pdptzone;
229 #endif
230
231 _Static_assert(VM_MAXUSER_ADDRESS == VADDR(TRPTDI, 0), "VM_MAXUSER_ADDRESS");
232 _Static_assert(VM_MAX_KERNEL_ADDRESS <= VADDR(PTDPTDI, 0),
233     "VM_MAX_KERNEL_ADDRESS");
234 _Static_assert(PMAP_MAP_LOW == VADDR(LOWPTDI, 0), "PMAP_MAP_LOW");
235 _Static_assert(KERNLOAD == (KERNPTDI << PDRSHIFT), "KERNLOAD");
236
237 extern int pat_works;
238 extern int pg_ps_enabled;
239
240 extern int elf32_nxstack;
241
242 #define PAT_INDEX_SIZE  8
243 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
244
245 /*
246  * pmap_mapdev support pre initialization (i.e. console)
247  */
248 #define PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT      8
249 static struct pmap_preinit_mapping {
250         vm_paddr_t      pa;
251         vm_offset_t     va;
252         vm_size_t       sz;
253         int             mode;
254 } pmap_preinit_mapping[PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT];
255 static int pmap_initialized;
256
257 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
258
259 /*
260  * Data for the pv entry allocation mechanism
261  */
262 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
263 extern int pv_entry_max, pv_entry_count;
264 static int pv_entry_high_water = 0;
265 static struct md_page *pv_table;
266 extern int shpgperproc;
267
268 static struct pv_chunk *pv_chunkbase;   /* KVA block for pv_chunks */
269 static int pv_maxchunks;                /* How many chunks we have KVA for */
270 static vm_offset_t pv_vafree;           /* freelist stored in the PTE */
271
272 /*
273  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
274  */
275 static pt_entry_t *CMAP3;
276 static pd_entry_t *KPTD;
277 static caddr_t CADDR3;
278
279 /*
280  * Crashdump maps.
281  */
282 static caddr_t crashdumpmap;
283
284 static pt_entry_t *PMAP1 = NULL, *PMAP2, *PMAP3;
285 static pt_entry_t *PADDR1 = NULL, *PADDR2, *PADDR3;
286 #ifdef SMP
287 static int PMAP1cpu, PMAP3cpu;
288 extern int PMAP1changedcpu;
289 #endif
290 extern int PMAP1changed;
291 extern int PMAP1unchanged;
292 static struct mtx PMAP2mutex;
293
294 /*
295  * Internal flags for pmap_enter()'s helper functions.
296  */
297 #define PMAP_ENTER_NORECLAIM    0x1000000       /* Don't reclaim PV entries. */
298 #define PMAP_ENTER_NOREPLACE    0x2000000       /* Don't replace mappings. */
299
300 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
301 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
302 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
303 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
304 static bool     pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde,
305                     u_int flags);
306 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
307 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
308 #endif
309 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
310 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
311                     vm_offset_t va);
312 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
313
314 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
315 static bool     pmap_enter_4mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
316                     vm_prot_t prot);
317 static int      pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t newpde,
318                     u_int flags, vm_page_t m);
319 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
320     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
321 static int pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
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 #ifdef PMAP_PAE_COMP
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 static void pmap_invalidate_all_int(pmap_t pmap);
367
368 static __inline void pagezero(void *page);
369
370 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
371 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
372
373 extern char _end[];
374 extern u_long physfree; /* phys addr of next free page */
375 extern u_long vm86phystk;/* PA of vm86/bios stack */
376 extern u_long vm86paddr;/* address of vm86 region */
377 extern int vm86pa;      /* phys addr of vm86 region */
378 extern u_long KERNend;  /* phys addr end of kernel (just after bss) */
379 #ifdef PMAP_PAE_COMP
380 pd_entry_t *IdlePTD_pae;        /* phys addr of kernel PTD */
381 pdpt_entry_t *IdlePDPT; /* phys addr of kernel PDPT */
382 pt_entry_t *KPTmap_pae; /* address of kernel page tables */
383 #define IdlePTD IdlePTD_pae
384 #define KPTmap  KPTmap_pae
385 #else
386 pd_entry_t *IdlePTD_nopae;
387 pt_entry_t *KPTmap_nopae;
388 #define IdlePTD IdlePTD_nopae
389 #define KPTmap  KPTmap_nopae
390 #endif
391 extern u_long KPTphys;  /* phys addr of kernel page tables */
392 extern u_long tramp_idleptd;
393
394 static u_long
395 allocpages(u_int cnt, u_long *physfree)
396 {
397         u_long res;
398
399         res = *physfree;
400         *physfree += PAGE_SIZE * cnt;
401         bzero((void *)res, PAGE_SIZE * cnt);
402         return (res);
403 }
404
405 static void
406 pmap_cold_map(u_long pa, u_long va, u_long cnt)
407 {
408         pt_entry_t *pt;
409
410         for (pt = (pt_entry_t *)KPTphys + atop(va); cnt > 0;
411             cnt--, pt++, va += PAGE_SIZE, pa += PAGE_SIZE)
412                 *pt = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
413 }
414
415 static void
416 pmap_cold_mapident(u_long pa, u_long cnt)
417 {
418
419         pmap_cold_map(pa, pa, cnt);
420 }
421
422 _Static_assert(LOWPTDI * 2 * NBPDR == KERNBASE,
423     "Broken double-map of zero PTD");
424
425 static void
426 __CONCAT(PMTYPE, remap_lower)(bool enable)
427 {
428         int i;
429
430         for (i = 0; i < LOWPTDI; i++)
431                 IdlePTD[i] = enable ? IdlePTD[LOWPTDI + i] : 0;
432         load_cr3(rcr3());               /* invalidate TLB */
433 }
434
435 /*
436  * Called from locore.s before paging is enabled.  Sets up the first
437  * kernel page table.  Since kernel is mapped with PA == VA, this code
438  * does not require relocations.
439  */
440 void
441 __CONCAT(PMTYPE, cold)(void)
442 {
443         pt_entry_t *pt;
444         u_long a;
445         u_int cr3, ncr4;
446
447         physfree = (u_long)&_end;
448         if (bootinfo.bi_esymtab != 0)
449                 physfree = bootinfo.bi_esymtab;
450         if (bootinfo.bi_kernend != 0)
451                 physfree = bootinfo.bi_kernend;
452         physfree = roundup2(physfree, NBPDR);
453         KERNend = physfree;
454
455         /* Allocate Kernel Page Tables */
456         KPTphys = allocpages(NKPT, &physfree);
457         KPTmap = (pt_entry_t *)KPTphys;
458
459         /* Allocate Page Table Directory */
460 #ifdef PMAP_PAE_COMP
461         /* XXX only need 32 bytes (easier for now) */
462         IdlePDPT = (pdpt_entry_t *)allocpages(1, &physfree);
463 #endif
464         IdlePTD = (pd_entry_t *)allocpages(NPGPTD, &physfree);
465
466         /*
467          * Allocate KSTACK.  Leave a guard page between IdlePTD and
468          * proc0kstack, to control stack overflow for thread0 and
469          * prevent corruption of the page table.  We leak the guard
470          * physical memory due to 1:1 mappings.
471          */
472         allocpages(1, &physfree);
473         proc0kstack = allocpages(TD0_KSTACK_PAGES, &physfree);
474
475         /* vm86/bios stack */
476         vm86phystk = allocpages(1, &physfree);
477
478         /* pgtable + ext + IOPAGES */
479         vm86paddr = vm86pa = allocpages(3, &physfree);
480
481         /* Install page tables into PTD.  Page table page 1 is wasted. */
482         for (a = 0; a < NKPT; a++)
483                 IdlePTD[a] = (KPTphys + ptoa(a)) | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
484
485 #ifdef PMAP_PAE_COMP
486         /* PAE install PTD pointers into PDPT */
487         for (a = 0; a < NPGPTD; a++)
488                 IdlePDPT[a] = ((u_int)IdlePTD + ptoa(a)) | PG_V;
489 #endif
490
491         /*
492          * Install recursive mapping for kernel page tables into
493          * itself.
494          */
495         for (a = 0; a < NPGPTD; a++)
496                 IdlePTD[PTDPTDI + a] = ((u_int)IdlePTD + ptoa(a)) | PG_V |
497                     PG_RW;
498
499         /*
500          * Initialize page table pages mapping physical address zero
501          * through the (physical) end of the kernel.  Many of these
502          * pages must be reserved, and we reserve them all and map
503          * them linearly for convenience.  We do this even if we've
504          * enabled PSE above; we'll just switch the corresponding
505          * kernel PDEs before we turn on paging.
506          *
507          * This and all other page table entries allow read and write
508          * access for various reasons.  Kernel mappings never have any
509          * access restrictions.
510          */
511         pmap_cold_mapident(0, atop(NBPDR) * LOWPTDI);
512         pmap_cold_map(0, NBPDR * LOWPTDI, atop(NBPDR) * LOWPTDI);
513         pmap_cold_mapident(KERNBASE, atop(KERNend - KERNBASE));
514
515         /* Map page table directory */
516 #ifdef PMAP_PAE_COMP
517         pmap_cold_mapident((u_long)IdlePDPT, 1);
518 #endif
519         pmap_cold_mapident((u_long)IdlePTD, NPGPTD);
520
521         /* Map early KPTmap.  It is really pmap_cold_mapident. */
522         pmap_cold_map(KPTphys, (u_long)KPTmap, NKPT);
523
524         /* Map proc0kstack */
525         pmap_cold_mapident(proc0kstack, TD0_KSTACK_PAGES);
526         /* ISA hole already mapped */
527
528         pmap_cold_mapident(vm86phystk, 1);
529         pmap_cold_mapident(vm86pa, 3);
530
531         /* Map page 0 into the vm86 page table */
532         *(pt_entry_t *)vm86pa = 0 | PG_RW | PG_U | PG_A | PG_M | PG_V;
533
534         /* ...likewise for the ISA hole for vm86 */
535         for (pt = (pt_entry_t *)vm86pa + atop(ISA_HOLE_START), a = 0;
536             a < atop(ISA_HOLE_LENGTH); a++, pt++)
537                 *pt = (ISA_HOLE_START + ptoa(a)) | PG_RW | PG_U | PG_A |
538                     PG_M | PG_V;
539
540         /* Enable PSE, PGE, VME, and PAE if configured. */
541         ncr4 = 0;
542         if ((cpu_feature & CPUID_PSE) != 0) {
543                 ncr4 |= CR4_PSE;
544                 pseflag = PG_PS;
545                 /*
546                  * Superpage mapping of the kernel text.  Existing 4k
547                  * page table pages are wasted.
548                  */
549                 for (a = KERNBASE; a < KERNend; a += NBPDR)
550                         IdlePTD[a >> PDRSHIFT] = a | PG_PS | PG_A | PG_M |
551                             PG_RW | PG_V;
552         }
553         if ((cpu_feature & CPUID_PGE) != 0) {
554                 ncr4 |= CR4_PGE;
555                 pgeflag = PG_G;
556         }
557         ncr4 |= (cpu_feature & CPUID_VME) != 0 ? CR4_VME : 0;
558 #ifdef PMAP_PAE_COMP
559         ncr4 |= CR4_PAE;
560 #endif
561         if (ncr4 != 0)
562                 load_cr4(rcr4() | ncr4);
563
564         /* Now enable paging */
565 #ifdef PMAP_PAE_COMP
566         cr3 = (u_int)IdlePDPT;
567         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0)
568                 wbinvd();
569 #else
570         cr3 = (u_int)IdlePTD;
571 #endif
572         tramp_idleptd = cr3;
573         load_cr3(cr3);
574         load_cr0(rcr0() | CR0_PG);
575
576         /*
577          * Now running relocated at KERNBASE where the system is
578          * linked to run.
579          */
580
581         /*
582          * Remove the lowest part of the double mapping of low memory
583          * to get some null pointer checks.
584          */
585         __CONCAT(PMTYPE, remap_lower)(false);
586
587         kernel_vm_end = /* 0 + */ NKPT * NBPDR;
588 #ifdef PMAP_PAE_COMP
589         i386_pmap_VM_NFREEORDER = VM_NFREEORDER_PAE;
590         i386_pmap_VM_LEVEL_0_ORDER = VM_LEVEL_0_ORDER_PAE;
591         i386_pmap_PDRSHIFT = PDRSHIFT_PAE;
592 #else
593         i386_pmap_VM_NFREEORDER = VM_NFREEORDER_NOPAE;
594         i386_pmap_VM_LEVEL_0_ORDER = VM_LEVEL_0_ORDER_NOPAE;
595         i386_pmap_PDRSHIFT = PDRSHIFT_NOPAE;
596 #endif
597 }
598
599 static void
600 __CONCAT(PMTYPE, set_nx)(void)
601 {
602
603 #ifdef PMAP_PAE_COMP
604         if ((amd_feature & AMDID_NX) == 0)
605                 return;
606         pg_nx = PG_NX;
607         elf32_nxstack = 1;
608         /* EFER.EFER_NXE is set in initializecpu(). */
609 #endif
610 }
611
612 /*
613  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
614  *
615  *      On the i386 this is called after pmap_cold() created initial
616  *      kernel page table and enabled paging, and just syncs the pmap
617  *      module with what has already been done.
618  */
619 static void
620 __CONCAT(PMTYPE, bootstrap)(vm_paddr_t firstaddr)
621 {
622         vm_offset_t va;
623         pt_entry_t *pte, *unused;
624         struct pcpu *pc;
625         u_long res;
626         int i;
627
628         res = atop(firstaddr - (vm_paddr_t)KERNLOAD);
629
630         /*
631          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
632          * preallocated kernel page table pages so that vm_page structures
633          * representing these pages will be created.  The vm_page structures
634          * are required for promotion of the corresponding kernel virtual
635          * addresses to superpage mappings.
636          */
637         vm_phys_add_seg(KPTphys, KPTphys + ptoa(nkpt));
638
639         /*
640          * Initialize the first available kernel virtual address.
641          * However, using "firstaddr" may waste a few pages of the
642          * kernel virtual address space, because pmap_cold() may not
643          * have mapped every physical page that it allocated.
644          * Preferably, pmap_cold() would provide a first unused
645          * virtual address in addition to "firstaddr".
646          */
647         virtual_avail = (vm_offset_t)firstaddr;
648         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
649
650         /*
651          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
652          * Count bootstrap data as being resident in case any of this data is
653          * later unmapped (using pmap_remove()) and freed.
654          */
655         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
656         kernel_pmap->pm_pdir = IdlePTD;
657 #ifdef PMAP_PAE_COMP
658         kernel_pmap->pm_pdpt = IdlePDPT;
659 #endif
660         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
661         kernel_pmap->pm_stats.resident_count = res;
662         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
663
664         /*
665          * Initialize the global pv list lock.
666          */
667         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
668
669         /*
670          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
671          * mapping of pages.
672          */
673 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
674         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
675
676         va = virtual_avail;
677         pte = vtopte(va);
678
679
680         /*
681          * Initialize temporary map objects on the current CPU for use
682          * during early boot.
683          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
684          * CMAP3 is used for the boot-time memory test.
685          */
686         pc = get_pcpu();
687         mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
688         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte1, pc->pc_cmap_addr1, 1)
689         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte2, pc->pc_cmap_addr2, 1)
690         SYSMAP(vm_offset_t, pte, pc->pc_qmap_addr, 1)
691
692         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1);
693
694         /*
695          * Crashdump maps.
696          */
697         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
698
699         /*
700          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
701          */
702         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
703
704         /*
705          * msgbufp is used to map the system message buffer.
706          */
707         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
708
709         /*
710          * KPTmap is used by pmap_kextract().
711          *
712          * KPTmap is first initialized by pmap_cold().  However, that initial
713          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
714          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
715          */
716         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
717
718         for (i = 0; i < NKPT; i++)
719                 KPTD[i] = (KPTphys + ptoa(i)) | PG_RW | PG_V;
720
721         /*
722          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
723          * respectively.
724          */
725         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
726         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
727         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP3, PADDR3, 1)
728
729         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
730
731         virtual_avail = va;
732
733         /*
734          * Initialize the PAT MSR if present.
735          * pmap_init_pat() clears and sets CR4_PGE, which, as a
736          * side-effect, invalidates stale PG_G TLB entries that might
737          * have been created in our pre-boot environment.  We assume
738          * that PAT support implies PGE and in reverse, PGE presence
739          * comes with PAT.  Both features were added for Pentium Pro.
740          */
741         pmap_init_pat();
742 }
743
744 static void
745 pmap_init_reserved_pages(void)
746 {
747         struct pcpu *pc;
748         vm_offset_t pages;
749         int i;
750
751 #ifdef PMAP_PAE_COMP
752         if (!pae_mode)
753                 return;
754 #else
755         if (pae_mode)
756                 return;
757 #endif
758         CPU_FOREACH(i) {
759                 pc = pcpu_find(i);
760                 mtx_init(&pc->pc_copyout_mlock, "cpmlk", NULL, MTX_DEF |
761                     MTX_NEW);
762                 pc->pc_copyout_maddr = kva_alloc(ptoa(2));
763                 if (pc->pc_copyout_maddr == 0)
764                         panic("unable to allocate non-sleepable copyout KVA");
765                 sx_init(&pc->pc_copyout_slock, "cpslk");
766                 pc->pc_copyout_saddr = kva_alloc(ptoa(2));
767                 if (pc->pc_copyout_saddr == 0)
768                         panic("unable to allocate sleepable copyout KVA");
769                 pc->pc_pmap_eh_va = kva_alloc(ptoa(1));
770                 if (pc->pc_pmap_eh_va == 0)
771                         panic("unable to allocate pmap_extract_and_hold KVA");
772                 pc->pc_pmap_eh_ptep = (char *)vtopte(pc->pc_pmap_eh_va);
773
774                 /*
775                  * Skip if the mappings have already been initialized,
776                  * i.e. this is the BSP.
777                  */
778                 if (pc->pc_cmap_addr1 != 0)
779                         continue;
780
781                 mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
782                 pages = kva_alloc(PAGE_SIZE * 3);
783                 if (pages == 0)
784                         panic("unable to allocate CMAP KVA");
785                 pc->pc_cmap_pte1 = vtopte(pages);
786                 pc->pc_cmap_pte2 = vtopte(pages + PAGE_SIZE);
787                 pc->pc_cmap_addr1 = (caddr_t)pages;
788                 pc->pc_cmap_addr2 = (caddr_t)(pages + PAGE_SIZE);
789                 pc->pc_qmap_addr = pages + ptoa(2);
790         }
791 }
792  
793 SYSINIT(rpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_reserved_pages, NULL);
794
795 /*
796  * Setup the PAT MSR.
797  */
798 static void
799 __CONCAT(PMTYPE, init_pat)(void)
800 {
801         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
802         uint64_t pat_msr;
803         u_long cr0, cr4;
804         int i;
805
806         /* Set default PAT index table. */
807         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
808                 pat_table[i] = -1;
809         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
810         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
811         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
812         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
813         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
814         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
815
816         /*
817          * Bail if this CPU doesn't implement PAT.
818          * We assume that PAT support implies PGE.
819          */
820         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
821                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
822                         pat_index[i] = pat_table[i];
823                 pat_works = 0;
824                 return;
825         }
826
827         /*
828          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
829          * PAT entries.
830          *
831          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
832          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
833          * or Mode C Paging)
834          *
835          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
836          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
837          */
838         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
839             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
840                 pat_works = 0;
841
842         /* Initialize default PAT entries. */
843         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
844             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
845             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
846             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
847             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
848             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
849             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
850             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
851
852         if (pat_works) {
853                 /*
854                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
855                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
856                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
857                  */
858                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
859                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
860                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
861                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
862                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
863                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
864         } else {
865                 /*
866                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
867                  */
868                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
869                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
870                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
871         }
872
873         /* Disable PGE. */
874         cr4 = rcr4();
875         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
876
877         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
878         cr0 = rcr0();
879         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
880
881         /* Flushes caches and TLBs. */
882         wbinvd();
883         invltlb();
884
885         /* Update PAT and index table. */
886         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
887         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
888                 pat_index[i] = pat_table[i];
889
890         /* Flush caches and TLBs again. */
891         wbinvd();
892         invltlb();
893
894         /* Restore caches and PGE. */
895         load_cr0(cr0);
896         load_cr4(cr4);
897 }
898
899 #ifdef PMAP_PAE_COMP
900 static void *
901 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain, uint8_t *flags,
902     int wait)
903 {
904
905         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
906         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
907         return ((void *)kmem_alloc_contig_domainset(DOMAINSET_FIXED(domain),
908             bytes, wait, 0x0ULL, 0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
909 }
910 #endif
911
912 /*
913  * Abuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
914  * Requirements:
915  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
916  *    are ever set, PG_V in particular.
917  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
918  *    on PAE systems.  This should be ok.
919  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
920  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
921  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
922  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
923  */
924 static vm_offset_t
925 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
926 {
927         pt_entry_t *pte;
928         vm_offset_t va;
929
930         va = *head;
931         if (va == 0)
932                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
933         pte = vtopte(va);
934         *head = *pte;
935         if (*head & PG_V)
936                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
937         *pte = 0;
938         return (va);
939 }
940
941 static void
942 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
943 {
944         pt_entry_t *pte;
945
946         if (va & PG_V)
947                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
948         pte = vtopte(va);
949         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
950         *head = va;
951 }
952
953 static void
954 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
955 {
956         int i;
957         vm_offset_t va;
958
959         *head = 0;
960         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
961                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
962                 pmap_ptelist_free(head, va);
963         }
964 }
965
966
967 /*
968  *      Initialize the pmap module.
969  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
970  *      system needs to map virtual memory.
971  */
972 static void
973 __CONCAT(PMTYPE, init)(void)
974 {
975         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
976         vm_page_t mpte;
977         vm_size_t s;
978         int i, pv_npg;
979
980         /*
981          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
982          * page table pages.
983          */ 
984         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
985         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
986                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + ptoa(i));
987                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
988                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
989                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
990                 mpte->pindex = i + KPTDI;
991                 mpte->phys_addr = KPTphys + ptoa(i);
992                 mpte->wire_count = 1;
993                 if (pseflag != 0 &&
994                     KERNBASE <= i << PDRSHIFT && i << PDRSHIFT < KERNend &&
995                     pmap_insert_pt_page(kernel_pmap, mpte))
996                         panic("pmap_init: pmap_insert_pt_page failed");
997         }
998         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
999         vm_wire_add(NKPT);
1000
1001         /*
1002          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
1003          * high water mark so that the system can recover from excessive
1004          * numbers of pv entries.
1005          */
1006         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
1007         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
1008         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
1009         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
1010         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
1011
1012         /*
1013          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
1014          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
1015          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
1016          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
1017          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
1018          * include at least one feature that is only supported by older Intel
1019          * or newer AMD processors.
1020          */
1021         if (vm_guest != VM_GUEST_NO && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
1022             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
1023             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
1024             AMDID2_FMA4)) == 0)
1025                 workaround_erratum383 = 1;
1026
1027         /*
1028          * Are large page mappings supported and enabled?
1029          */
1030         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
1031         if (pseflag == 0)
1032                 pg_ps_enabled = 0;
1033         else if (pg_ps_enabled) {
1034                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
1035                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
1036                 pagesizes[1] = NBPDR;
1037         }
1038
1039         /*
1040          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
1041          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
1042          */
1043         pv_npg = trunc_4mpage(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end -
1044             PAGE_SIZE) / NBPDR + 1;
1045
1046         /*
1047          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
1048          */
1049         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
1050         s = round_page(s);
1051         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(s, M_WAITOK | M_ZERO);
1052         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
1053                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
1054
1055         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
1056         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
1057         if (pv_chunkbase == NULL)
1058                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
1059         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
1060 #ifdef PMAP_PAE_COMP
1061         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
1062             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
1063             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
1064         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
1065 #endif
1066
1067         pmap_initialized = 1;
1068         pmap_init_trm();
1069
1070         if (!bootverbose)
1071                 return;
1072         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
1073                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
1074                 if (ppim->va == 0)
1075                         continue;
1076                 printf("PPIM %u: PA=%#jx, VA=%#x, size=%#x, mode=%#x\n", i,
1077                     (uintmax_t)ppim->pa, ppim->va, ppim->sz, ppim->mode);
1078         }
1079
1080 }
1081
1082 extern u_long pmap_pde_demotions;
1083 extern u_long pmap_pde_mappings;
1084 extern u_long pmap_pde_p_failures;
1085 extern u_long pmap_pde_promotions;
1086
1087 /***************************************************
1088  * Low level helper routines.....
1089  ***************************************************/
1090
1091 static boolean_t
1092 __CONCAT(PMTYPE, is_valid_memattr)(pmap_t pmap __unused, vm_memattr_t mode)
1093 {
1094
1095         return (mode >= 0 && mode < PAT_INDEX_SIZE &&
1096             pat_index[(int)mode] >= 0);
1097 }
1098
1099 /*
1100  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
1101  * caching mode.
1102  */
1103 static int
1104 __CONCAT(PMTYPE, cache_bits)(pmap_t pmap, int mode, boolean_t is_pde)
1105 {
1106         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
1107
1108         if (!pmap_is_valid_memattr(pmap, mode))
1109                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
1110
1111         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
1112         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
1113
1114         /* Map the caching mode to a PAT index. */
1115         pat_idx = pat_index[mode];
1116
1117         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
1118         cache_bits = 0;
1119         if (pat_idx & 0x4)
1120                 cache_bits |= pat_flag;
1121         if (pat_idx & 0x2)
1122                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
1123         if (pat_idx & 0x1)
1124                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
1125         return (cache_bits);
1126 }
1127
1128 static bool
1129 __CONCAT(PMTYPE, ps_enabled)(pmap_t pmap __unused)
1130 {
1131
1132         return (pg_ps_enabled);
1133 }
1134
1135 /*
1136  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
1137  */
1138 static void
1139 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
1140 {
1141         pd_entry_t *pde;
1142
1143         pde = pmap_pde(kernel_pmap, va);
1144         pde_store(pde, newpde);
1145 }
1146
1147 /*
1148  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
1149  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
1150  * calling processor's TLB is affected.
1151  *
1152  * The calling thread must be pinned to a processor.
1153  */
1154 static void
1155 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
1156 {
1157
1158         if ((newpde & PG_PS) == 0)
1159                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
1160                 invlpg(va);
1161         else /* if ((newpde & PG_G) == 0) */
1162                 /*
1163                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
1164                  * because there are too many to flush individually.
1165                  */
1166                 invltlb();
1167 }
1168
1169 #ifdef SMP
1170 /*
1171  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
1172  *
1173  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
1174  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
1175  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
1176  * processor could cache an old, pre-update entry without being
1177  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
1178  * active on another processor after its pm_active field is checked by
1179  * one of the following functions but before a store updating the page
1180  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
1181  * processor before its pm_active field is checked but due to
1182  * speculative loads one of the following functions stills reads the
1183  * pmap as inactive on the other processor.
1184  * 
1185  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
1186  * immutable.  The kernel page table is always active on every
1187  * processor.
1188  */
1189 static void
1190 pmap_invalidate_page_int(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1191 {
1192         cpuset_t *mask, other_cpus;
1193         u_int cpuid;
1194
1195         sched_pin();
1196         if (pmap == kernel_pmap) {
1197                 invlpg(va);
1198                 mask = &all_cpus;
1199         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1200                 mask = &all_cpus;
1201         } else {
1202                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1203                 other_cpus = all_cpus;
1204                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1205                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1206                 mask = &other_cpus;
1207         }
1208         smp_masked_invlpg(*mask, va, pmap);
1209         sched_unpin();
1210 }
1211
1212 /* 4k PTEs -- Chosen to exceed the total size of Broadwell L2 TLB */
1213 #define PMAP_INVLPG_THRESHOLD   (4 * 1024 * PAGE_SIZE)
1214
1215 static void
1216 pmap_invalidate_range_int(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1217 {
1218         cpuset_t *mask, other_cpus;
1219         vm_offset_t addr;
1220         u_int cpuid;
1221
1222         if (eva - sva >= PMAP_INVLPG_THRESHOLD) {
1223                 pmap_invalidate_all_int(pmap);
1224                 return;
1225         }
1226
1227         sched_pin();
1228         if (pmap == kernel_pmap) {
1229                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1230                         invlpg(addr);
1231                 mask = &all_cpus;
1232         } else  if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1233                 mask = &all_cpus;
1234         } else {
1235                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1236                 other_cpus = all_cpus;
1237                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1238                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1239                 mask = &other_cpus;
1240         }
1241         smp_masked_invlpg_range(*mask, sva, eva, pmap);
1242         sched_unpin();
1243 }
1244
1245 static void
1246 pmap_invalidate_all_int(pmap_t pmap)
1247 {
1248         cpuset_t *mask, other_cpus;
1249         u_int cpuid;
1250
1251         sched_pin();
1252         if (pmap == kernel_pmap) {
1253                 invltlb();
1254                 mask = &all_cpus;
1255         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1256                 mask = &all_cpus;
1257         } else {
1258                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1259                 other_cpus = all_cpus;
1260                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1261                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1262                 mask = &other_cpus;
1263         }
1264         smp_masked_invltlb(*mask, pmap);
1265         sched_unpin();
1266 }
1267
1268 static void
1269 __CONCAT(PMTYPE, invalidate_cache)(void)
1270 {
1271
1272         sched_pin();
1273         wbinvd();
1274         smp_cache_flush();
1275         sched_unpin();
1276 }
1277
1278 struct pde_action {
1279         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1280         vm_offset_t va;
1281         pd_entry_t *pde;
1282         pd_entry_t newpde;
1283         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1284 };
1285
1286 static void
1287 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1288 {
1289         struct pde_action *act = arg;
1290         pd_entry_t *pde;
1291
1292         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1293                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, act->va);
1294                 pde_store(pde, act->newpde);
1295         }
1296 }
1297
1298 static void
1299 pmap_update_pde_user(void *arg)
1300 {
1301         struct pde_action *act = arg;
1302
1303         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1304                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1305 }
1306
1307 static void
1308 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1309 {
1310         struct pde_action *act = arg;
1311
1312         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1313                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1314 }
1315
1316 /*
1317  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1318  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1319  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1320  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1321  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1322  * hardware error.
1323  */
1324 static void
1325 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1326 {
1327         struct pde_action act;
1328         cpuset_t active, other_cpus;
1329         u_int cpuid;
1330
1331         sched_pin();
1332         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1333         other_cpus = all_cpus;
1334         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1335         if (pmap == kernel_pmap)
1336                 active = all_cpus;
1337         else
1338                 active = pmap->pm_active;
1339         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1340                 act.store = cpuid;
1341                 act.invalidate = active;
1342                 act.va = va;
1343                 act.pde = pde;
1344                 act.newpde = newpde;
1345                 CPU_SET(cpuid, &active);
1346                 smp_rendezvous_cpus(active,
1347                     smp_no_rendezvous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1348                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1349                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1350         } else {
1351                 if (pmap == kernel_pmap)
1352                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1353                 else
1354                         pde_store(pde, newpde);
1355                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1356                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1357         }
1358         sched_unpin();
1359 }
1360 #else /* !SMP */
1361 /*
1362  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1363  * We inline these within pmap.c for speed.
1364  */
1365 static void
1366 pmap_invalidate_page_int(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1367 {
1368
1369         if (pmap == kernel_pmap)
1370                 invlpg(va);
1371 }
1372
1373 static void
1374 pmap_invalidate_range_int(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1375 {
1376         vm_offset_t addr;
1377
1378         if (pmap == kernel_pmap)
1379                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1380                         invlpg(addr);
1381 }
1382
1383 static void
1384 pmap_invalidate_all_int(pmap_t pmap)
1385 {
1386
1387         if (pmap == kernel_pmap)
1388                 invltlb();
1389 }
1390
1391 static void
1392 __CONCAT(PMTYPE, invalidate_cache)(void)
1393 {
1394
1395         wbinvd();
1396 }
1397
1398 static void
1399 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1400 {
1401
1402         if (pmap == kernel_pmap)
1403                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1404         else
1405                 pde_store(pde, newpde);
1406         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1407                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1408 }
1409 #endif /* !SMP */
1410
1411 static void
1412 __CONCAT(PMTYPE, invalidate_page)(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1413 {
1414
1415         pmap_invalidate_page_int(pmap, va);
1416 }
1417
1418 static void
1419 __CONCAT(PMTYPE, invalidate_range)(pmap_t pmap, vm_offset_t sva,
1420     vm_offset_t eva)
1421 {
1422
1423         pmap_invalidate_range_int(pmap, sva, eva);
1424 }
1425
1426 static void
1427 __CONCAT(PMTYPE, invalidate_all)(pmap_t pmap)
1428 {
1429
1430         pmap_invalidate_all_int(pmap);
1431 }
1432
1433 static void
1434 pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1435 {
1436
1437         /*
1438          * When the PDE has PG_PROMOTED set, the 2- or 4MB page mapping was
1439          * created by a promotion that did not invalidate the 512 or 1024 4KB
1440          * page mappings that might exist in the TLB.  Consequently, at this
1441          * point, the TLB may hold both 4KB and 2- or 4MB page mappings for
1442          * the address range [va, va + NBPDR).  Therefore, the entire range
1443          * must be invalidated here.  In contrast, when PG_PROMOTED is clear,
1444          * the TLB will not hold any 4KB page mappings for the address range
1445          * [va, va + NBPDR), and so a single INVLPG suffices to invalidate the
1446          * 2- or 4MB page mapping from the TLB.
1447          */
1448         if ((pde & PG_PROMOTED) != 0)
1449                 pmap_invalidate_range_int(pmap, va, va + NBPDR - 1);
1450         else
1451                 pmap_invalidate_page_int(pmap, va);
1452 }
1453
1454 /*
1455  * Are we current address space or kernel?
1456  */
1457 static __inline int
1458 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1459 {
1460
1461         return (pmap == kernel_pmap);
1462 }
1463
1464 /*
1465  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1466  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1467  */
1468 static pt_entry_t *
1469 __CONCAT(PMTYPE, pte)(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1470 {
1471         pd_entry_t newpf;
1472         pd_entry_t *pde;
1473
1474         pde = pmap_pde(pmap, va);
1475         if (*pde & PG_PS)
1476                 return (pde);
1477         if (*pde != 0) {
1478                 /* are we current address space or kernel? */
1479                 if (pmap_is_current(pmap))
1480                         return (vtopte(va));
1481                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1482                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1483                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1484                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1485                         pmap_invalidate_page_int(kernel_pmap,
1486                             (vm_offset_t)PADDR2);
1487                 }
1488                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1489         }
1490         return (NULL);
1491 }
1492
1493 /*
1494  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1495  * being NULL.
1496  */
1497 static __inline void
1498 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1499 {
1500
1501         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1502                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1503 }
1504
1505 /*
1506  * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses to the
1507  * corresponding pages is subject to the situation described in the "AMD64
1508  * Architecture Programmer's Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23,
1509  * "7.3.1 Special Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG
1510  * right after modifying the PTE bits is crucial.
1511  */
1512 static __inline void
1513 invlcaddr(void *caddr)
1514 {
1515
1516         invlpg((u_int)caddr);
1517 }
1518
1519 /*
1520  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1521  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1522  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1523  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1524  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1525  *
1526  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1527  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1528  */
1529 static pt_entry_t *
1530 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1531 {
1532         pd_entry_t newpf;
1533         pd_entry_t *pde;
1534
1535         pde = pmap_pde(pmap, va);
1536         if (*pde & PG_PS)
1537                 return (pde);
1538         if (*pde != 0) {
1539                 /* are we current address space or kernel? */
1540                 if (pmap_is_current(pmap))
1541                         return (vtopte(va));
1542                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1543                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1544                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1545                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1546                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1547 #ifdef SMP
1548                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1549 #endif
1550                         invlcaddr(PADDR1);
1551                         PMAP1changed++;
1552                 } else
1553 #ifdef SMP
1554                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1555                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1556                         invlcaddr(PADDR1);
1557                         PMAP1changedcpu++;
1558                 } else
1559 #endif
1560                         PMAP1unchanged++;
1561                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1562         }
1563         return (0);
1564 }
1565
1566 static pt_entry_t *
1567 pmap_pte_quick3(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1568 {
1569         pd_entry_t newpf;
1570         pd_entry_t *pde;
1571
1572         pde = pmap_pde(pmap, va);
1573         if (*pde & PG_PS)
1574                 return (pde);
1575         if (*pde != 0) {
1576                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1577                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1578                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1579                 if ((*PMAP3 & PG_FRAME) != newpf) {
1580                         *PMAP3 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1581 #ifdef SMP
1582                         PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
1583 #endif
1584                         invlcaddr(PADDR3);
1585                         PMAP1changed++;
1586                 } else
1587 #ifdef SMP
1588                 if (PMAP3cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1589                         PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
1590                         invlcaddr(PADDR3);
1591                         PMAP1changedcpu++;
1592                 } else
1593 #endif
1594                         PMAP1unchanged++;
1595                 return (PADDR3 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1596         }
1597         return (0);
1598 }
1599
1600 static pt_entry_t
1601 pmap_pte_ufast(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1602 {
1603         pt_entry_t *eh_ptep, pte, *ptep;
1604
1605         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1606         pde &= PG_FRAME;
1607         critical_enter();
1608         eh_ptep = (pt_entry_t *)PCPU_GET(pmap_eh_ptep);
1609         if ((*eh_ptep & PG_FRAME) != pde) {
1610                 *eh_ptep = pde | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1611                 invlcaddr((void *)PCPU_GET(pmap_eh_va));
1612         }
1613         ptep = (pt_entry_t *)PCPU_GET(pmap_eh_va) + (i386_btop(va) &
1614             (NPTEPG - 1));
1615         pte = *ptep;
1616         critical_exit();
1617         return (pte);
1618 }
1619
1620 /*
1621  * Extract from the kernel page table the physical address that is mapped by
1622  * the given virtual address "va".
1623  *
1624  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1625  */
1626 static vm_paddr_t
1627 __CONCAT(PMTYPE, kextract)(vm_offset_t va)
1628 {
1629         vm_paddr_t pa;
1630
1631         if ((pa = pte_load(&PTD[va >> PDRSHIFT])) & PG_PS) {
1632                 pa = (pa & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1633         } else {
1634                 /*
1635                  * Beware of a concurrent promotion that changes the PDE at
1636                  * this point!  For example, vtopte() must not be used to
1637                  * access the PTE because it would use the new PDE.  It is,
1638                  * however, safe to use the old PDE because the page table
1639                  * page is preserved by the promotion.
1640                  */
1641                 pa = KPTmap[i386_btop(va)];
1642                 pa = (pa & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1643         }
1644         return (pa);
1645 }
1646
1647 /*
1648  *      Routine:        pmap_extract
1649  *      Function:
1650  *              Extract the physical page address associated
1651  *              with the given map/virtual_address pair.
1652  */
1653 static vm_paddr_t
1654 __CONCAT(PMTYPE, extract)(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1655 {
1656         vm_paddr_t rtval;
1657         pt_entry_t pte;
1658         pd_entry_t pde;
1659
1660         rtval = 0;
1661         PMAP_LOCK(pmap);
1662         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1663         if (pde != 0) {
1664                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1665                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1666                 else {
1667                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, va, pde);
1668                         rtval = (pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1669                 }
1670         }
1671         PMAP_UNLOCK(pmap);
1672         return (rtval);
1673 }
1674
1675 /*
1676  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1677  *      Function:
1678  *              Atomically extract and hold the physical page
1679  *              with the given pmap and virtual address pair
1680  *              if that mapping permits the given protection.
1681  */
1682 static vm_page_t
1683 __CONCAT(PMTYPE, extract_and_hold)(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1684 {
1685         pd_entry_t pde;
1686         pt_entry_t pte;
1687         vm_page_t m;
1688         vm_paddr_t pa;
1689
1690         pa = 0;
1691         m = NULL;
1692         PMAP_LOCK(pmap);
1693 retry:
1694         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1695         if (pde != 0) {
1696                 if (pde & PG_PS) {
1697                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1698                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1699                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1700                                         goto retry;
1701                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1702                         }
1703                 } else {
1704                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, va, pde);
1705                         if (pte != 0 &&
1706                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1707                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1708                                     &pa))
1709                                         goto retry;
1710                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1711                         }
1712                 }
1713                 if (m != NULL)
1714                         vm_page_hold(m);
1715         }
1716         PA_UNLOCK_COND(pa);
1717         PMAP_UNLOCK(pmap);
1718         return (m);
1719 }
1720
1721 /***************************************************
1722  * Low level mapping routines.....
1723  ***************************************************/
1724
1725 /*
1726  * Add a wired page to the kva.
1727  * Note: not SMP coherent.
1728  *
1729  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1730  */
1731 static void
1732 __CONCAT(PMTYPE, kenter)(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1733 {
1734         pt_entry_t *pte;
1735
1736         pte = vtopte(va);
1737         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V);
1738 }
1739
1740 static __inline void
1741 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1742 {
1743         pt_entry_t *pte;
1744
1745         pte = vtopte(va);
1746         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pmap_cache_bits(kernel_pmap,
1747             mode, 0));
1748 }
1749
1750 /*
1751  * Remove a page from the kernel pagetables.
1752  * Note: not SMP coherent.
1753  *
1754  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1755  */
1756 static void
1757 __CONCAT(PMTYPE, kremove)(vm_offset_t va)
1758 {
1759         pt_entry_t *pte;
1760
1761         pte = vtopte(va);
1762         pte_clear(pte);
1763 }
1764
1765 /*
1766  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1767  *      virtual address space.
1768  *
1769  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1770  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1771  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1772  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1773  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1774  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1775  *      region.
1776  */
1777 static vm_offset_t
1778 __CONCAT(PMTYPE, map)(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end,
1779     int prot)
1780 {
1781         vm_offset_t va, sva;
1782         vm_paddr_t superpage_offset;
1783         pd_entry_t newpde;
1784
1785         va = *virt;
1786         /*
1787          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1788          * least one superpage mapping to be created?
1789          */ 
1790         superpage_offset = start & PDRMASK;
1791         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1792                 /*
1793                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1794                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1795                  */
1796                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1797                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1798                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1799                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1800         }
1801         sva = va;
1802         while (start < end) {
1803                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1804                     pseflag != 0) {
1805                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1806                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1807                         newpde = start | PG_PS | PG_RW | PG_V;
1808                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1809                         va += NBPDR;
1810                         start += NBPDR;
1811                 } else {
1812                         pmap_kenter(va, start);
1813                         va += PAGE_SIZE;
1814                         start += PAGE_SIZE;
1815                 }
1816         }
1817         pmap_invalidate_range_int(kernel_pmap, sva, va);
1818         *virt = va;
1819         return (sva);
1820 }
1821
1822
1823 /*
1824  * Add a list of wired pages to the kva
1825  * this routine is only used for temporary
1826  * kernel mappings that do not need to have
1827  * page modification or references recorded.
1828  * Note that old mappings are simply written
1829  * over.  The page *must* be wired.
1830  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1831  */
1832 static void
1833 __CONCAT(PMTYPE, qenter)(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1834 {
1835         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1836         vm_page_t m;
1837
1838         oldpte = 0;
1839         pte = vtopte(sva);
1840         endpte = pte + count;
1841         while (pte < endpte) {
1842                 m = *ma++;
1843                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(kernel_pmap,
1844                     m->md.pat_mode, 0);
1845                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1846                         oldpte |= *pte;
1847 #ifdef PMAP_PAE_COMP
1848                         pte_store(pte, pa | pg_nx | PG_RW | PG_V);
1849 #else
1850                         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V);
1851 #endif
1852                 }
1853                 pte++;
1854         }
1855         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1856                 pmap_invalidate_range_int(kernel_pmap, sva, sva + count *
1857                     PAGE_SIZE);
1858 }
1859
1860 /*
1861  * This routine tears out page mappings from the
1862  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1863  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1864  */
1865 static void
1866 __CONCAT(PMTYPE, qremove)(vm_offset_t sva, int count)
1867 {
1868         vm_offset_t va;
1869
1870         va = sva;
1871         while (count-- > 0) {
1872                 pmap_kremove(va);
1873                 va += PAGE_SIZE;
1874         }
1875         pmap_invalidate_range_int(kernel_pmap, sva, va);
1876 }
1877
1878 /***************************************************
1879  * Page table page management routines.....
1880  ***************************************************/
1881 /*
1882  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1883  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1884  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1885  */
1886 static __inline void
1887 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1888     boolean_t set_PG_ZERO)
1889 {
1890
1891         if (set_PG_ZERO)
1892                 m->flags |= PG_ZERO;
1893         else
1894                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1895         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1896 }
1897
1898 /*
1899  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1900  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1901  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1902  * ordered by this virtual address range.
1903  */
1904 static __inline int
1905 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1906 {
1907
1908         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1909         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
1910 }
1911
1912 /*
1913  * Removes the page table page mapping the specified virtual address from the
1914  * specified pmap's collection of idle page table pages, and returns it.
1915  * Otherwise, returns NULL if there is no page table page corresponding to the
1916  * specified virtual address.
1917  */
1918 static __inline vm_page_t
1919 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1920 {
1921
1922         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1923         return (vm_radix_remove(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1924 }
1925
1926 /*
1927  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1928  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1929  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1930  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1931  */
1932 static inline boolean_t
1933 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1934 {
1935
1936         --m->wire_count;
1937         if (m->wire_count == 0) {
1938                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1939                 return (TRUE);
1940         } else
1941                 return (FALSE);
1942 }
1943
1944 static void
1945 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1946 {
1947
1948         /*
1949          * unmap the page table page
1950          */
1951         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1952         --pmap->pm_stats.resident_count;
1953
1954         /*
1955          * There is not need to invalidate the recursive mapping since
1956          * we never instantiate such mapping for the usermode pmaps,
1957          * and never remove page table pages from the kernel pmap.
1958          * Put page on a list so that it is released since all TLB
1959          * shootdown is done.
1960          */
1961         MPASS(pmap != kernel_pmap);
1962         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1963 }
1964
1965 /*
1966  * After removing a page table entry, this routine is used to
1967  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1968  */
1969 static int
1970 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
1971 {
1972         pd_entry_t ptepde;
1973         vm_page_t mpte;
1974
1975         if (pmap == kernel_pmap)
1976                 return (0);
1977         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1978         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1979         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
1980 }
1981
1982 /*
1983  * Initialize the pmap for the swapper process.
1984  */
1985 static void
1986 __CONCAT(PMTYPE, pinit0)(pmap_t pmap)
1987 {
1988
1989         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1990         pmap->pm_pdir = IdlePTD;
1991 #ifdef PMAP_PAE_COMP
1992         pmap->pm_pdpt = IdlePDPT;
1993 #endif
1994         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1995         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1996         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1997         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1998         pmap_activate_boot(pmap);
1999 }
2000
2001 /*
2002  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
2003  * such as one in a vmspace structure.
2004  */
2005 static int
2006 __CONCAT(PMTYPE, pinit)(pmap_t pmap)
2007 {
2008         vm_page_t m;
2009         int i;
2010
2011         /*
2012          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
2013          * page directory table.
2014          */
2015         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
2016                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
2017                 if (pmap->pm_pdir == NULL)
2018                         return (0);
2019 #ifdef PMAP_PAE_COMP
2020                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
2021                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
2022                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
2023                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
2024                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
2025                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
2026 #endif
2027                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
2028         }
2029         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2030             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
2031
2032         /*
2033          * allocate the page directory page(s)
2034          */
2035         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2036                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
2037                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_WAITOK);
2038                 pmap->pm_ptdpg[i] = m;
2039 #ifdef PMAP_PAE_COMP
2040                 pmap->pm_pdpt[i] = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_V;
2041 #endif
2042         }
2043
2044         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, pmap->pm_ptdpg, NPGPTD);
2045 #ifdef PMAP_PAE_COMP
2046         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
2047                 pmap_invalidate_cache_range(
2048                     trunc_page((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt),
2049                     round_page((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt +
2050                     NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)));
2051         }
2052 #endif
2053
2054         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2055                 if ((pmap->pm_ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
2056                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
2057
2058         /* Install the trampoline mapping. */
2059         pmap->pm_pdir[TRPTDI] = PTD[TRPTDI];
2060
2061         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2062         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2063         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2064
2065         return (1);
2066 }
2067
2068 /*
2069  * this routine is called if the page table page is not
2070  * mapped correctly.
2071  */
2072 static vm_page_t
2073 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags)
2074 {
2075         vm_paddr_t ptepa;
2076         vm_page_t m;
2077
2078         /*
2079          * Allocate a page table page.
2080          */
2081         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
2082             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
2083                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
2084                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2085                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2086                         vm_wait(NULL);
2087                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2088                         PMAP_LOCK(pmap);
2089                 }
2090
2091                 /*
2092                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
2093                  * page may have been allocated.
2094                  */
2095                 return (NULL);
2096         }
2097         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
2098                 pmap_zero_page(m);
2099
2100         /*
2101          * Map the pagetable page into the process address space, if
2102          * it isn't already there.
2103          */
2104
2105         pmap->pm_stats.resident_count++;
2106
2107         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2108         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
2109                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
2110
2111         return (m);
2112 }
2113
2114 static vm_page_t
2115 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
2116 {
2117         u_int ptepindex;
2118         pd_entry_t ptepa;
2119         vm_page_t m;
2120
2121         /*
2122          * Calculate pagetable page index
2123          */
2124         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
2125 retry:
2126         /*
2127          * Get the page directory entry
2128          */
2129         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
2130
2131         /*
2132          * This supports switching from a 4MB page to a
2133          * normal 4K page.
2134          */
2135         if (ptepa & PG_PS) {
2136                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
2137                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
2138         }
2139
2140         /*
2141          * If the page table page is mapped, we just increment the
2142          * hold count, and activate it.
2143          */
2144         if (ptepa) {
2145                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
2146                 m->wire_count++;
2147         } else {
2148                 /*
2149                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
2150                  * been deallocated. 
2151                  */
2152                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
2153                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
2154                         goto retry;
2155         }
2156         return (m);
2157 }
2158
2159
2160 /***************************************************
2161 * Pmap allocation/deallocation routines.
2162  ***************************************************/
2163
2164 /*
2165  * Release any resources held by the given physical map.
2166  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2167  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2168  */
2169 static void
2170 __CONCAT(PMTYPE, release)(pmap_t pmap)
2171 {
2172         vm_page_t m;
2173         int i;
2174
2175         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2176             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2177             pmap->pm_stats.resident_count));
2178         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2179             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2180         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
2181             ("releasing active pmap %p", pmap));
2182
2183         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2184
2185         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2186                 m = pmap->pm_ptdpg[i];
2187 #ifdef PMAP_PAE_COMP
2188                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2189                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2190 #endif
2191                 vm_page_unwire_noq(m);
2192                 vm_page_free(m);
2193         }
2194 }
2195
2196 /*
2197  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2198  */
2199 static void
2200 __CONCAT(PMTYPE, growkernel)(vm_offset_t addr)
2201 {
2202         vm_paddr_t ptppaddr;
2203         vm_page_t nkpg;
2204         pd_entry_t newpdir;
2205
2206         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2207         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2208         if (addr - 1 >= vm_map_max(kernel_map))
2209                 addr = vm_map_max(kernel_map);
2210         while (kernel_vm_end < addr) {
2211                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2212                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2213                         if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
2214                                 kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
2215                                 break;
2216                         }
2217                         continue;
2218                 }
2219
2220                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2221                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2222                     VM_ALLOC_ZERO);
2223                 if (nkpg == NULL)
2224                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2225
2226                 nkpt++;
2227
2228                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2229                         pmap_zero_page(nkpg);
2230                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2231                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2232                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = newpdir;
2233
2234                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2235                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2236                 if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
2237                         kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
2238                         break;
2239                 }
2240         }
2241 }
2242
2243
2244 /***************************************************
2245  * page management routines.
2246  ***************************************************/
2247
2248 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2249 CTASSERT(_NPCM == 11);
2250 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2251
2252 static __inline struct pv_chunk *
2253 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2254 {
2255
2256         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2257 }
2258
2259 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2260
2261 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2262 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2263
2264 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2265         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2266         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2267         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2268         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2269 };
2270
2271 #ifdef PV_STATS
2272 extern int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2273 extern long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2274 extern int pv_entry_spare;
2275 #endif
2276
2277 /*
2278  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2279  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2280  * another pv entry chunk.
2281  */
2282 static vm_page_t
2283 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2284 {
2285         struct pch newtail;
2286         struct pv_chunk *pc;
2287         struct md_page *pvh;
2288         pd_entry_t *pde;
2289         pmap_t pmap;
2290         pt_entry_t *pte, tpte;
2291         pv_entry_t pv;
2292         vm_offset_t va;
2293         vm_page_t m, m_pc;
2294         struct spglist free;
2295         uint32_t inuse;
2296         int bit, field, freed;
2297
2298         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2299         pmap = NULL;
2300         m_pc = NULL;
2301         SLIST_INIT(&free);
2302         TAILQ_INIT(&newtail);
2303         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2304             SLIST_EMPTY(&free))) {
2305                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2306                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2307                         if (pmap != NULL) {
2308                                 pmap_invalidate_all_int(pmap);
2309                                 if (pmap != locked_pmap)
2310                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2311                         }
2312                         pmap = pc->pc_pmap;
2313                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2314                         if (pmap > locked_pmap)
2315                                 PMAP_LOCK(pmap);
2316                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2317                                 pmap = NULL;
2318                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2319                                 continue;
2320                         }
2321                 }
2322
2323                 /*
2324                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2325                  */
2326                 freed = 0;
2327                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2328                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2329                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2330                                 bit = bsfl(inuse);
2331                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2332                                 va = pv->pv_va;
2333                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2334                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2335                                         continue;
2336                                 pte = __CONCAT(PMTYPE, pte)(pmap, va);
2337                                 tpte = *pte;
2338                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2339                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2340                                 pmap_pte_release(pte);
2341                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2342                                         continue;
2343                                 KASSERT(tpte != 0,
2344                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2345                                     pmap, va));
2346                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2347                                         pmap_invalidate_page_int(pmap, va);
2348                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2349                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2350                                         vm_page_dirty(m);
2351                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2352                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2353                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2354                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2355                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2356                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2357                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2358                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2359                                                     PGA_WRITEABLE);
2360                                         }
2361                                 }
2362                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2363                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2364                                 freed++;
2365                         }
2366                 }
2367                 if (freed == 0) {
2368                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2369                         continue;
2370                 }
2371                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2372                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2373                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2374                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2375                 pv_entry_count -= freed;
2376                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2377                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2378                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2379                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2380                                     pc_list);
2381                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2382
2383                                 /*
2384                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2385                                  * sufficient.
2386                                  */
2387                                 if (pmap == locked_pmap)
2388                                         goto out;
2389                                 break;
2390                         }
2391                 if (field == _NPCM) {
2392                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2393                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2394                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2395                         /* Entire chunk is free; return it. */
2396                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2397                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2398                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2399                         break;
2400                 }
2401         }
2402 out:
2403         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2404         if (pmap != NULL) {
2405                 pmap_invalidate_all_int(pmap);
2406                 if (pmap != locked_pmap)
2407                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2408         }
2409         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2410                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2411                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2412                 /* Recycle a freed page table page. */
2413                 m_pc->wire_count = 1;
2414         }
2415         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2416         return (m_pc);
2417 }
2418
2419 /*
2420  * free the pv_entry back to the free list
2421  */
2422 static void
2423 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2424 {
2425         struct pv_chunk *pc;
2426         int idx, field, bit;
2427
2428         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2429         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2430         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2431         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2432         pv_entry_count--;
2433         pc = pv_to_chunk(pv);
2434         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2435         field = idx / 32;
2436         bit = idx % 32;
2437         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2438         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2439                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2440                         /*
2441                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2442                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2443                          */
2444                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2445                             pc)) {
2446                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2447                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2448                                     pc_list);
2449                         }
2450                         return;
2451                 }
2452         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2453         free_pv_chunk(pc);
2454 }
2455
2456 static void
2457 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2458 {
2459         vm_page_t m;
2460
2461         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2462         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2463         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2464         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2465         /* entire chunk is free, return it */
2466         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2467         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2468         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
2469         vm_page_free(m);
2470         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2471 }
2472
2473 /*
2474  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2475  * when needed.
2476  */
2477 static pv_entry_t
2478 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2479 {
2480         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2481         static struct timeval lastprint;
2482         int bit, field;
2483         pv_entry_t pv;
2484         struct pv_chunk *pc;
2485         vm_page_t m;
2486
2487         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2488         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2489         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2490         pv_entry_count++;
2491         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2492                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2493                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2494                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2495                             "vm.pmap.pv_entries tunable.\n");
2496 retry:
2497         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2498         if (pc != NULL) {
2499                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2500                         if (pc->pc_map[field]) {
2501                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2502                                 break;
2503                         }
2504                 }
2505                 if (field < _NPCM) {
2506                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2507                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2508                         /* If this was the last item, move it to tail */
2509                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2510                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2511                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2512                                         return (pv);    /* not full, return */
2513                                 }
2514                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2515                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2516                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2517                         return (pv);
2518                 }
2519         }
2520         /*
2521          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2522          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2523          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2524          */
2525         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2526             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2527                 if (try) {
2528                         pv_entry_count--;
2529                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2530                         return (NULL);
2531                 }
2532                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2533                 if (m == NULL)
2534                         goto retry;
2535         }
2536         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2537         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2538         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2539         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2540         pc->pc_pmap = pmap;
2541         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2542         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2543                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2544         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2545         pv = &pc->pc_pventry[0];
2546         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2547         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2548         return (pv);
2549 }
2550
2551 static __inline pv_entry_t
2552 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2553 {
2554         pv_entry_t pv;
2555
2556         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2557         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2558                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2559                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2560                         break;
2561                 }
2562         }
2563         return (pv);
2564 }
2565
2566 static void
2567 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2568 {
2569         struct md_page *pvh;
2570         pv_entry_t pv;
2571         vm_offset_t va_last;
2572         vm_page_t m;
2573
2574         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2575         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2576             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2577
2578         /*
2579          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2580          * page's pv list.
2581          */
2582         pvh = pa_to_pvh(pa);
2583         va = trunc_4mpage(va);
2584         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2585         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2586         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2587         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2588         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2589         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2590         do {
2591                 m++;
2592                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2593                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2594                 va += PAGE_SIZE;
2595                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2596         } while (va < va_last);
2597 }
2598
2599 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2600 static void
2601 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2602 {
2603         struct md_page *pvh;
2604         pv_entry_t pv;
2605         vm_offset_t va_last;
2606         vm_page_t m;
2607
2608         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2609         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2610             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2611
2612         /*
2613          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2614          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2615          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2616          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2617          * removes one of the mappings that is being promoted.
2618          */
2619         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2620         va = trunc_4mpage(va);
2621         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2622         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2623         pvh = pa_to_pvh(pa);
2624         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2625         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2626         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2627         do {
2628                 m++;
2629                 va += PAGE_SIZE;
2630                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2631         } while (va < va_last);
2632 }
2633 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
2634
2635 static void
2636 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2637 {
2638         pv_entry_t pv;
2639
2640         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2641         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2642         free_pv_entry(pmap, pv);
2643 }
2644
2645 static void
2646 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2647 {
2648         struct md_page *pvh;
2649
2650         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2651         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2652         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2653                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2654                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2655                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2656         }
2657 }
2658
2659 /*
2660  * Create a pv entry for page at pa for
2661  * (pmap, va).
2662  */
2663 static void
2664 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2665 {
2666         pv_entry_t pv;
2667
2668         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2669         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2670         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2671         pv->pv_va = va;
2672         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2673 }
2674
2675 /*
2676  * Conditionally create a pv entry.
2677  */
2678 static boolean_t
2679 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2680 {
2681         pv_entry_t pv;
2682
2683         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2684         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2685         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2686             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2687                 pv->pv_va = va;
2688                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2689                 return (TRUE);
2690         } else
2691                 return (FALSE);
2692 }
2693
2694 /*
2695  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2696  */
2697 static bool
2698 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde, u_int flags)
2699 {
2700         struct md_page *pvh;
2701         pv_entry_t pv;
2702         bool noreclaim;
2703
2704         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2705         noreclaim = (flags & PMAP_ENTER_NORECLAIM) != 0;
2706         if ((noreclaim && pv_entry_count >= pv_entry_high_water) ||
2707             (pv = get_pv_entry(pmap, noreclaim)) == NULL)
2708                 return (false);
2709         pv->pv_va = va;
2710         pvh = pa_to_pvh(pde & PG_PS_FRAME);
2711         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2712         return (true);
2713 }
2714
2715 /*
2716  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2717  */
2718 static void
2719 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2720 {
2721         pt_entry_t *pte;
2722
2723         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2724                 *pte = newpte;  
2725                 newpte += PAGE_SIZE;
2726         }
2727 }
2728
2729 /*
2730  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2731  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2732  */
2733 static boolean_t
2734 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2735 {
2736         pd_entry_t newpde, oldpde;
2737         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2738         vm_paddr_t mptepa;
2739         vm_page_t mpte;
2740         struct spglist free;
2741         vm_offset_t sva;
2742
2743         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2744         oldpde = *pde;
2745         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2746             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2747         if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va)) ==
2748             NULL) {
2749                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2750                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2751                     " is missing"));
2752
2753                 /*
2754                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2755                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2756                  * allocation of the new page table page fails.
2757                  */
2758                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2759                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2760                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2761                         SLIST_INIT(&free);
2762                         sva = trunc_4mpage(va);
2763                         pmap_remove_pde(pmap, pde, sva, &free);
2764                         if ((oldpde & PG_G) == 0)
2765                                 pmap_invalidate_pde_page(pmap, sva, oldpde);
2766                         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2767                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2768                             " in pmap %p", va, pmap);
2769                         return (FALSE);
2770                 }
2771                 if (pmap != kernel_pmap)
2772                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2773         }
2774         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2775
2776         /*
2777          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2778          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2779          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2780          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2781          */
2782         if (pmap == kernel_pmap)
2783                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2784         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2785                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2786                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2787 #ifdef SMP
2788                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2789 #endif
2790                         invlcaddr(PADDR1);
2791                         PMAP1changed++;
2792                 } else
2793 #ifdef SMP
2794                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2795                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2796                         invlcaddr(PADDR1);
2797                         PMAP1changedcpu++;
2798                 } else
2799 #endif
2800                         PMAP1unchanged++;
2801                 firstpte = PADDR1;
2802         } else {
2803                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2804                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2805                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2806                         pmap_invalidate_page_int(kernel_pmap,
2807                             (vm_offset_t)PADDR2);
2808                 }
2809                 firstpte = PADDR2;
2810         }
2811         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2812         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2813             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2814         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2815             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2816         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2817         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2818                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2819
2820         /*
2821          * If the page table page is new, initialize it.
2822          */
2823         if (mpte->wire_count == 1) {
2824                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2825                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2826         }
2827         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2828             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2829             " addresses"));
2830
2831         /*
2832          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2833          * entries.
2834          */ 
2835         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2836                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2837         
2838         /*
2839          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2840          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2841          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2842          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2843          * the read above and the store below. 
2844          */
2845         if (workaround_erratum383)
2846                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2847         else if (pmap == kernel_pmap)
2848                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2849         else
2850                 pde_store(pde, newpde); 
2851         if (firstpte == PADDR2)
2852                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2853
2854         /*
2855          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2856          */
2857         pmap_invalidate_page_int(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2858
2859         /*
2860          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2861          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2862          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2863          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2864          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2865          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2866          * the 2mpage to referencing the page table page.
2867          */
2868         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2869                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2870
2871         pmap_pde_demotions++;
2872         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2873             " in pmap %p", va, pmap);
2874         return (TRUE);
2875 }
2876
2877 /*
2878  * Removes a 2- or 4MB page mapping from the kernel pmap.
2879  */
2880 static void
2881 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2882 {
2883         pd_entry_t newpde;
2884         vm_paddr_t mptepa;
2885         vm_page_t mpte;
2886
2887         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2888         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va);
2889         if (mpte == NULL)
2890                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
2891
2892         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2893         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V;
2894
2895         /*
2896          * Initialize the page table page.
2897          */
2898         pagezero((void *)&KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))]);
2899
2900         /*
2901          * Remove the mapping.
2902          */
2903         if (workaround_erratum383)
2904                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2905         else 
2906                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2907
2908         /*
2909          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2910          */
2911         pmap_invalidate_page_int(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2912 }
2913
2914 /*
2915  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2916  */
2917 static void
2918 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2919     struct spglist *free)
2920 {
2921         struct md_page *pvh;
2922         pd_entry_t oldpde;
2923         vm_offset_t eva, va;
2924         vm_page_t m, mpte;
2925
2926         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2927         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2928             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2929         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2930         if (oldpde & PG_W)
2931                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2932
2933         /*
2934          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2935          * PG_G.
2936          */
2937         if ((oldpde & PG_G) != 0)
2938                 pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
2939
2940         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2941         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2942                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2943                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2944                 eva = sva + NBPDR;
2945                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2946                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2947                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2948                                 vm_page_dirty(m);
2949                         if (oldpde & PG_A)
2950                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2951                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2952                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2953                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2954                 }
2955         }
2956         if (pmap == kernel_pmap) {
2957                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
2958         } else {
2959                 mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, sva);
2960                 if (mpte != NULL) {
2961                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2962                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2963                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2964                         mpte->wire_count = 0;
2965                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2966                 }
2967         }
2968 }
2969
2970 /*
2971  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2972  */
2973 static int
2974 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
2975     struct spglist *free)
2976 {
2977         pt_entry_t oldpte;
2978         vm_page_t m;
2979
2980         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2981         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2982         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2983         KASSERT(oldpte != 0,
2984             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
2985         if (oldpte & PG_W)
2986                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2987         /*
2988          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2989          * PG_G.
2990          */
2991         if (oldpte & PG_G)
2992                 pmap_invalidate_page_int(kernel_pmap, va);
2993         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2994         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2995                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2996                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2997                         vm_page_dirty(m);
2998                 if (oldpte & PG_A)
2999                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3000                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
3001         }
3002         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
3003 }
3004
3005 /*
3006  * Remove a single page from a process address space
3007  */
3008 static void
3009 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
3010 {
3011         pt_entry_t *pte;
3012
3013         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3014         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
3015         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3016         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
3017                 return;
3018         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
3019         pmap_invalidate_page_int(pmap, va);
3020 }
3021
3022 /*
3023  * Removes the specified range of addresses from the page table page.
3024  */
3025 static bool
3026 pmap_remove_ptes(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
3027     struct spglist *free)
3028 {
3029         pt_entry_t *pte;
3030         bool anyvalid;
3031
3032         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3033         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
3034         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3035         anyvalid = false;
3036         for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != eva; pte++,
3037             sva += PAGE_SIZE) {
3038                 if (*pte == 0)
3039                         continue;
3040
3041                 /*
3042                  * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated by
3043                  * pmap_remove_pte().
3044                  */
3045                 if ((*pte & PG_G) == 0)
3046                         anyvalid = true;
3047
3048                 if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, free))
3049                         break;
3050         }
3051         return (anyvalid);
3052 }
3053
3054 /*
3055  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
3056  *
3057  *      It is assumed that the start and end are properly
3058  *      rounded to the page size.
3059  */
3060 static void
3061 __CONCAT(PMTYPE, remove)(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3062 {
3063         vm_offset_t pdnxt;
3064         pd_entry_t ptpaddr;
3065         struct spglist free;
3066         int anyvalid;
3067
3068         /*
3069          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
3070          */
3071         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
3072                 return;
3073
3074         anyvalid = 0;
3075         SLIST_INIT(&free);
3076
3077         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3078         sched_pin();
3079         PMAP_LOCK(pmap);
3080
3081         /*
3082          * special handling of removing one page.  a very
3083          * common operation and easy to short circuit some
3084          * code.
3085          */
3086         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
3087             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
3088                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
3089                 goto out;
3090         }
3091
3092         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3093                 u_int pdirindex;
3094
3095                 /*
3096                  * Calculate index for next page table.
3097                  */
3098                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3099                 if (pdnxt < sva)
3100                         pdnxt = eva;
3101                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
3102                         break;
3103
3104                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3105                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3106
3107                 /*
3108                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3109                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3110                  */
3111                 if (ptpaddr == 0)
3112                         continue;
3113
3114                 /*
3115                  * Check for large page.
3116                  */
3117                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3118                         /*
3119                          * Are we removing the entire large page?  If not,
3120                          * demote the mapping and fall through.
3121                          */
3122                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3123                                 /*
3124                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3125                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
3126                                  */
3127                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
3128                                         anyvalid = 1;
3129                                 pmap_remove_pde(pmap,
3130                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
3131                                 continue;
3132                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
3133                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3134                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3135                                 continue;
3136                         }
3137                 }
3138
3139                 /*
3140                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3141                  * by the current page table page, or to the end of the
3142                  * range being removed.
3143                  */
3144                 if (pdnxt > eva)
3145                         pdnxt = eva;
3146
3147                 if (pmap_remove_ptes(pmap, sva, pdnxt, &free))
3148                         anyvalid = 1;
3149         }
3150 out:
3151         sched_unpin();
3152         if (anyvalid)
3153                 pmap_invalidate_all_int(pmap);
3154         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3155         PMAP_UNLOCK(pmap);
3156         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3157 }
3158
3159 /*
3160  *      Routine:        pmap_remove_all
3161  *      Function:
3162  *              Removes this physical page from
3163  *              all physical maps in which it resides.
3164  *              Reflects back modify bits to the pager.
3165  *
3166  *      Notes:
3167  *              Original versions of this routine were very
3168  *              inefficient because they iteratively called
3169  *              pmap_remove (slow...)
3170  */
3171
3172 static void
3173 __CONCAT(PMTYPE, remove_all)(vm_page_t m)
3174 {
3175         struct md_page *pvh;
3176         pv_entry_t pv;
3177         pmap_t pmap;
3178         pt_entry_t *pte, tpte;
3179         pd_entry_t *pde;
3180         vm_offset_t va;
3181         struct spglist free;
3182
3183         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3184             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3185         SLIST_INIT(&free);
3186         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3187         sched_pin();
3188         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3189                 goto small_mappings;
3190         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3191         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3192                 va = pv->pv_va;
3193                 pmap = PV_PMAP(pv);
3194                 PMAP_LOCK(pmap);
3195                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3196                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3197                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3198         }
3199 small_mappings:
3200         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3201                 pmap = PV_PMAP(pv);
3202                 PMAP_LOCK(pmap);
3203                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3204                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3205                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3206                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3207                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3208                 tpte = pte_load_clear(pte);
3209                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3210                     pmap, pv->pv_va));
3211                 if (tpte & PG_W)
3212                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3213                 if (tpte & PG_A)
3214                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3215
3216                 /*
3217                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3218                  */
3219                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3220                         vm_page_dirty(m);
3221                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3222                 pmap_invalidate_page_int(pmap, pv->pv_va);
3223                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3224                 free_pv_entry(pmap, pv);
3225                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3226         }
3227         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3228         sched_unpin();
3229         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3230         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3231 }
3232
3233 /*
3234  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3235  */
3236 static boolean_t
3237 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3238 {
3239         pd_entry_t newpde, oldpde;
3240         vm_offset_t eva, va;
3241         vm_page_t m;
3242         boolean_t anychanged;
3243
3244         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3245         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3246             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3247         anychanged = FALSE;
3248 retry:
3249         oldpde = newpde = *pde;
3250         if ((oldpde & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3251             (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3252                 eva = sva + NBPDR;
3253                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3254                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3255                         vm_page_dirty(m);
3256         }
3257         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3258                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3259 #ifdef PMAP_PAE_COMP
3260         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0 && !i386_read_exec)
3261                 newpde |= pg_nx;
3262 #endif
3263         if (newpde != oldpde) {
3264                 /*
3265                  * As an optimization to future operations on this PDE, clear
3266                  * PG_PROMOTED.  The impending invalidation will remove any
3267                  * lingering 4KB page mappings from the TLB.
3268                  */
3269                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde & ~PG_PROMOTED))
3270                         goto retry;
3271                 if ((oldpde & PG_G) != 0)
3272                         pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
3273                 else
3274                         anychanged = TRUE;
3275         }
3276         return (anychanged);
3277 }
3278
3279 /*
3280  *      Set the physical protection on the
3281  *      specified range of this map as requested.
3282  */
3283 static void
3284 __CONCAT(PMTYPE, protect)(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
3285     vm_prot_t prot)
3286 {
3287         vm_offset_t pdnxt;
3288         pd_entry_t ptpaddr;
3289         pt_entry_t *pte;
3290         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3291
3292         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
3293         if (prot == VM_PROT_NONE) {
3294                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3295                 return;
3296         }
3297
3298 #ifdef PMAP_PAE_COMP
3299         if ((prot & (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE)) ==
3300             (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE))
3301                 return;
3302 #else
3303         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3304                 return;
3305 #endif
3306
3307         if (pmap_is_current(pmap))
3308                 pv_lists_locked = FALSE;
3309         else {
3310                 pv_lists_locked = TRUE;
3311 resume:
3312                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3313                 sched_pin();
3314         }
3315         anychanged = FALSE;
3316
3317         PMAP_LOCK(pmap);
3318         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3319                 pt_entry_t obits, pbits;
3320                 u_int pdirindex;
3321
3322                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3323                 if (pdnxt < sva)
3324                         pdnxt = eva;
3325
3326                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3327                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3328
3329                 /*
3330                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3331                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3332                  */
3333                 if (ptpaddr == 0)
3334                         continue;
3335
3336                 /*
3337                  * Check for large page.
3338                  */
3339                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3340                         /*
3341                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3342                          * demote the mapping and fall through.
3343                          */
3344                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3345                                 /*
3346                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3347                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3348                                  */
3349                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3350                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3351                                         anychanged = TRUE;
3352                                 continue;
3353                         } else {
3354                                 if (!pv_lists_locked) {
3355                                         pv_lists_locked = TRUE;
3356                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3357                                                 if (anychanged)
3358                                                         pmap_invalidate_all_int(
3359                                                             pmap);
3360                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3361                                                 goto resume;
3362                                         }
3363                                         sched_pin();
3364                                 }
3365                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3366                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3367                                         /*
3368                                          * The large page mapping was
3369                                          * destroyed.
3370                                          */
3371                                         continue;
3372                                 }
3373                         }
3374                 }
3375
3376                 if (pdnxt > eva)
3377                         pdnxt = eva;
3378
3379                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3380                     sva += PAGE_SIZE) {
3381                         vm_page_t m;
3382
3383 retry:
3384                         /*
3385                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3386                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3387                          * significant 32 bits.
3388                          */
3389                         obits = pbits = *pte;
3390                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3391                                 continue;
3392
3393                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3394                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3395                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3396                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3397                                         vm_page_dirty(m);
3398                                 }
3399                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3400                         }
3401 #ifdef PMAP_PAE_COMP
3402                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0 && !i386_read_exec)
3403                                 pbits |= pg_nx;
3404 #endif
3405
3406                         if (pbits != obits) {
3407 #ifdef PMAP_PAE_COMP
3408                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3409                                         goto retry;
3410 #else
3411                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3412                                     pbits))
3413                                         goto retry;
3414 #endif
3415                                 if (obits & PG_G)
3416                                         pmap_invalidate_page_int(pmap, sva);
3417                                 else
3418                                         anychanged = TRUE;
3419                         }
3420                 }
3421         }
3422         if (anychanged)
3423                 pmap_invalidate_all_int(pmap);
3424         if (pv_lists_locked) {
3425                 sched_unpin();
3426                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3427         }
3428         PMAP_UNLOCK(pmap);
3429 }
3430
3431 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3432 /*
3433  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3434  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3435  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3436  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3437  * mappings must have identical characteristics.
3438  *
3439  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3440  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3441  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3442  * pmap.
3443  */
3444 static void
3445 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3446 {
3447         pd_entry_t newpde;
3448         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3449         vm_offset_t oldpteva;
3450         vm_page_t mpte;
3451
3452         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3453
3454         /*
3455          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3456          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3457          * within a 2- or 4MB page.
3458          */
3459         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3460 setpde:
3461         newpde = *firstpte;
3462         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3463                 pmap_pde_p_failures++;
3464                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3465                     " in pmap %p", va, pmap);
3466                 return;
3467         }
3468         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3469                 pmap_pde_p_failures++;
3470                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3471                     " in pmap %p", va, pmap);
3472                 return;
3473         }
3474         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3475                 /*
3476                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3477                  * a TLB invalidation.
3478                  */
3479                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3480                     ~PG_RW))  
3481                         goto setpde;
3482                 newpde &= ~PG_RW;
3483         }
3484
3485         /* 
3486          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3487          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3488          * characteristics to the first PTE.
3489          */
3490         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3491         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3492 setpte:
3493                 oldpte = *pte;
3494                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3495                         pmap_pde_p_failures++;
3496                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3497                             " in pmap %p", va, pmap);
3498                         return;
3499                 }
3500                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3501                         /*
3502                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3503                          * without a TLB invalidation.
3504                          */
3505                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3506                             oldpte & ~PG_RW))
3507                                 goto setpte;
3508                         oldpte &= ~PG_RW;
3509                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3510                             (va & ~PDRMASK);
3511                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3512                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3513                 }
3514                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3515                         pmap_pde_p_failures++;
3516                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3517                             " in pmap %p", va, pmap);
3518                         return;
3519                 }
3520                 pa -= PAGE_SIZE;
3521         }
3522
3523         /*
3524          * Save the page table page in its current state until the PDE
3525          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3526          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3527          */
3528         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3529         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3530             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3531             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3532         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3533             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3534         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
3535                 pmap_pde_p_failures++;
3536                 CTR2(KTR_PMAP,
3537                     "pmap_promote_pde: failure for va %#x in pmap %p", va,
3538                     pmap);
3539                 return;
3540         }
3541
3542         /*
3543          * Promote the pv entries.
3544          */
3545         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3546                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3547
3548         /*
3549          * Propagate the PAT index to its proper position.
3550          */
3551         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3552                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3553
3554         /*
3555          * Map the superpage.
3556          */
3557         if (workaround_erratum383)
3558                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3559         else if (pmap == kernel_pmap)
3560                 pmap_kenter_pde(va, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3561         else
3562                 pde_store(pde, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3563
3564         pmap_pde_promotions++;
3565         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3566             " in pmap %p", va, pmap);
3567 }
3568 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
3569
3570 /*
3571  *      Insert the given physical page (p) at
3572  *      the specified virtual address (v) in the
3573  *      target physical map with the protection requested.
3574  *
3575  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3576  *      that the related pte can not be reclaimed.
3577  *
3578  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3579  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3580  *      insert this page into the given map NOW.
3581  */
3582 static int
3583 __CONCAT(PMTYPE, enter)(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3584     vm_prot_t prot, u_int flags, int8_t psind)
3585 {
3586         pd_entry_t *pde;
3587         pt_entry_t *pte;
3588         pt_entry_t newpte, origpte;
3589         pv_entry_t pv;
3590         vm_paddr_t opa, pa;
3591         vm_page_t mpte, om;
3592         int rv;
3593
3594         va = trunc_page(va);
3595         KASSERT((pmap == kernel_pmap && va < VM_MAX_KERNEL_ADDRESS) ||
3596             (pmap != kernel_pmap && va < VM_MAXUSER_ADDRESS),
3597             ("pmap_enter: toobig k%d %#x", pmap == kernel_pmap, va));
3598         KASSERT(va < PMAP_TRM_MIN_ADDRESS,
3599             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter into trampoline (va: 0x%x)",
3600             va));
3601         KASSERT(pmap != kernel_pmap || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 ||
3602             va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3603             ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3604         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3605                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3606         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_RESERVED) == 0,
3607             ("pmap_enter: flags %u has reserved bits set", flags));
3608         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3609         newpte = (pt_entry_t)(pa | PG_A | PG_V);
3610         if ((flags & VM_PROT_WRITE) != 0)
3611                 newpte |= PG_M;
3612         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0)
3613                 newpte |= PG_RW;
3614         KASSERT((newpte & (PG_M | PG_RW)) != PG_M,
3615             ("pmap_enter: flags includes VM_PROT_WRITE but prot doesn't"));
3616 #ifdef PMAP_PAE_COMP
3617         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0 && !i386_read_exec)
3618                 newpte |= pg_nx;
3619 #endif
3620         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
3621                 newpte |= PG_W;
3622         if (pmap != kernel_pmap)
3623                 newpte |= PG_U;
3624         newpte |= pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, psind > 0);
3625         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3626                 newpte |= PG_MANAGED;
3627
3628         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3629         PMAP_LOCK(pmap);
3630         sched_pin();
3631         if (psind == 1) {
3632                 /* Assert the required virtual and physical alignment. */ 
3633                 KASSERT((va & PDRMASK) == 0, ("pmap_enter: va unaligned"));
3634                 KASSERT(m->psind > 0, ("pmap_enter: m->psind < psind"));
3635                 rv = pmap_enter_pde(pmap, va, newpte | PG_PS, flags, m);
3636                 goto out;
3637         }
3638
3639         pde = pmap_pde(pmap, va);
3640         if (pmap != kernel_pmap) {
3641                 /*
3642                  * va is for UVA.
3643                  * In the case that a page table page is not resident,
3644                  * we are creating it here.  pmap_allocpte() handles
3645                  * demotion.
3646                  */
3647                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
3648                 if (mpte == NULL) {
3649                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3650                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
3651                         rv = KERN_RESOURCE_SHORTAGE;
3652                         goto out;
3653                 }
3654         } else {
3655                 /*
3656                  * va is for KVA, so pmap_demote_pde() will never fail
3657                  * to install a page table page.  PG_V is also
3658                  * asserted by pmap_demote_pde().
3659                  */
3660                 mpte = NULL;
3661                 KASSERT(pde != NULL && (*pde & PG_V) != 0,
3662                     ("KVA %#x invalid pde pdir %#jx", va,
3663                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]));
3664                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
3665                         pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3666         }
3667         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3668
3669         /*
3670          * Page Directory table entry is not valid, which should not
3671          * happen.  We should have either allocated the page table
3672          * page or demoted the existing mapping above.
3673          */
3674         if (pte == NULL) {
3675                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3676                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3677         }
3678
3679         origpte = *pte;
3680         pv = NULL;
3681
3682         /*
3683          * Is the specified virtual address already mapped?
3684          */
3685         if ((origpte & PG_V) != 0) {
3686                 /*
3687                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3688                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3689                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3690                  * the PT page will be also.
3691                  */
3692                 if ((newpte & PG_W) != 0 && (origpte & PG_W) == 0)
3693                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3694                 else if ((newpte & PG_W) == 0 && (origpte & PG_W) != 0)
3695                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3696
3697                 /*
3698                  * Remove the extra PT page reference.
3699                  */
3700                 if (mpte != NULL) {
3701                         mpte->wire_count--;
3702                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3703                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3704                              " va: 0x%x", va));
3705                 }
3706
3707                 /*
3708                  * Has the physical page changed?
3709                  */
3710                 opa = origpte & PG_FRAME;
3711                 if (opa == pa) {
3712                         /*
3713                          * No, might be a protection or wiring change.
3714                          */
3715                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3716                             (newpte & PG_RW) != 0)
3717                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3718                         if (((origpte ^ newpte) & ~(PG_M | PG_A)) == 0)
3719                                 goto unchanged;
3720                         goto validate;
3721                 }
3722
3723                 /*
3724                  * The physical page has changed.  Temporarily invalidate
3725                  * the mapping.  This ensures that all threads sharing the
3726                  * pmap keep a consistent view of the mapping, which is
3727                  * necessary for the correct handling of COW faults.  It
3728                  * also permits reuse of the old mapping's PV entry,
3729                  * avoiding an allocation.
3730                  *
3731                  * For consistency, handle unmanaged mappings the same way.
3732                  */
3733                 origpte = pte_load_clear(pte);
3734                 KASSERT((origpte & PG_FRAME) == opa,
3735                     ("pmap_enter: unexpected pa update for %#x", va));
3736                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0) {
3737                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3738
3739                         /*
3740                          * The pmap lock is sufficient to synchronize with
3741                          * concurrent calls to pmap_page_test_mappings() and
3742                          * pmap_ts_referenced().
3743                          */
3744                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3745                                 vm_page_dirty(om);
3746                         if ((origpte & PG_A) != 0)
3747                                 vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3748                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3749                         KASSERT(pv != NULL,
3750                             ("pmap_enter: no PV entry for %#x", va));
3751                         if ((newpte & PG_MANAGED) == 0)
3752                                 free_pv_entry(pmap, pv);
3753                         if ((om->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
3754                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3755                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3756                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3757                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3758                 }
3759                 if ((origpte & PG_A) != 0)
3760                         pmap_invalidate_page_int(pmap, va);
3761                 origpte = 0;
3762         } else {
3763                 /*
3764                  * Increment the counters.
3765                  */
3766                 if ((newpte & PG_W) != 0)
3767                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3768                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3769         }
3770
3771         /*
3772          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3773          */
3774         if ((newpte & PG_MANAGED) != 0) {
3775                 if (pv == NULL) {
3776                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3777                         pv->pv_va = va;
3778                 }
3779                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3780                 if ((newpte & PG_RW) != 0)
3781                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3782         }
3783
3784         /*
3785          * Update the PTE.
3786          */
3787         if ((origpte & PG_V) != 0) {
3788 validate:
3789                 origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3790                 KASSERT((origpte & PG_FRAME) == pa,
3791                     ("pmap_enter: unexpected pa update for %#x", va));
3792                 if ((newpte & PG_M) == 0 && (origpte & (PG_M | PG_RW)) ==
3793                     (PG_M | PG_RW)) {
3794                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3795                                 vm_page_dirty(m);
3796
3797                         /*
3798                          * Although the PTE may still have PG_RW set, TLB
3799                          * invalidation may nonetheless be required because
3800                          * the PTE no longer has PG_M set.
3801                          */
3802                 }
3803 #ifdef PMAP_PAE_COMP
3804                 else if ((origpte & PG_NX) != 0 || (newpte & PG_NX) == 0) {
3805                         /*
3806                          * This PTE change does not require TLB invalidation.
3807                          */
3808                         goto unchanged;
3809                 }
3810 #endif
3811                 if ((origpte & PG_A) != 0)
3812                         pmap_invalidate_page_int(pmap, va);
3813         } else
3814                 pte_store_zero(pte, newpte);
3815
3816 unchanged:
3817
3818 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3819         /*
3820          * If both the page table page and the reservation are fully
3821          * populated, then attempt promotion.
3822          */
3823         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3824             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3825             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3826                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3827 #endif
3828
3829         rv = KERN_SUCCESS;
3830 out:
3831         sched_unpin();
3832         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3833         PMAP_UNLOCK(pmap);
3834         return (rv);
3835 }
3836
3837 /*
3838  * Tries to create a read- and/or execute-only 2 or 4 MB page mapping.  Returns
3839  * true if successful.  Returns false if (1) a mapping already exists at the
3840  * specified virtual address or (2) a PV entry cannot be allocated without
3841  * reclaiming another PV entry.
3842  */
3843 static bool
3844 pmap_enter_4mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3845 {
3846         pd_entry_t newpde;
3847
3848         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3849         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, 1) |
3850             PG_PS | PG_V;
3851         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3852                 newpde |= PG_MANAGED;
3853 #ifdef PMAP_PAE_COMP
3854         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0 && !i386_read_exec)
3855                 newpde |= pg_nx;
3856 #endif
3857         if (pmap != kernel_pmap)
3858                 newpde |= PG_U;
3859         return (pmap_enter_pde(pmap, va, newpde, PMAP_ENTER_NOSLEEP |
3860             PMAP_ENTER_NOREPLACE | PMAP_ENTER_NORECLAIM, NULL) ==
3861             KERN_SUCCESS);
3862 }
3863
3864 /*
3865  * Tries to create the specified 2 or 4 MB page mapping.  Returns KERN_SUCCESS
3866  * if the mapping was created, and either KERN_FAILURE or
3867  * KERN_RESOURCE_SHORTAGE otherwise.  Returns KERN_FAILURE if
3868  * PMAP_ENTER_NOREPLACE was specified and a mapping already exists at the
3869  * specified virtual address.  Returns KERN_RESOURCE_SHORTAGE if
3870  * PMAP_ENTER_NORECLAIM was specified and a PV entry allocation failed.
3871  *
3872  * The parameter "m" is only used when creating a managed, writeable mapping.
3873  */
3874 static int
3875 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t newpde, u_int flags,
3876     vm_page_t m)
3877 {
3878         struct spglist free;
3879         pd_entry_t oldpde, *pde;
3880         vm_page_t mt;
3881
3882         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3883         KASSERT((newpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
3884             ("pmap_enter_pde: newpde is missing PG_M"));
3885         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3886         pde = pmap_pde(pmap, va);
3887         oldpde = *pde;
3888         if ((oldpde & PG_V) != 0) {
3889                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOREPLACE) != 0) {
3890                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3891                             " in pmap %p", va, pmap);
3892                         return (KERN_FAILURE);
3893                 }
3894                 /* Break the existing mapping(s). */
3895                 SLIST_INIT(&free);
3896                 if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
3897                         /*
3898                          * If the PDE resulted from a promotion, then a
3899                          * reserved PT page could be freed.
3900                          */
3901                         (void)pmap_remove_pde(pmap, pde, va, &free);
3902                         if ((oldpde & PG_G) == 0)
3903                                 pmap_invalidate_pde_page(pmap, va, oldpde);
3904                 } else {
3905                         if (pmap_remove_ptes(pmap, va, va + NBPDR, &free))
3906                                pmap_invalidate_all_int(pmap);
3907                 }
3908                 vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3909                 if (pmap == kernel_pmap) {
3910                         mt = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3911                         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mt)) {
3912                                 /*
3913                                  * XXX Currently, this can't happen because
3914                                  * we do not perform pmap_enter(psind == 1)
3915                                  * on the kernel pmap.
3916                                  */
3917                                 panic("pmap_enter_pde: trie insert failed");
3918                         }
3919                 } else
3920                         KASSERT(*pde == 0, ("pmap_enter_pde: non-zero pde %p",
3921                             pde));
3922         }
3923         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0) {
3924                 /*
3925                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3926                  */
3927                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, newpde, flags)) {
3928                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3929                             " in pmap %p", va, pmap);
3930                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3931                 }
3932                 if ((newpde & PG_RW) != 0) {
3933                         for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
3934                                 vm_page_aflag_set(mt, PGA_WRITEABLE);
3935                 }
3936         }
3937
3938         /*
3939          * Increment counters.
3940          */
3941         if ((newpde & PG_W) != 0)
3942                 pmap->pm_stats.wired_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3943         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3944
3945         /*
3946          * Map the superpage.  (This is not a promoted mapping; there will not
3947          * be any lingering 4KB page mappings in the TLB.)
3948          */
3949         pde_store(pde, newpde);
3950
3951         pmap_pde_mappings++;
3952         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3953             " in pmap %p", va, pmap);
3954         return (KERN_SUCCESS);
3955 }
3956
3957 /*
3958  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3959  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3960  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3961  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3962  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3963  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3964  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3965  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3966  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3967  * corresponding offset from m_start are mapped.
3968  */
3969 static void
3970 __CONCAT(PMTYPE, enter_object)(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3971     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3972 {
3973         vm_offset_t va;
3974         vm_page_t m, mpte;
3975         vm_pindex_t diff, psize;
3976
3977         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
3978
3979         psize = atop(end - start);
3980         mpte = NULL;
3981         m = m_start;
3982         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3983         PMAP_LOCK(pmap);
3984         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3985                 va = start + ptoa(diff);
3986                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3987                     m->psind == 1 && pg_ps_enabled &&
3988                     pmap_enter_4mpage(pmap, va, m, prot))
3989                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3990                 else
3991                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3992                             mpte);
3993                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3994         }
3995         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3996         PMAP_UNLOCK(pmap);
3997 }
3998
3999 /*
4000  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
4001  * 1. Current pmap & pmap exists.
4002  * 2. Not wired.
4003  * 3. Read access.
4004  * 4. No page table pages.
4005  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
4006  */
4007
4008 static void
4009 __CONCAT(PMTYPE, enter_quick)(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
4010     vm_prot_t prot)
4011 {
4012
4013         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4014         PMAP_LOCK(pmap);
4015         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
4016         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4017         PMAP_UNLOCK(pmap);
4018 }
4019
4020 static vm_page_t
4021 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
4022     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
4023 {
4024         pt_entry_t newpte, *pte;
4025         struct spglist free;
4026
4027         KASSERT(pmap != kernel_pmap || va < kmi.clean_sva ||
4028             va >= kmi.clean_eva || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
4029             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
4030         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4031         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4032
4033         /*
4034          * In the case that a page table page is not
4035          * resident, we are creating it here.
4036          */
4037         if (pmap != kernel_pmap) {
4038                 u_int ptepindex;
4039                 pd_entry_t ptepa;
4040
4041                 /*
4042                  * Calculate pagetable page index
4043                  */
4044                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
4045                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
4046                         mpte->wire_count++;
4047                 } else {
4048                         /*
4049                          * Get the page directory entry
4050                          */
4051                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
4052
4053                         /*
4054                          * If the page table page is mapped, we just increment
4055                          * the hold count, and activate it.
4056                          */
4057                         if (ptepa) {
4058                                 if (ptepa & PG_PS)
4059                                         return (NULL);
4060                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
4061                                 mpte->wire_count++;
4062                         } else {
4063                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
4064                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4065                                 if (mpte == NULL)
4066                                         return (mpte);
4067                         }
4068                 }
4069         } else {
4070                 mpte = NULL;
4071         }
4072
4073         sched_pin();
4074         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
4075         if (*pte) {
4076                 if (mpte != NULL) {
4077                         mpte->wire_count--;
4078                         mpte = NULL;
4079                 }
4080                 sched_unpin();
4081                 return (mpte);
4082         }
4083
4084         /*
4085          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
4086          */
4087         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
4088             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
4089                 if (mpte != NULL) {
4090                         SLIST_INIT(&free);
4091                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
4092                                 pmap_invalidate_page_int(pmap, va);
4093                                 vm_page_free_pages_toq(&free, true);
4094                         }
4095                         
4096                         mpte = NULL;
4097                 }
4098                 sched_unpin();
4099                 return (mpte);
4100         }
4101
4102         /*
4103          * Increment counters
4104          */
4105         pmap->pm_stats.resident_count++;
4106
4107         newpte = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_V |
4108             pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, 0);
4109         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
4110                 newpte |= PG_MANAGED;
4111 #ifdef PMAP_PAE_COMP
4112         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0 && !i386_read_exec)
4113                 newpte |= pg_nx;
4114 #endif
4115         if (pmap != kernel_pmap)
4116                 newpte |= PG_U;
4117         pte_store_zero(pte, newpte);
4118         sched_unpin();
4119         return (mpte);
4120 }
4121
4122 /*
4123  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
4124  * to be used for panic dumps.
4125  */
4126 static void *
4127 __CONCAT(PMTYPE, kenter_temporary)(vm_paddr_t pa, int i)
4128 {
4129         vm_offset_t va;
4130
4131         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
4132         pmap_kenter(va, pa);
4133         invlpg(va);
4134         return ((void *)crashdumpmap);
4135 }
4136
4137 /*
4138  * This code maps large physical mmap regions into the
4139  * processor address space.  Note that some shortcuts
4140  * are taken, but the code works.
4141  */
4142 static void
4143 __CONCAT(PMTYPE, object_init_pt)(pmap_t pmap, vm_offset_t addr,
4144     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
4145 {
4146         pd_entry_t *pde;
4147         vm_paddr_t pa, ptepa;
4148         vm_page_t p;
4149         int pat_mode;
4150
4151         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
4152         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
4153             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
4154         if (pg_ps_enabled &&
4155             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
4156                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
4157                         return;
4158                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
4159                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4160                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
4161                 pat_mode = p->md.pat_mode;
4162
4163                 /*
4164                  * Abort the mapping if the first page is not physically
4165                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
4166                  */
4167                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
4168                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
4169                         return;
4170
4171                 /*
4172                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
4173                  * the pages are not physically contiguous or have differing
4174                  * memory attributes.
4175                  */
4176                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4177                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
4178                     pa += PAGE_SIZE) {
4179                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4180                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
4181                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
4182                             pat_mode != p->md.pat_mode)
4183                                 return;
4184                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4185                 }
4186
4187                 /*
4188                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
4189                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
4190                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
4191                  */
4192                 PMAP_LOCK(pmap);
4193                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pmap, pat_mode, 1);
4194                     pa < ptepa + size; pa += NBPDR) {
4195                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4196                         if (*pde == 0) {
4197                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
4198                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
4199                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
4200                                     PAGE_SIZE;
4201                                 pmap_pde_mappings++;
4202                         }
4203                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
4204                         addr += NBPDR;
4205                 }
4206                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4207         }
4208 }
4209
4210 /*
4211  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
4212  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
4213  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
4214  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
4215  *
4216  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
4217  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
4218  */
4219 static void
4220 __CONCAT(PMTYPE, unwire)(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4221 {
4222         vm_offset_t pdnxt;
4223         pd_entry_t *pde;
4224         pt_entry_t *pte;
4225         boolean_t pv_lists_locked;
4226
4227         if (pmap_is_current(pmap))
4228                 pv_lists_locked = FALSE;
4229         else {
4230                 pv_lists_locked = TRUE;
4231 resume:
4232                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4233                 sched_pin();
4234         }
4235         PMAP_LOCK(pmap);
4236         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4237                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4238                 if (pdnxt < sva)
4239                         pdnxt = eva;
4240                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4241                 if ((*pde & PG_V) == 0)
4242                         continue;
4243                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
4244                         if ((*pde & PG_W) == 0)
4245                                 panic("pmap_unwire: pde %#jx is missing PG_W",
4246                                     (uintmax_t)*pde);
4247
4248                         /*
4249                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
4250                          * demote the mapping and fall through.
4251                          */
4252                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
4253                                 /*
4254                                  * Regardless of whether a pde (or pte) is 32
4255                                  * or 64 bits in size, PG_W is among the least
4256                                  * significant 32 bits.
4257                                  */
4258                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_W);
4259                                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR /
4260                                     PAGE_SIZE;
4261                                 continue;
4262                         } else {
4263                                 if (!pv_lists_locked) {
4264                                         pv_lists_locked = TRUE;
4265                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4266                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4267                                                 /* Repeat sva. */
4268                                                 goto resume;
4269                                         }
4270                                         sched_pin();
4271                                 }
4272                                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva))
4273                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
4274                         }
4275                 }
4276                 if (pdnxt > eva)
4277                         pdnxt = eva;
4278                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4279                     sva += PAGE_SIZE) {
4280                         if ((*pte & PG_V) == 0)
4281                                 continue;
4282                         if ((*pte & PG_W) == 0)
4283                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
4284                                     (uintmax_t)*pte);
4285
4286                         /*
4287                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
4288                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
4289                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
4290                          *
4291                          * PG_W is among the least significant 32 bits.
4292                          */
4293                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_W);
4294                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4295                 }
4296         }
4297         if (pv_lists_locked) {
4298                 sched_unpin();
4299                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4300         }
4301         PMAP_UNLOCK(pmap);
4302 }
4303
4304
4305 /*
4306  *      Copy the range specified by src_addr/len
4307  *      from the source map to the range dst_addr/len
4308  *      in the destination map.
4309  *
4310  *      This routine is only advisory and need not do anything.  Since
4311  *      current pmap is always the kernel pmap when executing in
4312  *      kernel, and we do not copy from the kernel pmap to a user
4313  *      pmap, this optimization is not usable in 4/4G full split i386
4314  *      world.
4315  */
4316
4317 static void
4318 __CONCAT(PMTYPE, copy)(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr,
4319     vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
4320 {
4321         struct spglist free;
4322         pt_entry_t *src_pte, *dst_pte, ptetemp;
4323         pd_entry_t srcptepaddr;
4324         vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4325         vm_offset_t addr, end_addr, pdnxt;
4326         u_int ptepindex;
4327
4328         if (dst_addr != src_addr)
4329                 return;
4330
4331         end_addr = src_addr + len;
4332
4333         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4334         if (dst_pmap < src_pmap) {
4335                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4336                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4337         } else {
4338                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4339                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4340         }
4341         sched_pin();
4342         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4343                 KASSERT(addr < PMAP_TRM_MIN_ADDRESS,
4344                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy the trampoline"));
4345
4346                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4347                 if (pdnxt < addr)
4348                         pdnxt = end_addr;
4349                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4350
4351                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4352                 if (srcptepaddr == 0)
4353                         continue;
4354
4355                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4356                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4357                                 continue;
4358                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4359                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4360                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr,
4361                             PMAP_ENTER_NORECLAIM))) {
4362                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4363                                     ~PG_W;
4364                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4365                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4366                                 pmap_pde_mappings++;
4367                         }
4368                         continue;
4369                 }
4370
4371                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4372                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4373                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4374
4375                 if (pdnxt > end_addr)
4376                         pdnxt = end_addr;
4377
4378                 src_pte = pmap_pte_quick3(src_pmap, addr);
4379                 while (addr < pdnxt) {
4380                         ptetemp = *src_pte;
4381                         /*
4382                          * we only virtual copy managed pages
4383                          */
4384                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4385                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4386                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4387                                 if (dstmpte == NULL)
4388                                         goto out;
4389                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4390                                 if (*dst_pte == 0 &&
4391                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4392                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4393                                         /*
4394                                          * Clear the wired, modified, and
4395                                          * accessed (referenced) bits
4396                                          * during the copy.
4397                                          */
4398                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4399                                             PG_A);
4400                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4401                                 } else {
4402                                         SLIST_INIT(&free);
4403                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4404                                             &free)) {
4405                                                 pmap_invalidate_page_int(
4406                                                     dst_pmap, addr);
4407                                                 vm_page_free_pages_toq(&free,
4408                                                     true);
4409                                         }
4410                                         goto out;
4411                                 }
4412                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4413                                         break;
4414                         }
4415                         addr += PAGE_SIZE;
4416                         src_pte++;
4417                 }
4418         }
4419 out:
4420         sched_unpin();
4421         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4422         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4423         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4424 }
4425
4426 /*
4427  * Zero 1 page of virtual memory mapped from a hardware page by the caller.
4428  */
4429 static __inline void
4430 pagezero(void *page)
4431 {
4432 #if defined(I686_CPU)
4433         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4434                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4435                         sse2_pagezero(page);
4436                 else
4437                         i686_pagezero(page);
4438         } else
4439 #endif
4440                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4441 }
4442
4443 /*
4444  * Zero the specified hardware page.
4445  */
4446 static void
4447 __CONCAT(PMTYPE, zero_page)(vm_page_t m)
4448 {
4449         pt_entry_t *cmap_pte2;
4450         struct pcpu *pc;
4451
4452         sched_pin();
4453         pc = get_pcpu();
4454         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4455         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4456         if (*cmap_pte2)
4457                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4458         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4459             pmap_cache_bits(kernel_pmap, m->md.pat_mode, 0);
4460         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4461         pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4462         *cmap_pte2 = 0;
4463
4464         /*
4465          * Unpin the thread before releasing the lock.  Otherwise the thread
4466          * could be rescheduled while still bound to the current CPU, only
4467          * to unpin itself immediately upon resuming execution.
4468          */
4469         sched_unpin();
4470         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4471 }
4472
4473 /*
4474  * Zero an an area within a single hardware page.  off and size must not
4475  * cover an area beyond a single hardware page.
4476  */
4477 static void
4478 __CONCAT(PMTYPE, zero_page_area)(vm_page_t m, int off, int size)
4479 {
4480         pt_entry_t *cmap_pte2;
4481         struct pcpu *pc;
4482
4483         sched_pin();
4484         pc = get_pcpu();
4485         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4486         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4487         if (*cmap_pte2)
4488                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4489         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4490             pmap_cache_bits(kernel_pmap, m->md.pat_mode, 0);
4491         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4492         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4493                 pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4494         else
4495                 bzero(pc->pc_cmap_addr2 + off, size);
4496         *cmap_pte2 = 0;
4497         sched_unpin();
4498         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4499 }
4500
4501 /*
4502  * Copy 1 specified hardware page to another.
4503  */
4504 static void
4505 __CONCAT(PMTYPE, copy_page)(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4506 {
4507         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4508         struct pcpu *pc;
4509
4510         sched_pin();
4511         pc = get_pcpu();
4512         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4513         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4514         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4515         if (*cmap_pte1)
4516                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4517         if (*cmap_pte2)
4518                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4519         *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4520             pmap_cache_bits(kernel_pmap, src->md.pat_mode, 0);
4521         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4522         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4523             pmap_cache_bits(kernel_pmap, dst->md.pat_mode, 0);
4524         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4525         bcopy(pc->pc_cmap_addr1, pc->pc_cmap_addr2, PAGE_SIZE);
4526         *cmap_pte1 = 0;
4527         *cmap_pte2 = 0;
4528         sched_unpin();
4529         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4530 }
4531
4532 static void
4533 __CONCAT(PMTYPE, copy_pages)(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset,
4534     vm_page_t mb[], vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4535 {
4536         vm_page_t a_pg, b_pg;
4537         char *a_cp, *b_cp;
4538         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4539         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4540         struct pcpu *pc;
4541         int cnt;
4542
4543         sched_pin();
4544         pc = get_pcpu();
4545         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4546         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4547         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4548         if (*cmap_pte1 != 0)
4549                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4550         if (*cmap_pte2 != 0)
4551                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4552         while (xfersize > 0) {
4553                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4554                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4555                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4556                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4557                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4558                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4559                 *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4560                     pmap_cache_bits(kernel_pmap, a_pg->md.pat_mode, 0);
4561                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4562                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4563                     PG_M | pmap_cache_bits(kernel_pmap, b_pg->md.pat_mode, 0);
4564                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4565                 a_cp = pc->pc_cmap_addr1 + a_pg_offset;
4566                 b_cp = pc->pc_cmap_addr2 + b_pg_offset;
4567                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4568                 a_offset += cnt;
4569                 b_offset += cnt;
4570                 xfersize -= cnt;
4571         }
4572         *cmap_pte1 = 0;
4573         *cmap_pte2 = 0;
4574         sched_unpin();
4575         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4576 }
4577
4578 /*
4579  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4580  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4581  * be changed upwards or downwards in the future; it
4582  * is only necessary that true be returned for a small
4583  * subset of pmaps for proper page aging.
4584  */
4585 static boolean_t
4586 __CONCAT(PMTYPE, page_exists_quick)(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4587 {
4588         struct md_page *pvh;
4589         pv_entry_t pv;
4590         int loops = 0;
4591         boolean_t rv;
4592
4593         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4594             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4595         rv = FALSE;
4596         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4597         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4598                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4599                         rv = TRUE;
4600                         break;
4601                 }
4602                 loops++;
4603                 if (loops >= 16)
4604                         break;
4605         }
4606         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4607                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4608                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4609                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4610                                 rv = TRUE;
4611                                 break;
4612                         }
4613                         loops++;
4614                         if (loops >= 16)
4615                                 break;
4616                 }
4617         }
4618         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4619         return (rv);
4620 }
4621
4622 /*
4623  *      pmap_page_wired_mappings:
4624  *
4625  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4626  *      that are wired.
4627  */
4628 static int
4629 __CONCAT(PMTYPE, page_wired_mappings)(vm_page_t m)
4630 {
4631         int count;
4632
4633         count = 0;
4634         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4635                 return (count);
4636         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4637         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4638         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4639             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4640                 count);
4641         }
4642         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4643         return (count);
4644 }
4645
4646 /*
4647  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4648  *
4649  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4650  */
4651 static int
4652 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4653 {
4654         pmap_t pmap;
4655         pt_entry_t *pte;
4656         pv_entry_t pv;
4657
4658         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4659         sched_pin();
4660         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4661                 pmap = PV_PMAP(pv);
4662                 PMAP_LOCK(pmap);
4663                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4664                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4665                         count++;
4666                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4667         }
4668         sched_unpin();
4669         return (count);
4670 }
4671
4672 /*
4673  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4674  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4675  */
4676 static boolean_t
4677 __CONCAT(PMTYPE, page_is_mapped)(vm_page_t m)
4678 {
4679         boolean_t rv;
4680
4681         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4682                 return (FALSE);
4683         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4684         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4685             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4686             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4687         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4688         return (rv);
4689 }
4690
4691 /*
4692  * Remove all pages from specified address space
4693  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4694  * is special cased for current process only, but
4695  * can have the more generic (and slightly slower)
4696  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4697  * in the case of running down an entire address space.
4698  */
4699 static void
4700 __CONCAT(PMTYPE, remove_pages)(pmap_t pmap)
4701 {
4702         pt_entry_t *pte, tpte;
4703         vm_page_t m, mpte, mt;
4704         pv_entry_t pv;
4705         struct md_page *pvh;
4706         struct pv_chunk *pc, *npc;
4707         struct spglist free;
4708         int field, idx;
4709         int32_t bit;
4710         uint32_t inuse, bitmask;
4711         int allfree;
4712
4713         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4714                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4715                 return;
4716         }
4717         SLIST_INIT(&free);
4718         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4719         PMAP_LOCK(pmap);
4720         sched_pin();
4721         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4722                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4723                     pc->pc_pmap));
4724                 allfree = 1;
4725                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4726                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4727                         while (inuse != 0) {
4728                                 bit = bsfl(inuse);
4729                                 bitmask = 1UL << bit;
4730                                 idx = field * 32 + bit;
4731                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4732                                 inuse &= ~bitmask;
4733
4734                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4735                                 tpte = *pte;
4736                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4737                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4738                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4739                                 }
4740
4741                                 if (tpte == 0) {
4742                                         printf(
4743                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4744                                             pte, pv->pv_va);
4745                                         panic("bad pte");
4746                                 }
4747
4748 /*
4749  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4750  */
4751                                 if (tpte & PG_W) {
4752                                         allfree = 0;
4753                                         continue;
4754                                 }
4755
4756                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4757                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4758                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4759                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4760                                     (uintmax_t)tpte));
4761
4762                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4763                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4764                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4765                                     (uintmax_t)tpte));
4766
4767                                 pte_clear(pte);
4768
4769                                 /*
4770                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4771                                  */
4772                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4773                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4774                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4775                                                         vm_page_dirty(mt);
4776                                         } else
4777                                                 vm_page_dirty(m);
4778                                 }
4779
4780                                 /* Mark free */
4781                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4782                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4783                                 pv_entry_count--;
4784                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4785                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4786                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4787                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4788                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4789                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4790                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4791                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4792                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4793                                         }
4794                                         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4795                                         if (mpte != NULL) {
4796                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4797                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4798                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4799                                                 mpte->wire_count = 0;
4800                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4801                                         }
4802                                 } else {
4803                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4804                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4805                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4806                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4807                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4808                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4809                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4810                                         }
4811                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4812                                 }
4813                         }
4814                 }
4815                 if (allfree) {
4816                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4817                         free_pv_chunk(pc);
4818                 }
4819         }
4820         sched_unpin();
4821         pmap_invalidate_all_int(pmap);
4822         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4823         PMAP_UNLOCK(pmap);
4824         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
4825 }
4826
4827 /*
4828  *      pmap_is_modified:
4829  *
4830  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4831  *      in any physical maps.
4832  */
4833 static boolean_t
4834 __CONCAT(PMTYPE, is_modified)(vm_page_t m)
4835 {
4836         boolean_t rv;
4837
4838         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4839             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4840
4841         /*
4842          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4843          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4844          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4845          */
4846         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4847         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4848                 return (FALSE);
4849         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4850         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4851             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4852             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4853         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4854         return (rv);
4855 }
4856
4857 /*
4858  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4859  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4860  * mappings are supported.
4861  */
4862 static boolean_t
4863 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4864 {
4865         pv_entry_t pv;
4866         pt_entry_t *pte;
4867         pmap_t pmap;
4868         boolean_t rv;
4869
4870         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4871         rv = FALSE;
4872         sched_pin();
4873         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4874                 pmap = PV_PMAP(pv);
4875                 PMAP_LOCK(pmap);
4876                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4877                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4878                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4879                 if (rv)
4880                         break;
4881         }
4882         sched_unpin();
4883         return (rv);
4884 }
4885
4886 /*
4887  *      pmap_is_prefaultable:
4888  *
4889  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4890  *      for prefault.
4891  */
4892 static boolean_t
4893 __CONCAT(PMTYPE, is_prefaultable)(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4894 {
4895         pd_entry_t pde;
4896         boolean_t rv;
4897
4898         rv = FALSE;
4899         PMAP_LOCK(pmap);
4900         pde = *pmap_pde(pmap, addr);
4901         if (pde != 0 && (pde & PG_PS) == 0)
4902                 rv = pmap_pte_ufast(pmap, addr, pde) == 0;
4903         PMAP_UNLOCK(pmap);
4904         return (rv);
4905 }
4906
4907 /*
4908  *      pmap_is_referenced:
4909  *
4910  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4911  *      in any physical maps.
4912  */
4913 static boolean_t
4914 __CONCAT(PMTYPE, is_referenced)(vm_page_t m)
4915 {
4916         boolean_t rv;
4917
4918         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4919             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4920         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4921         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4922             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4923             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4924         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4925         return (rv);
4926 }
4927
4928 /*
4929  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4930  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
4931  */
4932 static boolean_t
4933 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
4934 {
4935         pv_entry_t pv;
4936         pt_entry_t *pte;
4937         pmap_t pmap;
4938         boolean_t rv;
4939
4940         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4941         rv = FALSE;
4942         sched_pin();
4943         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4944                 pmap = PV_PMAP(pv);
4945                 PMAP_LOCK(pmap);
4946                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4947                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
4948                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4949                 if (rv)
4950                         break;
4951         }
4952         sched_unpin();
4953         return (rv);
4954 }
4955
4956 /*
4957  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4958  */
4959 static void
4960 __CONCAT(PMTYPE, remove_write)(vm_page_t m)
4961 {
4962         struct md_page *pvh;
4963         pv_entry_t next_pv, pv;
4964         pmap_t pmap;
4965         pd_entry_t *pde;
4966         pt_entry_t oldpte, *pte;
4967         vm_offset_t va;
4968
4969         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4970             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
4971
4972         /*
4973          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4974          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
4975          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
4976          */
4977         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4978         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4979                 return;
4980         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4981         sched_pin();
4982         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4983                 goto small_mappings;
4984         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4985         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4986                 va = pv->pv_va;
4987                 pmap = PV_PMAP(pv);
4988                 PMAP_LOCK(pmap);
4989                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4990                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4991                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4992                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4993         }
4994 small_mappings:
4995         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4996                 pmap = PV_PMAP(pv);
4997                 PMAP_LOCK(pmap);
4998                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4999                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
5000                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5001                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5002 retry:
5003                 oldpte = *pte;
5004                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
5005                         /*
5006                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5007                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5008                          * significant 32 bits.
5009                          */
5010                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
5011                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
5012                                 goto retry;
5013                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
5014                                 vm_page_dirty(m);
5015                         pmap_invalidate_page_int(pmap, pv->pv_va);
5016                 }
5017                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5018         }
5019         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
5020         sched_unpin();
5021         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5022 }
5023
5024 /*
5025  *      pmap_ts_referenced:
5026  *
5027  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
5028  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
5029  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
5030  *      reference bits set.
5031  *
5032  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
5033  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
5034  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
5035  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
5036  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
5037  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
5038  *      to pmap_is_modified().
5039  */
5040 static int
5041 __CONCAT(PMTYPE, ts_referenced)(vm_page_t m)
5042 {
5043         struct md_page *pvh;
5044         pv_entry_t pv, pvf;
5045         pmap_t pmap;
5046         pd_entry_t *pde;
5047         pt_entry_t *pte;
5048         vm_paddr_t pa;
5049         int rtval = 0;
5050
5051         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5052             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
5053         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
5054         pvh = pa_to_pvh(pa);
5055         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5056         sched_pin();
5057         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
5058             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
5059                 goto small_mappings;
5060         pv = pvf;
5061         do {
5062                 pmap = PV_PMAP(pv);
5063                 PMAP_LOCK(pmap);
5064                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5065                 if ((*pde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5066                         /*
5067                          * Although "*pde" is mapping a 2/4MB page, because
5068                          * this function is called at a 4KB page granularity,
5069                          * we only update the 4KB page under test.
5070                          */
5071                         vm_page_dirty(m);
5072                 }
5073                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
5074                         /*
5075                          * Since this reference bit is shared by either 1024
5076                          * or 512 4KB pages, it should not be cleared every
5077                          * time it is tested.  Apply a simple "hash" function
5078                          * on the physical page number, the virtual superpage
5079                          * number, and the pmap address to select one 4KB page
5080                          * out of the 1024 or 512 on which testing the
5081                          * reference bit will result in clearing that bit.
5082                          * This function is designed to avoid the selection of
5083                          * the same 4KB page for every 2- or 4MB page mapping.
5084                          *
5085                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
5086                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
5087                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
5088                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
5089                          * since the superpage is wired, the current state of
5090                          * its reference bit won't affect page replacement.
5091                          */
5092                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
5093                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
5094                             (*pde & PG_W) == 0) {
5095                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_A);
5096                                 pmap_invalidate_page_int(pmap, pv->pv_va);
5097                         }
5098                         rtval++;
5099                 }
5100                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5101                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5102                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5103                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5104                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5105                 }
5106                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
5107                         goto out;
5108         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
5109 small_mappings:
5110         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
5111                 goto out;
5112         pv = pvf;
5113         do {
5114                 pmap = PV_PMAP(pv);
5115                 PMAP_LOCK(pmap);
5116                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5117                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
5118                     ("pmap_ts_referenced: found a 4mpage in page %p's pv list",
5119                     m));
5120                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5121                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5122                         vm_page_dirty(m);
5123                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
5124                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5125                         pmap_invalidate_page_int(pmap, pv->pv_va);
5126                         rtval++;
5127                 }
5128                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5129                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5130                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5131                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5132                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5133                 }
5134         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
5135             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
5136 out:
5137         sched_unpin();
5138         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5139         return (rtval);
5140 }
5141
5142 /*
5143  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
5144  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
5145  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
5146  */
5147 static void
5148 __CONCAT(PMTYPE, advise)(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
5149     int advice)
5150 {
5151         pd_entry_t oldpde, *pde;
5152         pt_entry_t *pte;
5153         vm_offset_t va, pdnxt;
5154         vm_page_t m;
5155         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
5156
5157         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
5158                 return;
5159         if (pmap_is_current(pmap))
5160                 pv_lists_locked = FALSE;
5161         else {
5162                 pv_lists_locked = TRUE;
5163 resume:
5164                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
5165                 sched_pin();
5166         }
5167         anychanged = FALSE;
5168         PMAP_LOCK(pmap);
5169         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
5170                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
5171                 if (pdnxt < sva)
5172                         pdnxt = eva;
5173                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
5174                 oldpde = *pde;
5175                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
5176                         continue;
5177                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
5178                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
5179                                 continue;
5180                         if (!pv_lists_locked) {
5181                                 pv_lists_locked = TRUE;
5182                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5183                                         if (anychanged)
5184                                                 pmap_invalidate_all_int(pmap);
5185                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
5186                                         goto resume;
5187                                 }
5188                                 sched_pin();
5189                         }
5190                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
5191                                 /*
5192                                  * The large page mapping was destroyed.
5193                                  */
5194                                 continue;
5195                         }
5196
5197                         /*
5198                          * Unless the page mappings are wired, remove the
5199                          * mapping to a single page so that a subsequent
5200                          * access may repromote.  Since the underlying page
5201                          * table page is fully populated, this removal never
5202                          * frees a page table page.
5203                          */
5204                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5205                                 pte = pmap_pte_quick(pmap, sva);
5206                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
5207                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
5208                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, NULL);
5209                                 anychanged = TRUE;
5210                         }
5211                 }
5212                 if (pdnxt > eva)
5213                         pdnxt = eva;
5214                 va = pdnxt;
5215                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
5216                     sva += PAGE_SIZE) {
5217                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED | PG_V))
5218                                 goto maybe_invlrng;
5219                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5220                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
5221                                         /*
5222                                          * Future calls to pmap_is_modified()
5223                                          * can be avoided by making the page
5224                                          * dirty now.
5225                                          */
5226                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
5227                                         vm_page_dirty(m);
5228                                 }
5229                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M | PG_A);
5230                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
5231                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5232                         else
5233                                 goto maybe_invlrng;
5234                         if ((*pte & PG_G) != 0) {
5235                                 if (va == pdnxt)
5236                                         va = sva;
5237                         } else
5238                                 anychanged = TRUE;
5239                         continue;
5240 maybe_invlrng:
5241                         if (va != pdnxt) {
5242                                 pmap_invalidate_range_int(pmap, va, sva);
5243                                 va = pdnxt;
5244                         }
5245                 }
5246                 if (va != pdnxt)
5247                         pmap_invalidate_range_int(pmap, va, sva);
5248         }
5249         if (anychanged)
5250                 pmap_invalidate_all_int(pmap);
5251         if (pv_lists_locked) {
5252                 sched_unpin();
5253                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5254         }
5255         PMAP_UNLOCK(pmap);
5256 }
5257
5258 /*
5259  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5260  */
5261 static void
5262 __CONCAT(PMTYPE, clear_modify)(vm_page_t m)
5263 {
5264         struct md_page *pvh;
5265         pv_entry_t next_pv, pv;
5266         pmap_t pmap;
5267         pd_entry_t oldpde, *pde;
5268         pt_entry_t oldpte, *pte;
5269         vm_offset_t va;
5270
5271         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5272             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
5273         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5274         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5275             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
5276
5277         /*
5278          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
5279          * If the object containing the page is locked and the page is not
5280          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
5281          */
5282         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5283                 return;
5284         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5285         sched_pin();
5286         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5287                 goto small_mappings;
5288         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5289         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5290                 va = pv->pv_va;
5291                 pmap = PV_PMAP(pv);
5292                 PMAP_LOCK(pmap);
5293                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5294                 oldpde = *pde;
5295                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
5296                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
5297                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5298                                         /*
5299                                          * Write protect the mapping to a
5300                                          * single page so that a subsequent
5301                                          * write access may repromote.
5302                                          */
5303                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
5304                                             PG_PS_FRAME);
5305                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
5306                                         oldpte = *pte;
5307                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
5308                                                 /*
5309                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5310                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5311                                                  * significant 32 bits.
5312                                                  */
5313                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
5314                                                     oldpte,
5315                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
5316                                                         oldpte = *pte;
5317                                                 vm_page_dirty(m);
5318                                                 pmap_invalidate_page_int(pmap,
5319                                                     va);
5320                                         }
5321                                 }
5322                         }
5323                 }
5324                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5325         }
5326 small_mappings:
5327         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5328                 pmap = PV_PMAP(pv);
5329                 PMAP_LOCK(pmap);
5330                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5331                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
5332                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5333                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5334                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5335                         /*
5336                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5337                          * in size, PG_M is among the least significant
5338                          * 32 bits. 
5339                          */
5340                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
5341                         pmap_invalidate_page_int(pmap, pv->pv_va);
5342                 }
5343                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5344         }
5345         sched_unpin();
5346         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5347 }
5348
5349 /*
5350  * Miscellaneous support routines follow
5351  */
5352
5353 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5354 static __inline void
5355 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5356 {
5357         u_int opte, npte;
5358
5359         /*
5360          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5361          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5362          */
5363         do {
5364                 opte = *(u_int *)pte;
5365                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5366                 npte |= cache_bits;
5367         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5368 }
5369
5370 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5371 static __inline void
5372 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5373 {
5374         u_int opde, npde;
5375
5376         /*
5377          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5378          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5379          */
5380         do {
5381                 opde = *(u_int *)pde;
5382                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5383                 npde |= cache_bits;
5384         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5385 }
5386
5387 /*
5388  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5389  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5390  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5391  * NOT real memory.
5392  */
5393 static void *
5394 __CONCAT(PMTYPE, mapdev_attr)(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5395 {
5396         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5397         vm_offset_t va, offset;
5398         vm_size_t tmpsize;
5399         int i;
5400
5401         offset = pa & PAGE_MASK;
5402         size = round_page(offset + size);
5403         pa = pa & PG_FRAME;
5404
5405         if (pa < PMAP_MAP_LOW && pa + size <= PMAP_MAP_LOW)
5406                 va = pa + PMAP_MAP_LOW;
5407         else if (!pmap_initialized) {
5408                 va = 0;
5409                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5410                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5411                         if (ppim->va == 0) {
5412                                 ppim->pa = pa;
5413                                 ppim->sz = size;
5414                                 ppim->mode = mode;
5415                                 ppim->va = virtual_avail;
5416                                 virtual_avail += size;
5417                                 va = ppim->va;
5418                                 break;
5419                         }
5420                 }
5421                 if (va == 0)
5422                         panic("%s: too many preinit mappings", __func__);
5423         } else {
5424                 /*
5425                  * If we have a preinit mapping, re-use it.
5426                  */
5427                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5428                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5429                         if (ppim->pa == pa && ppim->sz == size &&
5430                             ppim->mode == mode)
5431                                 return ((void *)(ppim->va + offset));
5432                 }
5433                 va = kva_alloc(size);
5434                 if (va == 0)
5435                         panic("%s: Couldn't allocate KVA", __func__);
5436         }
5437         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5438                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5439         pmap_invalidate_range_int(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5440         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size);
5441         return ((void *)(va + offset));
5442 }
5443
5444 static void
5445 __CONCAT(PMTYPE, unmapdev)(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5446 {
5447         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5448         vm_offset_t offset;
5449         int i;
5450
5451         if (va >= PMAP_MAP_LOW && va <= KERNBASE && va + size <= KERNBASE)
5452                 return;
5453         offset = va & PAGE_MASK;
5454         size = round_page(offset + size);
5455         va = trunc_page(va);
5456         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5457                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5458                 if (ppim->va == va && ppim->sz == size) {
5459                         if (pmap_initialized)
5460                                 return;
5461                         ppim->pa = 0;
5462                         ppim->va = 0;
5463                         ppim->sz = 0;
5464                         ppim->mode = 0;
5465                         if (va + size == virtual_avail)
5466                                 virtual_avail = va;
5467                         return;
5468                 }
5469         }
5470         if (pmap_initialized)
5471                 kva_free(va, size);
5472 }
5473
5474 /*
5475  * Sets the memory attribute for the specified page.
5476  */
5477 static void
5478 __CONCAT(PMTYPE, page_set_memattr)(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5479 {
5480
5481         m->md.pat_mode = ma;
5482         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5483                 return;
5484
5485         /*
5486          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5487          * See pmap_invalidate_cache_range().
5488          *
5489          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5490          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5491          * flushes the cache.
5492          */    
5493         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5494                 return;
5495
5496         /*
5497          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5498          * support self snoop, map the page transient and do
5499          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5500          * pmap_invalidate_cache_range().
5501          */
5502         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5503                 pmap_flush_page(m);
5504 }
5505
5506 static void
5507 __CONCAT(PMTYPE, flush_page)(vm_page_t m)
5508 {
5509         pt_entry_t *cmap_pte2;
5510         struct pcpu *pc;
5511         vm_offset_t sva, eva;
5512         bool useclflushopt;
5513
5514         useclflushopt = (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0;
5515         if (useclflushopt || (cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5516                 sched_pin();
5517                 pc = get_pcpu();
5518                 cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2; 
5519                 mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5520                 if (*cmap_pte2)
5521                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5522                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5523                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(kernel_pmap, m->md.pat_mode,
5524                     0);
5525                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
5526                 sva = (vm_offset_t)pc->pc_cmap_addr2;
5527                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5528
5529                 /*
5530                  * Use mfence or sfence despite the ordering implied by
5531                  * mtx_{un,}lock() because clflush on non-Intel CPUs
5532                  * and clflushopt are not guaranteed to be ordered by
5533                  * any other instruction.
5534                  */
5535                 if (useclflushopt)
5536                         sfence();
5537                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5538                         mfence();
5539                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size) {
5540                         if (useclflushopt)
5541                                 clflushopt(sva);
5542                         else
5543                                 clflush(sva);
5544                 }
5545                 if (useclflushopt)
5546                         sfence();
5547                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5548                         mfence();
5549                 *cmap_pte2 = 0;
5550                 sched_unpin();
5551                 mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5552         } else
5553                 pmap_invalidate_cache();
5554 }
5555
5556 /*
5557  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5558  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5559  * completely contained within either the kernel map.
5560  *
5561  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5562  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5563  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5564  * there was insufficient memory available to complete the change.
5565  */
5566 static int
5567 __CONCAT(PMTYPE, change_attr)(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5568 {
5569         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5570         pd_entry_t *pde;
5571         pt_entry_t *pte;
5572         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5573         boolean_t changed;
5574
5575         base = trunc_page(va);
5576         offset = va & PAGE_MASK;
5577         size = round_page(offset + size);
5578
5579         /*
5580          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5581          */
5582         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5583                 return (EINVAL);
5584
5585         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(kernel_pmap, mode, 1);
5586         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(kernel_pmap, mode, 0);
5587         changed = FALSE;
5588
5589         /*
5590          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5591          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5592          */
5593         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5594         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5595                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5596                 if (*pde == 0) {
5597                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5598                         return (EINVAL);
5599                 }
5600                 if (*pde & PG_PS) {
5601                         /*
5602                          * If the current 2/4MB page already has
5603                          * the required memory type, then we need not
5604                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5605                          * the next 2/4MB page frame.
5606                          */
5607                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5608                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5609                                 continue;
5610                         }
5611
5612                         /*
5613                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5614                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5615                          * within the range, then we need not break
5616                          * down this page into 4KB pages.
5617                          */
5618                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5619                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5620                                 tmpva += NBPDR;
5621                                 continue;
5622                         }
5623                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5624                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5625                                 return (ENOMEM);
5626                         }
5627                 }
5628                 pte = vtopte(tmpva);
5629                 if (*pte == 0) {
5630                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5631                         return (EINVAL);
5632                 }
5633                 tmpva += PAGE_SIZE;
5634         }
5635         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5636
5637         /*
5638          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5639          * cache mode if required.
5640          */
5641         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5642                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5643                 if (*pde & PG_PS) {
5644                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5645                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5646                                 changed = TRUE;
5647                         }
5648                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5649                 } else {
5650                         pte = vtopte(tmpva);
5651                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5652                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5653                                 changed = TRUE;
5654                         }
5655                         tmpva += PAGE_SIZE;
5656                 }
5657         }
5658
5659         /*
5660          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5661          * shouldn't be, etc.
5662          */
5663         if (changed) {
5664                 pmap_invalidate_range_int(kernel_pmap, base, tmpva);
5665                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva);
5666         }
5667         return (0);
5668 }
5669
5670 /*
5671  * perform the pmap work for mincore
5672  */
5673 static int
5674 __CONCAT(PMTYPE, mincore)(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5675 {
5676         pd_entry_t pde;
5677         pt_entry_t pte;
5678         vm_paddr_t pa;
5679         int val;
5680
5681         PMAP_LOCK(pmap);
5682 retry:
5683         pde = *pmap_pde(pmap, addr);
5684         if (pde != 0) {
5685                 if ((pde & PG_PS) != 0) {
5686                         pte = pde;
5687                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5688                         pa = ((pde & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5689                             PG_FRAME;
5690                         val = MINCORE_SUPER;
5691                 } else {
5692                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, addr, pde);
5693                         pa = pte & PG_FRAME;
5694                         val = 0;
5695                 }
5696         } else {
5697                 pte = 0;
5698                 pa = 0;
5699                 val = 0;
5700         }
5701         if ((pte & PG_V) != 0) {
5702                 val |= MINCORE_INCORE;
5703                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5704                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5705                 if ((pte & PG_A) != 0)
5706                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5707         }
5708         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5709             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5710             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5711                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5712                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5713                         goto retry;
5714         } else
5715                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5716         PMAP_UNLOCK(pmap);
5717         return (val);
5718 }
5719
5720 static void
5721 __CONCAT(PMTYPE, activate)(struct thread *td)
5722 {
5723         pmap_t  pmap, oldpmap;
5724         u_int   cpuid;
5725         u_int32_t  cr3;
5726
5727         critical_enter();
5728         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5729         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5730         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5731 #if defined(SMP)
5732         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5733         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5734 #else
5735         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5736         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5737 #endif
5738 #ifdef PMAP_PAE_COMP
5739         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5740 #else
5741         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5742 #endif
5743         /*
5744          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5745          */
5746         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5747         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5748         critical_exit();
5749 }
5750
5751 static void
5752 __CONCAT(PMTYPE, activate_boot)(pmap_t pmap)
5753 {
5754         u_int cpuid;
5755
5756         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5757 #if defined(SMP)
5758         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5759 #else
5760         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5761 #endif
5762         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5763 }
5764
5765 /*
5766  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5767  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5768  */
5769 static void
5770 __CONCAT(PMTYPE, align_superpage)(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5771     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5772 {
5773         vm_offset_t superpage_offset;
5774
5775         if (size < NBPDR)
5776                 return;
5777         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5778                 offset += ptoa(object->pg_color);
5779         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5780         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5781             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5782                 return;
5783         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5784                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5785         else
5786                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5787 }
5788
5789 static vm_offset_t
5790 __CONCAT(PMTYPE, quick_enter_page)(vm_page_t m)
5791 {
5792         vm_offset_t qaddr;
5793         pt_entry_t *pte;
5794
5795         critical_enter();
5796         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5797         pte = vtopte(qaddr);
5798
5799         KASSERT(*pte == 0,
5800             ("pmap_quick_enter_page: PTE busy %#jx", (uintmax_t)*pte));
5801         *pte = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
5802             pmap_cache_bits(kernel_pmap, pmap_page_get_memattr(m), 0);
5803         invlpg(qaddr);
5804
5805         return (qaddr);
5806 }
5807
5808 static void
5809 __CONCAT(PMTYPE, quick_remove_page)(vm_offset_t addr)
5810 {
5811         vm_offset_t qaddr;
5812         pt_entry_t *pte;
5813
5814         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5815         pte = vtopte(qaddr);
5816
5817         KASSERT(*pte != 0, ("pmap_quick_remove_page: PTE not in use"));
5818         KASSERT(addr == qaddr, ("pmap_quick_remove_page: invalid address"));
5819
5820         *pte = 0;
5821         critical_exit();
5822 }
5823
5824 static vmem_t *pmap_trm_arena;
5825 static vmem_addr_t pmap_trm_arena_last = PMAP_TRM_MIN_ADDRESS;
5826 static int trm_guard = PAGE_SIZE;
5827
5828 static int
5829 pmap_trm_import(void *unused __unused, vmem_size_t size, int flags,
5830     vmem_addr_t *addrp)
5831 {
5832         vm_page_t m;
5833         vmem_addr_t af, addr, prev_addr;
5834         pt_entry_t *trm_pte;
5835
5836         prev_addr = atomic_load_long(&pmap_trm_arena_last);
5837         size = round_page(size) + trm_guard;
5838         for (;;) {
5839                 if (prev_addr + size < prev_addr || prev_addr + size < size ||
5840                     prev_addr + size > PMAP_TRM_MAX_ADDRESS)
5841                         return (ENOMEM);
5842                 addr = prev_addr + size;
5843                 if (atomic_fcmpset_int(&pmap_trm_arena_last, &prev_addr, addr))
5844                         break;
5845         }
5846         prev_addr += trm_guard;
5847         trm_pte = PTmap + atop(prev_addr);
5848         for (af = prev_addr; af < addr; af += PAGE_SIZE) {
5849                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NOBUSY |
5850                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_WAITOK);
5851                 pte_store(&trm_pte[atop(af - prev_addr)], VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5852                     PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V | pgeflag |
5853                     pmap_cache_bits(kernel_pmap, VM_MEMATTR_DEFAULT, FALSE));
5854         }
5855         *addrp = prev_addr;
5856         return (0);
5857 }
5858
5859 void
5860 pmap_init_trm(void)
5861 {
5862         vm_page_t pd_m;
5863
5864         TUNABLE_INT_FETCH("machdep.trm_guard", &trm_guard);
5865         if ((trm_guard & PAGE_MASK) != 0)
5866                 trm_guard = 0;
5867         pmap_trm_arena = vmem_create("i386trampoline", 0, 0, 1, 0, M_WAITOK);
5868         vmem_set_import(pmap_trm_arena, pmap_trm_import, NULL, NULL, PAGE_SIZE);
5869         pd_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NOBUSY |
5870             VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_WAITOK | VM_ALLOC_ZERO);
5871         if ((pd_m->flags & PG_ZERO) == 0)
5872                 pmap_zero_page(pd_m);
5873         PTD[TRPTDI] = VM_PAGE_TO_PHYS(pd_m) | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V |
5874             pmap_cache_bits(kernel_pmap, VM_MEMATTR_DEFAULT, TRUE);
5875 }
5876
5877 static void *
5878 __CONCAT(PMTYPE, trm_alloc)(size_t size, int flags)
5879 {
5880         vmem_addr_t res;
5881         int error;
5882
5883         MPASS((flags & ~(M_WAITOK | M_NOWAIT | M_ZERO)) == 0);
5884         error = vmem_xalloc(pmap_trm_arena, roundup2(size, 4), sizeof(int),
5885             0, 0, VMEM_ADDR_MIN, VMEM_ADDR_MAX, flags | M_FIRSTFIT, &res);
5886         if (error != 0)
5887                 return (NULL);
5888         if ((flags & M_ZERO) != 0)
5889                 bzero((void *)res, size);
5890         return ((void *)res);
5891 }
5892
5893 static void
5894 __CONCAT(PMTYPE, trm_free)(void *addr, size_t size)
5895 {
5896
5897         vmem_free(pmap_trm_arena, (uintptr_t)addr, roundup2(size, 4));
5898 }
5899
5900 #if defined(PMAP_DEBUG)
5901 pmap_pid_dump(int pid)
5902 {
5903         pmap_t pmap;
5904         struct proc *p;
5905         int npte = 0;
5906         int index;
5907
5908         sx_slock(&allproc_lock);
5909         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5910                 if (p->p_pid != pid)
5911                         continue;
5912
5913                 if (p->p_vmspace) {
5914                         int i,j;
5915                         index = 0;
5916                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5917                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5918                                 pd_entry_t *pde;
5919                                 pt_entry_t *pte;
5920                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5921                                 
5922                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5923                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5924                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5925                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5926                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5927                                                         if (index) {
5928                                                                 index = 0;
5929                                                                 printf("\n");
5930                                                         }
5931                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5932                                                         return (npte);
5933                                                 }
5934                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5935                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5936                                                         pt_entry_t pa;
5937                                                         vm_page_t m;
5938                                                         pa = *pte;
5939                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5940                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5941                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5942                                                         npte++;
5943                                                         index++;
5944                                                         if (index >= 2) {
5945                                                                 index = 0;
5946                                                                 printf("\n");
5947                                                         } else {
5948                                                                 printf(" ");
5949                                                         }
5950                                                 }
5951                                         }
5952                                 }
5953                         }
5954                 }
5955         }
5956         sx_sunlock(&allproc_lock);
5957         return (npte);
5958 }
5959 #endif
5960
5961 static void
5962 __CONCAT(PMTYPE, ksetrw)(vm_offset_t va)
5963 {
5964
5965         *vtopte(va) |= PG_RW;
5966 }
5967
5968 static void
5969 __CONCAT(PMTYPE, remap_lowptdi)(bool enable)
5970 {
5971
5972         PTD[KPTDI] = enable ? PTD[LOWPTDI] : 0;
5973         invltlb_glob();
5974 }
5975
5976 static vm_offset_t
5977 __CONCAT(PMTYPE, get_map_low)(void)
5978 {
5979
5980         return (PMAP_MAP_LOW);
5981 }
5982
5983 static vm_offset_t
5984 __CONCAT(PMTYPE, get_vm_maxuser_address)(void)
5985 {
5986
5987         return (VM_MAXUSER_ADDRESS);
5988 }
5989
5990 static vm_paddr_t
5991 __CONCAT(PMTYPE, pg_frame)(vm_paddr_t pa)
5992 {
5993
5994         return (pa & PG_FRAME);
5995 }
5996
5997 static void
5998 __CONCAT(PMTYPE, sf_buf_map)(struct sf_buf *sf)
5999 {
6000         pt_entry_t opte, *ptep;
6001
6002         /*
6003          * Update the sf_buf's virtual-to-physical mapping, flushing the
6004          * virtual address from the TLB.  Since the reference count for
6005          * the sf_buf's old mapping was zero, that mapping is not
6006          * currently in use.  Consequently, there is no need to exchange
6007          * the old and new PTEs atomically, even under PAE.
6008          */
6009         ptep = vtopte(sf->kva);
6010         opte = *ptep;
6011         *ptep = VM_PAGE_TO_PHYS(sf->m) | PG_RW | PG_V |
6012             pmap_cache_bits(kernel_pmap, sf->m->md.pat_mode, 0);
6013
6014         /*
6015          * Avoid unnecessary TLB invalidations: If the sf_buf's old
6016          * virtual-to-physical mapping was not used, then any processor
6017          * that has invalidated the sf_buf's virtual address from its TLB
6018          * since the last used mapping need not invalidate again.
6019          */
6020 #ifdef SMP
6021         if ((opte & (PG_V | PG_A)) ==  (PG_V | PG_A))
6022                 CPU_ZERO(&sf->cpumask);
6023 #else
6024         if ((opte & (PG_V | PG_A)) ==  (PG_V | PG_A))
6025                 pmap_invalidate_page_int(kernel_pmap, sf->kva);
6026 #endif
6027 }
6028
6029 static void
6030 __CONCAT(PMTYPE, cp_slow0_map)(vm_offset_t kaddr, int plen, vm_page_t *ma)
6031 {
6032         pt_entry_t *pte;
6033         int i;
6034
6035         for (i = 0, pte = vtopte(kaddr); i < plen; i++, pte++) {
6036                 *pte = PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M | VM_PAGE_TO_PHYS(ma[i]) |
6037                     pmap_cache_bits(kernel_pmap, pmap_page_get_memattr(ma[i]),
6038                     FALSE);
6039                 invlpg(kaddr + ptoa(i));
6040         }
6041 }
6042
6043 static u_int
6044 __CONCAT(PMTYPE, get_kcr3)(void)
6045 {
6046
6047 #ifdef PMAP_PAE_COMP
6048         return ((u_int)IdlePDPT);
6049 #else
6050         return ((u_int)IdlePTD);
6051 #endif
6052 }
6053
6054 static u_int
6055 __CONCAT(PMTYPE, get_cr3)(pmap_t pmap)
6056 {
6057
6058 #ifdef PMAP_PAE_COMP
6059         return ((u_int)vtophys(pmap->pm_pdpt));
6060 #else
6061         return ((u_int)vtophys(pmap->pm_pdir));
6062 #endif
6063 }
6064
6065 static caddr_t
6066 __CONCAT(PMTYPE, cmap3)(vm_paddr_t pa, u_int pte_bits)
6067 {
6068         pt_entry_t *pte;
6069
6070         pte = CMAP3;
6071         *pte = pa | pte_bits;
6072         invltlb();
6073         return (CADDR3);
6074 }
6075
6076 static void
6077 __CONCAT(PMTYPE, basemem_setup)(u_int basemem)
6078 {
6079         pt_entry_t *pte;
6080         int i;
6081
6082         /*
6083          * Map pages between basemem and ISA_HOLE_START, if any, r/w into
6084          * the vm86 page table so that vm86 can scribble on them using
6085          * the vm86 map too.  XXX: why 2 ways for this and only 1 way for
6086          * page 0, at least as initialized here?
6087          */
6088         pte = (pt_entry_t *)vm86paddr;
6089         for (i = basemem / 4; i < 160; i++)
6090                 pte[i] = (i << PAGE_SHIFT) | PG_V | PG_RW | PG_U;
6091 }
6092
6093 struct bios16_pmap_handle {
6094         pt_entry_t      *pte;
6095         pd_entry_t      *ptd;
6096         pt_entry_t      orig_ptd;
6097 };
6098
6099 static void *
6100 __CONCAT(PMTYPE, bios16_enter)(void)
6101 {
6102         struct bios16_pmap_handle *h;
6103
6104         /*
6105          * no page table, so create one and install it.
6106          */
6107         h = malloc(sizeof(struct bios16_pmap_handle), M_TEMP, M_WAITOK);
6108         h->pte = (pt_entry_t *)malloc(PAGE_SIZE, M_TEMP, M_WAITOK);
6109         h->ptd = IdlePTD;
6110         *h->pte = vm86phystk | PG_RW | PG_V;
6111         h->orig_ptd = *h->ptd;
6112         *h->ptd = vtophys(h->pte) | PG_RW | PG_V;
6113         pmap_invalidate_all_int(kernel_pmap);   /* XXX insurance for now */
6114         return (h);
6115 }
6116
6117 static void
6118 __CONCAT(PMTYPE, bios16_leave)(void *arg)
6119 {
6120         struct bios16_pmap_handle *h;
6121
6122         h = arg;
6123         *h->ptd = h->orig_ptd;          /* remove page table */
6124         /*
6125          * XXX only needs to be invlpg(0) but that doesn't work on the 386
6126          */
6127         pmap_invalidate_all_int(kernel_pmap);
6128         free(h->pte, M_TEMP);           /* ... and free it */
6129 }
6130
6131 #define PMM(a)  \
6132         .pm_##a = __CONCAT(PMTYPE, a),
6133
6134 struct pmap_methods __CONCAT(PMTYPE, methods) = {
6135         PMM(ksetrw)
6136         PMM(remap_lower)
6137         PMM(remap_lowptdi)
6138         PMM(align_superpage)
6139         PMM(quick_enter_page)
6140         PMM(quick_remove_page)
6141         PMM(trm_alloc)
6142         PMM(trm_free)
6143         PMM(get_map_low)
6144         PMM(get_vm_maxuser_address)
6145         PMM(kextract)
6146         PMM(pg_frame)
6147         PMM(sf_buf_map)
6148         PMM(cp_slow0_map)
6149         PMM(get_kcr3)
6150         PMM(get_cr3)
6151         PMM(cmap3)
6152         PMM(basemem_setup)
6153         PMM(set_nx)
6154         PMM(bios16_enter)
6155         PMM(bios16_leave)
6156         PMM(bootstrap)
6157         PMM(is_valid_memattr)
6158         PMM(cache_bits)
6159         PMM(ps_enabled)
6160         PMM(pinit0)
6161         PMM(pinit)
6162         PMM(activate)
6163         PMM(activate_boot)
6164         PMM(advise)
6165         PMM(clear_modify)
6166         PMM(change_attr)
6167         PMM(mincore)
6168         PMM(copy)
6169         PMM(copy_page)
6170         PMM(copy_pages)
6171         PMM(zero_page)
6172         PMM(zero_page_area)
6173         PMM(enter)
6174         PMM(enter_object)
6175         PMM(enter_quick)
6176         PMM(kenter_temporary)
6177         PMM(object_init_pt)
6178         PMM(unwire)
6179         PMM(page_exists_quick)
6180         PMM(page_wired_mappings)
6181         PMM(page_is_mapped)
6182         PMM(remove_pages)
6183         PMM(is_modified)
6184         PMM(is_prefaultable)
6185         PMM(is_referenced)
6186         PMM(remove_write)
6187         PMM(ts_referenced)
6188         PMM(mapdev_attr)
6189         PMM(unmapdev)
6190         PMM(page_set_memattr)
6191         PMM(extract)
6192         PMM(extract_and_hold)
6193         PMM(map)
6194         PMM(qenter)
6195         PMM(qremove)
6196         PMM(release)
6197         PMM(remove)
6198         PMM(protect)
6199         PMM(remove_all)
6200         PMM(init)
6201         PMM(init_pat)
6202         PMM(growkernel)
6203         PMM(invalidate_page)
6204         PMM(invalidate_range)
6205         PMM(invalidate_all)
6206         PMM(invalidate_cache)
6207         PMM(flush_page)
6208         PMM(kenter)
6209         PMM(kremove)
6210 };