]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
- Disable caches and flush caches/TLBs when we update PAT as we do for MTRR.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
9  * All rights reserved.
10  *
11  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
12  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
13  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
14  *
15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
16  * modification, are permitted provided that the following conditions
17  * are met:
18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
22  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
23  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
24  *    must display the following acknowledgement:
25  *      This product includes software developed by the University of
26  *      California, Berkeley and its contributors.
27  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
28  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
29  *    without specific prior written permission.
30  *
31  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
32  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
33  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
34  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
35  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
36  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
37  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
38  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
39  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
40  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
41  * SUCH DAMAGE.
42  *
43  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
44  */
45 /*-
46  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
47  * All rights reserved.
48  *
49  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
50  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
51  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
52  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
53  * CHATS research program.
54  *
55  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
56  * modification, are permitted provided that the following conditions
57  * are met:
58  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
59  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
60  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
61  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
62  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
63  *
64  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
65  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
66  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
67  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
68  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
69  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
70  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
71  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
72  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
73  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
74  * SUCH DAMAGE.
75  */
76
77 #include <sys/cdefs.h>
78 __FBSDID("$FreeBSD$");
79
80 /*
81  *      Manages physical address maps.
82  *
83  *      In addition to hardware address maps, this
84  *      module is called upon to provide software-use-only
85  *      maps which may or may not be stored in the same
86  *      form as hardware maps.  These pseudo-maps are
87  *      used to store intermediate results from copy
88  *      operations to and from address spaces.
89  *
90  *      Since the information managed by this module is
91  *      also stored by the logical address mapping module,
92  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
93  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
94  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
95  *      requested.
96  *
97  *      In order to cope with hardware architectures which
98  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
99  *      this module may delay invalidate or reduced protection
100  *      operations until such time as they are actually
101  *      necessary.  This module is given full information as
102  *      to which processors are currently using which maps,
103  *      and to when physical maps must be made correct.
104  */
105
106 #include "opt_cpu.h"
107 #include "opt_pmap.h"
108 #include "opt_msgbuf.h"
109 #include "opt_smp.h"
110 #include "opt_xbox.h"
111
112 #include <sys/param.h>
113 #include <sys/systm.h>
114 #include <sys/kernel.h>
115 #include <sys/ktr.h>
116 #include <sys/lock.h>
117 #include <sys/malloc.h>
118 #include <sys/mman.h>
119 #include <sys/msgbuf.h>
120 #include <sys/mutex.h>
121 #include <sys/proc.h>
122 #include <sys/sf_buf.h>
123 #include <sys/sx.h>
124 #include <sys/vmmeter.h>
125 #include <sys/sched.h>
126 #include <sys/sysctl.h>
127 #ifdef SMP
128 #include <sys/smp.h>
129 #endif
130
131 #include <vm/vm.h>
132 #include <vm/vm_param.h>
133 #include <vm/vm_kern.h>
134 #include <vm/vm_page.h>
135 #include <vm/vm_map.h>
136 #include <vm/vm_object.h>
137 #include <vm/vm_extern.h>
138 #include <vm/vm_pageout.h>
139 #include <vm/vm_pager.h>
140 #include <vm/vm_reserv.h>
141 #include <vm/uma.h>
142
143 #include <machine/cpu.h>
144 #include <machine/cputypes.h>
145 #include <machine/md_var.h>
146 #include <machine/pcb.h>
147 #include <machine/specialreg.h>
148 #ifdef SMP
149 #include <machine/smp.h>
150 #endif
151
152 #ifdef XBOX
153 #include <machine/xbox.h>
154 #endif
155
156 #if !defined(CPU_DISABLE_SSE) && defined(I686_CPU)
157 #define CPU_ENABLE_SSE
158 #endif
159
160 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
161 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
162 #endif
163
164 #if !defined(DIAGNOSTIC)
165 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
166 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
167 #else
168 #define PMAP_INLINE     extern inline
169 #endif
170 #else
171 #define PMAP_INLINE
172 #endif
173
174 #define PV_STATS
175 #ifdef PV_STATS
176 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
177 #else
178 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
179 #endif
180
181 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
182 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
183
184 /*
185  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
186  */
187 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
188 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
189
190 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
191 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
192 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
193 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
194 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
195
196 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
197     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
198 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
199
200 struct pmap kernel_pmap_store;
201 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
202 static struct pmaplist allpmaps;
203 static struct mtx allpmaps_lock;
204
205 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
206 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
207 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
208 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
209
210 static int nkpt = NKPT;
211 vm_offset_t kernel_vm_end = KERNBASE + NKPT * NBPDR;
212 extern u_int32_t KERNend;
213 extern u_int32_t KPTphys;
214
215 #ifdef PAE
216 pt_entry_t pg_nx;
217 static uma_zone_t pdptzone;
218 #endif
219
220 SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
221
222 static int pat_works = 1;
223 TUNABLE_INT("vm.pmap.pat_works", &pat_works);
224 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RDTUN, &pat_works, 1,
225     "Is page attribute table fully functional?");
226
227 static int pg_ps_enabled = 1;
228 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN, &pg_ps_enabled, 0,
229     "Are large page mappings enabled?");
230
231 #define PAT_INDEX_SIZE  8
232 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
233
234 /*
235  * Data for the pv entry allocation mechanism
236  */
237 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
238 static struct md_page *pv_table;
239 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
240
241 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
242 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
243 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
244
245 /*
246  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
247  */
248 struct sysmaps {
249         struct  mtx lock;
250         pt_entry_t *CMAP1;
251         pt_entry_t *CMAP2;
252         caddr_t CADDR1;
253         caddr_t CADDR2;
254 };
255 static struct sysmaps sysmaps_pcpu[MAXCPU];
256 pt_entry_t *CMAP1 = 0;
257 static pt_entry_t *CMAP3;
258 static pd_entry_t *KPTD;
259 caddr_t CADDR1 = 0, ptvmmap = 0;
260 static caddr_t CADDR3;
261 struct msgbuf *msgbufp = 0;
262
263 /*
264  * Crashdump maps.
265  */
266 static caddr_t crashdumpmap;
267
268 static pt_entry_t *PMAP1 = 0, *PMAP2;
269 static pt_entry_t *PADDR1 = 0, *PADDR2;
270 #ifdef SMP
271 static int PMAP1cpu;
272 static int PMAP1changedcpu;
273 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
274            &PMAP1changedcpu, 0,
275            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
276 #endif
277 static int PMAP1changed;
278 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
279            &PMAP1changed, 0,
280            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
281 static int PMAP1unchanged;
282 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
283            &PMAP1unchanged, 0,
284            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
285 static struct mtx PMAP2mutex;
286
287 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
288 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t locked_pmap, int try);
289 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
290 static boolean_t pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
291 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
292 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
293 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
294                     vm_offset_t va);
295 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
296
297 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
298 static boolean_t pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
299     vm_prot_t prot);
300 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
301     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
302 static void pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
303 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
304 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
305 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
306 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
307 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
308 static vm_page_t pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
309 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
310 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
311 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
312     vm_prot_t prot);
313 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
314 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
315     vm_page_t *free);
316 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
317     vm_page_t *free);
318 static void pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
319 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
320     vm_page_t *free);
321 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
322                                         vm_offset_t va);
323 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
324 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
325     vm_page_t m);
326 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
327     pd_entry_t newpde);
328 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
329
330 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags);
331
332 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex, int flags);
333 static int _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free);
334 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
335 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
336 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t *);
337 #ifdef PAE
338 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait);
339 #endif
340 static void pmap_set_pg(void);
341
342 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
343 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
344
345 /*
346  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
347  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
348  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
349  */
350 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
351
352 /*
353  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
354  *
355  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
356  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
357  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
358  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
359  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
360  *      (physical) address starting relative to 0]
361  */
362 void
363 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
364 {
365         vm_offset_t va;
366         pt_entry_t *pte, *unused;
367         struct sysmaps *sysmaps;
368         int i;
369
370         /*
371          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
372          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
373          * address space, because locore may not have mapped every physical
374          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
375          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
376          */
377         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
378
379         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
380
381         /*
382          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
383          */
384         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
385         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
386 #ifdef PAE
387         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
388 #endif
389         kernel_pmap->pm_root = NULL;
390         kernel_pmap->pm_active = -1;    /* don't allow deactivation */
391         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
392         LIST_INIT(&allpmaps);
393
394         /*
395          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
396          * preempted by smp_rendezvous_cpus().  Otherwise,
397          * pmap_update_pde_kernel() could access allpmaps while it is
398          * being changed.
399          */
400         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
401         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
402         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
403         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
404
405         /*
406          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
407          * mapping of pages.
408          */
409 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
410         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
411
412         va = virtual_avail;
413         pte = vtopte(va);
414
415         /*
416          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
417          * CMAP3 is used for the idle process page zeroing.
418          */
419         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
420                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[i];
421                 mtx_init(&sysmaps->lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
422                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP1, sysmaps->CADDR1, 1)
423                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP2, sysmaps->CADDR2, 1)
424         }
425         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
426         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1)
427
428         /*
429          * Crashdump maps.
430          */
431         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
432
433         /*
434          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
435          */
436         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
437
438         /*
439          * msgbufp is used to map the system message buffer.
440          */
441         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
442
443         /*
444          * KPTmap is used by pmap_kextract().
445          *
446          * KPTmap is first initialized by locore.  However, that initial
447          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
448          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
449          */
450         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
451
452         for (i = 0; i < NKPT; i++)
453                 KPTD[i] = (KPTphys + (i << PAGE_SHIFT)) | pgeflag | PG_RW | PG_V;
454
455         /*
456          * Adjust the start of the KPTD and KPTmap so that the implementation
457          * of pmap_kextract() and pmap_growkernel() can be made simpler.
458          */
459         KPTD -= KPTDI;
460         KPTmap -= i386_btop(KPTDI << PDRSHIFT);
461
462         /*
463          * ptemap is used for pmap_pte_quick
464          */
465         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
466         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
467
468         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
469
470         virtual_avail = va;
471
472         /*
473          * Leave in place an identity mapping (virt == phys) for the low 1 MB
474          * physical memory region that is used by the ACPI wakeup code.  This
475          * mapping must not have PG_G set. 
476          */
477 #ifdef XBOX
478         /* FIXME: This is gross, but needed for the XBOX. Since we are in such
479          * an early stadium, we cannot yet neatly map video memory ... :-(
480          * Better fixes are very welcome! */
481         if (!arch_i386_is_xbox)
482 #endif
483         for (i = 1; i < NKPT; i++)
484                 PTD[i] = 0;
485
486         /* Initialize the PAT MSR if present. */
487         pmap_init_pat();
488
489         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
490         pmap_set_pg();
491 }
492
493 /*
494  * Setup the PAT MSR.
495  */
496 void
497 pmap_init_pat(void)
498 {
499         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
500         uint64_t pat_msr;
501         u_long cr0, cr4;
502         int i;
503
504         /* Set default PAT index table. */
505         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
506                 pat_table[i] = -1;
507         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
508         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
509         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
510         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
511         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
512         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
513
514         /* Bail if this CPU doesn't implement PAT. */
515         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
516                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
517                         pat_index[i] = pat_table[i];
518                 pat_works = 0;
519                 return;
520         }
521
522         /*
523          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
524          * PAT entries.
525          *
526          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
527          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
528          * or Mode C Paging)
529          *
530          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
531          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
532          */
533         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
534             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
535                 pat_works = 0;
536
537         /* Initialize default PAT entries. */
538         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
539             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
540             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
541             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
542             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
543             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
544             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
545             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
546
547         if (pat_works) {
548                 /*
549                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
550                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
551                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
552                  */
553                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
554                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
555                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
556                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
557                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
558                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
559         } else {
560                 /*
561                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
562                  */
563                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
564                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
565                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
566         }
567
568         /* Disable PGE. */
569         cr4 = rcr4();
570         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
571
572         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
573         cr0 = rcr0();
574         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
575
576         /* Flushes caches and TLBs. */
577         wbinvd();
578         invltlb();
579
580         /* Update PAT and index table. */
581         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
582         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
583                 pat_index[i] = pat_table[i];
584
585         /* Flush caches and TLBs again. */
586         wbinvd();
587         invltlb();
588
589         /* Restore caches and PGE. */
590         load_cr0(cr0);
591         load_cr4(cr4);
592 }
593
594 /*
595  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
596  */
597 static void
598 pmap_set_pg(void)
599 {
600         pt_entry_t *pte;
601         vm_offset_t va, endva;
602
603         if (pgeflag == 0)
604                 return;
605
606         endva = KERNBASE + KERNend;
607
608         if (pseflag) {
609                 va = KERNBASE + KERNLOAD;
610                 while (va  < endva) {
611                         pdir_pde(PTD, va) |= pgeflag;
612                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
613                         va += NBPDR;
614                 }
615         } else {
616                 va = (vm_offset_t)btext;
617                 while (va < endva) {
618                         pte = vtopte(va);
619                         if (*pte)
620                                 *pte |= pgeflag;
621                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
622                         va += PAGE_SIZE;
623                 }
624         }
625 }
626
627 /*
628  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
629  */
630 void
631 pmap_page_init(vm_page_t m)
632 {
633
634         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
635         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
636 }
637
638 #ifdef PAE
639 static void *
640 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait)
641 {
642
643         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
644         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
645         return ((void *)kmem_alloc_contig(kernel_map, bytes, wait, 0x0ULL,
646             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
647 }
648 #endif
649
650 /*
651  * ABuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
652  * Requirements:
653  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
654  *    are ever set, PG_V in particular.
655  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
656  *    on PAE systems.  This should be ok.
657  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
658  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
659  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
660  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
661  */
662 static vm_offset_t
663 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
664 {
665         pt_entry_t *pte;
666         vm_offset_t va;
667
668         va = *head;
669         if (va == 0)
670                 return (va);    /* Out of memory */
671         pte = vtopte(va);
672         *head = *pte;
673         if (*head & PG_V)
674                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
675         *pte = 0;
676         return (va);
677 }
678
679 static void
680 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
681 {
682         pt_entry_t *pte;
683
684         if (va & PG_V)
685                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
686         pte = vtopte(va);
687         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
688         *head = va;
689 }
690
691 static void
692 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
693 {
694         int i;
695         vm_offset_t va;
696
697         *head = 0;
698         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
699                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
700                 pmap_ptelist_free(head, va);
701         }
702 }
703
704
705 /*
706  *      Initialize the pmap module.
707  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
708  *      system needs to map virtual memory.
709  */
710 void
711 pmap_init(void)
712 {
713         vm_page_t mpte;
714         vm_size_t s;
715         int i, pv_npg;
716
717         /*
718          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
719          * page table pages.
720          */ 
721         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
722                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + (i << PAGE_SHIFT));
723                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
724                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
725                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
726                 mpte->pindex = i + KPTDI;
727                 mpte->phys_addr = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
728         }
729
730         /*
731          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
732          * high water mark so that the system can recover from excessive
733          * numbers of pv entries.
734          */
735         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
736         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + cnt.v_page_count;
737         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
738         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
739         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
740
741         /*
742          * If the kernel is running in a virtual machine on an AMD Family 10h
743          * processor, then it must assume that MCA is enabled by the virtual
744          * machine monitor.
745          */
746         if (vm_guest == VM_GUEST_VM && cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_AMD &&
747             CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 0x10)
748                 workaround_erratum383 = 1;
749
750         /*
751          * Are large page mappings supported and enabled?
752          */
753         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
754         if (pseflag == 0)
755                 pg_ps_enabled = 0;
756         else if (pg_ps_enabled) {
757                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
758                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
759                 pagesizes[1] = NBPDR;
760         }
761
762         /*
763          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
764          */
765         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2);
766         pv_npg = round_4mpage(phys_avail[(i - 2) + 1]) / NBPDR;
767
768         /*
769          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
770          */
771         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
772         s = round_page(s);
773         pv_table = (struct md_page *)kmem_alloc(kernel_map, s);
774         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
775                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
776
777         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
778         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kmem_alloc_nofault(kernel_map,
779             PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
780         if (pv_chunkbase == NULL)
781                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
782         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
783 #ifdef PAE
784         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
785             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
786             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
787         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
788 #endif
789 }
790
791
792 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
793         "Max number of PV entries");
794 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
795         "Page share factor per proc");
796
797 SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
798     "2/4MB page mapping counters");
799
800 static u_long pmap_pde_demotions;
801 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
802     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
803
804 static u_long pmap_pde_mappings;
805 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
806     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
807
808 static u_long pmap_pde_p_failures;
809 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
810     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
811
812 static u_long pmap_pde_promotions;
813 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
814     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
815
816 /***************************************************
817  * Low level helper routines.....
818  ***************************************************/
819
820 /*
821  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
822  * caching mode.
823  */
824 int
825 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
826 {
827         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
828
829         if (mode < 0 || mode >= PAT_INDEX_SIZE || pat_index[mode] < 0)
830                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
831
832         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
833         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
834
835         /* Map the caching mode to a PAT index. */
836         pat_idx = pat_index[mode];
837
838         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
839         cache_bits = 0;
840         if (pat_idx & 0x4)
841                 cache_bits |= pat_flag;
842         if (pat_idx & 0x2)
843                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
844         if (pat_idx & 0x1)
845                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
846         return (cache_bits);
847 }
848
849 /*
850  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
851  */
852 static void
853 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
854 {
855         pd_entry_t *pde;
856         pmap_t pmap;
857         boolean_t PTD_updated;
858
859         PTD_updated = FALSE;
860         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
861         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
862                 if ((pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] &
863                     PG_FRAME))
864                         PTD_updated = TRUE;
865                 pde = pmap_pde(pmap, va);
866                 pde_store(pde, newpde);
867         }
868         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
869         KASSERT(PTD_updated,
870             ("pmap_kenter_pde: current page table is not in allpmaps"));
871 }
872
873 /*
874  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
875  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
876  * calling processor's TLB is affected.
877  *
878  * The calling thread must be pinned to a processor.
879  */
880 static void
881 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
882 {
883         u_long cr4;
884
885         if ((newpde & PG_PS) == 0)
886                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
887                 invlpg(va);
888         else if ((newpde & PG_G) == 0)
889                 /*
890                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
891                  * because there are too many to flush individually.
892                  */
893                 invltlb();
894         else {
895                 /*
896                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB,
897                  * including any global (PG_G) mappings.
898                  */
899                 cr4 = rcr4();
900                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
901                 /*
902                  * Although preemption at this point could be detrimental to
903                  * performance, it would not lead to an error.  PG_G is simply
904                  * ignored if CR4.PGE is clear.  Moreover, in case this block
905                  * is re-entered, the load_cr4() either above or below will
906                  * modify CR4.PGE flushing the TLB.
907                  */
908                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
909         }
910 }
911 #ifdef SMP
912 /*
913  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
914  *
915  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
916  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
917  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
918  * processor could cache an old, pre-update entry without being
919  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
920  * active on another processor after its pm_active field is checked by
921  * one of the following functions but before a store updating the page
922  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
923  * processor before its pm_active field is checked but due to
924  * speculative loads one of the following functions stills reads the
925  * pmap as inactive on the other processor.
926  * 
927  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
928  * immutable.  The kernel page table is always active on every
929  * processor.
930  */
931 void
932 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
933 {
934         cpumask_t cpumask, other_cpus;
935
936         sched_pin();
937         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
938                 invlpg(va);
939                 smp_invlpg(va);
940         } else {
941                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
942                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
943                 if (pmap->pm_active & cpumask)
944                         invlpg(va);
945                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
946                         smp_masked_invlpg(pmap->pm_active & other_cpus, va);
947         }
948         sched_unpin();
949 }
950
951 void
952 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
953 {
954         cpumask_t cpumask, other_cpus;
955         vm_offset_t addr;
956
957         sched_pin();
958         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
959                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
960                         invlpg(addr);
961                 smp_invlpg_range(sva, eva);
962         } else {
963                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
964                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
965                 if (pmap->pm_active & cpumask)
966                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
967                                 invlpg(addr);
968                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
969                         smp_masked_invlpg_range(pmap->pm_active & other_cpus,
970                             sva, eva);
971         }
972         sched_unpin();
973 }
974
975 void
976 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
977 {
978         cpumask_t cpumask, other_cpus;
979
980         sched_pin();
981         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
982                 invltlb();
983                 smp_invltlb();
984         } else {
985                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
986                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
987                 if (pmap->pm_active & cpumask)
988                         invltlb();
989                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
990                         smp_masked_invltlb(pmap->pm_active & other_cpus);
991         }
992         sched_unpin();
993 }
994
995 void
996 pmap_invalidate_cache(void)
997 {
998
999         sched_pin();
1000         wbinvd();
1001         smp_cache_flush();
1002         sched_unpin();
1003 }
1004
1005 struct pde_action {
1006         cpumask_t store;        /* processor that updates the PDE */
1007         cpumask_t invalidate;   /* processors that invalidate their TLB */
1008         vm_offset_t va;
1009         pd_entry_t *pde;
1010         pd_entry_t newpde;
1011 };
1012
1013 static void
1014 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1015 {
1016         struct pde_action *act = arg;
1017         pd_entry_t *pde;
1018         pmap_t pmap;
1019
1020         if (act->store == PCPU_GET(cpumask))
1021                 /*
1022                  * Elsewhere, this operation requires allpmaps_lock for
1023                  * synchronization.  Here, it does not because it is being
1024                  * performed in the context of an all_cpus rendezvous.
1025                  */
1026                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1027                         pde = pmap_pde(pmap, act->va);
1028                         pde_store(pde, act->newpde);
1029                 }
1030 }
1031
1032 static void
1033 pmap_update_pde_user(void *arg)
1034 {
1035         struct pde_action *act = arg;
1036
1037         if (act->store == PCPU_GET(cpumask))
1038                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1039 }
1040
1041 static void
1042 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1043 {
1044         struct pde_action *act = arg;
1045
1046         if ((act->invalidate & PCPU_GET(cpumask)) != 0)
1047                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1048 }
1049
1050 /*
1051  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1052  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1053  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1054  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1055  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1056  * hardware error.
1057  */
1058 static void
1059 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1060 {
1061         struct pde_action act;
1062         cpumask_t active, cpumask;
1063
1064         sched_pin();
1065         cpumask = PCPU_GET(cpumask);
1066         if (pmap == kernel_pmap)
1067                 active = all_cpus;
1068         else
1069                 active = pmap->pm_active;
1070         if ((active & PCPU_GET(other_cpus)) != 0) {
1071                 act.store = cpumask;
1072                 act.invalidate = active;
1073                 act.va = va;
1074                 act.pde = pde;
1075                 act.newpde = newpde;
1076                 smp_rendezvous_cpus(cpumask | active,
1077                     smp_no_rendevous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1078                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1079                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1080         } else {
1081                 if (pmap == kernel_pmap)
1082                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1083                 else
1084                         pde_store(pde, newpde);
1085                 if ((active & cpumask) != 0)
1086                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1087         }
1088         sched_unpin();
1089 }
1090 #else /* !SMP */
1091 /*
1092  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1093  * We inline these within pmap.c for speed.
1094  */
1095 PMAP_INLINE void
1096 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1097 {
1098
1099         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
1100                 invlpg(va);
1101 }
1102
1103 PMAP_INLINE void
1104 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1105 {
1106         vm_offset_t addr;
1107
1108         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
1109                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1110                         invlpg(addr);
1111 }
1112
1113 PMAP_INLINE void
1114 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1115 {
1116
1117         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
1118                 invltlb();
1119 }
1120
1121 PMAP_INLINE void
1122 pmap_invalidate_cache(void)
1123 {
1124
1125         wbinvd();
1126 }
1127
1128 static void
1129 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1130 {
1131
1132         if (pmap == kernel_pmap)
1133                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1134         else
1135                 pde_store(pde, newpde);
1136         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
1137                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1138 }
1139 #endif /* !SMP */
1140
1141 void
1142 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1143 {
1144
1145         KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1146             ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1147         KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1148             ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1149
1150         if (cpu_feature & CPUID_SS)
1151                 ; /* If "Self Snoop" is supported, do nothing. */
1152         else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1153                  eva - sva < 2 * 1024 * 1024) {
1154
1155                 /*
1156                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the mfence
1157                  * instruction to insure that previous stores are
1158                  * included in the write-back.  The processor
1159                  * propagates flush to other processors in the cache
1160                  * coherence domain.
1161                  */
1162                 mfence();
1163                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1164                         clflush(sva);
1165                 mfence();
1166         } else {
1167
1168                 /*
1169                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1170                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1171                  * Globally invalidate cache.
1172                  */
1173                 pmap_invalidate_cache();
1174         }
1175 }
1176
1177 /*
1178  * Are we current address space or kernel?  N.B. We return FALSE when
1179  * a pmap's page table is in use because a kernel thread is borrowing
1180  * it.  The borrowed page table can change spontaneously, making any
1181  * dependence on its continued use subject to a race condition.
1182  */
1183 static __inline int
1184 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1185 {
1186
1187         return (pmap == kernel_pmap ||
1188                 (pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace) &&
1189             (pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] & PG_FRAME)));
1190 }
1191
1192 /*
1193  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1194  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1195  */
1196 pt_entry_t *
1197 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1198 {
1199         pd_entry_t newpf;
1200         pd_entry_t *pde;
1201
1202         pde = pmap_pde(pmap, va);
1203         if (*pde & PG_PS)
1204                 return (pde);
1205         if (*pde != 0) {
1206                 /* are we current address space or kernel? */
1207                 if (pmap_is_current(pmap))
1208                         return (vtopte(va));
1209                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1210                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1211                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1212                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1213                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1214                 }
1215                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1216         }
1217         return (0);
1218 }
1219
1220 /*
1221  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1222  * being NULL.
1223  */
1224 static __inline void
1225 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1226 {
1227
1228         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1229                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1230 }
1231
1232 static __inline void
1233 invlcaddr(void *caddr)
1234 {
1235
1236         invlpg((u_int)caddr);
1237 }
1238
1239 /*
1240  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1241  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1242  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1243  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1244  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1245  *
1246  * If the given pmap is not the current pmap, vm_page_queue_mtx
1247  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1248  */
1249 static pt_entry_t *
1250 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1251 {
1252         pd_entry_t newpf;
1253         pd_entry_t *pde;
1254
1255         pde = pmap_pde(pmap, va);
1256         if (*pde & PG_PS)
1257                 return (pde);
1258         if (*pde != 0) {
1259                 /* are we current address space or kernel? */
1260                 if (pmap_is_current(pmap))
1261                         return (vtopte(va));
1262                 mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1263                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1264                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1265                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1266                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1267 #ifdef SMP
1268                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1269 #endif
1270                         invlcaddr(PADDR1);
1271                         PMAP1changed++;
1272                 } else
1273 #ifdef SMP
1274                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1275                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1276                         invlcaddr(PADDR1);
1277                         PMAP1changedcpu++;
1278                 } else
1279 #endif
1280                         PMAP1unchanged++;
1281                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1282         }
1283         return (0);
1284 }
1285
1286 /*
1287  *      Routine:        pmap_extract
1288  *      Function:
1289  *              Extract the physical page address associated
1290  *              with the given map/virtual_address pair.
1291  */
1292 vm_paddr_t 
1293 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1294 {
1295         vm_paddr_t rtval;
1296         pt_entry_t *pte;
1297         pd_entry_t pde;
1298
1299         rtval = 0;
1300         PMAP_LOCK(pmap);
1301         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1302         if (pde != 0) {
1303                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1304                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1305                 else {
1306                         pte = pmap_pte(pmap, va);
1307                         rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1308                         pmap_pte_release(pte);
1309                 }
1310         }
1311         PMAP_UNLOCK(pmap);
1312         return (rtval);
1313 }
1314
1315 /*
1316  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1317  *      Function:
1318  *              Atomically extract and hold the physical page
1319  *              with the given pmap and virtual address pair
1320  *              if that mapping permits the given protection.
1321  */
1322 vm_page_t
1323 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1324 {
1325         pd_entry_t pde;
1326         pt_entry_t pte;
1327         vm_page_t m;
1328         vm_paddr_t pa;
1329
1330         pa = 0;
1331         m = NULL;
1332         PMAP_LOCK(pmap);
1333 retry:
1334         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1335         if (pde != 0) {
1336                 if (pde & PG_PS) {
1337                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1338                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde & PG_PS_FRAME) |
1339                                        (va & PDRMASK), &pa))
1340                                         goto retry;
1341                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1342                                     (va & PDRMASK));
1343                                 vm_page_hold(m);
1344                         }
1345                 } else {
1346                         sched_pin();
1347                         pte = *pmap_pte_quick(pmap, va);
1348                         if (pte != 0 &&
1349                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1350                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME, &pa))
1351                                         goto retry;
1352                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1353                                 vm_page_hold(m);
1354                         }
1355                         sched_unpin();
1356                 }
1357         }
1358         PA_UNLOCK_COND(pa);
1359         PMAP_UNLOCK(pmap);
1360         return (m);
1361 }
1362
1363 /***************************************************
1364  * Low level mapping routines.....
1365  ***************************************************/
1366
1367 /*
1368  * Add a wired page to the kva.
1369  * Note: not SMP coherent.
1370  *
1371  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1372  */
1373 PMAP_INLINE void 
1374 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1375 {
1376         pt_entry_t *pte;
1377
1378         pte = vtopte(va);
1379         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1380 }
1381
1382 static __inline void
1383 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1384 {
1385         pt_entry_t *pte;
1386
1387         pte = vtopte(va);
1388         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1389 }
1390
1391 /*
1392  * Remove a page from the kernel pagetables.
1393  * Note: not SMP coherent.
1394  *
1395  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1396  */
1397 PMAP_INLINE void
1398 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1399 {
1400         pt_entry_t *pte;
1401
1402         pte = vtopte(va);
1403         pte_clear(pte);
1404 }
1405
1406 /*
1407  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1408  *      virtual address space.
1409  *
1410  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1411  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1412  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1413  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1414  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1415  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1416  *      region.
1417  */
1418 vm_offset_t
1419 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1420 {
1421         vm_offset_t va, sva;
1422
1423         va = sva = *virt;
1424         while (start < end) {
1425                 pmap_kenter(va, start);
1426                 va += PAGE_SIZE;
1427                 start += PAGE_SIZE;
1428         }
1429         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1430         *virt = va;
1431         return (sva);
1432 }
1433
1434
1435 /*
1436  * Add a list of wired pages to the kva
1437  * this routine is only used for temporary
1438  * kernel mappings that do not need to have
1439  * page modification or references recorded.
1440  * Note that old mappings are simply written
1441  * over.  The page *must* be wired.
1442  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1443  */
1444 void
1445 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1446 {
1447         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1448         vm_page_t m;
1449
1450         oldpte = 0;
1451         pte = vtopte(sva);
1452         endpte = pte + count;
1453         while (pte < endpte) {
1454                 m = *ma++;
1455                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
1456                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1457                         oldpte |= *pte;
1458                         pte_store(pte, pa | pgeflag | PG_RW | PG_V);
1459                 }
1460                 pte++;
1461         }
1462         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1463                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1464                     PAGE_SIZE);
1465 }
1466
1467 /*
1468  * This routine tears out page mappings from the
1469  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1470  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1471  */
1472 void
1473 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1474 {
1475         vm_offset_t va;
1476
1477         va = sva;
1478         while (count-- > 0) {
1479                 pmap_kremove(va);
1480                 va += PAGE_SIZE;
1481         }
1482         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1483 }
1484
1485 /***************************************************
1486  * Page table page management routines.....
1487  ***************************************************/
1488 static __inline void
1489 pmap_free_zero_pages(vm_page_t free)
1490 {
1491         vm_page_t m;
1492
1493         while (free != NULL) {
1494                 m = free;
1495                 free = m->right;
1496                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1497                 vm_page_free_toq(m);
1498         }
1499 }
1500
1501 /*
1502  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1503  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1504  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1505  */
1506 static __inline void
1507 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, vm_page_t *free, boolean_t set_PG_ZERO)
1508 {
1509
1510         if (set_PG_ZERO)
1511                 m->flags |= PG_ZERO;
1512         else
1513                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1514         m->right = *free;
1515         *free = m;
1516 }
1517
1518 /*
1519  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1520  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1521  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1522  * ordered by this virtual address range.
1523  */
1524 static void
1525 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1526 {
1527         vm_page_t root;
1528
1529         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1530         root = pmap->pm_root;
1531         if (root == NULL) {
1532                 mpte->left = NULL;
1533                 mpte->right = NULL;
1534         } else {
1535                 root = vm_page_splay(mpte->pindex, root);
1536                 if (mpte->pindex < root->pindex) {
1537                         mpte->left = root->left;
1538                         mpte->right = root;
1539                         root->left = NULL;
1540                 } else if (mpte->pindex == root->pindex)
1541                         panic("pmap_insert_pt_page: pindex already inserted");
1542                 else {
1543                         mpte->right = root->right;
1544                         mpte->left = root;
1545                         root->right = NULL;
1546                 }
1547         }
1548         pmap->pm_root = mpte;
1549 }
1550
1551 /*
1552  * Looks for a page table page mapping the specified virtual address in the
1553  * specified pmap's collection of idle page table pages.  Returns NULL if there
1554  * is no page table page corresponding to the specified virtual address.
1555  */
1556 static vm_page_t
1557 pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1558 {
1559         vm_page_t mpte;
1560         vm_pindex_t pindex = va >> PDRSHIFT;
1561
1562         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1563         if ((mpte = pmap->pm_root) != NULL && mpte->pindex != pindex) {
1564                 mpte = vm_page_splay(pindex, mpte);
1565                 if ((pmap->pm_root = mpte)->pindex != pindex)
1566                         mpte = NULL;
1567         }
1568         return (mpte);
1569 }
1570
1571 /*
1572  * Removes the specified page table page from the specified pmap's collection
1573  * of idle page table pages.  The specified page table page must be a member of
1574  * the pmap's collection.
1575  */
1576 static void
1577 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1578 {
1579         vm_page_t root;
1580
1581         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1582         if (mpte != pmap->pm_root)
1583                 vm_page_splay(mpte->pindex, pmap->pm_root);
1584         if (mpte->left == NULL)
1585                 root = mpte->right;
1586         else {
1587                 root = vm_page_splay(mpte->pindex, mpte->left);
1588                 root->right = mpte->right;
1589         }
1590         pmap->pm_root = root;
1591 }
1592
1593 /*
1594  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
1595  * drops to zero, then it decrements the wire count.
1596  */
1597 static __inline int
1598 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free)
1599 {
1600
1601         --m->wire_count;
1602         if (m->wire_count == 0)
1603                 return (_pmap_unwire_pte_hold(pmap, m, free));
1604         else
1605                 return (0);
1606 }
1607
1608 static int 
1609 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free)
1610 {
1611         vm_offset_t pteva;
1612
1613         /*
1614          * unmap the page table page
1615          */
1616         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1617         --pmap->pm_stats.resident_count;
1618
1619         /*
1620          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1621          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1622          * down is begun.
1623          */
1624         atomic_subtract_rel_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1625
1626         /*
1627          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1628          * take effect immediately.
1629          */
1630         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1631         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1632
1633         /* 
1634          * Put page on a list so that it is released after
1635          * *ALL* TLB shootdown is done
1636          */
1637         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1638
1639         return (1);
1640 }
1641
1642 /*
1643  * After removing a page table entry, this routine is used to
1644  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1645  */
1646 static int
1647 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
1648 {
1649         pd_entry_t ptepde;
1650         vm_page_t mpte;
1651
1652         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1653                 return (0);
1654         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1655         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1656         return (pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, free));
1657 }
1658
1659 /*
1660  * Initialize the pmap for the swapper process.
1661  */
1662 void
1663 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1664 {
1665
1666         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1667         /*
1668          * Since the page table directory is shared with the kernel pmap,
1669          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
1670          * not need to be inserted into that list.
1671          */
1672         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1673 #ifdef PAE
1674         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1675 #endif
1676         pmap->pm_root = NULL;
1677         pmap->pm_active = 0;
1678         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1679         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1680         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1681 }
1682
1683 /*
1684  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1685  * such as one in a vmspace structure.
1686  */
1687 int
1688 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1689 {
1690         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1691         vm_paddr_t pa;
1692         static int color;
1693         int i;
1694
1695         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1696
1697         /*
1698          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1699          * page directory table.
1700          */
1701         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1702                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kmem_alloc_nofault(kernel_map,
1703                     NBPTD);
1704
1705                 if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1706                         PMAP_LOCK_DESTROY(pmap);
1707                         return (0);
1708                 }
1709 #ifdef PAE
1710                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1711                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1712                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1713                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1714                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1715                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1716 #endif
1717                 pmap->pm_root = NULL;
1718         }
1719         KASSERT(pmap->pm_root == NULL,
1720             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
1721
1722         /*
1723          * allocate the page directory page(s)
1724          */
1725         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
1726                 m = vm_page_alloc(NULL, color++,
1727                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
1728                     VM_ALLOC_ZERO);
1729                 if (m == NULL)
1730                         VM_WAIT;
1731                 else {
1732                         ptdpg[i++] = m;
1733                 }
1734         }
1735
1736         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1737
1738         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1739                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1740                         bzero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG), PAGE_SIZE);
1741         }
1742
1743         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1744         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1745         /* Copy the kernel page table directory entries. */
1746         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1747         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1748
1749         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1750         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1751                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]);
1752                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1753 #ifdef PAE
1754                 pmap->pm_pdpt[i] = pa | PG_V;
1755 #endif
1756         }
1757
1758         pmap->pm_active = 0;
1759         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1760         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1761
1762         return (1);
1763 }
1764
1765 /*
1766  * this routine is called if the page table page is not
1767  * mapped correctly.
1768  */
1769 static vm_page_t
1770 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex, int flags)
1771 {
1772         vm_paddr_t ptepa;
1773         vm_page_t m;
1774
1775         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1776             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1777             ("_pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1778
1779         /*
1780          * Allocate a page table page.
1781          */
1782         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1783             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1784                 if (flags & M_WAITOK) {
1785                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1786                         vm_page_unlock_queues();
1787                         VM_WAIT;
1788                         vm_page_lock_queues();
1789                         PMAP_LOCK(pmap);
1790                 }
1791
1792                 /*
1793                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1794                  * page may have been allocated.
1795                  */
1796                 return (NULL);
1797         }
1798         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1799                 pmap_zero_page(m);
1800
1801         /*
1802          * Map the pagetable page into the process address space, if
1803          * it isn't already there.
1804          */
1805
1806         pmap->pm_stats.resident_count++;
1807
1808         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1809         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1810                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1811
1812         return (m);
1813 }
1814
1815 static vm_page_t
1816 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags)
1817 {
1818         unsigned ptepindex;
1819         pd_entry_t ptepa;
1820         vm_page_t m;
1821
1822         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1823             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1824             ("pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1825
1826         /*
1827          * Calculate pagetable page index
1828          */
1829         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1830 retry:
1831         /*
1832          * Get the page directory entry
1833          */
1834         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1835
1836         /*
1837          * This supports switching from a 4MB page to a
1838          * normal 4K page.
1839          */
1840         if (ptepa & PG_PS) {
1841                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
1842                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1843         }
1844
1845         /*
1846          * If the page table page is mapped, we just increment the
1847          * hold count, and activate it.
1848          */
1849         if (ptepa) {
1850                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
1851                 m->wire_count++;
1852         } else {
1853                 /*
1854                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
1855                  * been deallocated. 
1856                  */
1857                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1858                 if (m == NULL && (flags & M_WAITOK))
1859                         goto retry;
1860         }
1861         return (m);
1862 }
1863
1864
1865 /***************************************************
1866 * Pmap allocation/deallocation routines.
1867  ***************************************************/
1868
1869 #ifdef SMP
1870 /*
1871  * Deal with a SMP shootdown of other users of the pmap that we are
1872  * trying to dispose of.  This can be a bit hairy.
1873  */
1874 static cpumask_t *lazymask;
1875 static u_int lazyptd;
1876 static volatile u_int lazywait;
1877
1878 void pmap_lazyfix_action(void);
1879
1880 void
1881 pmap_lazyfix_action(void)
1882 {
1883         cpumask_t mymask = PCPU_GET(cpumask);
1884
1885 #ifdef COUNT_IPIS
1886         (*ipi_lazypmap_counts[PCPU_GET(cpuid)])++;
1887 #endif
1888         if (rcr3() == lazyptd)
1889                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1890         atomic_clear_int(lazymask, mymask);
1891         atomic_store_rel_int(&lazywait, 1);
1892 }
1893
1894 static void
1895 pmap_lazyfix_self(cpumask_t mymask)
1896 {
1897
1898         if (rcr3() == lazyptd)
1899                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1900         atomic_clear_int(lazymask, mymask);
1901 }
1902
1903
1904 static void
1905 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1906 {
1907         cpumask_t mymask, mask;
1908         u_int spins;
1909
1910         while ((mask = pmap->pm_active) != 0) {
1911                 spins = 50000000;
1912                 mask = mask & -mask;    /* Find least significant set bit */
1913                 mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
1914 #ifdef PAE
1915                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdpt);
1916 #else
1917                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdir);
1918 #endif
1919                 mymask = PCPU_GET(cpumask);
1920                 if (mask == mymask) {
1921                         lazymask = &pmap->pm_active;
1922                         pmap_lazyfix_self(mymask);
1923                 } else {
1924                         atomic_store_rel_int((u_int *)&lazymask,
1925                             (u_int)&pmap->pm_active);
1926                         atomic_store_rel_int(&lazywait, 0);
1927                         ipi_selected(mask, IPI_LAZYPMAP);
1928                         while (lazywait == 0) {
1929                                 ia32_pause();
1930                                 if (--spins == 0)
1931                                         break;
1932                         }
1933                 }
1934                 mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
1935                 if (spins == 0)
1936                         printf("pmap_lazyfix: spun for 50000000\n");
1937         }
1938 }
1939
1940 #else   /* SMP */
1941
1942 /*
1943  * Cleaning up on uniprocessor is easy.  For various reasons, we're
1944  * unlikely to have to even execute this code, including the fact
1945  * that the cleanup is deferred until the parent does a wait(2), which
1946  * means that another userland process has run.
1947  */
1948 static void
1949 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1950 {
1951         u_int cr3;
1952
1953         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
1954         if (cr3 == rcr3()) {
1955                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1956                 pmap->pm_active &= ~(PCPU_GET(cpumask));
1957         }
1958 }
1959 #endif  /* SMP */
1960
1961 /*
1962  * Release any resources held by the given physical map.
1963  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1964  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1965  */
1966 void
1967 pmap_release(pmap_t pmap)
1968 {
1969         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1970         int i;
1971
1972         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
1973             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
1974             pmap->pm_stats.resident_count));
1975         KASSERT(pmap->pm_root == NULL,
1976             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
1977
1978         pmap_lazyfix(pmap);
1979         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1980         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
1981         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1982
1983         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1984                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] &
1985                     PG_FRAME);
1986
1987         bzero(pmap->pm_pdir + PTDPTDI, (nkpt + NPGPTD) *
1988             sizeof(*pmap->pm_pdir));
1989
1990         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
1991
1992         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1993                 m = ptdpg[i];
1994 #ifdef PAE
1995                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
1996                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
1997 #endif
1998                 m->wire_count--;
1999                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2000                 vm_page_free_zero(m);
2001         }
2002         PMAP_LOCK_DESTROY(pmap);
2003 }
2004 \f
2005 static int
2006 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2007 {
2008         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2009
2010         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2011 }
2012 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2013     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2014
2015 static int
2016 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2017 {
2018         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2019
2020         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2021 }
2022 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2023     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2024
2025 /*
2026  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2027  */
2028 void
2029 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2030 {
2031         vm_paddr_t ptppaddr;
2032         vm_page_t nkpg;
2033         pd_entry_t newpdir;
2034
2035         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2036         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2037         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2038                 addr = kernel_map->max_offset;
2039         while (kernel_vm_end < addr) {
2040                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2041                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2042                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2043                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2044                                 break;
2045                         }
2046                         continue;
2047                 }
2048
2049                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2050                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2051                     VM_ALLOC_ZERO);
2052                 if (nkpg == NULL)
2053                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2054
2055                 nkpt++;
2056
2057                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2058                         pmap_zero_page(nkpg);
2059                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2060                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2061                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = pgeflag | newpdir;
2062
2063                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2064                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2065                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2066                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2067                         break;
2068                 }
2069         }
2070 }
2071
2072
2073 /***************************************************
2074  * page management routines.
2075  ***************************************************/
2076
2077 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2078 CTASSERT(_NPCM == 11);
2079
2080 static __inline struct pv_chunk *
2081 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2082 {
2083
2084         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2085 }
2086
2087 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2088
2089 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2090 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2091
2092 static uint32_t pc_freemask[11] = {
2093         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2094         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2095         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2096         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2097 };
2098
2099 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2100         "Current number of pv entries");
2101
2102 #ifdef PV_STATS
2103 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2104
2105 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2106         "Current number of pv entry chunks");
2107 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2108         "Current number of pv entry chunks allocated");
2109 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2110         "Current number of pv entry chunks frees");
2111 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2112         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2113
2114 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2115 static int pv_entry_spare;
2116
2117 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2118         "Current number of pv entry frees");
2119 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2120         "Current number of pv entry allocs");
2121 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2122         "Current number of spare pv entries");
2123
2124 static int pmap_collect_inactive, pmap_collect_active;
2125
2126 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pmap_collect_inactive, CTLFLAG_RD, &pmap_collect_inactive, 0,
2127         "Current number times pmap_collect called on inactive queue");
2128 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pmap_collect_active, CTLFLAG_RD, &pmap_collect_active, 0,
2129         "Current number times pmap_collect called on active queue");
2130 #endif
2131
2132 /*
2133  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2134  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2135  * another pv entry chunk.  This is normally called to
2136  * unmap inactive pages, and if necessary, active pages.
2137  */
2138 static void
2139 pmap_collect(pmap_t locked_pmap, struct vpgqueues *vpq)
2140 {
2141         pd_entry_t *pde;
2142         pmap_t pmap;
2143         pt_entry_t *pte, tpte;
2144         pv_entry_t next_pv, pv;
2145         vm_offset_t va;
2146         vm_page_t m, free;
2147
2148         sched_pin();
2149         TAILQ_FOREACH(m, &vpq->pl, pageq) {
2150                 if (m->hold_count || m->busy)
2151                         continue;
2152                 TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &m->md.pv_list, pv_list, next_pv) {
2153                         va = pv->pv_va;
2154                         pmap = PV_PMAP(pv);
2155                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2156                         if (pmap > locked_pmap)
2157                                 PMAP_LOCK(pmap);
2158                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap))
2159                                 continue;
2160                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2161                         pde = pmap_pde(pmap, va);
2162                         KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_collect: found"
2163                             " a 4mpage in page %p's pv list", m));
2164                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
2165                         tpte = pte_load_clear(pte);
2166                         KASSERT((tpte & PG_W) == 0,
2167                             ("pmap_collect: wired pte %#jx", (uintmax_t)tpte));
2168                         if (tpte & PG_A)
2169                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2170                         if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2171                                 vm_page_dirty(m);
2172                         free = NULL;
2173                         pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2174                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2175                         pmap_free_zero_pages(free);
2176                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2177                         free_pv_entry(pmap, pv);
2178                         if (pmap != locked_pmap)
2179                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2180                 }
2181                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2182                     TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list))
2183                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2184         }
2185         sched_unpin();
2186 }
2187
2188
2189 /*
2190  * free the pv_entry back to the free list
2191  */
2192 static void
2193 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2194 {
2195         vm_page_t m;
2196         struct pv_chunk *pc;
2197         int idx, field, bit;
2198
2199         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2200         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2201         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2202         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2203         pv_entry_count--;
2204         pc = pv_to_chunk(pv);
2205         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2206         field = idx / 32;
2207         bit = idx % 32;
2208         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2209         /* move to head of list */
2210         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2211         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2212                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2213                         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2214                         return;
2215                 }
2216         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2217         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2218         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2219         /* entire chunk is free, return it */
2220         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2221         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2222         vm_page_unwire(m, 0);
2223         vm_page_free(m);
2224         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2225 }
2226
2227 /*
2228  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2229  * when needed.
2230  */
2231 static pv_entry_t
2232 get_pv_entry(pmap_t pmap, int try)
2233 {
2234         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2235         static struct timeval lastprint;
2236         static vm_pindex_t colour;
2237         struct vpgqueues *pq;
2238         int bit, field;
2239         pv_entry_t pv;
2240         struct pv_chunk *pc;
2241         vm_page_t m;
2242
2243         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2244         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2245         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2246         pv_entry_count++;
2247         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2248                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2249                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2250                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2251                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2252         pq = NULL;
2253 retry:
2254         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2255         if (pc != NULL) {
2256                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2257                         if (pc->pc_map[field]) {
2258                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2259                                 break;
2260                         }
2261                 }
2262                 if (field < _NPCM) {
2263                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2264                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2265                         /* If this was the last item, move it to tail */
2266                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2267                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2268                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2269                                         return (pv);    /* not full, return */
2270                                 }
2271                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2272                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2273                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2274                         return (pv);
2275                 }
2276         }
2277         /*
2278          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the page
2279          * queues lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2280          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2281          */
2282         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, colour, (pq ==
2283             &vm_page_queues[PQ_ACTIVE] ? VM_ALLOC_SYSTEM : VM_ALLOC_NORMAL) |
2284             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2285                 if (try) {
2286                         pv_entry_count--;
2287                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2288                         return (NULL);
2289                 }
2290                 /*
2291                  * Reclaim pv entries: At first, destroy mappings to
2292                  * inactive pages.  After that, if a pv chunk entry
2293                  * is still needed, destroy mappings to active pages.
2294                  */
2295                 if (pq == NULL) {
2296                         PV_STAT(pmap_collect_inactive++);
2297                         pq = &vm_page_queues[PQ_INACTIVE];
2298                 } else if (pq == &vm_page_queues[PQ_INACTIVE]) {
2299                         PV_STAT(pmap_collect_active++);
2300                         pq = &vm_page_queues[PQ_ACTIVE];
2301                 } else
2302                         panic("get_pv_entry: increase vm.pmap.shpgperproc");
2303                 pmap_collect(pmap, pq);
2304                 goto retry;
2305         }
2306         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2307         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2308         colour++;
2309         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2310         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2311         pc->pc_pmap = pmap;
2312         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2313         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2314                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2315         pv = &pc->pc_pventry[0];
2316         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2317         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2318         return (pv);
2319 }
2320
2321 static __inline pv_entry_t
2322 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2323 {
2324         pv_entry_t pv;
2325
2326         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2327         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
2328                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2329                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
2330                         break;
2331                 }
2332         }
2333         return (pv);
2334 }
2335
2336 static void
2337 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2338 {
2339         struct md_page *pvh;
2340         pv_entry_t pv;
2341         vm_offset_t va_last;
2342         vm_page_t m;
2343
2344         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2345         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2346             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2347
2348         /*
2349          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2350          * page's pv list.
2351          */
2352         pvh = pa_to_pvh(pa);
2353         va = trunc_4mpage(va);
2354         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2355         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2356         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2357         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2358         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2359         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2360         do {
2361                 m++;
2362                 KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0,
2363                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2364                 va += PAGE_SIZE;
2365                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2366         } while (va < va_last);
2367 }
2368
2369 static void
2370 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2371 {
2372         struct md_page *pvh;
2373         pv_entry_t pv;
2374         vm_offset_t va_last;
2375         vm_page_t m;
2376
2377         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2378         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2379             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2380
2381         /*
2382          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2383          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2384          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2385          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2386          * removes one of the mappings that is being promoted.
2387          */
2388         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2389         va = trunc_4mpage(va);
2390         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2391         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2392         pvh = pa_to_pvh(pa);
2393         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
2394         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2395         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2396         do {
2397                 m++;
2398                 va += PAGE_SIZE;
2399                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2400         } while (va < va_last);
2401 }
2402
2403 static void
2404 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2405 {
2406         pv_entry_t pv;
2407
2408         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2409         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2410         free_pv_entry(pmap, pv);
2411 }
2412
2413 static void
2414 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2415 {
2416         struct md_page *pvh;
2417
2418         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2419         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2420         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
2421                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2422                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2423                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2424         }
2425 }
2426
2427 /*
2428  * Create a pv entry for page at pa for
2429  * (pmap, va).
2430  */
2431 static void
2432 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2433 {
2434         pv_entry_t pv;
2435
2436         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2437         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2438         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2439         pv->pv_va = va;
2440         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2441 }
2442
2443 /*
2444  * Conditionally create a pv entry.
2445  */
2446 static boolean_t
2447 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2448 {
2449         pv_entry_t pv;
2450
2451         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2452         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2453         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2454             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2455                 pv->pv_va = va;
2456                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2457                 return (TRUE);
2458         } else
2459                 return (FALSE);
2460 }
2461
2462 /*
2463  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2464  */
2465 static boolean_t
2466 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2467 {
2468         struct md_page *pvh;
2469         pv_entry_t pv;
2470
2471         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2472         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2473             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2474                 pv->pv_va = va;
2475                 pvh = pa_to_pvh(pa);
2476                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
2477                 return (TRUE);
2478         } else
2479                 return (FALSE);
2480 }
2481
2482 /*
2483  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2484  */
2485 static void
2486 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2487 {
2488         pt_entry_t *pte;
2489
2490         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2491                 *pte = newpte;  
2492                 newpte += PAGE_SIZE;
2493         }
2494 }
2495
2496 /*
2497  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2498  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2499  */
2500 static boolean_t
2501 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2502 {
2503         pd_entry_t newpde, oldpde;
2504         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2505         vm_paddr_t mptepa;
2506         vm_page_t free, mpte;
2507
2508         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2509         oldpde = *pde;
2510         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2511             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2512         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va);
2513         if (mpte != NULL)
2514                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2515         else {
2516                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2517                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2518                     " is missing"));
2519
2520                 /*
2521                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2522                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2523                  * allocation of the new page table page fails.
2524                  */
2525                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2526                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2527                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2528                         free = NULL;
2529                         pmap_remove_pde(pmap, pde, trunc_4mpage(va), &free);
2530                         pmap_invalidate_page(pmap, trunc_4mpage(va));
2531                         pmap_free_zero_pages(free);
2532                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2533                             " in pmap %p", va, pmap);
2534                         return (FALSE);
2535                 }
2536                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2537                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2538         }
2539         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2540
2541         /*
2542          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2543          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2544          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2545          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2546          */
2547         if (va >= KERNBASE)
2548                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2549         else if (curthread->td_pinned > 0 && mtx_owned(&vm_page_queue_mtx)) {
2550                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2551                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2552 #ifdef SMP
2553                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2554 #endif
2555                         invlcaddr(PADDR1);
2556                         PMAP1changed++;
2557                 } else
2558 #ifdef SMP
2559                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2560                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2561                         invlcaddr(PADDR1);
2562                         PMAP1changedcpu++;
2563                 } else
2564 #endif
2565                         PMAP1unchanged++;
2566                 firstpte = PADDR1;
2567         } else {
2568                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2569                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2570                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2571                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2572                 }
2573                 firstpte = PADDR2;
2574         }
2575         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2576         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2577             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2578         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2579             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2580         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2581         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2582                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2583
2584         /*
2585          * If the page table page is new, initialize it.
2586          */
2587         if (mpte->wire_count == 1) {
2588                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2589                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2590         }
2591         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2592             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2593             " addresses"));
2594
2595         /*
2596          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2597          * entries.
2598          */ 
2599         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2600                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2601         
2602         /*
2603          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2604          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2605          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2606          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2607          * the read above and the store below. 
2608          */
2609         if (workaround_erratum383)
2610                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2611         else if (pmap == kernel_pmap)
2612                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2613         else
2614                 pde_store(pde, newpde); 
2615         if (firstpte == PADDR2)
2616                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2617
2618         /*
2619          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2620          */
2621         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2622
2623         /*
2624          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2625          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2626          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2627          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2628          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2629          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2630          * the 2mpage to referencing the page table page.
2631          */
2632         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2633                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2634
2635         pmap_pde_demotions++;
2636         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2637             " in pmap %p", va, pmap);
2638         return (TRUE);
2639 }
2640
2641 /*
2642  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2643  */
2644 static void
2645 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2646     vm_page_t *free)
2647 {
2648         struct md_page *pvh;
2649         pd_entry_t oldpde;
2650         vm_offset_t eva, va;
2651         vm_page_t m, mpte;
2652
2653         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2654         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2655             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2656         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2657         if (oldpde & PG_W)
2658                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2659
2660         /*
2661          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2662          * PG_G.
2663          */
2664         if (oldpde & PG_G)
2665                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sva);
2666         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2667         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2668                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2669                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2670                 eva = sva + NBPDR;
2671                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2672                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2673                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2674                                 vm_page_dirty(m);
2675                         if (oldpde & PG_A)
2676                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2677                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2678                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2679                                 vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2680                 }
2681         }
2682         if (pmap == kernel_pmap) {
2683                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pdq, sva))
2684                         panic("pmap_remove_pde: failed demotion");
2685         } else {
2686                 mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, sva);
2687                 if (mpte != NULL) {
2688                         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2689                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2690                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2691                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2692                         mpte->wire_count = 0;
2693                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2694                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2695                 }
2696         }
2697 }
2698
2699 /*
2700  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2701  */
2702 static int
2703 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
2704 {
2705         pt_entry_t oldpte;
2706         vm_page_t m;
2707
2708         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2709         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2710         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2711         if (oldpte & PG_W)
2712                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2713         /*
2714          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2715          * PG_G.
2716          */
2717         if (oldpte & PG_G)
2718                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2719         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2720         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2721                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2722                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2723                         vm_page_dirty(m);
2724                 if (oldpte & PG_A)
2725                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2726                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2727         }
2728         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2729 }
2730
2731 /*
2732  * Remove a single page from a process address space
2733  */
2734 static void
2735 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
2736 {
2737         pt_entry_t *pte;
2738
2739         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2740         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2741         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2742         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
2743                 return;
2744         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2745         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2746 }
2747
2748 /*
2749  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2750  *
2751  *      It is assumed that the start and end are properly
2752  *      rounded to the page size.
2753  */
2754 void
2755 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2756 {
2757         vm_offset_t pdnxt;
2758         pd_entry_t ptpaddr;
2759         pt_entry_t *pte;
2760         vm_page_t free = NULL;
2761         int anyvalid;
2762
2763         /*
2764          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2765          */
2766         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2767                 return;
2768
2769         anyvalid = 0;
2770
2771         vm_page_lock_queues();
2772         sched_pin();
2773         PMAP_LOCK(pmap);
2774
2775         /*
2776          * special handling of removing one page.  a very
2777          * common operation and easy to short circuit some
2778          * code.
2779          */
2780         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
2781             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2782                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
2783                 goto out;
2784         }
2785
2786         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2787                 unsigned pdirindex;
2788
2789                 /*
2790                  * Calculate index for next page table.
2791                  */
2792                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2793                 if (pdnxt < sva)
2794                         pdnxt = eva;
2795                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2796                         break;
2797
2798                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2799                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2800
2801                 /*
2802                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2803                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2804                  */
2805                 if (ptpaddr == 0)
2806                         continue;
2807
2808                 /*
2809                  * Check for large page.
2810                  */
2811                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2812                         /*
2813                          * Are we removing the entire large page?  If not,
2814                          * demote the mapping and fall through.
2815                          */
2816                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
2817                                 /*
2818                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
2819                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
2820                                  */
2821                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
2822                                         anyvalid = 1;
2823                                 pmap_remove_pde(pmap,
2824                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
2825                                 continue;
2826                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
2827                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
2828                                 /* The large page mapping was destroyed. */
2829                                 continue;
2830                         }
2831                 }
2832
2833                 /*
2834                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2835                  * by the current page table page, or to the end of the
2836                  * range being removed.
2837                  */
2838                 if (pdnxt > eva)
2839                         pdnxt = eva;
2840
2841                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
2842                     sva += PAGE_SIZE) {
2843                         if (*pte == 0)
2844                                 continue;
2845
2846                         /*
2847                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
2848                          * by pmap_remove_pte().
2849                          */
2850                         if ((*pte & PG_G) == 0)
2851                                 anyvalid = 1;
2852                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
2853                                 break;
2854                 }
2855         }
2856 out:
2857         sched_unpin();
2858         if (anyvalid)
2859                 pmap_invalidate_all(pmap);
2860         vm_page_unlock_queues();
2861         PMAP_UNLOCK(pmap);
2862         pmap_free_zero_pages(free);
2863 }
2864
2865 /*
2866  *      Routine:        pmap_remove_all
2867  *      Function:
2868  *              Removes this physical page from
2869  *              all physical maps in which it resides.
2870  *              Reflects back modify bits to the pager.
2871  *
2872  *      Notes:
2873  *              Original versions of this routine were very
2874  *              inefficient because they iteratively called
2875  *              pmap_remove (slow...)
2876  */
2877
2878 void
2879 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2880 {
2881         struct md_page *pvh;
2882         pv_entry_t pv;
2883         pmap_t pmap;
2884         pt_entry_t *pte, tpte;
2885         pd_entry_t *pde;
2886         vm_offset_t va;
2887         vm_page_t free;
2888
2889         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0,
2890             ("pmap_remove_all: page %p is fictitious", m));
2891         free = NULL;
2892         vm_page_lock_queues();
2893         sched_pin();
2894         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2895         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
2896                 va = pv->pv_va;
2897                 pmap = PV_PMAP(pv);
2898                 PMAP_LOCK(pmap);
2899                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2900                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
2901                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2902         }
2903         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2904                 pmap = PV_PMAP(pv);
2905                 PMAP_LOCK(pmap);
2906                 pmap->pm_stats.resident_count--;
2907                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
2908                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
2909                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
2910                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
2911                 tpte = pte_load_clear(pte);
2912                 if (tpte & PG_W)
2913                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2914                 if (tpte & PG_A)
2915                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2916
2917                 /*
2918                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2919                  */
2920                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2921                         vm_page_dirty(m);
2922                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
2923                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
2924                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2925                 free_pv_entry(pmap, pv);
2926                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2927         }
2928         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2929         sched_unpin();
2930         vm_page_unlock_queues();
2931         pmap_free_zero_pages(free);
2932 }
2933
2934 /*
2935  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
2936  */
2937 static boolean_t
2938 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
2939 {
2940         pd_entry_t newpde, oldpde;
2941         vm_offset_t eva, va;
2942         vm_page_t m;
2943         boolean_t anychanged;
2944
2945         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2946         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2947             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2948         anychanged = FALSE;
2949 retry:
2950         oldpde = newpde = *pde;
2951         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2952                 eva = sva + NBPDR;
2953                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2954                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
2955                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2956                                 vm_page_dirty(m);
2957         }
2958         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
2959                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
2960 #ifdef PAE
2961         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
2962                 newpde |= pg_nx;
2963 #endif
2964         if (newpde != oldpde) {
2965                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde))
2966                         goto retry;
2967                 if (oldpde & PG_G)
2968                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
2969                 else
2970                         anychanged = TRUE;
2971         }
2972         return (anychanged);
2973 }
2974
2975 /*
2976  *      Set the physical protection on the
2977  *      specified range of this map as requested.
2978  */
2979 void
2980 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2981 {
2982         vm_offset_t pdnxt;
2983         pd_entry_t ptpaddr;
2984         pt_entry_t *pte;
2985         int anychanged;
2986
2987         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2988                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2989                 return;
2990         }
2991
2992 #ifdef PAE
2993         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
2994             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
2995                 return;
2996 #else
2997         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2998                 return;
2999 #endif
3000
3001         anychanged = 0;
3002
3003         vm_page_lock_queues();
3004         sched_pin();
3005         PMAP_LOCK(pmap);
3006         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3007                 pt_entry_t obits, pbits;
3008                 unsigned pdirindex;
3009
3010                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3011                 if (pdnxt < sva)
3012                         pdnxt = eva;
3013
3014                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3015                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3016
3017                 /*
3018                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3019                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3020                  */
3021                 if (ptpaddr == 0)
3022                         continue;
3023
3024                 /*
3025                  * Check for large page.
3026                  */
3027                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3028                         /*
3029                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3030                          * demote the mapping and fall through.
3031                          */
3032                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3033                                 /*
3034                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3035                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3036                                  */
3037                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3038                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3039                                         anychanged = 1;
3040                                 continue;
3041                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
3042                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3043                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3044                                 continue;
3045                         }
3046                 }
3047
3048                 if (pdnxt > eva)
3049                         pdnxt = eva;
3050
3051                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3052                     sva += PAGE_SIZE) {
3053                         vm_page_t m;
3054
3055 retry:
3056                         /*
3057                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3058                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3059                          * significant 32 bits.
3060                          */
3061                         obits = pbits = *pte;
3062                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3063                                 continue;
3064
3065                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3066                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3067                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3068                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3069                                         vm_page_dirty(m);
3070                                 }
3071                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3072                         }
3073 #ifdef PAE
3074                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3075                                 pbits |= pg_nx;
3076 #endif
3077
3078                         if (pbits != obits) {
3079 #ifdef PAE
3080                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3081                                         goto retry;
3082 #else
3083                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3084                                     pbits))
3085                                         goto retry;
3086 #endif
3087                                 if (obits & PG_G)
3088                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3089                                 else
3090                                         anychanged = 1;
3091                         }
3092                 }
3093         }
3094         sched_unpin();
3095         if (anychanged)
3096                 pmap_invalidate_all(pmap);
3097         vm_page_unlock_queues();
3098         PMAP_UNLOCK(pmap);
3099 }
3100
3101 /*
3102  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3103  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3104  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3105  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3106  * mappings must have identical characteristics.
3107  *
3108  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3109  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3110  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3111  * pmap.
3112  */
3113 static void
3114 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3115 {
3116         pd_entry_t newpde;
3117         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3118         vm_offset_t oldpteva;
3119         vm_page_t mpte;
3120
3121         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3122
3123         /*
3124          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3125          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3126          * within a 2- or 4MB page.
3127          */
3128         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3129 setpde:
3130         newpde = *firstpte;
3131         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3132                 pmap_pde_p_failures++;
3133                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3134                     " in pmap %p", va, pmap);
3135                 return;
3136         }
3137         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3138                 pmap_pde_p_failures++;
3139                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3140                     " in pmap %p", va, pmap);
3141                 return;
3142         }
3143         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3144                 /*
3145                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3146                  * a TLB invalidation.
3147                  */
3148                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3149                     ~PG_RW))  
3150                         goto setpde;
3151                 newpde &= ~PG_RW;
3152         }
3153
3154         /* 
3155          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3156          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3157          * characteristics to the first PTE.
3158          */
3159         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3160         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3161 setpte:
3162                 oldpte = *pte;
3163                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3164                         pmap_pde_p_failures++;
3165                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3166                             " in pmap %p", va, pmap);
3167                         return;
3168                 }
3169                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3170                         /*
3171                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3172                          * without a TLB invalidation.
3173                          */
3174                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3175                             oldpte & ~PG_RW))
3176                                 goto setpte;
3177                         oldpte &= ~PG_RW;
3178                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3179                             (va & ~PDRMASK);
3180                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3181                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3182                 }
3183                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3184                         pmap_pde_p_failures++;
3185                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3186                             " in pmap %p", va, pmap);
3187                         return;
3188                 }
3189                 pa -= PAGE_SIZE;
3190         }
3191
3192         /*
3193          * Save the page table page in its current state until the PDE
3194          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3195          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3196          */
3197         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3198         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3199             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3200             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3201         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3202             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3203         pmap_insert_pt_page(pmap, mpte);
3204
3205         /*
3206          * Promote the pv entries.
3207          */
3208         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3209                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3210
3211         /*
3212          * Propagate the PAT index to its proper position.
3213          */
3214         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3215                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3216
3217         /*
3218          * Map the superpage.
3219          */
3220         if (workaround_erratum383)
3221                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3222         else if (pmap == kernel_pmap)
3223                 pmap_kenter_pde(va, PG_PS | newpde);
3224         else
3225                 pde_store(pde, PG_PS | newpde);
3226
3227         pmap_pde_promotions++;
3228         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3229             " in pmap %p", va, pmap);
3230 }
3231
3232 /*
3233  *      Insert the given physical page (p) at
3234  *      the specified virtual address (v) in the
3235  *      target physical map with the protection requested.
3236  *
3237  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3238  *      that the related pte can not be reclaimed.
3239  *
3240  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3241  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3242  *      insert this page into the given map NOW.
3243  */
3244 void
3245 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t access, vm_page_t m,
3246     vm_prot_t prot, boolean_t wired)
3247 {
3248         pd_entry_t *pde;
3249         pt_entry_t *pte;
3250         pt_entry_t newpte, origpte;
3251         pv_entry_t pv;
3252         vm_paddr_t opa, pa;
3253         vm_page_t mpte, om;
3254         boolean_t invlva;
3255
3256         va = trunc_page(va);
3257         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
3258         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
3259             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)",
3260             va));
3261         KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) != 0 ||
3262             (m->oflags & VPO_BUSY) != 0,
3263             ("pmap_enter: page %p is not busy", m));
3264
3265         mpte = NULL;
3266
3267         vm_page_lock_queues();
3268         PMAP_LOCK(pmap);
3269         sched_pin();
3270
3271         /*
3272          * In the case that a page table page is not
3273          * resident, we are creating it here.
3274          */
3275         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3276                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, M_WAITOK);
3277         }
3278
3279         pde = pmap_pde(pmap, va);
3280         if ((*pde & PG_PS) != 0)
3281                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
3282         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3283
3284         /*
3285          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
3286          */
3287         if (pte == NULL) {
3288                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3289                         (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3290         }
3291
3292         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3293         om = NULL;
3294         origpte = *pte;
3295         opa = origpte & PG_FRAME;
3296
3297         /*
3298          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3299          */
3300         if (origpte && (opa == pa)) {
3301                 /*
3302                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3303                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3304                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3305                  * the PT page will be also.
3306                  */
3307                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
3308                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3309                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
3310                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3311
3312                 /*
3313                  * Remove extra pte reference
3314                  */
3315                 if (mpte)
3316                         mpte->wire_count--;
3317
3318                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3319                         om = m;
3320                         pa |= PG_MANAGED;
3321                 }
3322                 goto validate;
3323         } 
3324
3325         pv = NULL;
3326
3327         /*
3328          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3329          * handle validating new mapping.
3330          */
3331         if (opa) {
3332                 if (origpte & PG_W)
3333                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3334                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3335                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3336                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3337                 }
3338                 if (mpte != NULL) {
3339                         mpte->wire_count--;
3340                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3341                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3342                              " va: 0x%x", va));
3343                 }
3344         } else
3345                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3346
3347         /*
3348          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3349          */
3350         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0) {
3351                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3352                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3353                 if (pv == NULL)
3354                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3355                 pv->pv_va = va;
3356                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3357                 pa |= PG_MANAGED;
3358         } else if (pv != NULL)
3359                 free_pv_entry(pmap, pv);
3360
3361         /*
3362          * Increment counters
3363          */
3364         if (wired)
3365                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3366
3367 validate:
3368         /*
3369          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3370          */
3371         newpte = (pt_entry_t)(pa | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0) | PG_V);
3372         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
3373                 newpte |= PG_RW;
3374                 if ((newpte & PG_MANAGED) != 0)
3375                         vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
3376         }
3377 #ifdef PAE
3378         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3379                 newpte |= pg_nx;
3380 #endif
3381         if (wired)
3382                 newpte |= PG_W;
3383         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3384                 newpte |= PG_U;
3385         if (pmap == kernel_pmap)
3386                 newpte |= pgeflag;
3387
3388         /*
3389          * if the mapping or permission bits are different, we need
3390          * to update the pte.
3391          */
3392         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
3393                 newpte |= PG_A;
3394                 if ((access & VM_PROT_WRITE) != 0)
3395                         newpte |= PG_M;
3396                 if (origpte & PG_V) {
3397                         invlva = FALSE;
3398                         origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3399                         if (origpte & PG_A) {
3400                                 if (origpte & PG_MANAGED)
3401                                         vm_page_flag_set(om, PG_REFERENCED);
3402                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
3403                                         invlva = TRUE;
3404 #ifdef PAE
3405                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
3406                                     (newpte & PG_NX) != 0)
3407                                         invlva = TRUE;
3408 #endif
3409                         }
3410                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3411                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3412                                         vm_page_dirty(om);
3413                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3414                                         invlva = TRUE;
3415                         }
3416                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3417                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3418                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list))
3419                                 vm_page_flag_clear(om, PG_WRITEABLE);
3420                         if (invlva)
3421                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3422                 } else
3423                         pte_store(pte, newpte);
3424         }
3425
3426         /*
3427          * If both the page table page and the reservation are fully
3428          * populated, then attempt promotion.
3429          */
3430         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3431             pg_ps_enabled && vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3432                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3433
3434         sched_unpin();
3435         vm_page_unlock_queues();
3436         PMAP_UNLOCK(pmap);
3437 }
3438
3439 /*
3440  * Tries to create a 2- or 4MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
3441  * FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
3442  * blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
3443  * (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry. 
3444  */
3445 static boolean_t
3446 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3447 {
3448         pd_entry_t *pde, newpde;
3449
3450         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3451         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3452         pde = pmap_pde(pmap, va);
3453         if (*pde != 0) {
3454                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3455                     " in pmap %p", va, pmap);
3456                 return (FALSE);
3457         }
3458         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3459             PG_PS | PG_V;
3460         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0) {
3461                 newpde |= PG_MANAGED;
3462
3463                 /*
3464                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3465                  */
3466                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
3467                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3468                             " in pmap %p", va, pmap);
3469                         return (FALSE);
3470                 }
3471         }
3472 #ifdef PAE
3473         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3474                 newpde |= pg_nx;
3475 #endif
3476         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3477                 newpde |= PG_U;
3478
3479         /*
3480          * Increment counters.
3481          */
3482         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3483
3484         /*
3485          * Map the superpage.
3486          */
3487         pde_store(pde, newpde);
3488
3489         pmap_pde_mappings++;
3490         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3491             " in pmap %p", va, pmap);
3492         return (TRUE);
3493 }
3494
3495 /*
3496  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3497  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3498  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3499  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3500  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3501  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3502  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3503  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3504  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3505  * corresponding offset from m_start are mapped.
3506  */
3507 void
3508 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3509     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3510 {
3511         vm_offset_t va;
3512         vm_page_t m, mpte;
3513         vm_pindex_t diff, psize;
3514
3515         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m_start->object, MA_OWNED);
3516         psize = atop(end - start);
3517         mpte = NULL;
3518         m = m_start;
3519         vm_page_lock_queues();
3520         PMAP_LOCK(pmap);
3521         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3522                 va = start + ptoa(diff);
3523                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3524                     (VM_PAGE_TO_PHYS(m) & PDRMASK) == 0 &&
3525                     pg_ps_enabled && vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0 &&
3526                     pmap_enter_pde(pmap, va, m, prot))
3527                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3528                 else
3529                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3530                             mpte);
3531                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3532         }
3533         vm_page_unlock_queues();
3534         PMAP_UNLOCK(pmap);
3535 }
3536
3537 /*
3538  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3539  * 1. Current pmap & pmap exists.
3540  * 2. Not wired.
3541  * 3. Read access.
3542  * 4. No page table pages.
3543  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3544  */
3545
3546 void
3547 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3548 {
3549
3550         vm_page_lock_queues();
3551         PMAP_LOCK(pmap);
3552         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
3553         vm_page_unlock_queues();
3554         PMAP_UNLOCK(pmap);
3555 }
3556
3557 static vm_page_t
3558 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3559     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
3560 {
3561         pt_entry_t *pte;
3562         vm_paddr_t pa;
3563         vm_page_t free;
3564
3565         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3566             (m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) != 0,
3567             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3568         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3569         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3570
3571         /*
3572          * In the case that a page table page is not
3573          * resident, we are creating it here.
3574          */
3575         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3576                 unsigned ptepindex;
3577                 pd_entry_t ptepa;
3578
3579                 /*
3580                  * Calculate pagetable page index
3581                  */
3582                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
3583                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
3584                         mpte->wire_count++;
3585                 } else {
3586                         /*
3587                          * Get the page directory entry
3588                          */
3589                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
3590
3591                         /*
3592                          * If the page table page is mapped, we just increment
3593                          * the hold count, and activate it.
3594                          */
3595                         if (ptepa) {
3596                                 if (ptepa & PG_PS)
3597                                         return (NULL);
3598                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
3599                                 mpte->wire_count++;
3600                         } else {
3601                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3602                                     M_NOWAIT);
3603                                 if (mpte == NULL)
3604                                         return (mpte);
3605                         }
3606                 }
3607         } else {
3608                 mpte = NULL;
3609         }
3610
3611         /*
3612          * This call to vtopte makes the assumption that we are
3613          * entering the page into the current pmap.  In order to support
3614          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
3615          * But that isn't as quick as vtopte.
3616          */
3617         pte = vtopte(va);
3618         if (*pte) {
3619                 if (mpte != NULL) {
3620                         mpte->wire_count--;
3621                         mpte = NULL;
3622                 }
3623                 return (mpte);
3624         }
3625
3626         /*
3627          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3628          */
3629         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0 &&
3630             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3631                 if (mpte != NULL) {
3632                         free = NULL;
3633                         if (pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, &free)) {
3634                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3635                                 pmap_free_zero_pages(free);
3636                         }
3637                         
3638                         mpte = NULL;
3639                 }
3640                 return (mpte);
3641         }
3642
3643         /*
3644          * Increment counters
3645          */
3646         pmap->pm_stats.resident_count++;
3647
3648         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3649 #ifdef PAE
3650         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3651                 pa |= pg_nx;
3652 #endif
3653
3654         /*
3655          * Now validate mapping with RO protection
3656          */
3657         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
3658                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3659         else
3660                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3661         return (mpte);
3662 }
3663
3664 /*
3665  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3666  * to be used for panic dumps.
3667  */
3668 void *
3669 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3670 {
3671         vm_offset_t va;
3672
3673         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3674         pmap_kenter(va, pa);
3675         invlpg(va);
3676         return ((void *)crashdumpmap);
3677 }
3678
3679 /*
3680  * This code maps large physical mmap regions into the
3681  * processor address space.  Note that some shortcuts
3682  * are taken, but the code works.
3683  */
3684 void
3685 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3686     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3687 {
3688         pd_entry_t *pde;
3689         vm_paddr_t pa, ptepa;
3690         vm_page_t p;
3691         int pat_mode;
3692
3693         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
3694         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3695             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3696         if (pseflag && 
3697             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
3698                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
3699                         return;
3700                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3701                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3702                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3703                 pat_mode = p->md.pat_mode;
3704
3705                 /*
3706                  * Abort the mapping if the first page is not physically
3707                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
3708                  */
3709                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3710                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3711                         return;
3712
3713                 /*
3714                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
3715                  * the pages are not physically contiguous or have differing
3716                  * memory attributes.
3717                  */
3718                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3719                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
3720                     pa += PAGE_SIZE) {
3721                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3722                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3723                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
3724                             pat_mode != p->md.pat_mode)
3725                                 return;
3726                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3727                 }
3728
3729                 /*
3730                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
3731                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
3732                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
3733                  */
3734                 PMAP_LOCK(pmap);
3735                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
3736                     size; pa += NBPDR) {
3737                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3738                         if (*pde == 0) {
3739                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
3740                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
3741                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
3742                                     PAGE_SIZE;
3743                                 pmap_pde_mappings++;
3744                         }
3745                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
3746                         addr += NBPDR;
3747                 }
3748                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3749         }
3750 }
3751
3752 /*
3753  *      Routine:        pmap_change_wiring
3754  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
3755  *                      pair.
3756  *      In/out conditions:
3757  *                      The mapping must already exist in the pmap.
3758  */
3759 void
3760 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
3761 {
3762         pd_entry_t *pde;
3763         pt_entry_t *pte;
3764         boolean_t are_queues_locked;
3765
3766         are_queues_locked = FALSE;
3767 retry:
3768         PMAP_LOCK(pmap);
3769         pde = pmap_pde(pmap, va);
3770         if ((*pde & PG_PS) != 0) {
3771                 if (!wired != ((*pde & PG_W) == 0)) {
3772                         if (!are_queues_locked) {
3773                                 are_queues_locked = TRUE;
3774                                 if (!mtx_trylock(&vm_page_queue_mtx)) {
3775                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3776                                         vm_page_lock_queues();
3777                                         goto retry;
3778                                 }
3779                         }
3780                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, va))
3781                                 panic("pmap_change_wiring: demotion failed");
3782                 } else
3783                         goto out;
3784         }
3785         pte = pmap_pte(pmap, va);
3786
3787         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
3788                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3789         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
3790                 pmap->pm_stats.wired_count--;
3791
3792         /*
3793          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
3794          * invalidate TLB.
3795          */
3796         pmap_pte_set_w(pte, wired);
3797         pmap_pte_release(pte);
3798 out:
3799         if (are_queues_locked)
3800                 vm_page_unlock_queues();
3801         PMAP_UNLOCK(pmap);
3802 }
3803
3804
3805
3806 /*
3807  *      Copy the range specified by src_addr/len
3808  *      from the source map to the range dst_addr/len
3809  *      in the destination map.
3810  *
3811  *      This routine is only advisory and need not do anything.
3812  */
3813
3814 void
3815 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
3816     vm_offset_t src_addr)
3817 {
3818         vm_page_t   free;
3819         vm_offset_t addr;
3820         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
3821         vm_offset_t pdnxt;
3822
3823         if (dst_addr != src_addr)
3824                 return;
3825
3826         if (!pmap_is_current(src_pmap))
3827                 return;
3828
3829         vm_page_lock_queues();
3830         if (dst_pmap < src_pmap) {
3831                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
3832                 PMAP_LOCK(src_pmap);
3833         } else {
3834                 PMAP_LOCK(src_pmap);
3835                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
3836         }
3837         sched_pin();
3838         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
3839                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
3840                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
3841                 pd_entry_t srcptepaddr;
3842                 unsigned ptepindex;
3843
3844                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
3845                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
3846
3847                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
3848                 if (pdnxt < addr)
3849                         pdnxt = end_addr;
3850                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
3851
3852                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
3853                 if (srcptepaddr == 0)
3854                         continue;
3855                         
3856                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
3857                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
3858                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
3859                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr &
3860                             PG_PS_FRAME))) {
3861                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
3862                                     ~PG_W;
3863                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
3864                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
3865                         }
3866                         continue;
3867                 }
3868
3869                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
3870                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
3871                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
3872
3873                 if (pdnxt > end_addr)
3874                         pdnxt = end_addr;
3875
3876                 src_pte = vtopte(addr);
3877                 while (addr < pdnxt) {
3878                         pt_entry_t ptetemp;
3879                         ptetemp = *src_pte;
3880                         /*
3881                          * we only virtual copy managed pages
3882                          */
3883                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
3884                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
3885                                     M_NOWAIT);
3886                                 if (dstmpte == NULL)
3887                                         goto out;
3888                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
3889                                 if (*dst_pte == 0 &&
3890                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
3891                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
3892                                         /*
3893                                          * Clear the wired, modified, and
3894                                          * accessed (referenced) bits
3895                                          * during the copy.
3896                                          */
3897                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
3898                                             PG_A);
3899                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
3900                                 } else {
3901                                         free = NULL;
3902                                         if (pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap,
3903                                             dstmpte, &free)) {
3904                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
3905                                                     addr);
3906                                                 pmap_free_zero_pages(free);
3907                                         }
3908                                         goto out;
3909                                 }
3910                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
3911                                         break;
3912                         }
3913                         addr += PAGE_SIZE;
3914                         src_pte++;
3915                 }
3916         }
3917 out:
3918         sched_unpin();
3919         vm_page_unlock_queues();
3920         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
3921         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
3922 }       
3923
3924 static __inline void
3925 pagezero(void *page)
3926 {
3927 #if defined(I686_CPU)
3928         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
3929 #if defined(CPU_ENABLE_SSE)
3930                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
3931                         sse2_pagezero(page);
3932                 else
3933 #endif
3934                         i686_pagezero(page);
3935         } else
3936 #endif
3937                 bzero(page, PAGE_SIZE);
3938 }
3939
3940 /*
3941  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping 
3942  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3943  */
3944 void
3945 pmap_zero_page(vm_page_t m)
3946 {
3947         struct sysmaps *sysmaps;
3948
3949         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
3950         mtx_lock(&sysmaps->lock);
3951         if (*sysmaps->CMAP2)
3952                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
3953         sched_pin();
3954         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
3955             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3956         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
3957         pagezero(sysmaps->CADDR2);
3958         *sysmaps->CMAP2 = 0;
3959         sched_unpin();
3960         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
3961 }
3962
3963 /*
3964  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
3965  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3966  *
3967  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
3968  */
3969 void
3970 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
3971 {
3972         struct sysmaps *sysmaps;
3973
3974         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
3975         mtx_lock(&sysmaps->lock);
3976         if (*sysmaps->CMAP2)
3977                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
3978         sched_pin();
3979         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
3980             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3981         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
3982         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
3983                 pagezero(sysmaps->CADDR2);
3984         else
3985                 bzero((char *)sysmaps->CADDR2 + off, size);
3986         *sysmaps->CMAP2 = 0;
3987         sched_unpin();
3988         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
3989 }
3990
3991 /*
3992  *      pmap_zero_page_idle zeros the specified hardware page by mapping 
3993  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.  This
3994  *      is intended to be called from the vm_pagezero process only and
3995  *      outside of Giant.
3996  */
3997 void
3998 pmap_zero_page_idle(vm_page_t m)
3999 {
4000
4001         if (*CMAP3)
4002                 panic("pmap_zero_page_idle: CMAP3 busy");
4003         sched_pin();
4004         *CMAP3 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4005             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4006         invlcaddr(CADDR3);
4007         pagezero(CADDR3);
4008         *CMAP3 = 0;
4009         sched_unpin();
4010 }
4011
4012 /*
4013  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
4014  *      page by mapping the page into virtual memory and using
4015  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
4016  *      time.
4017  */
4018 void
4019 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4020 {
4021         struct sysmaps *sysmaps;
4022
4023         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4024         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4025         if (*sysmaps->CMAP1)
4026                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4027         if (*sysmaps->CMAP2)
4028                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4029         sched_pin();
4030         invlpg((u_int)sysmaps->CADDR1);
4031         invlpg((u_int)sysmaps->CADDR2);
4032         *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4033             pmap_cache_bits(src->md.pat_mode, 0);
4034         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4035             pmap_cache_bits(dst->md.pat_mode, 0);
4036         bcopy(sysmaps->CADDR1, sysmaps->CADDR2, PAGE_SIZE);
4037         *sysmaps->CMAP1 = 0;
4038         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4039         sched_unpin();
4040         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4041 }
4042
4043 /*
4044  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4045  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4046  * be changed upwards or downwards in the future; it
4047  * is only necessary that true be returned for a small
4048  * subset of pmaps for proper page aging.
4049  */
4050 boolean_t
4051 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4052 {
4053         struct md_page *pvh;
4054         pv_entry_t pv;
4055         int loops = 0;
4056         boolean_t rv;
4057
4058         KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0,
4059             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4060         rv = FALSE;
4061         vm_page_lock_queues();
4062         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4063                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4064                         rv = TRUE;
4065                         break;
4066                 }
4067                 loops++;
4068                 if (loops >= 16)
4069                         break;
4070         }
4071         if (!rv && loops < 16) {
4072                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4073                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
4074                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4075                                 rv = TRUE;
4076                                 break;
4077                         }
4078                         loops++;
4079                         if (loops >= 16)
4080                                 break;
4081                 }
4082         }
4083         vm_page_unlock_queues();
4084         return (rv);
4085 }
4086
4087 /*
4088  *      pmap_page_wired_mappings:
4089  *
4090  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4091  *      that are wired.
4092  */
4093 int
4094 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4095 {
4096         int count;
4097
4098         count = 0;
4099         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4100                 return (count);
4101         vm_page_lock_queues();
4102         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4103         count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)), count);
4104         vm_page_unlock_queues();
4105         return (count);
4106 }
4107
4108 /*
4109  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4110  *
4111  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4112  */
4113 static int
4114 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4115 {
4116         pmap_t pmap;
4117         pt_entry_t *pte;
4118         pv_entry_t pv;
4119
4120         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4121         sched_pin();
4122         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
4123                 pmap = PV_PMAP(pv);
4124                 PMAP_LOCK(pmap);
4125                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4126                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4127                         count++;
4128                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4129         }
4130         sched_unpin();
4131         return (count);
4132 }
4133
4134 /*
4135  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4136  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4137  */
4138 boolean_t
4139 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4140 {
4141         boolean_t rv;
4142
4143         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) != 0)
4144                 return (FALSE);
4145         vm_page_lock_queues();
4146         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4147             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list);
4148         vm_page_unlock_queues();
4149         return (rv);
4150 }
4151
4152 /*
4153  * Remove all pages from specified address space
4154  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4155  * is special cased for current process only, but
4156  * can have the more generic (and slightly slower)
4157  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4158  * in the case of running down an entire address space.
4159  */
4160 void
4161 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4162 {
4163         pt_entry_t *pte, tpte;
4164         vm_page_t free = NULL;
4165         vm_page_t m, mpte, mt;
4166         pv_entry_t pv;
4167         struct md_page *pvh;
4168         struct pv_chunk *pc, *npc;
4169         int field, idx;
4170         int32_t bit;
4171         uint32_t inuse, bitmask;
4172         int allfree;
4173
4174         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4175                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4176                 return;
4177         }
4178         vm_page_lock_queues();
4179         PMAP_LOCK(pmap);
4180         sched_pin();
4181         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4182                 allfree = 1;
4183                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4184                         inuse = (~(pc->pc_map[field])) & pc_freemask[field];
4185                         while (inuse != 0) {
4186                                 bit = bsfl(inuse);
4187                                 bitmask = 1UL << bit;
4188                                 idx = field * 32 + bit;
4189                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4190                                 inuse &= ~bitmask;
4191
4192                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4193                                 tpte = *pte;
4194                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4195                                         pte = vtopte(pv->pv_va);
4196                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4197                                 }
4198
4199                                 if (tpte == 0) {
4200                                         printf(
4201                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4202                                             pte, pv->pv_va);
4203                                         panic("bad pte");
4204                                 }
4205
4206 /*
4207  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4208  */
4209                                 if (tpte & PG_W) {
4210                                         allfree = 0;
4211                                         continue;
4212                                 }
4213
4214                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4215                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4216                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4217                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4218                                     (uintmax_t)tpte));
4219
4220                                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4221                                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4222                                         (uintmax_t)tpte));
4223
4224                                 pte_clear(pte);
4225
4226                                 /*
4227                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4228                                  */
4229                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4230                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4231                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4232                                                         vm_page_dirty(mt);
4233                                         } else
4234                                                 vm_page_dirty(m);
4235                                 }
4236
4237                                 /* Mark free */
4238                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4239                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4240                                 pv_entry_count--;
4241                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4242                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4243                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4244                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4245                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
4246                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4247                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4248                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4249                                                                 vm_page_flag_clear(mt, PG_WRITEABLE);
4250                                         }
4251                                         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4252                                         if (mpte != NULL) {
4253                                                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
4254                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4255                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4256                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4257                                                 mpte->wire_count = 0;
4258                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4259                                                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
4260                                         }
4261                                 } else {
4262                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4263                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
4264                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
4265                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4266                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4267                                                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
4268                                         }
4269                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4270                                 }
4271                         }
4272                 }
4273                 if (allfree) {
4274                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
4275                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
4276                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
4277                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4278                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
4279                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
4280                         vm_page_unwire(m, 0);
4281                         vm_page_free(m);
4282                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
4283                 }
4284         }
4285         sched_unpin();
4286         pmap_invalidate_all(pmap);
4287         vm_page_unlock_queues();
4288         PMAP_UNLOCK(pmap);
4289         pmap_free_zero_pages(free);
4290 }
4291
4292 /*
4293  *      pmap_is_modified:
4294  *
4295  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4296  *      in any physical maps.
4297  */
4298 boolean_t
4299 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4300 {
4301         boolean_t rv;
4302
4303         KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0,
4304             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4305
4306         /*
4307          * If the page is not VPO_BUSY, then PG_WRITEABLE cannot be
4308          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PG_WRITEABLE
4309          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4310          */
4311         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
4312         if ((m->oflags & VPO_BUSY) == 0 &&
4313             (m->flags & PG_WRITEABLE) == 0)
4314                 return (FALSE);
4315         vm_page_lock_queues();
4316         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4317             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)));
4318         vm_page_unlock_queues();
4319         return (rv);
4320 }
4321
4322 /*
4323  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4324  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4325  * mappings are supported.
4326  */
4327 static boolean_t
4328 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4329 {
4330         pv_entry_t pv;
4331         pt_entry_t *pte;
4332         pmap_t pmap;
4333         boolean_t rv;
4334
4335         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4336         rv = FALSE;
4337         sched_pin();
4338         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
4339                 pmap = PV_PMAP(pv);
4340                 PMAP_LOCK(pmap);
4341                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4342                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4343                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4344                 if (rv)
4345                         break;
4346         }
4347         sched_unpin();
4348         return (rv);
4349 }
4350
4351 /*
4352  *      pmap_is_prefaultable:
4353  *
4354  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4355  *      for prefault.
4356  */
4357 boolean_t
4358 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4359 {
4360         pd_entry_t *pde;
4361         pt_entry_t *pte;
4362         boolean_t rv;
4363
4364         rv = FALSE;
4365         PMAP_LOCK(pmap);
4366         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4367         if (*pde != 0 && (*pde & PG_PS) == 0) {
4368                 pte = vtopte(addr);
4369                 rv = *pte == 0;
4370         }
4371         PMAP_UNLOCK(pmap);
4372         return (rv);
4373 }
4374
4375 /*
4376  *      pmap_is_referenced:
4377  *
4378  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4379  *      in any physical maps.
4380  */
4381 boolean_t
4382 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
4383 {
4384         boolean_t rv;
4385
4386         KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0,
4387             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4388         vm_page_lock_queues();
4389         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4390             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)));
4391         vm_page_unlock_queues();
4392         return (rv);
4393 }
4394
4395 /*
4396  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4397  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
4398  */
4399 static boolean_t
4400 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
4401 {
4402         pv_entry_t pv;
4403         pt_entry_t *pte;
4404         pmap_t pmap;
4405         boolean_t rv;
4406
4407         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4408         rv = FALSE;
4409         sched_pin();
4410         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
4411                 pmap = PV_PMAP(pv);
4412                 PMAP_LOCK(pmap);
4413                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4414                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
4415                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4416                 if (rv)
4417                         break;
4418         }
4419         sched_unpin();
4420         return (rv);
4421 }
4422
4423 /*
4424  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4425  */
4426 void
4427 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4428 {
4429         struct md_page *pvh;
4430         pv_entry_t next_pv, pv;
4431         pmap_t pmap;
4432         pd_entry_t *pde;
4433         pt_entry_t oldpte, *pte;
4434         vm_offset_t va;
4435
4436         KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0,
4437             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
4438
4439         /*
4440          * If the page is not VPO_BUSY, then PG_WRITEABLE cannot be set by
4441          * another thread while the object is locked.  Thus, if PG_WRITEABLE
4442          * is clear, no page table entries need updating.
4443          */
4444         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
4445         if ((m->oflags & VPO_BUSY) == 0 &&
4446             (m->flags & PG_WRITEABLE) == 0)
4447                 return;
4448         vm_page_lock_queues();
4449         sched_pin();
4450         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4451         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, next_pv) {
4452                 va = pv->pv_va;
4453                 pmap = PV_PMAP(pv);
4454                 PMAP_LOCK(pmap);
4455                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4456                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4457                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4458                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4459         }
4460         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4461                 pmap = PV_PMAP(pv);
4462                 PMAP_LOCK(pmap);
4463                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4464                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
4465                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4466                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4467 retry:
4468                 oldpte = *pte;
4469                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
4470                         /*
4471                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4472                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4473                          * significant 32 bits.
4474                          */
4475                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
4476                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
4477                                 goto retry;
4478                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
4479                                 vm_page_dirty(m);
4480                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4481                 }
4482                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4483         }
4484         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
4485         sched_unpin();
4486         vm_page_unlock_queues();
4487 }
4488
4489 /*
4490  *      pmap_ts_referenced:
4491  *
4492  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4493  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4494  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4495  *      reference bits set.
4496  *
4497  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
4498  *      should be tested and standardized at some point in the future for
4499  *      optimal aging of shared pages.
4500  */
4501 int
4502 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4503 {
4504         struct md_page *pvh;
4505         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
4506         pmap_t pmap;
4507         pd_entry_t oldpde, *pde;
4508         pt_entry_t *pte;
4509         vm_offset_t va;
4510         int rtval = 0;
4511
4512         KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0,
4513             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
4514         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4515         vm_page_lock_queues();
4516         sched_pin();
4517         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, pvn) {
4518                 va = pv->pv_va;
4519                 pmap = PV_PMAP(pv);
4520                 PMAP_LOCK(pmap);
4521                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4522                 oldpde = *pde;
4523                 if ((oldpde & PG_A) != 0) {
4524                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4525                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4526                                         /*
4527                                          * Remove the mapping to a single page
4528                                          * so that a subsequent access may
4529                                          * repromote.  Since the underlying
4530                                          * page table page is fully populated,
4531                                          * this removal never frees a page
4532                                          * table page.
4533                                          */
4534                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4535                                             PG_PS_FRAME);
4536                                         pmap_remove_page(pmap, va, NULL);
4537                                         rtval++;
4538                                         if (rtval > 4) {
4539                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4540                                                 goto out;
4541                                         }
4542                                 }
4543                         }
4544                 }
4545                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4546         }
4547         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
4548                 pvf = pv;
4549                 do {
4550                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
4551                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
4552                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
4553                         pmap = PV_PMAP(pv);
4554                         PMAP_LOCK(pmap);
4555                         pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4556                         KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_ts_referenced:"
4557                             " found a 4mpage in page %p's pv list", m));
4558                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4559                         if ((*pte & PG_A) != 0) {
4560                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4561                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4562                                 rtval++;
4563                                 if (rtval > 4)
4564                                         pvn = NULL;
4565                         }
4566                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4567                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
4568         }
4569 out:
4570         sched_unpin();
4571         vm_page_unlock_queues();
4572         return (rtval);
4573 }
4574
4575 /*
4576  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
4577  */
4578 void
4579 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
4580 {
4581         struct md_page *pvh;
4582         pv_entry_t next_pv, pv;
4583         pmap_t pmap;
4584         pd_entry_t oldpde, *pde;
4585         pt_entry_t oldpte, *pte;
4586         vm_offset_t va;
4587
4588         KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0,
4589             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
4590         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
4591         KASSERT((m->oflags & VPO_BUSY) == 0,
4592             ("pmap_clear_modify: page %p is busy", m));
4593
4594         /*
4595          * If the page is not PG_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
4596          * If the object containing the page is locked and the page is not
4597          * VPO_BUSY, then PG_WRITEABLE cannot be concurrently set.
4598          */
4599         if ((m->flags & PG_WRITEABLE) == 0)
4600                 return;
4601         vm_page_lock_queues();
4602         sched_pin();
4603         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4604         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, next_pv) {
4605                 va = pv->pv_va;
4606                 pmap = PV_PMAP(pv);
4607                 PMAP_LOCK(pmap);
4608                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4609                 oldpde = *pde;
4610                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
4611                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4612                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4613                                         /*
4614                                          * Write protect the mapping to a
4615                                          * single page so that a subsequent
4616                                          * write access may repromote.
4617                                          */
4618                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4619                                             PG_PS_FRAME);
4620                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
4621                                         oldpte = *pte;
4622                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
4623                                                 /*
4624                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4625                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4626                                                  * significant 32 bits.
4627                                                  */
4628                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
4629                                                     oldpte,
4630                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
4631                                                         oldpte = *pte;
4632                                                 vm_page_dirty(m);
4633                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
4634                                         }
4635                                 }
4636                         }
4637                 }
4638                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4639         }
4640         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4641                 pmap = PV_PMAP(pv);
4642                 PMAP_LOCK(pmap);
4643                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4644                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
4645                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4646                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4647                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4648                         /*
4649                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4650                          * in size, PG_M is among the least significant
4651                          * 32 bits. 
4652                          */
4653                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
4654                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4655                 }
4656                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4657         }
4658         sched_unpin();
4659         vm_page_unlock_queues();
4660 }
4661
4662 /*
4663  *      pmap_clear_reference:
4664  *
4665  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
4666  */
4667 void
4668 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
4669 {
4670         struct md_page *pvh;
4671         pv_entry_t next_pv, pv;
4672         pmap_t pmap;
4673         pd_entry_t oldpde, *pde;
4674         pt_entry_t *pte;
4675         vm_offset_t va;
4676
4677         KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0,
4678             ("pmap_clear_reference: page %p is not managed", m));
4679         vm_page_lock_queues();
4680         sched_pin();
4681         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4682         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, next_pv) {
4683                 va = pv->pv_va;
4684                 pmap = PV_PMAP(pv);
4685                 PMAP_LOCK(pmap);
4686                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4687                 oldpde = *pde;
4688                 if ((oldpde & PG_A) != 0) {
4689                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4690                                 /*
4691                                  * Remove the mapping to a single page so
4692                                  * that a subsequent access may repromote.
4693                                  * Since the underlying page table page is
4694                                  * fully populated, this removal never frees
4695                                  * a page table page.
4696                                  */
4697                                 va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4698                                     PG_PS_FRAME);
4699                                 pmap_remove_page(pmap, va, NULL);
4700                         }
4701                 }
4702                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4703         }
4704         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4705                 pmap = PV_PMAP(pv);
4706                 PMAP_LOCK(pmap);
4707                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4708                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_reference: found"
4709                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4710                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4711                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
4712                         /*
4713                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4714                          * in size, PG_A is among the least significant
4715                          * 32 bits. 
4716                          */
4717                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4718                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4719                 }
4720                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4721         }
4722         sched_unpin();
4723         vm_page_unlock_queues();
4724 }
4725
4726 /*
4727  * Miscellaneous support routines follow
4728  */
4729
4730 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
4731 static __inline void
4732 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
4733 {
4734         u_int opte, npte;
4735
4736         /*
4737          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
4738          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
4739          */
4740         do {
4741                 opte = *(u_int *)pte;
4742                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
4743                 npte |= cache_bits;
4744         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
4745 }
4746
4747 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
4748 static __inline void
4749 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
4750 {
4751         u_int opde, npde;
4752
4753         /*
4754          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
4755          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
4756          */
4757         do {
4758                 opde = *(u_int *)pde;
4759                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
4760                 npde |= cache_bits;
4761         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
4762 }
4763
4764 /*
4765  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
4766  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
4767  * routine is intended to be used for mapping device memory,
4768  * NOT real memory.
4769  */
4770 void *
4771 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
4772 {
4773         vm_offset_t va, offset;
4774         vm_size_t tmpsize;
4775
4776         offset = pa & PAGE_MASK;
4777         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
4778         pa = pa & PG_FRAME;
4779
4780         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
4781                 va = KERNBASE + pa;
4782         else
4783                 va = kmem_alloc_nofault(kernel_map, size);
4784         if (!va)
4785                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
4786
4787         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
4788                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
4789         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
4790         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size);
4791         return ((void *)(va + offset));
4792 }
4793
4794 void *
4795 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4796 {
4797
4798         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
4799 }
4800
4801 void *
4802 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4803 {
4804
4805         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
4806 }
4807
4808 void
4809 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
4810 {
4811         vm_offset_t base, offset, tmpva;
4812
4813         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
4814                 return;
4815         base = trunc_page(va);
4816         offset = va & PAGE_MASK;
4817         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
4818         for (tmpva = base; tmpva < (base + size); tmpva += PAGE_SIZE)
4819                 pmap_kremove(tmpva);
4820         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, tmpva);
4821         kmem_free(kernel_map, base, size);
4822 }
4823
4824 /*
4825  * Sets the memory attribute for the specified page.
4826  */
4827 void
4828 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
4829 {
4830         struct sysmaps *sysmaps;
4831         vm_offset_t sva, eva;
4832
4833         m->md.pat_mode = ma;
4834         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4835                 return;
4836
4837         /*
4838          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
4839          * See pmap_invalidate_cache_range().
4840          *
4841          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
4842          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
4843          * flushes the cache.
4844          */    
4845         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
4846                 return;
4847
4848         /*
4849          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
4850          * support self snoop, map the page transient and do
4851          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
4852          * pmap_invalidate_cache_range().
4853          */
4854         if ((cpu_feature & (CPUID_SS|CPUID_CLFSH)) == CPUID_CLFSH) {
4855                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4856                 mtx_lock(&sysmaps->lock);
4857                 if (*sysmaps->CMAP2)
4858                         panic("pmap_page_set_memattr: CMAP2 busy");
4859                 sched_pin();
4860                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
4861                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4862                 invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4863                 sva = (vm_offset_t)sysmaps->CADDR2;
4864                 eva = sva + PAGE_SIZE;
4865         } else
4866                 sva = eva = 0; /* gcc */
4867         pmap_invalidate_cache_range(sva, eva);
4868         if (sva != 0) {
4869                 *sysmaps->CMAP2 = 0;
4870                 sched_unpin();
4871                 mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4872         }
4873 }
4874
4875 /*
4876  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
4877  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
4878  * completely contained within either the kernel map.
4879  *
4880  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
4881  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
4882  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
4883  * there was insufficient memory available to complete the change.
4884  */
4885 int
4886 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
4887 {
4888         vm_offset_t base, offset, tmpva;
4889         pd_entry_t *pde;
4890         pt_entry_t *pte;
4891         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
4892         boolean_t changed;
4893
4894         base = trunc_page(va);
4895         offset = va & PAGE_MASK;
4896         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
4897
4898         /*
4899          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
4900          */
4901         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
4902                 return (EINVAL);
4903
4904         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
4905         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
4906         changed = FALSE;
4907
4908         /*
4909          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
4910          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
4911          */
4912         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
4913         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
4914                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
4915                 if (*pde == 0) {
4916                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4917                         return (EINVAL);
4918                 }
4919                 if (*pde & PG_PS) {
4920                         /*
4921                          * If the current 2/4MB page already has
4922                          * the required memory type, then we need not
4923                          * demote this page.  Just increment tmpva to
4924                          * the next 2/4MB page frame.
4925                          */
4926                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
4927                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
4928                                 continue;
4929                         }
4930
4931                         /*
4932                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
4933                          * page frame and there is at least 2/4MB left
4934                          * within the range, then we need not break
4935                          * down this page into 4KB pages.
4936                          */
4937                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
4938                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
4939                                 tmpva += NBPDR;
4940                                 continue;
4941                         }
4942                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
4943                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4944                                 return (ENOMEM);
4945                         }
4946                 }
4947                 pte = vtopte(tmpva);
4948                 if (*pte == 0) {
4949                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4950                         return (EINVAL);
4951                 }
4952                 tmpva += PAGE_SIZE;
4953         }
4954         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4955
4956         /*
4957          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
4958          * cache mode if required.
4959          */
4960         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
4961                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
4962                 if (*pde & PG_PS) {
4963                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
4964                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
4965                                 changed = TRUE;
4966                         }
4967                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
4968                 } else {
4969                         pte = vtopte(tmpva);
4970                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
4971                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
4972                                 changed = TRUE;
4973                         }
4974                         tmpva += PAGE_SIZE;
4975                 }
4976         }
4977
4978         /*
4979          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
4980          * shouldn't be, etc.
4981          */
4982         if (changed) {
4983                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
4984                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva);
4985         }
4986         return (0);
4987 }
4988
4989 /*
4990  * perform the pmap work for mincore
4991  */
4992 int
4993 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
4994 {
4995         pd_entry_t *pdep;
4996         pt_entry_t *ptep, pte;
4997         vm_paddr_t pa;
4998         int val;
4999
5000         PMAP_LOCK(pmap);
5001 retry:
5002         pdep = pmap_pde(pmap, addr);
5003         if (*pdep != 0) {
5004                 if (*pdep & PG_PS) {
5005                         pte = *pdep;
5006                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5007                         pa = ((*pdep & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5008                             PG_FRAME;
5009                         val = MINCORE_SUPER;
5010                 } else {
5011                         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
5012                         pte = *ptep;
5013                         pmap_pte_release(ptep);
5014                         pa = pte & PG_FRAME;
5015                         val = 0;
5016                 }
5017         } else {
5018                 pte = 0;
5019                 pa = 0;
5020                 val = 0;
5021         }
5022         if ((pte & PG_V) != 0) {
5023                 val |= MINCORE_INCORE;
5024                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5025                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5026                 if ((pte & PG_A) != 0)
5027                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5028         }
5029         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5030             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5031             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5032                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5033                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5034                         goto retry;
5035         } else
5036                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5037         PMAP_UNLOCK(pmap);
5038         return (val);
5039 }
5040
5041 void
5042 pmap_activate(struct thread *td)
5043 {
5044         pmap_t  pmap, oldpmap;
5045         u_int32_t  cr3;
5046
5047         critical_enter();
5048         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5049         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5050 #if defined(SMP)
5051         atomic_clear_int(&oldpmap->pm_active, PCPU_GET(cpumask));
5052         atomic_set_int(&pmap->pm_active, PCPU_GET(cpumask));
5053 #else
5054         oldpmap->pm_active &= ~1;
5055         pmap->pm_active |= 1;
5056 #endif
5057 #ifdef PAE
5058         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5059 #else
5060         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5061 #endif
5062         /*
5063          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5064          */
5065         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5066         load_cr3(cr3);
5067         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5068         critical_exit();
5069 }
5070
5071 void
5072 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5073 {
5074 }
5075
5076 /*
5077  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5078  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5079  */
5080 void
5081 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5082     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5083 {
5084         vm_offset_t superpage_offset;
5085
5086         if (size < NBPDR)
5087                 return;
5088         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5089                 offset += ptoa(object->pg_color);
5090         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5091         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5092             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5093                 return;
5094         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5095                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5096         else
5097                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5098 }
5099
5100
5101 #if defined(PMAP_DEBUG)
5102 pmap_pid_dump(int pid)
5103 {
5104         pmap_t pmap;
5105         struct proc *p;
5106         int npte = 0;
5107         int index;
5108
5109         sx_slock(&allproc_lock);
5110         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5111                 if (p->p_pid != pid)
5112                         continue;
5113
5114                 if (p->p_vmspace) {
5115                         int i,j;
5116                         index = 0;
5117                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5118                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5119                                 pd_entry_t *pde;
5120                                 pt_entry_t *pte;
5121                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5122                                 
5123                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5124                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5125                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5126                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5127                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5128                                                         if (index) {
5129                                                                 index = 0;
5130                                                                 printf("\n");
5131                                                         }
5132                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5133                                                         return (npte);
5134                                                 }
5135                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5136                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5137                                                         pt_entry_t pa;
5138                                                         vm_page_t m;
5139                                                         pa = *pte;
5140                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5141                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5142                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5143                                                         npte++;
5144                                                         index++;
5145                                                         if (index >= 2) {
5146                                                                 index = 0;
5147                                                                 printf("\n");
5148                                                         } else {
5149                                                                 printf(" ");
5150                                                         }
5151                                                 }
5152                                         }
5153                                 }
5154                         }
5155                 }
5156         }
5157         sx_sunlock(&allproc_lock);
5158         return (npte);
5159 }
5160 #endif
5161
5162 #if defined(DEBUG)
5163
5164 static void     pads(pmap_t pm);
5165 void            pmap_pvdump(vm_offset_t pa);
5166
5167 /* print address space of pmap*/
5168 static void
5169 pads(pmap_t pm)
5170 {
5171         int i, j;
5172         vm_paddr_t va;
5173         pt_entry_t *ptep;
5174
5175         if (pm == kernel_pmap)
5176                 return;
5177         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++)
5178                 if (pm->pm_pdir[i])
5179                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5180                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
5181                                 if (pm == kernel_pmap && va < KERNBASE)
5182                                         continue;
5183                                 if (pm != kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
5184                                         continue;
5185                                 ptep = pmap_pte(pm, va);
5186                                 if (pmap_pte_v(ptep))
5187                                         printf("%x:%x ", va, *ptep);
5188                         };
5189
5190 }
5191
5192 void
5193 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
5194 {
5195         pv_entry_t pv;
5196         pmap_t pmap;
5197         vm_page_t m;
5198
5199         printf("pa %x", pa);
5200         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
5201         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
5202                 pmap = PV_PMAP(pv);
5203                 printf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pmap, pv->pv_va);
5204                 pads(pmap);
5205         }
5206         printf(" ");
5207 }
5208 #endif