]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
MFC r312954:
[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  *      Since the information managed by this module is
84  *      also stored by the logical address mapping module,
85  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
86  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
87  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
88  *      requested.
89  *
90  *      In order to cope with hardware architectures which
91  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
92  *      this module may delay invalidate or reduced protection
93  *      operations until such time as they are actually
94  *      necessary.  This module is given full information as
95  *      to which processors are currently using which maps,
96  *      and to when physical maps must be made correct.
97  */
98
99 #include "opt_apic.h"
100 #include "opt_cpu.h"
101 #include "opt_pmap.h"
102 #include "opt_smp.h"
103 #include "opt_xbox.h"
104
105 #include <sys/param.h>
106 #include <sys/systm.h>
107 #include <sys/kernel.h>
108 #include <sys/ktr.h>
109 #include <sys/lock.h>
110 #include <sys/malloc.h>
111 #include <sys/mman.h>
112 #include <sys/msgbuf.h>
113 #include <sys/mutex.h>
114 #include <sys/proc.h>
115 #include <sys/rwlock.h>
116 #include <sys/sf_buf.h>
117 #include <sys/sx.h>
118 #include <sys/vmmeter.h>
119 #include <sys/sched.h>
120 #include <sys/sysctl.h>
121 #include <sys/smp.h>
122
123 #include <vm/vm.h>
124 #include <vm/vm_param.h>
125 #include <vm/vm_kern.h>
126 #include <vm/vm_page.h>
127 #include <vm/vm_map.h>
128 #include <vm/vm_object.h>
129 #include <vm/vm_extern.h>
130 #include <vm/vm_pageout.h>
131 #include <vm/vm_pager.h>
132 #include <vm/vm_phys.h>
133 #include <vm/vm_radix.h>
134 #include <vm/vm_reserv.h>
135 #include <vm/uma.h>
136
137 #ifdef DEV_APIC
138 #include <sys/bus.h>
139 #include <machine/intr_machdep.h>
140 #include <x86/apicvar.h>
141 #endif
142 #include <machine/cpu.h>
143 #include <machine/cputypes.h>
144 #include <machine/md_var.h>
145 #include <machine/pcb.h>
146 #include <machine/specialreg.h>
147 #ifdef SMP
148 #include <machine/smp.h>
149 #endif
150
151 #ifdef XBOX
152 #include <machine/xbox.h>
153 #endif
154
155 #if !defined(CPU_DISABLE_SSE) && defined(I686_CPU)
156 #define CPU_ENABLE_SSE
157 #endif
158
159 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
160 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
161 #endif
162
163 #if !defined(DIAGNOSTIC)
164 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
165 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
166 #else
167 #define PMAP_INLINE     extern inline
168 #endif
169 #else
170 #define PMAP_INLINE
171 #endif
172
173 #ifdef PV_STATS
174 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
175 #else
176 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
177 #endif
178
179 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
180 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
181
182 /*
183  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
184  */
185 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
186 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
187
188 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
189 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
190 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
191 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
192 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
193
194 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
195     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
196 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
197
198 struct pmap kernel_pmap_store;
199 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
200 static struct pmaplist allpmaps;
201 static struct mtx allpmaps_lock;
202
203 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
204 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
205 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
206 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
207
208 static int nkpt = NKPT;
209 vm_offset_t kernel_vm_end = KERNBASE + NKPT * NBPDR;
210 extern u_int32_t KERNend;
211 extern u_int32_t KPTphys;
212
213 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
214 pt_entry_t pg_nx;
215 static uma_zone_t pdptzone;
216 #endif
217
218 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
219
220 static int pat_works = 1;
221 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 1,
222     "Is page attribute table fully functional?");
223
224 static int pg_ps_enabled = 1;
225 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
226     &pg_ps_enabled, 0, "Are large page mappings enabled?");
227
228 #define PAT_INDEX_SIZE  8
229 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
230
231 /*
232  * pmap_mapdev support pre initialization (i.e. console)
233  */
234 #define PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT      8
235 static struct pmap_preinit_mapping {
236         vm_paddr_t      pa;
237         vm_offset_t     va;
238         vm_size_t       sz;
239         int             mode;
240 } pmap_preinit_mapping[PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT];
241 static int pmap_initialized;
242
243 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
244
245 /*
246  * Data for the pv entry allocation mechanism
247  */
248 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
249 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
250 static struct md_page *pv_table;
251 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
252
253 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
254 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
255 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
256
257 /*
258  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
259  */
260 pt_entry_t *CMAP3;
261 static pd_entry_t *KPTD;
262 caddr_t ptvmmap = 0;
263 caddr_t CADDR3;
264 struct msgbuf *msgbufp = NULL;
265
266 /*
267  * Crashdump maps.
268  */
269 static caddr_t crashdumpmap;
270
271 static pt_entry_t *PMAP1 = NULL, *PMAP2;
272 static pt_entry_t *PADDR1 = NULL, *PADDR2;
273 #ifdef SMP
274 static int PMAP1cpu;
275 static int PMAP1changedcpu;
276 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
277            &PMAP1changedcpu, 0,
278            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
279 #endif
280 static int PMAP1changed;
281 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
282            &PMAP1changed, 0,
283            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
284 static int PMAP1unchanged;
285 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
286            &PMAP1unchanged, 0,
287            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
288 static struct mtx PMAP2mutex;
289
290 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
291 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
292 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
293 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
294 static boolean_t pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
295 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
296 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
297 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
298                     vm_offset_t va);
299 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
300
301 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
302 static boolean_t pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
303     vm_prot_t prot);
304 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
305     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
306 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
307 static int pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
308 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
309 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
310 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
311 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
312 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
313 static vm_page_t pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
314 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
315 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
316 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
317     vm_prot_t prot);
318 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
319 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
320     struct spglist *free);
321 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
322     struct spglist *free);
323 static void pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
324 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
325     struct spglist *free);
326 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
327                                         vm_offset_t va);
328 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
329 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
330     vm_page_t m);
331 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
332     pd_entry_t newpde);
333 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
334
335 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
336
337 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags);
338 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free);
339 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
340 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
341 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, struct spglist *);
342 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
343 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *flags,
344     int wait);
345 #endif
346 static void pmap_set_pg(void);
347
348 static __inline void pagezero(void *page);
349
350 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
351 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
352
353 /*
354  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
355  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
356  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
357  */
358 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
359
360 /*
361  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
362  *
363  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
364  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
365  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
366  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
367  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
368  *      (physical) address starting relative to 0]
369  */
370 void
371 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
372 {
373         vm_offset_t va;
374         pt_entry_t *pte, *unused;
375         struct pcpu *pc;
376         int i;
377
378         /*
379          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
380          * preallocated kernel page table pages so that vm_page structures
381          * representing these pages will be created.  The vm_page structures
382          * are required for promotion of the corresponding kernel virtual
383          * addresses to superpage mappings.
384          */
385         vm_phys_add_seg(KPTphys, KPTphys + ptoa(nkpt));
386
387         /*
388          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
389          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
390          * address space, because locore may not have mapped every physical
391          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
392          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
393          */
394         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
395
396         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
397
398         /*
399          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
400          */
401         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
402         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
403 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
404         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
405 #endif
406         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
407         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
408
409         /*
410          * Initialize the global pv list lock.
411          */
412         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
413
414         LIST_INIT(&allpmaps);
415
416         /*
417          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
418          * preempted by smp_rendezvous_cpus().  Otherwise,
419          * pmap_update_pde_kernel() could access allpmaps while it is
420          * being changed.
421          */
422         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
423         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
424         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
425         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
426
427         /*
428          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
429          * mapping of pages.
430          */
431 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
432         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
433
434         va = virtual_avail;
435         pte = vtopte(va);
436
437
438         /*
439          * Initialize temporary map objects on the current CPU for use
440          * during early boot.
441          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
442          * CMAP3 is used for the idle process page zeroing.
443          */
444         pc = pcpu_find(curcpu);
445         mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
446         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte1, pc->pc_cmap_addr1, 1)
447         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte2, pc->pc_cmap_addr2, 1)
448         SYSMAP(vm_offset_t, pte, pc->pc_qmap_addr, 1)
449
450         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1)
451
452         /*
453          * Crashdump maps.
454          */
455         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
456
457         /*
458          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
459          */
460         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
461
462         /*
463          * msgbufp is used to map the system message buffer.
464          */
465         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
466
467         /*
468          * KPTmap is used by pmap_kextract().
469          *
470          * KPTmap is first initialized by locore.  However, that initial
471          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
472          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
473          */
474         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
475
476         for (i = 0; i < NKPT; i++)
477                 KPTD[i] = (KPTphys + (i << PAGE_SHIFT)) | pgeflag | PG_RW | PG_V;
478
479         /*
480          * Adjust the start of the KPTD and KPTmap so that the implementation
481          * of pmap_kextract() and pmap_growkernel() can be made simpler.
482          */
483         KPTD -= KPTDI;
484         KPTmap -= i386_btop(KPTDI << PDRSHIFT);
485
486         /*
487          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
488          * respectively.
489          */
490         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
491         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
492
493         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
494
495         virtual_avail = va;
496
497         /*
498          * Leave in place an identity mapping (virt == phys) for the low 1 MB
499          * physical memory region that is used by the ACPI wakeup code.  This
500          * mapping must not have PG_G set. 
501          */
502 #ifdef XBOX
503         /* FIXME: This is gross, but needed for the XBOX. Since we are in such
504          * an early stadium, we cannot yet neatly map video memory ... :-(
505          * Better fixes are very welcome! */
506         if (!arch_i386_is_xbox)
507 #endif
508         for (i = 1; i < NKPT; i++)
509                 PTD[i] = 0;
510
511         /*
512          * Initialize the PAT MSR if present.
513          * pmap_init_pat() clears and sets CR4_PGE, which, as a
514          * side-effect, invalidates stale PG_G TLB entries that might
515          * have been created in our pre-boot environment.  We assume
516          * that PAT support implies PGE and in reverse, PGE presence
517          * comes with PAT.  Both features were added for Pentium Pro.
518          */
519         pmap_init_pat();
520
521         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
522         pmap_set_pg();
523 }
524
525 static void
526 pmap_init_reserved_pages(void)
527 {
528         struct pcpu *pc;
529         vm_offset_t pages;
530         int i;
531
532         CPU_FOREACH(i) {
533                 pc = pcpu_find(i);
534                 /*
535                  * Skip if the mapping has already been initialized,
536                  * i.e. this is the BSP.
537                  */
538                 if (pc->pc_cmap_addr1 != 0)
539                         continue;
540                 mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
541                 pages = kva_alloc(PAGE_SIZE * 3);
542                 if (pages == 0)
543                         panic("%s: unable to allocate KVA", __func__);
544                 pc->pc_cmap_pte1 = vtopte(pages);
545                 pc->pc_cmap_pte2 = vtopte(pages + PAGE_SIZE);
546                 pc->pc_cmap_addr1 = (caddr_t)pages;
547                 pc->pc_cmap_addr2 = (caddr_t)(pages + PAGE_SIZE);
548                 pc->pc_qmap_addr = pages + (PAGE_SIZE * 2);
549         }
550 }
551  
552 SYSINIT(rpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_reserved_pages, NULL);
553
554 /*
555  * Setup the PAT MSR.
556  */
557 void
558 pmap_init_pat(void)
559 {
560         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
561         uint64_t pat_msr;
562         u_long cr0, cr4;
563         int i;
564
565         /* Set default PAT index table. */
566         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
567                 pat_table[i] = -1;
568         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
569         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
570         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
571         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
572         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
573         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
574
575         /*
576          * Bail if this CPU doesn't implement PAT.
577          * We assume that PAT support implies PGE.
578          */
579         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
580                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
581                         pat_index[i] = pat_table[i];
582                 pat_works = 0;
583                 return;
584         }
585
586         /*
587          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
588          * PAT entries.
589          *
590          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
591          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
592          * or Mode C Paging)
593          *
594          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
595          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
596          */
597         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
598             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
599                 pat_works = 0;
600
601         /* Initialize default PAT entries. */
602         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
603             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
604             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
605             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
606             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
607             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
608             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
609             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
610
611         if (pat_works) {
612                 /*
613                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
614                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
615                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
616                  */
617                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
618                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
619                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
620                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
621                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
622                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
623         } else {
624                 /*
625                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
626                  */
627                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
628                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
629                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
630         }
631
632         /* Disable PGE. */
633         cr4 = rcr4();
634         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
635
636         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
637         cr0 = rcr0();
638         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
639
640         /* Flushes caches and TLBs. */
641         wbinvd();
642         invltlb();
643
644         /* Update PAT and index table. */
645         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
646         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
647                 pat_index[i] = pat_table[i];
648
649         /* Flush caches and TLBs again. */
650         wbinvd();
651         invltlb();
652
653         /* Restore caches and PGE. */
654         load_cr0(cr0);
655         load_cr4(cr4);
656 }
657
658 /*
659  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
660  */
661 static void
662 pmap_set_pg(void)
663 {
664         pt_entry_t *pte;
665         vm_offset_t va, endva;
666
667         if (pgeflag == 0)
668                 return;
669
670         endva = KERNBASE + KERNend;
671
672         if (pseflag) {
673                 va = KERNBASE + KERNLOAD;
674                 while (va  < endva) {
675                         pdir_pde(PTD, va) |= pgeflag;
676                         invltlb();      /* Flush non-PG_G entries. */
677                         va += NBPDR;
678                 }
679         } else {
680                 va = (vm_offset_t)btext;
681                 while (va < endva) {
682                         pte = vtopte(va);
683                         if (*pte)
684                                 *pte |= pgeflag;
685                         invltlb();      /* Flush non-PG_G entries. */
686                         va += PAGE_SIZE;
687                 }
688         }
689 }
690
691 /*
692  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
693  */
694 void
695 pmap_page_init(vm_page_t m)
696 {
697
698         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
699         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
700 }
701
702 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
703 static void *
704 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *flags, int wait)
705 {
706
707         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
708         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
709         return ((void *)kmem_alloc_contig(kernel_arena, bytes, wait, 0x0ULL,
710             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
711 }
712 #endif
713
714 /*
715  * Abuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
716  * Requirements:
717  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
718  *    are ever set, PG_V in particular.
719  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
720  *    on PAE systems.  This should be ok.
721  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
722  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
723  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
724  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
725  */
726 static vm_offset_t
727 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
728 {
729         pt_entry_t *pte;
730         vm_offset_t va;
731
732         va = *head;
733         if (va == 0)
734                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
735         pte = vtopte(va);
736         *head = *pte;
737         if (*head & PG_V)
738                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
739         *pte = 0;
740         return (va);
741 }
742
743 static void
744 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
745 {
746         pt_entry_t *pte;
747
748         if (va & PG_V)
749                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
750         pte = vtopte(va);
751         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
752         *head = va;
753 }
754
755 static void
756 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
757 {
758         int i;
759         vm_offset_t va;
760
761         *head = 0;
762         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
763                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
764                 pmap_ptelist_free(head, va);
765         }
766 }
767
768
769 /*
770  *      Initialize the pmap module.
771  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
772  *      system needs to map virtual memory.
773  */
774 void
775 pmap_init(void)
776 {
777         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
778         vm_page_t mpte;
779         vm_size_t s;
780         int i, pv_npg;
781
782         /*
783          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
784          * page table pages.
785          */ 
786         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
787                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + (i << PAGE_SHIFT));
788                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
789                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
790                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
791                 mpte->pindex = i + KPTDI;
792                 mpte->phys_addr = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
793         }
794
795         /*
796          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
797          * high water mark so that the system can recover from excessive
798          * numbers of pv entries.
799          */
800         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
801         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
802         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
803         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
804         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
805
806         /*
807          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
808          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
809          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
810          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
811          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
812          * include at least one feature that is only supported by older Intel
813          * or newer AMD processors.
814          */
815         if (vm_guest != VM_GUEST_NO && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
816             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
817             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
818             AMDID2_FMA4)) == 0)
819                 workaround_erratum383 = 1;
820
821         /*
822          * Are large page mappings supported and enabled?
823          */
824         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
825         if (pseflag == 0)
826                 pg_ps_enabled = 0;
827         else if (pg_ps_enabled) {
828                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
829                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
830                 pagesizes[1] = NBPDR;
831         }
832
833         /*
834          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
835          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
836          */
837         pv_npg = trunc_4mpage(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end -
838             PAGE_SIZE) / NBPDR + 1;
839
840         /*
841          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
842          */
843         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
844         s = round_page(s);
845         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
846             M_WAITOK | M_ZERO);
847         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
848                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
849
850         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
851         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
852         if (pv_chunkbase == NULL)
853                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
854         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
855 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
856         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
857             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
858             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
859         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
860 #endif
861
862         pmap_initialized = 1;
863         if (!bootverbose)
864                 return;
865         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
866                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
867                 if (ppim->va == 0)
868                         continue;
869                 printf("PPIM %u: PA=%#jx, VA=%#x, size=%#x, mode=%#x\n", i,
870                     (uintmax_t)ppim->pa, ppim->va, ppim->sz, ppim->mode);
871         }
872 }
873
874
875 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
876         "Max number of PV entries");
877 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
878         "Page share factor per proc");
879
880 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
881     "2/4MB page mapping counters");
882
883 static u_long pmap_pde_demotions;
884 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
885     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
886
887 static u_long pmap_pde_mappings;
888 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
889     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
890
891 static u_long pmap_pde_p_failures;
892 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
893     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
894
895 static u_long pmap_pde_promotions;
896 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
897     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
898
899 /***************************************************
900  * Low level helper routines.....
901  ***************************************************/
902
903 /*
904  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
905  * caching mode.
906  */
907 int
908 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
909 {
910         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
911
912         if (mode < 0 || mode >= PAT_INDEX_SIZE || pat_index[mode] < 0)
913                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
914
915         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
916         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
917
918         /* Map the caching mode to a PAT index. */
919         pat_idx = pat_index[mode];
920
921         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
922         cache_bits = 0;
923         if (pat_idx & 0x4)
924                 cache_bits |= pat_flag;
925         if (pat_idx & 0x2)
926                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
927         if (pat_idx & 0x1)
928                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
929         return (cache_bits);
930 }
931
932 /*
933  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
934  */
935 static void
936 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
937 {
938         pd_entry_t *pde;
939         pmap_t pmap;
940         boolean_t PTD_updated;
941
942         PTD_updated = FALSE;
943         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
944         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
945                 if ((pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] &
946                     PG_FRAME))
947                         PTD_updated = TRUE;
948                 pde = pmap_pde(pmap, va);
949                 pde_store(pde, newpde);
950         }
951         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
952         KASSERT(PTD_updated,
953             ("pmap_kenter_pde: current page table is not in allpmaps"));
954 }
955
956 /*
957  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
958  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
959  * calling processor's TLB is affected.
960  *
961  * The calling thread must be pinned to a processor.
962  */
963 static void
964 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
965 {
966         u_long cr4;
967
968         if ((newpde & PG_PS) == 0)
969                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
970                 invlpg(va);
971         else if ((newpde & PG_G) == 0)
972                 /*
973                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
974                  * because there are too many to flush individually.
975                  */
976                 invltlb();
977         else {
978                 /*
979                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB,
980                  * including any global (PG_G) mappings.
981                  */
982                 cr4 = rcr4();
983                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
984                 /*
985                  * Although preemption at this point could be detrimental to
986                  * performance, it would not lead to an error.  PG_G is simply
987                  * ignored if CR4.PGE is clear.  Moreover, in case this block
988                  * is re-entered, the load_cr4() either above or below will
989                  * modify CR4.PGE flushing the TLB.
990                  */
991                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
992         }
993 }
994
995 void
996 invltlb_glob(void)
997 {
998         uint64_t cr4;
999
1000         if (pgeflag == 0) {
1001                 invltlb();
1002         } else {
1003                 cr4 = rcr4();
1004                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
1005                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
1006         }
1007 }
1008
1009
1010 #ifdef SMP
1011 /*
1012  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
1013  *
1014  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
1015  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
1016  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
1017  * processor could cache an old, pre-update entry without being
1018  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
1019  * active on another processor after its pm_active field is checked by
1020  * one of the following functions but before a store updating the page
1021  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
1022  * processor before its pm_active field is checked but due to
1023  * speculative loads one of the following functions stills reads the
1024  * pmap as inactive on the other processor.
1025  * 
1026  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
1027  * immutable.  The kernel page table is always active on every
1028  * processor.
1029  */
1030 void
1031 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1032 {
1033         cpuset_t *mask, other_cpus;
1034         u_int cpuid;
1035
1036         sched_pin();
1037         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1038                 invlpg(va);
1039                 mask = &all_cpus;
1040         } else {
1041                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1042                 other_cpus = all_cpus;
1043                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1044                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1045                         invlpg(va);
1046                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1047                 mask = &other_cpus;
1048         }
1049         smp_masked_invlpg(*mask, va);
1050         sched_unpin();
1051 }
1052
1053 /* 4k PTEs -- Chosen to exceed the total size of Broadwell L2 TLB */
1054 #define PMAP_INVLPG_THRESHOLD   (4 * 1024 * PAGE_SIZE)
1055
1056 void
1057 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1058 {
1059         cpuset_t *mask, other_cpus;
1060         vm_offset_t addr;
1061         u_int cpuid;
1062
1063         if (eva - sva >= PMAP_INVLPG_THRESHOLD) {
1064                 pmap_invalidate_all(pmap);
1065                 return;
1066         }
1067
1068         sched_pin();
1069         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1070                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1071                         invlpg(addr);
1072                 mask = &all_cpus;
1073         } else {
1074                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1075                 other_cpus = all_cpus;
1076                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1077                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1078                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1079                                 invlpg(addr);
1080                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1081                 mask = &other_cpus;
1082         }
1083         smp_masked_invlpg_range(*mask, sva, eva);
1084         sched_unpin();
1085 }
1086
1087 void
1088 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1089 {
1090         cpuset_t *mask, other_cpus;
1091         u_int cpuid;
1092
1093         sched_pin();
1094         if (pmap == kernel_pmap) {
1095                 invltlb_glob();
1096                 mask = &all_cpus;
1097         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1098                 invltlb();
1099                 mask = &all_cpus;
1100         } else {
1101                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1102                 other_cpus = all_cpus;
1103                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1104                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1105                         invltlb();
1106                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1107                 mask = &other_cpus;
1108         }
1109         smp_masked_invltlb(*mask, pmap);
1110         sched_unpin();
1111 }
1112
1113 void
1114 pmap_invalidate_cache(void)
1115 {
1116
1117         sched_pin();
1118         wbinvd();
1119         smp_cache_flush();
1120         sched_unpin();
1121 }
1122
1123 struct pde_action {
1124         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1125         vm_offset_t va;
1126         pd_entry_t *pde;
1127         pd_entry_t newpde;
1128         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1129 };
1130
1131 static void
1132 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1133 {
1134         struct pde_action *act = arg;
1135         pd_entry_t *pde;
1136         pmap_t pmap;
1137
1138         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1139
1140                 /*
1141                  * Elsewhere, this operation requires allpmaps_lock for
1142                  * synchronization.  Here, it does not because it is being
1143                  * performed in the context of an all_cpus rendezvous.
1144                  */
1145                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1146                         pde = pmap_pde(pmap, act->va);
1147                         pde_store(pde, act->newpde);
1148                 }
1149         }
1150 }
1151
1152 static void
1153 pmap_update_pde_user(void *arg)
1154 {
1155         struct pde_action *act = arg;
1156
1157         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1158                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1159 }
1160
1161 static void
1162 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1163 {
1164         struct pde_action *act = arg;
1165
1166         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1167                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1168 }
1169
1170 /*
1171  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1172  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1173  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1174  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1175  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1176  * hardware error.
1177  */
1178 static void
1179 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1180 {
1181         struct pde_action act;
1182         cpuset_t active, other_cpus;
1183         u_int cpuid;
1184
1185         sched_pin();
1186         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1187         other_cpus = all_cpus;
1188         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1189         if (pmap == kernel_pmap)
1190                 active = all_cpus;
1191         else
1192                 active = pmap->pm_active;
1193         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1194                 act.store = cpuid;
1195                 act.invalidate = active;
1196                 act.va = va;
1197                 act.pde = pde;
1198                 act.newpde = newpde;
1199                 CPU_SET(cpuid, &active);
1200                 smp_rendezvous_cpus(active,
1201                     smp_no_rendevous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1202                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1203                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1204         } else {
1205                 if (pmap == kernel_pmap)
1206                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1207                 else
1208                         pde_store(pde, newpde);
1209                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1210                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1211         }
1212         sched_unpin();
1213 }
1214 #else /* !SMP */
1215 /*
1216  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1217  * We inline these within pmap.c for speed.
1218  */
1219 PMAP_INLINE void
1220 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1221 {
1222
1223         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1224                 invlpg(va);
1225 }
1226
1227 PMAP_INLINE void
1228 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1229 {
1230         vm_offset_t addr;
1231
1232         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1233                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1234                         invlpg(addr);
1235 }
1236
1237 PMAP_INLINE void
1238 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1239 {
1240
1241         if (pmap == kernel_pmap)
1242                 invltlb_glob();
1243         else if (!CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1244                 invltlb();
1245 }
1246
1247 PMAP_INLINE void
1248 pmap_invalidate_cache(void)
1249 {
1250
1251         wbinvd();
1252 }
1253
1254 static void
1255 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1256 {
1257
1258         if (pmap == kernel_pmap)
1259                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1260         else
1261                 pde_store(pde, newpde);
1262         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1263                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1264 }
1265 #endif /* !SMP */
1266
1267 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1268
1269 void
1270 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, boolean_t force)
1271 {
1272
1273         if (force) {
1274                 sva &= ~(vm_offset_t)cpu_clflush_line_size;
1275         } else {
1276                 KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1277                     ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1278                 KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1279                     ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1280         }
1281
1282         if ((cpu_feature & CPUID_SS) != 0 && !force)
1283                 ; /* If "Self Snoop" is supported and allowed, do nothing. */
1284         else if ((cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0 &&
1285             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1286 #ifdef DEV_APIC
1287                 /*
1288                  * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1289                  * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1290                  * range.  The local APIC is always uncached, so we
1291                  * don't need to flush for that range anyway.
1292                  */
1293                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1294                         return;
1295 #endif
1296                 /*
1297                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the sfence
1298                  * instruction to insure that previous stores are
1299                  * included in the write-back.  The processor
1300                  * propagates flush to other processors in the cache
1301                  * coherence domain.
1302                  */
1303                 sfence();
1304                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1305                         clflushopt(sva);
1306                 sfence();
1307         } else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1308             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1309 #ifdef DEV_APIC
1310                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1311                         return;
1312 #endif
1313                 /*
1314                  * Writes are ordered by CLFLUSH on Intel CPUs.
1315                  */
1316                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1317                         mfence();
1318                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1319                         clflush(sva);
1320                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1321                         mfence();
1322         } else {
1323
1324                 /*
1325                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1326                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1327                  * Globally invalidate cache.
1328                  */
1329                 pmap_invalidate_cache();
1330         }
1331 }
1332
1333 void
1334 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1335 {
1336         int i;
1337
1338         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1339             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
1340                 pmap_invalidate_cache();
1341         } else {
1342                 for (i = 0; i < count; i++)
1343                         pmap_flush_page(pages[i]);
1344         }
1345 }
1346
1347 /*
1348  * Are we current address space or kernel?
1349  */
1350 static __inline int
1351 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1352 {
1353
1354         return (pmap == kernel_pmap || pmap ==
1355             vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace));
1356 }
1357
1358 /*
1359  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1360  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1361  */
1362 pt_entry_t *
1363 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1364 {
1365         pd_entry_t newpf;
1366         pd_entry_t *pde;
1367
1368         pde = pmap_pde(pmap, va);
1369         if (*pde & PG_PS)
1370                 return (pde);
1371         if (*pde != 0) {
1372                 /* are we current address space or kernel? */
1373                 if (pmap_is_current(pmap))
1374                         return (vtopte(va));
1375                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1376                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1377                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1378                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1379                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1380                 }
1381                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1382         }
1383         return (NULL);
1384 }
1385
1386 /*
1387  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1388  * being NULL.
1389  */
1390 static __inline void
1391 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1392 {
1393
1394         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1395                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1396 }
1397
1398 /*
1399  * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses to the
1400  * corresponding pages is subject to the situation described in the "AMD64
1401  * Architecture Programmer's Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23,
1402  * "7.3.1 Special Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG
1403  * right after modifying the PTE bits is crucial.
1404  */
1405 static __inline void
1406 invlcaddr(void *caddr)
1407 {
1408
1409         invlpg((u_int)caddr);
1410 }
1411
1412 /*
1413  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1414  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1415  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1416  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1417  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1418  *
1419  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1420  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1421  */
1422 static pt_entry_t *
1423 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1424 {
1425         pd_entry_t newpf;
1426         pd_entry_t *pde;
1427
1428         pde = pmap_pde(pmap, va);
1429         if (*pde & PG_PS)
1430                 return (pde);
1431         if (*pde != 0) {
1432                 /* are we current address space or kernel? */
1433                 if (pmap_is_current(pmap))
1434                         return (vtopte(va));
1435                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1436                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1437                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1438                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1439                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1440 #ifdef SMP
1441                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1442 #endif
1443                         invlcaddr(PADDR1);
1444                         PMAP1changed++;
1445                 } else
1446 #ifdef SMP
1447                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1448                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1449                         invlcaddr(PADDR1);
1450                         PMAP1changedcpu++;
1451                 } else
1452 #endif
1453                         PMAP1unchanged++;
1454                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1455         }
1456         return (0);
1457 }
1458
1459 /*
1460  *      Routine:        pmap_extract
1461  *      Function:
1462  *              Extract the physical page address associated
1463  *              with the given map/virtual_address pair.
1464  */
1465 vm_paddr_t 
1466 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1467 {
1468         vm_paddr_t rtval;
1469         pt_entry_t *pte;
1470         pd_entry_t pde;
1471
1472         rtval = 0;
1473         PMAP_LOCK(pmap);
1474         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1475         if (pde != 0) {
1476                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1477                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1478                 else {
1479                         pte = pmap_pte(pmap, va);
1480                         rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1481                         pmap_pte_release(pte);
1482                 }
1483         }
1484         PMAP_UNLOCK(pmap);
1485         return (rtval);
1486 }
1487
1488 /*
1489  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1490  *      Function:
1491  *              Atomically extract and hold the physical page
1492  *              with the given pmap and virtual address pair
1493  *              if that mapping permits the given protection.
1494  */
1495 vm_page_t
1496 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1497 {
1498         pd_entry_t pde;
1499         pt_entry_t pte, *ptep;
1500         vm_page_t m;
1501         vm_paddr_t pa;
1502
1503         pa = 0;
1504         m = NULL;
1505         PMAP_LOCK(pmap);
1506 retry:
1507         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1508         if (pde != 0) {
1509                 if (pde & PG_PS) {
1510                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1511                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1512                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1513                                         goto retry;
1514                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1515                                     (va & PDRMASK));
1516                                 vm_page_hold(m);
1517                         }
1518                 } else {
1519                         ptep = pmap_pte(pmap, va);
1520                         pte = *ptep;
1521                         pmap_pte_release(ptep);
1522                         if (pte != 0 &&
1523                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1524                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1525                                     &pa))
1526                                         goto retry;
1527                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1528                                 vm_page_hold(m);
1529                         }
1530                 }
1531         }
1532         PA_UNLOCK_COND(pa);
1533         PMAP_UNLOCK(pmap);
1534         return (m);
1535 }
1536
1537 /***************************************************
1538  * Low level mapping routines.....
1539  ***************************************************/
1540
1541 /*
1542  * Add a wired page to the kva.
1543  * Note: not SMP coherent.
1544  *
1545  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1546  */
1547 PMAP_INLINE void 
1548 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1549 {
1550         pt_entry_t *pte;
1551
1552         pte = vtopte(va);
1553         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1554 }
1555
1556 static __inline void
1557 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1558 {
1559         pt_entry_t *pte;
1560
1561         pte = vtopte(va);
1562         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1563 }
1564
1565 /*
1566  * Remove a page from the kernel pagetables.
1567  * Note: not SMP coherent.
1568  *
1569  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1570  */
1571 PMAP_INLINE void
1572 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1573 {
1574         pt_entry_t *pte;
1575
1576         pte = vtopte(va);
1577         pte_clear(pte);
1578 }
1579
1580 /*
1581  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1582  *      virtual address space.
1583  *
1584  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1585  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1586  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1587  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1588  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1589  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1590  *      region.
1591  */
1592 vm_offset_t
1593 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1594 {
1595         vm_offset_t va, sva;
1596         vm_paddr_t superpage_offset;
1597         pd_entry_t newpde;
1598
1599         va = *virt;
1600         /*
1601          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1602          * least one superpage mapping to be created?
1603          */ 
1604         superpage_offset = start & PDRMASK;
1605         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1606                 /*
1607                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1608                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1609                  */
1610                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1611                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1612                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1613                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1614         }
1615         sva = va;
1616         while (start < end) {
1617                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1618                     pseflag) {
1619                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1620                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1621                         newpde = start | PG_PS | pgeflag | PG_RW | PG_V;
1622                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1623                         va += NBPDR;
1624                         start += NBPDR;
1625                 } else {
1626                         pmap_kenter(va, start);
1627                         va += PAGE_SIZE;
1628                         start += PAGE_SIZE;
1629                 }
1630         }
1631         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1632         *virt = va;
1633         return (sva);
1634 }
1635
1636
1637 /*
1638  * Add a list of wired pages to the kva
1639  * this routine is only used for temporary
1640  * kernel mappings that do not need to have
1641  * page modification or references recorded.
1642  * Note that old mappings are simply written
1643  * over.  The page *must* be wired.
1644  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1645  */
1646 void
1647 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1648 {
1649         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1650         vm_page_t m;
1651
1652         oldpte = 0;
1653         pte = vtopte(sva);
1654         endpte = pte + count;
1655         while (pte < endpte) {
1656                 m = *ma++;
1657                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
1658                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1659                         oldpte |= *pte;
1660                         pte_store(pte, pa | pgeflag | PG_RW | PG_V);
1661                 }
1662                 pte++;
1663         }
1664         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1665                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1666                     PAGE_SIZE);
1667 }
1668
1669 /*
1670  * This routine tears out page mappings from the
1671  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1672  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1673  */
1674 void
1675 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1676 {
1677         vm_offset_t va;
1678
1679         va = sva;
1680         while (count-- > 0) {
1681                 pmap_kremove(va);
1682                 va += PAGE_SIZE;
1683         }
1684         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1685 }
1686
1687 /***************************************************
1688  * Page table page management routines.....
1689  ***************************************************/
1690 static __inline void
1691 pmap_free_zero_pages(struct spglist *free)
1692 {
1693         vm_page_t m;
1694
1695         while ((m = SLIST_FIRST(free)) != NULL) {
1696                 SLIST_REMOVE_HEAD(free, plinks.s.ss);
1697                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1698                 vm_page_free_toq(m);
1699         }
1700 }
1701
1702 /*
1703  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1704  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1705  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1706  */
1707 static __inline void
1708 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1709     boolean_t set_PG_ZERO)
1710 {
1711
1712         if (set_PG_ZERO)
1713                 m->flags |= PG_ZERO;
1714         else
1715                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1716         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1717 }
1718
1719 /*
1720  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1721  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1722  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1723  * ordered by this virtual address range.
1724  */
1725 static __inline int
1726 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1727 {
1728
1729         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1730         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
1731 }
1732
1733 /*
1734  * Looks for a page table page mapping the specified virtual address in the
1735  * specified pmap's collection of idle page table pages.  Returns NULL if there
1736  * is no page table page corresponding to the specified virtual address.
1737  */
1738 static __inline vm_page_t
1739 pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1740 {
1741
1742         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1743         return (vm_radix_lookup(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1744 }
1745
1746 /*
1747  * Removes the specified page table page from the specified pmap's collection
1748  * of idle page table pages.  The specified page table page must be a member of
1749  * the pmap's collection.
1750  */
1751 static __inline void
1752 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1753 {
1754
1755         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1756         vm_radix_remove(&pmap->pm_root, mpte->pindex);
1757 }
1758
1759 /*
1760  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1761  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1762  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1763  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1764  */
1765 static inline boolean_t
1766 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1767 {
1768
1769         --m->wire_count;
1770         if (m->wire_count == 0) {
1771                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1772                 return (TRUE);
1773         } else
1774                 return (FALSE);
1775 }
1776
1777 static void
1778 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1779 {
1780         vm_offset_t pteva;
1781
1782         /*
1783          * unmap the page table page
1784          */
1785         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1786         --pmap->pm_stats.resident_count;
1787
1788         /*
1789          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1790          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1791          * down is begun.
1792          */
1793         atomic_subtract_rel_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1794
1795         /*
1796          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1797          * take effect immediately.
1798          */
1799         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1800         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1801
1802         /* 
1803          * Put page on a list so that it is released after
1804          * *ALL* TLB shootdown is done
1805          */
1806         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1807 }
1808
1809 /*
1810  * After removing a page table entry, this routine is used to
1811  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1812  */
1813 static int
1814 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
1815 {
1816         pd_entry_t ptepde;
1817         vm_page_t mpte;
1818
1819         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1820                 return (0);
1821         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1822         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1823         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
1824 }
1825
1826 /*
1827  * Initialize the pmap for the swapper process.
1828  */
1829 void
1830 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1831 {
1832
1833         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1834         /*
1835          * Since the page table directory is shared with the kernel pmap,
1836          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
1837          * not need to be inserted into that list.
1838          */
1839         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1840 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1841         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1842 #endif
1843         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1844         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1845         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1846         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1847         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1848 }
1849
1850 /*
1851  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1852  * such as one in a vmspace structure.
1853  */
1854 int
1855 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1856 {
1857         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1858         vm_paddr_t pa;
1859         int i;
1860
1861         /*
1862          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1863          * page directory table.
1864          */
1865         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1866                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
1867                 if (pmap->pm_pdir == NULL)
1868                         return (0);
1869 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1870                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1871                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1872                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1873                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1874                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1875                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1876 #endif
1877                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
1878         }
1879         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
1880             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
1881
1882         /*
1883          * allocate the page directory page(s)
1884          */
1885         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
1886                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1887                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1888                 if (m == NULL)
1889                         VM_WAIT;
1890                 else {
1891                         ptdpg[i++] = m;
1892                 }
1893         }
1894
1895         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1896
1897         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1898                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1899                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
1900
1901         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1902         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1903         /* Copy the kernel page table directory entries. */
1904         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1905         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1906
1907         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1908         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1909                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]);
1910                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1911 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1912                 pmap->pm_pdpt[i] = pa | PG_V;
1913 #endif
1914         }
1915
1916         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1917         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1918         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1919
1920         return (1);
1921 }
1922
1923 /*
1924  * this routine is called if the page table page is not
1925  * mapped correctly.
1926  */
1927 static vm_page_t
1928 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags)
1929 {
1930         vm_paddr_t ptepa;
1931         vm_page_t m;
1932
1933         /*
1934          * Allocate a page table page.
1935          */
1936         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1937             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1938                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
1939                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1940                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1941                         VM_WAIT;
1942                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1943                         PMAP_LOCK(pmap);
1944                 }
1945
1946                 /*
1947                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1948                  * page may have been allocated.
1949                  */
1950                 return (NULL);
1951         }
1952         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1953                 pmap_zero_page(m);
1954
1955         /*
1956          * Map the pagetable page into the process address space, if
1957          * it isn't already there.
1958          */
1959
1960         pmap->pm_stats.resident_count++;
1961
1962         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1963         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1964                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1965
1966         return (m);
1967 }
1968
1969 static vm_page_t
1970 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
1971 {
1972         u_int ptepindex;
1973         pd_entry_t ptepa;
1974         vm_page_t m;
1975
1976         /*
1977          * Calculate pagetable page index
1978          */
1979         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1980 retry:
1981         /*
1982          * Get the page directory entry
1983          */
1984         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1985
1986         /*
1987          * This supports switching from a 4MB page to a
1988          * normal 4K page.
1989          */
1990         if (ptepa & PG_PS) {
1991                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
1992                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1993         }
1994
1995         /*
1996          * If the page table page is mapped, we just increment the
1997          * hold count, and activate it.
1998          */
1999         if (ptepa) {
2000                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
2001                 m->wire_count++;
2002         } else {
2003                 /*
2004                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
2005                  * been deallocated. 
2006                  */
2007                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
2008                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
2009                         goto retry;
2010         }
2011         return (m);
2012 }
2013
2014
2015 /***************************************************
2016 * Pmap allocation/deallocation routines.
2017  ***************************************************/
2018
2019 /*
2020  * Release any resources held by the given physical map.
2021  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2022  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2023  */
2024 void
2025 pmap_release(pmap_t pmap)
2026 {
2027         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
2028         int i;
2029
2030         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2031             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2032             pmap->pm_stats.resident_count));
2033         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2034             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2035         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
2036             ("releasing active pmap %p", pmap));
2037
2038         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2039         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
2040         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2041
2042         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2043                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] &
2044                     PG_FRAME);
2045
2046         bzero(pmap->pm_pdir + PTDPTDI, (nkpt + NPGPTD) *
2047             sizeof(*pmap->pm_pdir));
2048
2049         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2050
2051         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2052                 m = ptdpg[i];
2053 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2054                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2055                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2056 #endif
2057                 m->wire_count--;
2058                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2059                 vm_page_free_zero(m);
2060         }
2061 }
2062 \f
2063 static int
2064 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2065 {
2066         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2067
2068         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2069 }
2070 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2071     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2072
2073 static int
2074 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2075 {
2076         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2077
2078         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2079 }
2080 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2081     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2082
2083 /*
2084  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2085  */
2086 void
2087 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2088 {
2089         vm_paddr_t ptppaddr;
2090         vm_page_t nkpg;
2091         pd_entry_t newpdir;
2092
2093         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2094         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2095         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2096                 addr = kernel_map->max_offset;
2097         while (kernel_vm_end < addr) {
2098                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2099                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2100                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2101                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2102                                 break;
2103                         }
2104                         continue;
2105                 }
2106
2107                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2108                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2109                     VM_ALLOC_ZERO);
2110                 if (nkpg == NULL)
2111                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2112
2113                 nkpt++;
2114
2115                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2116                         pmap_zero_page(nkpg);
2117                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2118                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2119                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = pgeflag | newpdir;
2120
2121                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2122                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2123                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2124                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2125                         break;
2126                 }
2127         }
2128 }
2129
2130
2131 /***************************************************
2132  * page management routines.
2133  ***************************************************/
2134
2135 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2136 CTASSERT(_NPCM == 11);
2137 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2138
2139 static __inline struct pv_chunk *
2140 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2141 {
2142
2143         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2144 }
2145
2146 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2147
2148 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2149 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2150
2151 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2152         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2153         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2154         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2155         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2156 };
2157
2158 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2159         "Current number of pv entries");
2160
2161 #ifdef PV_STATS
2162 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2163
2164 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2165         "Current number of pv entry chunks");
2166 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2167         "Current number of pv entry chunks allocated");
2168 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2169         "Current number of pv entry chunks frees");
2170 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2171         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2172
2173 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2174 static int pv_entry_spare;
2175
2176 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2177         "Current number of pv entry frees");
2178 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2179         "Current number of pv entry allocs");
2180 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2181         "Current number of spare pv entries");
2182 #endif
2183
2184 /*
2185  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2186  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2187  * another pv entry chunk.
2188  */
2189 static vm_page_t
2190 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2191 {
2192         struct pch newtail;
2193         struct pv_chunk *pc;
2194         struct md_page *pvh;
2195         pd_entry_t *pde;
2196         pmap_t pmap;
2197         pt_entry_t *pte, tpte;
2198         pv_entry_t pv;
2199         vm_offset_t va;
2200         vm_page_t m, m_pc;
2201         struct spglist free;
2202         uint32_t inuse;
2203         int bit, field, freed;
2204
2205         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2206         pmap = NULL;
2207         m_pc = NULL;
2208         SLIST_INIT(&free);
2209         TAILQ_INIT(&newtail);
2210         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2211             SLIST_EMPTY(&free))) {
2212                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2213                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2214                         if (pmap != NULL) {
2215                                 pmap_invalidate_all(pmap);
2216                                 if (pmap != locked_pmap)
2217                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2218                         }
2219                         pmap = pc->pc_pmap;
2220                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2221                         if (pmap > locked_pmap)
2222                                 PMAP_LOCK(pmap);
2223                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2224                                 pmap = NULL;
2225                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2226                                 continue;
2227                         }
2228                 }
2229
2230                 /*
2231                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2232                  */
2233                 freed = 0;
2234                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2235                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2236                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2237                                 bit = bsfl(inuse);
2238                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2239                                 va = pv->pv_va;
2240                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2241                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2242                                         continue;
2243                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2244                                 tpte = *pte;
2245                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2246                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2247                                 pmap_pte_release(pte);
2248                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2249                                         continue;
2250                                 KASSERT(tpte != 0,
2251                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2252                                     pmap, va));
2253                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2254                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2255                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2256                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2257                                         vm_page_dirty(m);
2258                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2259                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2260                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2261                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2262                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2263                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2264                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2265                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2266                                                     PGA_WRITEABLE);
2267                                         }
2268                                 }
2269                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2270                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2271                                 freed++;
2272                         }
2273                 }
2274                 if (freed == 0) {
2275                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2276                         continue;
2277                 }
2278                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2279                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2280                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2281                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2282                 pv_entry_count -= freed;
2283                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2284                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2285                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2286                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2287                                     pc_list);
2288                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2289
2290                                 /*
2291                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2292                                  * sufficient.
2293                                  */
2294                                 if (pmap == locked_pmap)
2295                                         goto out;
2296                                 break;
2297                         }
2298                 if (field == _NPCM) {
2299                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2300                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2301                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2302                         /* Entire chunk is free; return it. */
2303                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2304                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2305                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2306                         break;
2307                 }
2308         }
2309 out:
2310         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2311         if (pmap != NULL) {
2312                 pmap_invalidate_all(pmap);
2313                 if (pmap != locked_pmap)
2314                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2315         }
2316         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2317                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2318                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2319                 /* Recycle a freed page table page. */
2320                 m_pc->wire_count = 1;
2321                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2322         }
2323         pmap_free_zero_pages(&free);
2324         return (m_pc);
2325 }
2326
2327 /*
2328  * free the pv_entry back to the free list
2329  */
2330 static void
2331 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2332 {
2333         struct pv_chunk *pc;
2334         int idx, field, bit;
2335
2336         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2337         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2338         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2339         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2340         pv_entry_count--;
2341         pc = pv_to_chunk(pv);
2342         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2343         field = idx / 32;
2344         bit = idx % 32;
2345         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2346         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2347                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2348                         /*
2349                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2350                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2351                          */
2352                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2353                             pc)) {
2354                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2355                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2356                                     pc_list);
2357                         }
2358                         return;
2359                 }
2360         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2361         free_pv_chunk(pc);
2362 }
2363
2364 static void
2365 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2366 {
2367         vm_page_t m;
2368
2369         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2370         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2371         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2372         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2373         /* entire chunk is free, return it */
2374         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2375         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2376         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
2377         vm_page_free(m);
2378         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2379 }
2380
2381 /*
2382  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2383  * when needed.
2384  */
2385 static pv_entry_t
2386 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2387 {
2388         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2389         static struct timeval lastprint;
2390         int bit, field;
2391         pv_entry_t pv;
2392         struct pv_chunk *pc;
2393         vm_page_t m;
2394
2395         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2396         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2397         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2398         pv_entry_count++;
2399         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2400                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2401                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2402                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2403                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2404 retry:
2405         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2406         if (pc != NULL) {
2407                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2408                         if (pc->pc_map[field]) {
2409                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2410                                 break;
2411                         }
2412                 }
2413                 if (field < _NPCM) {
2414                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2415                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2416                         /* If this was the last item, move it to tail */
2417                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2418                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2419                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2420                                         return (pv);    /* not full, return */
2421                                 }
2422                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2423                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2424                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2425                         return (pv);
2426                 }
2427         }
2428         /*
2429          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2430          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2431          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2432          */
2433         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2434             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2435                 if (try) {
2436                         pv_entry_count--;
2437                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2438                         return (NULL);
2439                 }
2440                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2441                 if (m == NULL)
2442                         goto retry;
2443         }
2444         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2445         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2446         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2447         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2448         pc->pc_pmap = pmap;
2449         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2450         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2451                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2452         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2453         pv = &pc->pc_pventry[0];
2454         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2455         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2456         return (pv);
2457 }
2458
2459 static __inline pv_entry_t
2460 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2461 {
2462         pv_entry_t pv;
2463
2464         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2465         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2466                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2467                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2468                         break;
2469                 }
2470         }
2471         return (pv);
2472 }
2473
2474 static void
2475 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2476 {
2477         struct md_page *pvh;
2478         pv_entry_t pv;
2479         vm_offset_t va_last;
2480         vm_page_t m;
2481
2482         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2483         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2484             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2485
2486         /*
2487          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2488          * page's pv list.
2489          */
2490         pvh = pa_to_pvh(pa);
2491         va = trunc_4mpage(va);
2492         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2493         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2494         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2495         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2496         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2497         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2498         do {
2499                 m++;
2500                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2501                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2502                 va += PAGE_SIZE;
2503                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2504         } while (va < va_last);
2505 }
2506
2507 static void
2508 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2509 {
2510         struct md_page *pvh;
2511         pv_entry_t pv;
2512         vm_offset_t va_last;
2513         vm_page_t m;
2514
2515         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2516         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2517             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2518
2519         /*
2520          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2521          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2522          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2523          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2524          * removes one of the mappings that is being promoted.
2525          */
2526         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2527         va = trunc_4mpage(va);
2528         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2529         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2530         pvh = pa_to_pvh(pa);
2531         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2532         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2533         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2534         do {
2535                 m++;
2536                 va += PAGE_SIZE;
2537                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2538         } while (va < va_last);
2539 }
2540
2541 static void
2542 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2543 {
2544         pv_entry_t pv;
2545
2546         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2547         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2548         free_pv_entry(pmap, pv);
2549 }
2550
2551 static void
2552 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2553 {
2554         struct md_page *pvh;
2555
2556         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2557         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2558         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2559                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2560                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2561                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2562         }
2563 }
2564
2565 /*
2566  * Create a pv entry for page at pa for
2567  * (pmap, va).
2568  */
2569 static void
2570 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2571 {
2572         pv_entry_t pv;
2573
2574         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2575         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2576         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2577         pv->pv_va = va;
2578         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2579 }
2580
2581 /*
2582  * Conditionally create a pv entry.
2583  */
2584 static boolean_t
2585 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2586 {
2587         pv_entry_t pv;
2588
2589         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2590         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2591         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2592             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2593                 pv->pv_va = va;
2594                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2595                 return (TRUE);
2596         } else
2597                 return (FALSE);
2598 }
2599
2600 /*
2601  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2602  */
2603 static boolean_t
2604 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2605 {
2606         struct md_page *pvh;
2607         pv_entry_t pv;
2608
2609         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2610         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2611             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2612                 pv->pv_va = va;
2613                 pvh = pa_to_pvh(pa);
2614                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2615                 return (TRUE);
2616         } else
2617                 return (FALSE);
2618 }
2619
2620 /*
2621  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2622  */
2623 static void
2624 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2625 {
2626         pt_entry_t *pte;
2627
2628         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2629                 *pte = newpte;  
2630                 newpte += PAGE_SIZE;
2631         }
2632 }
2633
2634 /*
2635  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2636  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2637  */
2638 static boolean_t
2639 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2640 {
2641         pd_entry_t newpde, oldpde;
2642         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2643         vm_paddr_t mptepa;
2644         vm_page_t mpte;
2645         struct spglist free;
2646         vm_offset_t sva;
2647
2648         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2649         oldpde = *pde;
2650         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2651             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2652         if ((oldpde & PG_A) != 0 && (mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va)) !=
2653             NULL)
2654                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2655         else {
2656                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2657                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2658                     " is missing"));
2659
2660                 /*
2661                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2662                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2663                  * allocation of the new page table page fails.
2664                  */
2665                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2666                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2667                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2668                         SLIST_INIT(&free);
2669                         sva = trunc_4mpage(va);
2670                         pmap_remove_pde(pmap, pde, sva, &free);
2671                         pmap_invalidate_range(pmap, sva, sva + NBPDR - 1);
2672                         pmap_free_zero_pages(&free);
2673                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2674                             " in pmap %p", va, pmap);
2675                         return (FALSE);
2676                 }
2677                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2678                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2679         }
2680         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2681
2682         /*
2683          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2684          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2685          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2686          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2687          */
2688         if (va >= KERNBASE)
2689                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2690         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2691                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2692                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2693 #ifdef SMP
2694                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2695 #endif
2696                         invlcaddr(PADDR1);
2697                         PMAP1changed++;
2698                 } else
2699 #ifdef SMP
2700                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2701                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2702                         invlcaddr(PADDR1);
2703                         PMAP1changedcpu++;
2704                 } else
2705 #endif
2706                         PMAP1unchanged++;
2707                 firstpte = PADDR1;
2708         } else {
2709                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2710                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2711                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2712                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2713                 }
2714                 firstpte = PADDR2;
2715         }
2716         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2717         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2718             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2719         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2720             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2721         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2722         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2723                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2724
2725         /*
2726          * If the page table page is new, initialize it.
2727          */
2728         if (mpte->wire_count == 1) {
2729                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2730                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2731         }
2732         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2733             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2734             " addresses"));
2735
2736         /*
2737          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2738          * entries.
2739          */ 
2740         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2741                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2742         
2743         /*
2744          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2745          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2746          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2747          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2748          * the read above and the store below. 
2749          */
2750         if (workaround_erratum383)
2751                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2752         else if (pmap == kernel_pmap)
2753                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2754         else
2755                 pde_store(pde, newpde); 
2756         if (firstpte == PADDR2)
2757                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2758
2759         /*
2760          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2761          */
2762         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2763
2764         /*
2765          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2766          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2767          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2768          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2769          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2770          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2771          * the 2mpage to referencing the page table page.
2772          */
2773         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2774                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2775
2776         pmap_pde_demotions++;
2777         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2778             " in pmap %p", va, pmap);
2779         return (TRUE);
2780 }
2781
2782 /*
2783  * Removes a 2- or 4MB page mapping from the kernel pmap.
2784  */
2785 static void
2786 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2787 {
2788         pd_entry_t newpde;
2789         vm_paddr_t mptepa;
2790         vm_page_t mpte;
2791
2792         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2793         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va);
2794         if (mpte == NULL)
2795                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
2796
2797         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2798         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2799         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V;
2800
2801         /*
2802          * Initialize the page table page.
2803          */
2804         pagezero((void *)&KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))]);
2805
2806         /*
2807          * Remove the mapping.
2808          */
2809         if (workaround_erratum383)
2810                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2811         else 
2812                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2813
2814         /*
2815          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2816          */
2817         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2818 }
2819
2820 /*
2821  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2822  */
2823 static void
2824 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2825     struct spglist *free)
2826 {
2827         struct md_page *pvh;
2828         pd_entry_t oldpde;
2829         vm_offset_t eva, va;
2830         vm_page_t m, mpte;
2831
2832         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2833         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2834             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2835         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2836         if (oldpde & PG_W)
2837                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2838
2839         /*
2840          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2841          * PG_G.
2842          *
2843          * When workaround_erratum383 is false, a promotion to a 2M/4M
2844          * page mapping does not invalidate the 512/1024 4K page mappings
2845          * from the TLB.  Consequently, at this point, the TLB may
2846          * hold both 4K and 2M/4M page mappings.  Therefore, the entire
2847          * range of addresses must be invalidated here.  In contrast,
2848          * when workaround_erratum383 is true, a promotion does
2849          * invalidate the 512/1024 4K page mappings, and so a single INVLPG
2850          * suffices to invalidate the 2M/4M page mapping.
2851          */
2852         if ((oldpde & PG_G) != 0) {
2853                 if (workaround_erratum383)
2854                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sva);
2855                 else
2856                         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva,
2857                             sva + NBPDR - 1);
2858         }
2859
2860         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2861         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2862                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2863                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2864                 eva = sva + NBPDR;
2865                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2866                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2867                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2868                                 vm_page_dirty(m);
2869                         if (oldpde & PG_A)
2870                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2871                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2872                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2873                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2874                 }
2875         }
2876         if (pmap == kernel_pmap) {
2877                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
2878         } else {
2879                 mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, sva);
2880                 if (mpte != NULL) {
2881                         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2882                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2883                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2884                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2885                         mpte->wire_count = 0;
2886                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2887                         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2888                 }
2889         }
2890 }
2891
2892 /*
2893  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2894  */
2895 static int
2896 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
2897     struct spglist *free)
2898 {
2899         pt_entry_t oldpte;
2900         vm_page_t m;
2901
2902         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2903         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2904         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2905         KASSERT(oldpte != 0,
2906             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
2907         if (oldpte & PG_W)
2908                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2909         /*
2910          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2911          * PG_G.
2912          */
2913         if (oldpte & PG_G)
2914                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2915         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2916         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2917                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2918                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2919                         vm_page_dirty(m);
2920                 if (oldpte & PG_A)
2921                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2922                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2923         }
2924         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2925 }
2926
2927 /*
2928  * Remove a single page from a process address space
2929  */
2930 static void
2931 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
2932 {
2933         pt_entry_t *pte;
2934
2935         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2936         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2937         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2938         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
2939                 return;
2940         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2941         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2942 }
2943
2944 /*
2945  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2946  *
2947  *      It is assumed that the start and end are properly
2948  *      rounded to the page size.
2949  */
2950 void
2951 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2952 {
2953         vm_offset_t pdnxt;
2954         pd_entry_t ptpaddr;
2955         pt_entry_t *pte;
2956         struct spglist free;
2957         int anyvalid;
2958
2959         /*
2960          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2961          */
2962         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2963                 return;
2964
2965         anyvalid = 0;
2966         SLIST_INIT(&free);
2967
2968         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2969         sched_pin();
2970         PMAP_LOCK(pmap);
2971
2972         /*
2973          * special handling of removing one page.  a very
2974          * common operation and easy to short circuit some
2975          * code.
2976          */
2977         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
2978             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2979                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
2980                 goto out;
2981         }
2982
2983         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2984                 u_int pdirindex;
2985
2986                 /*
2987                  * Calculate index for next page table.
2988                  */
2989                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2990                 if (pdnxt < sva)
2991                         pdnxt = eva;
2992                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2993                         break;
2994
2995                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2996                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2997
2998                 /*
2999                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3000                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3001                  */
3002                 if (ptpaddr == 0)
3003                         continue;
3004
3005                 /*
3006                  * Check for large page.
3007                  */
3008                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3009                         /*
3010                          * Are we removing the entire large page?  If not,
3011                          * demote the mapping and fall through.
3012                          */
3013                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3014                                 /*
3015                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3016                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
3017                                  */
3018                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
3019                                         anyvalid = 1;
3020                                 pmap_remove_pde(pmap,
3021                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
3022                                 continue;
3023                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
3024                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3025                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3026                                 continue;
3027                         }
3028                 }
3029
3030                 /*
3031                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3032                  * by the current page table page, or to the end of the
3033                  * range being removed.
3034                  */
3035                 if (pdnxt > eva)
3036                         pdnxt = eva;
3037
3038                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3039                     sva += PAGE_SIZE) {
3040                         if (*pte == 0)
3041                                 continue;
3042
3043                         /*
3044                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
3045                          * by pmap_remove_pte().
3046                          */
3047                         if ((*pte & PG_G) == 0)
3048                                 anyvalid = 1;
3049                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
3050                                 break;
3051                 }
3052         }
3053 out:
3054         sched_unpin();
3055         if (anyvalid)
3056                 pmap_invalidate_all(pmap);
3057         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3058         PMAP_UNLOCK(pmap);
3059         pmap_free_zero_pages(&free);
3060 }
3061
3062 /*
3063  *      Routine:        pmap_remove_all
3064  *      Function:
3065  *              Removes this physical page from
3066  *              all physical maps in which it resides.
3067  *              Reflects back modify bits to the pager.
3068  *
3069  *      Notes:
3070  *              Original versions of this routine were very
3071  *              inefficient because they iteratively called
3072  *              pmap_remove (slow...)
3073  */
3074
3075 void
3076 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3077 {
3078         struct md_page *pvh;
3079         pv_entry_t pv;
3080         pmap_t pmap;
3081         pt_entry_t *pte, tpte;
3082         pd_entry_t *pde;
3083         vm_offset_t va;
3084         struct spglist free;
3085
3086         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3087             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3088         SLIST_INIT(&free);
3089         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3090         sched_pin();
3091         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3092                 goto small_mappings;
3093         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3094         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3095                 va = pv->pv_va;
3096                 pmap = PV_PMAP(pv);
3097                 PMAP_LOCK(pmap);
3098                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3099                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3100                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3101         }
3102 small_mappings:
3103         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3104                 pmap = PV_PMAP(pv);
3105                 PMAP_LOCK(pmap);
3106                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3107                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3108                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3109                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3110                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3111                 tpte = pte_load_clear(pte);
3112                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3113                     pmap, pv->pv_va));
3114                 if (tpte & PG_W)
3115                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3116                 if (tpte & PG_A)
3117                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3118
3119                 /*
3120                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3121                  */
3122                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3123                         vm_page_dirty(m);
3124                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3125                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3126                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3127                 free_pv_entry(pmap, pv);
3128                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3129         }
3130         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3131         sched_unpin();
3132         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3133         pmap_free_zero_pages(&free);
3134 }
3135
3136 /*
3137  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3138  */
3139 static boolean_t
3140 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3141 {
3142         pd_entry_t newpde, oldpde;
3143         vm_offset_t eva, va;
3144         vm_page_t m;
3145         boolean_t anychanged;
3146
3147         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3148         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3149             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3150         anychanged = FALSE;
3151 retry:
3152         oldpde = newpde = *pde;
3153         if (oldpde & PG_MANAGED) {
3154                 eva = sva + NBPDR;
3155                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3156                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3157                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3158                                 vm_page_dirty(m);
3159         }
3160         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3161                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3162 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3163         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3164                 newpde |= pg_nx;
3165 #endif
3166         if (newpde != oldpde) {
3167                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde))
3168                         goto retry;
3169                 if (oldpde & PG_G) {
3170                         /* See pmap_remove_pde() for explanation. */
3171                         if (workaround_erratum383)
3172                                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sva);
3173                         else
3174                                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva,
3175                                     sva + NBPDR - 1);
3176                 } else
3177                         anychanged = TRUE;
3178         }
3179         return (anychanged);
3180 }
3181
3182 /*
3183  *      Set the physical protection on the
3184  *      specified range of this map as requested.
3185  */
3186 void
3187 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3188 {
3189         vm_offset_t pdnxt;
3190         pd_entry_t ptpaddr;
3191         pt_entry_t *pte;
3192         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3193
3194         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
3195         if (prot == VM_PROT_NONE) {
3196                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3197                 return;
3198         }
3199
3200 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3201         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3202             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3203                 return;
3204 #else
3205         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3206                 return;
3207 #endif
3208
3209         if (pmap_is_current(pmap))
3210                 pv_lists_locked = FALSE;
3211         else {
3212                 pv_lists_locked = TRUE;
3213 resume:
3214                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3215                 sched_pin();
3216         }
3217         anychanged = FALSE;
3218
3219         PMAP_LOCK(pmap);
3220         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3221                 pt_entry_t obits, pbits;
3222                 u_int pdirindex;
3223
3224                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3225                 if (pdnxt < sva)
3226                         pdnxt = eva;
3227
3228                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3229                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3230
3231                 /*
3232                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3233                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3234                  */
3235                 if (ptpaddr == 0)
3236                         continue;
3237
3238                 /*
3239                  * Check for large page.
3240                  */
3241                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3242                         /*
3243                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3244                          * demote the mapping and fall through.
3245                          */
3246                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3247                                 /*
3248                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3249                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3250                                  */
3251                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3252                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3253                                         anychanged = TRUE;
3254                                 continue;
3255                         } else {
3256                                 if (!pv_lists_locked) {
3257                                         pv_lists_locked = TRUE;
3258                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3259                                                 if (anychanged)
3260                                                         pmap_invalidate_all(
3261                                                             pmap);
3262                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3263                                                 goto resume;
3264                                         }
3265                                         sched_pin();
3266                                 }
3267                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3268                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3269                                         /*
3270                                          * The large page mapping was
3271                                          * destroyed.
3272                                          */
3273                                         continue;
3274                                 }
3275                         }
3276                 }
3277
3278                 if (pdnxt > eva)
3279                         pdnxt = eva;
3280
3281                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3282                     sva += PAGE_SIZE) {
3283                         vm_page_t m;
3284
3285 retry:
3286                         /*
3287                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3288                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3289                          * significant 32 bits.
3290                          */
3291                         obits = pbits = *pte;
3292                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3293                                 continue;
3294
3295                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3296                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3297                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3298                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3299                                         vm_page_dirty(m);
3300                                 }
3301                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3302                         }
3303 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3304                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3305                                 pbits |= pg_nx;
3306 #endif
3307
3308                         if (pbits != obits) {
3309 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3310                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3311                                         goto retry;
3312 #else
3313                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3314                                     pbits))
3315                                         goto retry;
3316 #endif
3317                                 if (obits & PG_G)
3318                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3319                                 else
3320                                         anychanged = TRUE;
3321                         }
3322                 }
3323         }
3324         if (anychanged)
3325                 pmap_invalidate_all(pmap);
3326         if (pv_lists_locked) {
3327                 sched_unpin();
3328                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3329         }
3330         PMAP_UNLOCK(pmap);
3331 }
3332
3333 /*
3334  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3335  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3336  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3337  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3338  * mappings must have identical characteristics.
3339  *
3340  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3341  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3342  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3343  * pmap.
3344  */
3345 static void
3346 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3347 {
3348         pd_entry_t newpde;
3349         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3350         vm_offset_t oldpteva;
3351         vm_page_t mpte;
3352
3353         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3354
3355         /*
3356          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3357          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3358          * within a 2- or 4MB page.
3359          */
3360         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3361 setpde:
3362         newpde = *firstpte;
3363         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3364                 pmap_pde_p_failures++;
3365                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3366                     " in pmap %p", va, pmap);
3367                 return;
3368         }
3369         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3370                 pmap_pde_p_failures++;
3371                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3372                     " in pmap %p", va, pmap);
3373                 return;
3374         }
3375         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3376                 /*
3377                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3378                  * a TLB invalidation.
3379                  */
3380                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3381                     ~PG_RW))  
3382                         goto setpde;
3383                 newpde &= ~PG_RW;
3384         }
3385
3386         /* 
3387          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3388          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3389          * characteristics to the first PTE.
3390          */
3391         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3392         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3393 setpte:
3394                 oldpte = *pte;
3395                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3396                         pmap_pde_p_failures++;
3397                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3398                             " in pmap %p", va, pmap);
3399                         return;
3400                 }
3401                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3402                         /*
3403                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3404                          * without a TLB invalidation.
3405                          */
3406                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3407                             oldpte & ~PG_RW))
3408                                 goto setpte;
3409                         oldpte &= ~PG_RW;
3410                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3411                             (va & ~PDRMASK);
3412                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3413                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3414                 }
3415                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3416                         pmap_pde_p_failures++;
3417                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3418                             " in pmap %p", va, pmap);
3419                         return;
3420                 }
3421                 pa -= PAGE_SIZE;
3422         }
3423
3424         /*
3425          * Save the page table page in its current state until the PDE
3426          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3427          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3428          */
3429         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3430         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3431             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3432             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3433         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3434             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3435         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
3436                 pmap_pde_p_failures++;
3437                 CTR2(KTR_PMAP,
3438                     "pmap_promote_pde: failure for va %#x in pmap %p", va,
3439                     pmap);
3440                 return;
3441         }
3442
3443         /*
3444          * Promote the pv entries.
3445          */
3446         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3447                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3448
3449         /*
3450          * Propagate the PAT index to its proper position.
3451          */
3452         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3453                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3454
3455         /*
3456          * Map the superpage.
3457          */
3458         if (workaround_erratum383)
3459                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3460         else if (pmap == kernel_pmap)
3461                 pmap_kenter_pde(va, PG_PS | newpde);
3462         else
3463                 pde_store(pde, PG_PS | newpde);
3464
3465         pmap_pde_promotions++;
3466         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3467             " in pmap %p", va, pmap);
3468 }
3469
3470 /*
3471  *      Insert the given physical page (p) at
3472  *      the specified virtual address (v) in the
3473  *      target physical map with the protection requested.
3474  *
3475  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3476  *      that the related pte can not be reclaimed.
3477  *
3478  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3479  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3480  *      insert this page into the given map NOW.
3481  */
3482 int
3483 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3484     u_int flags, int8_t psind)
3485 {
3486         pd_entry_t *pde;
3487         pt_entry_t *pte;
3488         pt_entry_t newpte, origpte;
3489         pv_entry_t pv;
3490         vm_paddr_t opa, pa;
3491         vm_page_t mpte, om;
3492         boolean_t invlva, wired;
3493
3494         va = trunc_page(va);
3495         mpte = NULL;
3496         wired = (flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0;
3497
3498         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
3499         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
3500             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)",
3501             va));
3502         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3503                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3504
3505         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3506         PMAP_LOCK(pmap);
3507         sched_pin();
3508
3509         pde = pmap_pde(pmap, va);
3510         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3511                 /*
3512                  * va is for UVA.
3513                  * In the case that a page table page is not resident,
3514                  * we are creating it here.  pmap_allocpte() handles
3515                  * demotion.
3516                  */
3517                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
3518                 if (mpte == NULL) {
3519                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3520                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
3521                         sched_unpin();
3522                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3523                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3524                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3525                 }
3526         } else {
3527                 /*
3528                  * va is for KVA, so pmap_demote_pde() will never fail
3529                  * to install a page table page.  PG_V is also
3530                  * asserted by pmap_demote_pde().
3531                  */
3532                 KASSERT(pde != NULL && (*pde & PG_V) != 0,
3533                     ("KVA %#x invalid pde pdir %#jx", va,
3534                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]));
3535                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
3536                         pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3537         }
3538         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3539
3540         /*
3541          * Page Directory table entry is not valid, which should not
3542          * happen.  We should have either allocated the page table
3543          * page or demoted the existing mapping above.
3544          */
3545         if (pte == NULL) {
3546                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3547                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3548         }
3549
3550         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3551         om = NULL;
3552         origpte = *pte;
3553         opa = origpte & PG_FRAME;
3554
3555         /*
3556          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3557          */
3558         if (origpte && (opa == pa)) {
3559                 /*
3560                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3561                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3562                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3563                  * the PT page will be also.
3564                  */
3565                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
3566                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3567                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
3568                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3569
3570                 /*
3571                  * Remove extra pte reference
3572                  */
3573                 if (mpte)
3574                         mpte->wire_count--;
3575
3576                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3577                         om = m;
3578                         pa |= PG_MANAGED;
3579                 }
3580                 goto validate;
3581         } 
3582
3583         pv = NULL;
3584
3585         /*
3586          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3587          * handle validating new mapping.
3588          */
3589         if (opa) {
3590                 if (origpte & PG_W)
3591                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3592                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3593                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3594                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3595                 }
3596                 if (mpte != NULL) {
3597                         mpte->wire_count--;
3598                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3599                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3600                              " va: 0x%x", va));
3601                 }
3602         } else
3603                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3604
3605         /*
3606          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3607          */
3608         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3609                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3610                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3611                 if (pv == NULL)
3612                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3613                 pv->pv_va = va;
3614                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3615                 pa |= PG_MANAGED;
3616         } else if (pv != NULL)
3617                 free_pv_entry(pmap, pv);
3618
3619         /*
3620          * Increment counters
3621          */
3622         if (wired)
3623                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3624
3625 validate:
3626         /*
3627          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3628          */
3629         newpte = (pt_entry_t)(pa | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0) | PG_V);
3630         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
3631                 newpte |= PG_RW;
3632                 if ((newpte & PG_MANAGED) != 0)
3633                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3634         }
3635 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3636         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3637                 newpte |= pg_nx;
3638 #endif
3639         if (wired)
3640                 newpte |= PG_W;
3641         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3642                 newpte |= PG_U;
3643         if (pmap == kernel_pmap)
3644                 newpte |= pgeflag;
3645
3646         /*
3647          * if the mapping or permission bits are different, we need
3648          * to update the pte.
3649          */
3650         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
3651                 newpte |= PG_A;
3652                 if ((flags & VM_PROT_WRITE) != 0)
3653                         newpte |= PG_M;
3654                 if (origpte & PG_V) {
3655                         invlva = FALSE;
3656                         origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3657                         if (origpte & PG_A) {
3658                                 if (origpte & PG_MANAGED)
3659                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3660                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
3661                                         invlva = TRUE;
3662 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3663                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
3664                                     (newpte & PG_NX) != 0)
3665                                         invlva = TRUE;
3666 #endif
3667                         }
3668                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3669                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3670                                         vm_page_dirty(om);
3671                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3672                                         invlva = TRUE;
3673                         }
3674                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3675                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3676                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3677                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3678                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3679                         if (invlva)
3680                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3681                 } else
3682                         pte_store(pte, newpte);
3683         }
3684
3685         /*
3686          * If both the page table page and the reservation are fully
3687          * populated, then attempt promotion.
3688          */
3689         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3690             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3691             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3692                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3693
3694         sched_unpin();
3695         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3696         PMAP_UNLOCK(pmap);
3697         return (KERN_SUCCESS);
3698 }
3699
3700 /*
3701  * Tries to create a 2- or 4MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
3702  * FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
3703  * blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
3704  * (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry. 
3705  */
3706 static boolean_t
3707 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3708 {
3709         pd_entry_t *pde, newpde;
3710
3711         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3712         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3713         pde = pmap_pde(pmap, va);
3714         if (*pde != 0) {
3715                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3716                     " in pmap %p", va, pmap);
3717                 return (FALSE);
3718         }
3719         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3720             PG_PS | PG_V;
3721         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3722                 newpde |= PG_MANAGED;
3723
3724                 /*
3725                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3726                  */
3727                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
3728                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3729                             " in pmap %p", va, pmap);
3730                         return (FALSE);
3731                 }
3732         }
3733 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3734         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3735                 newpde |= pg_nx;
3736 #endif
3737         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3738                 newpde |= PG_U;
3739
3740         /*
3741          * Increment counters.
3742          */
3743         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3744
3745         /*
3746          * Map the superpage.
3747          */
3748         pde_store(pde, newpde);
3749
3750         pmap_pde_mappings++;
3751         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3752             " in pmap %p", va, pmap);
3753         return (TRUE);
3754 }
3755
3756 /*
3757  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3758  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3759  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3760  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3761  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3762  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3763  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3764  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3765  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3766  * corresponding offset from m_start are mapped.
3767  */
3768 void
3769 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3770     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3771 {
3772         vm_offset_t va;
3773         vm_page_t m, mpte;
3774         vm_pindex_t diff, psize;
3775
3776         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
3777
3778         psize = atop(end - start);
3779         mpte = NULL;
3780         m = m_start;
3781         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3782         PMAP_LOCK(pmap);
3783         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3784                 va = start + ptoa(diff);
3785                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3786                     m->psind == 1 && pg_ps_enabled &&
3787                     pmap_enter_pde(pmap, va, m, prot))
3788                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3789                 else
3790                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3791                             mpte);
3792                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3793         }
3794         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3795         PMAP_UNLOCK(pmap);
3796 }
3797
3798 /*
3799  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3800  * 1. Current pmap & pmap exists.
3801  * 2. Not wired.
3802  * 3. Read access.
3803  * 4. No page table pages.
3804  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3805  */
3806
3807 void
3808 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3809 {
3810
3811         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3812         PMAP_LOCK(pmap);
3813         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
3814         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3815         PMAP_UNLOCK(pmap);
3816 }
3817
3818 static vm_page_t
3819 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3820     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
3821 {
3822         pt_entry_t *pte;
3823         vm_paddr_t pa;
3824         struct spglist free;
3825
3826         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3827             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
3828             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3829         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3830         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3831
3832         /*
3833          * In the case that a page table page is not
3834          * resident, we are creating it here.
3835          */
3836         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3837                 u_int ptepindex;
3838                 pd_entry_t ptepa;
3839
3840                 /*
3841                  * Calculate pagetable page index
3842                  */
3843                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
3844                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
3845                         mpte->wire_count++;
3846                 } else {
3847                         /*
3848                          * Get the page directory entry
3849                          */
3850                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
3851
3852                         /*
3853                          * If the page table page is mapped, we just increment
3854                          * the hold count, and activate it.
3855                          */
3856                         if (ptepa) {
3857                                 if (ptepa & PG_PS)
3858                                         return (NULL);
3859                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
3860                                 mpte->wire_count++;
3861                         } else {
3862                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3863                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
3864                                 if (mpte == NULL)
3865                                         return (mpte);
3866                         }
3867                 }
3868         } else {
3869                 mpte = NULL;
3870         }
3871
3872         /*
3873          * This call to vtopte makes the assumption that we are
3874          * entering the page into the current pmap.  In order to support
3875          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
3876          * But that isn't as quick as vtopte.
3877          */
3878         pte = vtopte(va);
3879         if (*pte) {
3880                 if (mpte != NULL) {
3881                         mpte->wire_count--;
3882                         mpte = NULL;
3883                 }
3884                 return (mpte);
3885         }
3886
3887         /*
3888          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3889          */
3890         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3891             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3892                 if (mpte != NULL) {
3893                         SLIST_INIT(&free);
3894                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
3895                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3896                                 pmap_free_zero_pages(&free);
3897                         }
3898                         
3899                         mpte = NULL;
3900                 }
3901                 return (mpte);
3902         }
3903
3904         /*
3905          * Increment counters
3906          */
3907         pmap->pm_stats.resident_count++;
3908
3909         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3910 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3911         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3912                 pa |= pg_nx;
3913 #endif
3914
3915         /*
3916          * Now validate mapping with RO protection
3917          */
3918         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3919                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3920         else
3921                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3922         return (mpte);
3923 }
3924
3925 /*
3926  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3927  * to be used for panic dumps.
3928  */
3929 void *
3930 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3931 {
3932         vm_offset_t va;
3933
3934         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3935         pmap_kenter(va, pa);
3936         invlpg(va);
3937         return ((void *)crashdumpmap);
3938 }
3939
3940 /*
3941  * This code maps large physical mmap regions into the
3942  * processor address space.  Note that some shortcuts
3943  * are taken, but the code works.
3944  */
3945 void
3946 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3947     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3948 {
3949         pd_entry_t *pde;
3950         vm_paddr_t pa, ptepa;
3951         vm_page_t p;
3952         int pat_mode;
3953
3954         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3955         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3956             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3957         if (pseflag && 
3958             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
3959                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
3960                         return;
3961                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3962                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3963                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3964                 pat_mode = p->md.pat_mode;
3965
3966                 /*
3967                  * Abort the mapping if the first page is not physically
3968                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
3969                  */
3970                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3971                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3972                         return;
3973
3974                 /*
3975                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
3976                  * the pages are not physically contiguous or have differing
3977                  * memory attributes.
3978                  */
3979                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3980                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
3981                     pa += PAGE_SIZE) {
3982                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3983                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3984                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
3985                             pat_mode != p->md.pat_mode)
3986                                 return;
3987                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3988                 }
3989
3990                 /*
3991                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
3992                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
3993                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
3994                  */
3995                 PMAP_LOCK(pmap);
3996                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
3997                     size; pa += NBPDR) {
3998                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3999                         if (*pde == 0) {
4000                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
4001                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
4002                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
4003                                     PAGE_SIZE;
4004                                 pmap_pde_mappings++;
4005                         }
4006                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
4007                         addr += NBPDR;
4008                 }
4009                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4010         }
4011 }
4012
4013 /*
4014  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
4015  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
4016  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
4017  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
4018  *
4019  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
4020  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
4021  */
4022 void
4023 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4024 {
4025         vm_offset_t pdnxt;
4026         pd_entry_t *pde;
4027         pt_entry_t *pte;
4028         boolean_t pv_lists_locked;
4029
4030         if (pmap_is_current(pmap))
4031                 pv_lists_locked = FALSE;
4032         else {
4033                 pv_lists_locked = TRUE;
4034 resume:
4035                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4036                 sched_pin();
4037         }
4038         PMAP_LOCK(pmap);
4039         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4040                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4041                 if (pdnxt < sva)
4042                         pdnxt = eva;
4043                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4044                 if ((*pde & PG_V) == 0)
4045                         continue;
4046                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
4047                         if ((*pde & PG_W) == 0)
4048                                 panic("pmap_unwire: pde %#jx is missing PG_W",
4049                                     (uintmax_t)*pde);
4050
4051                         /*
4052                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
4053                          * demote the mapping and fall through.
4054                          */
4055                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
4056                                 /*
4057                                  * Regardless of whether a pde (or pte) is 32
4058                                  * or 64 bits in size, PG_W is among the least
4059                                  * significant 32 bits.
4060                                  */
4061                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_W);
4062                                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR /
4063                                     PAGE_SIZE;
4064                                 continue;
4065                         } else {
4066                                 if (!pv_lists_locked) {
4067                                         pv_lists_locked = TRUE;
4068                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4069                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4070                                                 /* Repeat sva. */
4071                                                 goto resume;
4072                                         }
4073                                         sched_pin();
4074                                 }
4075                                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva))
4076                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
4077                         }
4078                 }
4079                 if (pdnxt > eva)
4080                         pdnxt = eva;
4081                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4082                     sva += PAGE_SIZE) {
4083                         if ((*pte & PG_V) == 0)
4084                                 continue;
4085                         if ((*pte & PG_W) == 0)
4086                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
4087                                     (uintmax_t)*pte);
4088
4089                         /*
4090                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
4091                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
4092                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
4093                          *
4094                          * PG_W is among the least significant 32 bits.
4095                          */
4096                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_W);
4097                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4098                 }
4099         }
4100         if (pv_lists_locked) {
4101                 sched_unpin();
4102                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4103         }
4104         PMAP_UNLOCK(pmap);
4105 }
4106
4107
4108 /*
4109  *      Copy the range specified by src_addr/len
4110  *      from the source map to the range dst_addr/len
4111  *      in the destination map.
4112  *
4113  *      This routine is only advisory and need not do anything.
4114  */
4115
4116 void
4117 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
4118     vm_offset_t src_addr)
4119 {
4120         struct spglist free;
4121         vm_offset_t addr;
4122         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
4123         vm_offset_t pdnxt;
4124
4125         if (dst_addr != src_addr)
4126                 return;
4127
4128         if (!pmap_is_current(src_pmap))
4129                 return;
4130
4131         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4132         if (dst_pmap < src_pmap) {
4133                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4134                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4135         } else {
4136                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4137                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4138         }
4139         sched_pin();
4140         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4141                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
4142                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4143                 pd_entry_t srcptepaddr;
4144                 u_int ptepindex;
4145
4146                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
4147                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
4148
4149                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4150                 if (pdnxt < addr)
4151                         pdnxt = end_addr;
4152                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4153
4154                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4155                 if (srcptepaddr == 0)
4156                         continue;
4157                         
4158                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4159                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4160                                 continue;
4161                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4162                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4163                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr &
4164                             PG_PS_FRAME))) {
4165                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4166                                     ~PG_W;
4167                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4168                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4169                                 pmap_pde_mappings++;
4170                         }
4171                         continue;
4172                 }
4173
4174                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4175                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4176                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4177
4178                 if (pdnxt > end_addr)
4179                         pdnxt = end_addr;
4180
4181                 src_pte = vtopte(addr);
4182                 while (addr < pdnxt) {
4183                         pt_entry_t ptetemp;
4184                         ptetemp = *src_pte;
4185                         /*
4186                          * we only virtual copy managed pages
4187                          */
4188                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4189                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4190                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4191                                 if (dstmpte == NULL)
4192                                         goto out;
4193                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4194                                 if (*dst_pte == 0 &&
4195                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4196                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4197                                         /*
4198                                          * Clear the wired, modified, and
4199                                          * accessed (referenced) bits
4200                                          * during the copy.
4201                                          */
4202                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4203                                             PG_A);
4204                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4205                                 } else {
4206                                         SLIST_INIT(&free);
4207                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4208                                             &free)) {
4209                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
4210                                                     addr);
4211                                                 pmap_free_zero_pages(&free);
4212                                         }
4213                                         goto out;
4214                                 }
4215                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4216                                         break;
4217                         }
4218                         addr += PAGE_SIZE;
4219                         src_pte++;
4220                 }
4221         }
4222 out:
4223         sched_unpin();
4224         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4225         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4226         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4227 }       
4228
4229 static __inline void
4230 pagezero(void *page)
4231 {
4232 #if defined(I686_CPU)
4233         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4234 #if defined(CPU_ENABLE_SSE)
4235                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4236                         sse2_pagezero(page);
4237                 else
4238 #endif
4239                         i686_pagezero(page);
4240         } else
4241 #endif
4242                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4243 }
4244
4245 /*
4246  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping 
4247  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
4248  */
4249 void
4250 pmap_zero_page(vm_page_t m)
4251 {
4252         pt_entry_t *cmap_pte2;
4253         struct pcpu *pc;
4254
4255         sched_pin();
4256         pc = pcpu_find(curcpu);
4257         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4258         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4259         if (*cmap_pte2)
4260                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4261         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4262             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4263         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4264         pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4265         *cmap_pte2 = 0;
4266
4267         /*
4268          * Unpin the thread before releasing the lock.  Otherwise the thread
4269          * could be rescheduled while still bound to the current CPU, only
4270          * to unpin itself immediately upon resuming execution.
4271          */
4272         sched_unpin();
4273         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4274 }
4275
4276 /*
4277  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
4278  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
4279  *
4280  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
4281  */
4282 void
4283 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4284 {
4285         pt_entry_t *cmap_pte2;
4286         struct pcpu *pc;
4287
4288         sched_pin();
4289         pc = pcpu_find(curcpu);
4290         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4291         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4292         if (*cmap_pte2)
4293                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4294         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4295             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4296         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4297         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4298                 pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4299         else
4300                 bzero(pc->pc_cmap_addr2 + off, size);
4301         *cmap_pte2 = 0;
4302         sched_unpin();
4303         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4304 }
4305
4306 /*
4307  *      pmap_zero_page_idle zeros the specified hardware page by mapping 
4308  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.  This
4309  *      is intended to be called from the vm_pagezero process only and
4310  *      outside of Giant.
4311  */
4312 void
4313 pmap_zero_page_idle(vm_page_t m)
4314 {
4315
4316         if (*CMAP3)
4317                 panic("pmap_zero_page_idle: CMAP3 busy");
4318         sched_pin();
4319         *CMAP3 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4320             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4321         invlcaddr(CADDR3);
4322         pagezero(CADDR3);
4323         *CMAP3 = 0;
4324         sched_unpin();
4325 }
4326
4327 /*
4328  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
4329  *      page by mapping the page into virtual memory and using
4330  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
4331  *      time.
4332  */
4333 void
4334 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4335 {
4336         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4337         struct pcpu *pc;
4338
4339         sched_pin();
4340         pc = pcpu_find(curcpu);
4341         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4342         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4343         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4344         if (*cmap_pte1)
4345                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4346         if (*cmap_pte2)
4347                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4348         *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4349             pmap_cache_bits(src->md.pat_mode, 0);
4350         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4351         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4352             pmap_cache_bits(dst->md.pat_mode, 0);
4353         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4354         bcopy(pc->pc_cmap_addr1, pc->pc_cmap_addr2, PAGE_SIZE);
4355         *cmap_pte1 = 0;
4356         *cmap_pte2 = 0;
4357         sched_unpin();
4358         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4359 }
4360
4361 int unmapped_buf_allowed = 1;
4362
4363 void
4364 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
4365     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4366 {
4367         vm_page_t a_pg, b_pg;
4368         char *a_cp, *b_cp;
4369         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4370         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4371         struct pcpu *pc;
4372         int cnt;
4373
4374         sched_pin();
4375         pc = pcpu_find(curcpu);
4376         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4377         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4378         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4379         if (*cmap_pte1 != 0)
4380                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4381         if (*cmap_pte2 != 0)
4382                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4383         while (xfersize > 0) {
4384                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4385                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4386                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4387                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4388                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4389                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4390                 *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4391                     pmap_cache_bits(a_pg->md.pat_mode, 0);
4392                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4393                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4394                     PG_M | pmap_cache_bits(b_pg->md.pat_mode, 0);
4395                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4396                 a_cp = pc->pc_cmap_addr1 + a_pg_offset;
4397                 b_cp = pc->pc_cmap_addr2 + b_pg_offset;
4398                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4399                 a_offset += cnt;
4400                 b_offset += cnt;
4401                 xfersize -= cnt;
4402         }
4403         *cmap_pte1 = 0;
4404         *cmap_pte2 = 0;
4405         sched_unpin();
4406         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4407 }
4408
4409 /*
4410  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4411  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4412  * be changed upwards or downwards in the future; it
4413  * is only necessary that true be returned for a small
4414  * subset of pmaps for proper page aging.
4415  */
4416 boolean_t
4417 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4418 {
4419         struct md_page *pvh;
4420         pv_entry_t pv;
4421         int loops = 0;
4422         boolean_t rv;
4423
4424         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4425             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4426         rv = FALSE;
4427         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4428         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4429                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4430                         rv = TRUE;
4431                         break;
4432                 }
4433                 loops++;
4434                 if (loops >= 16)
4435                         break;
4436         }
4437         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4438                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4439                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4440                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4441                                 rv = TRUE;
4442                                 break;
4443                         }
4444                         loops++;
4445                         if (loops >= 16)
4446                                 break;
4447                 }
4448         }
4449         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4450         return (rv);
4451 }
4452
4453 /*
4454  *      pmap_page_wired_mappings:
4455  *
4456  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4457  *      that are wired.
4458  */
4459 int
4460 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4461 {
4462         int count;
4463
4464         count = 0;
4465         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4466                 return (count);
4467         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4468         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4469         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4470             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4471                 count);
4472         }
4473         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4474         return (count);
4475 }
4476
4477 /*
4478  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4479  *
4480  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4481  */
4482 static int
4483 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4484 {
4485         pmap_t pmap;
4486         pt_entry_t *pte;
4487         pv_entry_t pv;
4488
4489         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4490         sched_pin();
4491         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4492                 pmap = PV_PMAP(pv);
4493                 PMAP_LOCK(pmap);
4494                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4495                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4496                         count++;
4497                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4498         }
4499         sched_unpin();
4500         return (count);
4501 }
4502
4503 /*
4504  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4505  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4506  */
4507 boolean_t
4508 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4509 {
4510         boolean_t rv;
4511
4512         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4513                 return (FALSE);
4514         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4515         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4516             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4517             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4518         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4519         return (rv);
4520 }
4521
4522 /*
4523  * Remove all pages from specified address space
4524  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4525  * is special cased for current process only, but
4526  * can have the more generic (and slightly slower)
4527  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4528  * in the case of running down an entire address space.
4529  */
4530 void
4531 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4532 {
4533         pt_entry_t *pte, tpte;
4534         vm_page_t m, mpte, mt;
4535         pv_entry_t pv;
4536         struct md_page *pvh;
4537         struct pv_chunk *pc, *npc;
4538         struct spglist free;
4539         int field, idx;
4540         int32_t bit;
4541         uint32_t inuse, bitmask;
4542         int allfree;
4543
4544         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4545                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4546                 return;
4547         }
4548         SLIST_INIT(&free);
4549         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4550         PMAP_LOCK(pmap);
4551         sched_pin();
4552         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4553                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4554                     pc->pc_pmap));
4555                 allfree = 1;
4556                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4557                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4558                         while (inuse != 0) {
4559                                 bit = bsfl(inuse);
4560                                 bitmask = 1UL << bit;
4561                                 idx = field * 32 + bit;
4562                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4563                                 inuse &= ~bitmask;
4564
4565                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4566                                 tpte = *pte;
4567                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4568                                         pte = vtopte(pv->pv_va);
4569                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4570                                 }
4571
4572                                 if (tpte == 0) {
4573                                         printf(
4574                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4575                                             pte, pv->pv_va);
4576                                         panic("bad pte");
4577                                 }
4578
4579 /*
4580  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4581  */
4582                                 if (tpte & PG_W) {
4583                                         allfree = 0;
4584                                         continue;
4585                                 }
4586
4587                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4588                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4589                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4590                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4591                                     (uintmax_t)tpte));
4592
4593                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4594                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4595                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4596                                     (uintmax_t)tpte));
4597
4598                                 pte_clear(pte);
4599
4600                                 /*
4601                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4602                                  */
4603                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4604                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4605                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4606                                                         vm_page_dirty(mt);
4607                                         } else
4608                                                 vm_page_dirty(m);
4609                                 }
4610
4611                                 /* Mark free */
4612                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4613                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4614                                 pv_entry_count--;
4615                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4616                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4617                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4618                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4619                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4620                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4621                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4622                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4623                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4624                                         }
4625                                         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4626                                         if (mpte != NULL) {
4627                                                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
4628                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4629                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4630                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4631                                                 mpte->wire_count = 0;
4632                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4633                                                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
4634                                         }
4635                                 } else {
4636                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4637                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4638                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4639                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4640                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4641                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4642                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4643                                         }
4644                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4645                                 }
4646                         }
4647                 }
4648                 if (allfree) {
4649                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4650                         free_pv_chunk(pc);
4651                 }
4652         }
4653         sched_unpin();
4654         pmap_invalidate_all(pmap);
4655         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4656         PMAP_UNLOCK(pmap);
4657         pmap_free_zero_pages(&free);
4658 }
4659
4660 /*
4661  *      pmap_is_modified:
4662  *
4663  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4664  *      in any physical maps.
4665  */
4666 boolean_t
4667 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4668 {
4669         boolean_t rv;
4670
4671         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4672             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4673
4674         /*
4675          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4676          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4677          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4678          */
4679         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4680         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4681                 return (FALSE);
4682         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4683         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4684             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4685             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4686         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4687         return (rv);
4688 }
4689
4690 /*
4691  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4692  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4693  * mappings are supported.
4694  */
4695 static boolean_t
4696 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4697 {
4698         pv_entry_t pv;
4699         pt_entry_t *pte;
4700         pmap_t pmap;
4701         boolean_t rv;
4702
4703         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4704         rv = FALSE;
4705         sched_pin();
4706         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4707                 pmap = PV_PMAP(pv);
4708                 PMAP_LOCK(pmap);
4709                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4710                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4711                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4712                 if (rv)
4713                         break;
4714         }
4715         sched_unpin();
4716         return (rv);
4717 }
4718
4719 /*
4720  *      pmap_is_prefaultable:
4721  *
4722  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4723  *      for prefault.
4724  */
4725 boolean_t
4726 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4727 {
4728         pd_entry_t *pde;
4729         pt_entry_t *pte;
4730         boolean_t rv;
4731
4732         rv = FALSE;
4733         PMAP_LOCK(pmap);
4734         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4735         if (*pde != 0 && (*pde & PG_PS) == 0) {
4736                 pte = vtopte(addr);
4737                 rv = *pte == 0;
4738         }
4739         PMAP_UNLOCK(pmap);
4740         return (rv);
4741 }
4742
4743 /*
4744  *      pmap_is_referenced:
4745  *
4746  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4747  *      in any physical maps.
4748  */
4749 boolean_t
4750 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
4751 {
4752         boolean_t rv;
4753
4754         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4755             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4756         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4757         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4758             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4759             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4760         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4761         return (rv);
4762 }
4763
4764 /*
4765  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4766  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
4767  */
4768 static boolean_t
4769 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
4770 {
4771         pv_entry_t pv;
4772         pt_entry_t *pte;
4773         pmap_t pmap;
4774         boolean_t rv;
4775
4776         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4777         rv = FALSE;
4778         sched_pin();
4779         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4780                 pmap = PV_PMAP(pv);
4781                 PMAP_LOCK(pmap);
4782                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4783                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
4784                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4785                 if (rv)
4786                         break;
4787         }
4788         sched_unpin();
4789         return (rv);
4790 }
4791
4792 /*
4793  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4794  */
4795 void
4796 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4797 {
4798         struct md_page *pvh;
4799         pv_entry_t next_pv, pv;
4800         pmap_t pmap;
4801         pd_entry_t *pde;
4802         pt_entry_t oldpte, *pte;
4803         vm_offset_t va;
4804
4805         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4806             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
4807
4808         /*
4809          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4810          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
4811          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
4812          */
4813         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4814         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4815                 return;
4816         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4817         sched_pin();
4818         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4819                 goto small_mappings;
4820         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4821         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4822                 va = pv->pv_va;
4823                 pmap = PV_PMAP(pv);
4824                 PMAP_LOCK(pmap);
4825                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4826                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4827                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4828                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4829         }
4830 small_mappings:
4831         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4832                 pmap = PV_PMAP(pv);
4833                 PMAP_LOCK(pmap);
4834                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4835                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
4836                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4837                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4838 retry:
4839                 oldpte = *pte;
4840                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
4841                         /*
4842                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4843                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4844                          * significant 32 bits.
4845                          */
4846                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
4847                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
4848                                 goto retry;
4849                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
4850                                 vm_page_dirty(m);
4851                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4852                 }
4853                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4854         }
4855         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4856         sched_unpin();
4857         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4858 }
4859
4860 #define PMAP_TS_REFERENCED_MAX  5
4861
4862 /*
4863  *      pmap_ts_referenced:
4864  *
4865  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4866  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4867  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4868  *      reference bits set.
4869  *
4870  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
4871  *      should be tested and standardized at some point in the future for
4872  *      optimal aging of shared pages.
4873  *
4874  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
4875  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
4876  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
4877  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
4878  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
4879  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
4880  *      to pmap_is_modified().
4881  */
4882 int
4883 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4884 {
4885         struct md_page *pvh;
4886         pv_entry_t pv, pvf;
4887         pmap_t pmap;
4888         pd_entry_t *pde;
4889         pt_entry_t *pte;
4890         vm_paddr_t pa;
4891         int rtval = 0;
4892
4893         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4894             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
4895         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4896         pvh = pa_to_pvh(pa);
4897         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4898         sched_pin();
4899         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4900             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
4901                 goto small_mappings;
4902         pv = pvf;
4903         do {
4904                 pmap = PV_PMAP(pv);
4905                 PMAP_LOCK(pmap);
4906                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4907                 if ((*pde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4908                         /*
4909                          * Although "*pde" is mapping a 2/4MB page, because
4910                          * this function is called at a 4KB page granularity,
4911                          * we only update the 4KB page under test.
4912                          */
4913                         vm_page_dirty(m);
4914                 }
4915                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
4916                         /*
4917                          * Since this reference bit is shared by either 1024
4918                          * or 512 4KB pages, it should not be cleared every
4919                          * time it is tested.  Apply a simple "hash" function
4920                          * on the physical page number, the virtual superpage
4921                          * number, and the pmap address to select one 4KB page
4922                          * out of the 1024 or 512 on which testing the
4923                          * reference bit will result in clearing that bit.
4924                          * This function is designed to avoid the selection of
4925                          * the same 4KB page for every 2- or 4MB page mapping.
4926                          *
4927                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
4928                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
4929                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
4930                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
4931                          * since the superpage is wired, the current state of
4932                          * its reference bit won't affect page replacement.
4933                          */
4934                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
4935                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
4936                             (*pde & PG_W) == 0) {
4937                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_A);
4938                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4939                         }
4940                         rtval++;
4941                 }
4942                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4943                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4944                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4945                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4946                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4947                 }
4948                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
4949                         goto out;
4950         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
4951 small_mappings:
4952         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
4953                 goto out;
4954         pv = pvf;
4955         do {
4956                 pmap = PV_PMAP(pv);
4957                 PMAP_LOCK(pmap);
4958                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4959                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
4960                     ("pmap_ts_referenced: found a 4mpage in page %p's pv list",
4961                     m));
4962                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4963                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
4964                         vm_page_dirty(m);
4965                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
4966                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4967                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4968                         rtval++;
4969                 }
4970                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4971                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4972                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4973                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4974                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4975                 }
4976         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
4977             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
4978 out:
4979         sched_unpin();
4980         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4981         return (rtval);
4982 }
4983
4984 /*
4985  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
4986  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
4987  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
4988  */
4989 void
4990 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
4991 {
4992         pd_entry_t oldpde, *pde;
4993         pt_entry_t *pte;
4994         vm_offset_t va, pdnxt;
4995         vm_page_t m;
4996         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
4997
4998         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
4999                 return;
5000         if (pmap_is_current(pmap))
5001                 pv_lists_locked = FALSE;
5002         else {
5003                 pv_lists_locked = TRUE;
5004 resume:
5005                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
5006                 sched_pin();
5007         }
5008         anychanged = FALSE;
5009         PMAP_LOCK(pmap);
5010         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
5011                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
5012                 if (pdnxt < sva)
5013                         pdnxt = eva;
5014                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
5015                 oldpde = *pde;
5016                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
5017                         continue;
5018                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
5019                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
5020                                 continue;
5021                         if (!pv_lists_locked) {
5022                                 pv_lists_locked = TRUE;
5023                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5024                                         if (anychanged)
5025                                                 pmap_invalidate_all(pmap);
5026                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
5027                                         goto resume;
5028                                 }
5029                                 sched_pin();
5030                         }
5031                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
5032                                 /*
5033                                  * The large page mapping was destroyed.
5034                                  */
5035                                 continue;
5036                         }
5037
5038                         /*
5039                          * Unless the page mappings are wired, remove the
5040                          * mapping to a single page so that a subsequent
5041                          * access may repromote.  Since the underlying page
5042                          * table page is fully populated, this removal never
5043                          * frees a page table page.
5044                          */
5045                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5046                                 pte = pmap_pte_quick(pmap, sva);
5047                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
5048                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
5049                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, NULL);
5050                                 anychanged = TRUE;
5051                         }
5052                 }
5053                 if (pdnxt > eva)
5054                         pdnxt = eva;
5055                 va = pdnxt;
5056                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
5057                     sva += PAGE_SIZE) {
5058                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED | PG_V))
5059                                 goto maybe_invlrng;
5060                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5061                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
5062                                         /*
5063                                          * Future calls to pmap_is_modified()
5064                                          * can be avoided by making the page
5065                                          * dirty now.
5066                                          */
5067                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
5068                                         vm_page_dirty(m);
5069                                 }
5070                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M | PG_A);
5071                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
5072                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5073                         else
5074                                 goto maybe_invlrng;
5075                         if ((*pte & PG_G) != 0) {
5076                                 if (va == pdnxt)
5077                                         va = sva;
5078                         } else
5079                                 anychanged = TRUE;
5080                         continue;
5081 maybe_invlrng:
5082                         if (va != pdnxt) {
5083                                 pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5084                                 va = pdnxt;
5085                         }
5086                 }
5087                 if (va != pdnxt)
5088                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5089         }
5090         if (anychanged)
5091                 pmap_invalidate_all(pmap);
5092         if (pv_lists_locked) {
5093                 sched_unpin();
5094                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5095         }
5096         PMAP_UNLOCK(pmap);
5097 }
5098
5099 /*
5100  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5101  */
5102 void
5103 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5104 {
5105         struct md_page *pvh;
5106         pv_entry_t next_pv, pv;
5107         pmap_t pmap;
5108         pd_entry_t oldpde, *pde;
5109         pt_entry_t oldpte, *pte;
5110         vm_offset_t va;
5111
5112         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5113             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
5114         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5115         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5116             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
5117
5118         /*
5119          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
5120          * If the object containing the page is locked and the page is not
5121          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
5122          */
5123         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5124                 return;
5125         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5126         sched_pin();
5127         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5128                 goto small_mappings;
5129         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5130         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5131                 va = pv->pv_va;
5132                 pmap = PV_PMAP(pv);
5133                 PMAP_LOCK(pmap);
5134                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5135                 oldpde = *pde;
5136                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
5137                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
5138                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5139                                         /*
5140                                          * Write protect the mapping to a
5141                                          * single page so that a subsequent
5142                                          * write access may repromote.
5143                                          */
5144                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
5145                                             PG_PS_FRAME);
5146                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
5147                                         oldpte = *pte;
5148                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
5149                                                 /*
5150                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5151                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5152                                                  * significant 32 bits.
5153                                                  */
5154                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
5155                                                     oldpte,
5156                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
5157                                                         oldpte = *pte;
5158                                                 vm_page_dirty(m);
5159                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
5160                                         }
5161                                 }
5162                         }
5163                 }
5164                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5165         }
5166 small_mappings:
5167         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5168                 pmap = PV_PMAP(pv);
5169                 PMAP_LOCK(pmap);
5170                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5171                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
5172                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5173                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5174                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5175                         /*
5176                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5177                          * in size, PG_M is among the least significant
5178                          * 32 bits. 
5179                          */
5180                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
5181                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5182                 }
5183                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5184         }
5185         sched_unpin();
5186         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5187 }
5188
5189 /*
5190  * Miscellaneous support routines follow
5191  */
5192
5193 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5194 static __inline void
5195 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5196 {
5197         u_int opte, npte;
5198
5199         /*
5200          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5201          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5202          */
5203         do {
5204                 opte = *(u_int *)pte;
5205                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5206                 npte |= cache_bits;
5207         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5208 }
5209
5210 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5211 static __inline void
5212 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5213 {
5214         u_int opde, npde;
5215
5216         /*
5217          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5218          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5219          */
5220         do {
5221                 opde = *(u_int *)pde;
5222                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5223                 npde |= cache_bits;
5224         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5225 }
5226
5227 /*
5228  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5229  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5230  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5231  * NOT real memory.
5232  */
5233 void *
5234 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5235 {
5236         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5237         vm_offset_t va, offset;
5238         vm_size_t tmpsize;
5239         int i;
5240
5241         offset = pa & PAGE_MASK;
5242         size = round_page(offset + size);
5243         pa = pa & PG_FRAME;
5244
5245         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
5246                 va = KERNBASE + pa;
5247         else if (!pmap_initialized) {
5248                 va = 0;
5249                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5250                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5251                         if (ppim->va == 0) {
5252                                 ppim->pa = pa;
5253                                 ppim->sz = size;
5254                                 ppim->mode = mode;
5255                                 ppim->va = virtual_avail;
5256                                 virtual_avail += size;
5257                                 va = ppim->va;
5258                                 break;
5259                         }
5260                 }
5261                 if (va == 0)
5262                         panic("%s: too many preinit mappings", __func__);
5263         } else {
5264                 /*
5265                  * If we have a preinit mapping, re-use it.
5266                  */
5267                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5268                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5269                         if (ppim->pa == pa && ppim->sz == size &&
5270                             ppim->mode == mode)
5271                                 return ((void *)(ppim->va + offset));
5272                 }
5273                 va = kva_alloc(size);
5274                 if (va == 0)
5275                         panic("%s: Couldn't allocate KVA", __func__);
5276         }
5277         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5278                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5279         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5280         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size, FALSE);
5281         return ((void *)(va + offset));
5282 }
5283
5284 void *
5285 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5286 {
5287
5288         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
5289 }
5290
5291 void *
5292 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5293 {
5294
5295         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
5296 }
5297
5298 void
5299 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5300 {
5301         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5302         vm_offset_t offset;
5303         int i;
5304
5305         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
5306                 return;
5307         offset = va & PAGE_MASK;
5308         size = round_page(offset + size);
5309         va = trunc_page(va);
5310         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5311                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5312                 if (ppim->va == va && ppim->sz == size) {
5313                         if (pmap_initialized)
5314                                 return;
5315                         ppim->pa = 0;
5316                         ppim->va = 0;
5317                         ppim->sz = 0;
5318                         ppim->mode = 0;
5319                         if (va + size == virtual_avail)
5320                                 virtual_avail = va;
5321                         return;
5322                 }
5323         }
5324         if (pmap_initialized)
5325                 kva_free(va, size);
5326 }
5327
5328 /*
5329  * Sets the memory attribute for the specified page.
5330  */
5331 void
5332 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5333 {
5334
5335         m->md.pat_mode = ma;
5336         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5337                 return;
5338
5339         /*
5340          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5341          * See pmap_invalidate_cache_range().
5342          *
5343          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5344          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5345          * flushes the cache.
5346          */    
5347         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5348                 return;
5349
5350         /*
5351          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5352          * support self snoop, map the page transient and do
5353          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5354          * pmap_invalidate_cache_range().
5355          */
5356         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5357                 pmap_flush_page(m);
5358 }
5359
5360 static void
5361 pmap_flush_page(vm_page_t m)
5362 {
5363         pt_entry_t *cmap_pte2;
5364         struct pcpu *pc;
5365         vm_offset_t sva, eva;
5366         bool useclflushopt;
5367
5368         useclflushopt = (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0;
5369         if (useclflushopt || (cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5370                 sched_pin();
5371                 pc = pcpu_find(curcpu);
5372                 cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2; 
5373                 mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5374                 if (*cmap_pte2)
5375                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5376                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5377                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
5378                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
5379                 sva = (vm_offset_t)pc->pc_cmap_addr2;
5380                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5381
5382                 /*
5383                  * Use mfence or sfence despite the ordering implied by
5384                  * mtx_{un,}lock() because clflush on non-Intel CPUs
5385                  * and clflushopt are not guaranteed to be ordered by
5386                  * any other instruction.
5387                  */
5388                 if (useclflushopt)
5389                         sfence();
5390                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5391                         mfence();
5392                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size) {
5393                         if (useclflushopt)
5394                                 clflushopt(sva);
5395                         else
5396                                 clflush(sva);
5397                 }
5398                 if (useclflushopt)
5399                         sfence();
5400                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5401                         mfence();
5402                 *cmap_pte2 = 0;
5403                 sched_unpin();
5404                 mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5405         } else
5406                 pmap_invalidate_cache();
5407 }
5408
5409 /*
5410  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5411  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5412  * completely contained within either the kernel map.
5413  *
5414  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5415  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5416  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5417  * there was insufficient memory available to complete the change.
5418  */
5419 int
5420 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5421 {
5422         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5423         pd_entry_t *pde;
5424         pt_entry_t *pte;
5425         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5426         boolean_t changed;
5427
5428         base = trunc_page(va);
5429         offset = va & PAGE_MASK;
5430         size = round_page(offset + size);
5431
5432         /*
5433          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5434          */
5435         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5436                 return (EINVAL);
5437
5438         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
5439         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
5440         changed = FALSE;
5441
5442         /*
5443          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5444          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5445          */
5446         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5447         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5448                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5449                 if (*pde == 0) {
5450                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5451                         return (EINVAL);
5452                 }
5453                 if (*pde & PG_PS) {
5454                         /*
5455                          * If the current 2/4MB page already has
5456                          * the required memory type, then we need not
5457                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5458                          * the next 2/4MB page frame.
5459                          */
5460                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5461                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5462                                 continue;
5463                         }
5464
5465                         /*
5466                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5467                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5468                          * within the range, then we need not break
5469                          * down this page into 4KB pages.
5470                          */
5471                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5472                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5473                                 tmpva += NBPDR;
5474                                 continue;
5475                         }
5476                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5477                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5478                                 return (ENOMEM);
5479                         }
5480                 }
5481                 pte = vtopte(tmpva);
5482                 if (*pte == 0) {
5483                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5484                         return (EINVAL);
5485                 }
5486                 tmpva += PAGE_SIZE;
5487         }
5488         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5489
5490         /*
5491          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5492          * cache mode if required.
5493          */
5494         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5495                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5496                 if (*pde & PG_PS) {
5497                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5498                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5499                                 changed = TRUE;
5500                         }
5501                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5502                 } else {
5503                         pte = vtopte(tmpva);
5504                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5505                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5506                                 changed = TRUE;
5507                         }
5508                         tmpva += PAGE_SIZE;
5509                 }
5510         }
5511
5512         /*
5513          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5514          * shouldn't be, etc.
5515          */
5516         if (changed) {
5517                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
5518                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva, FALSE);
5519         }
5520         return (0);
5521 }
5522
5523 /*
5524  * perform the pmap work for mincore
5525  */
5526 int
5527 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5528 {
5529         pd_entry_t *pdep;
5530         pt_entry_t *ptep, pte;
5531         vm_paddr_t pa;
5532         int val;
5533
5534         PMAP_LOCK(pmap);
5535 retry:
5536         pdep = pmap_pde(pmap, addr);
5537         if (*pdep != 0) {
5538                 if (*pdep & PG_PS) {
5539                         pte = *pdep;
5540                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5541                         pa = ((*pdep & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5542                             PG_FRAME;
5543                         val = MINCORE_SUPER;
5544                 } else {
5545                         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
5546                         pte = *ptep;
5547                         pmap_pte_release(ptep);
5548                         pa = pte & PG_FRAME;
5549                         val = 0;
5550                 }
5551         } else {
5552                 pte = 0;
5553                 pa = 0;
5554                 val = 0;
5555         }
5556         if ((pte & PG_V) != 0) {
5557                 val |= MINCORE_INCORE;
5558                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5559                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5560                 if ((pte & PG_A) != 0)
5561                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5562         }
5563         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5564             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5565             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5566                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5567                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5568                         goto retry;
5569         } else
5570                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5571         PMAP_UNLOCK(pmap);
5572         return (val);
5573 }
5574
5575 void
5576 pmap_activate(struct thread *td)
5577 {
5578         pmap_t  pmap, oldpmap;
5579         u_int   cpuid;
5580         u_int32_t  cr3;
5581
5582         critical_enter();
5583         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5584         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5585         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5586 #if defined(SMP)
5587         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5588         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5589 #else
5590         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5591         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5592 #endif
5593 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
5594         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5595 #else
5596         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5597 #endif
5598         /*
5599          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5600          */
5601         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5602         load_cr3(cr3);
5603         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5604         critical_exit();
5605 }
5606
5607 void
5608 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5609 {
5610 }
5611
5612 /*
5613  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5614  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5615  */
5616 void
5617 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5618     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5619 {
5620         vm_offset_t superpage_offset;
5621
5622         if (size < NBPDR)
5623                 return;
5624         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5625                 offset += ptoa(object->pg_color);
5626         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5627         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5628             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5629                 return;
5630         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5631                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5632         else
5633                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5634 }
5635
5636 vm_offset_t
5637 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
5638 {
5639         vm_offset_t qaddr;
5640         pt_entry_t *pte;
5641
5642         critical_enter();
5643         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5644         pte = vtopte(qaddr);
5645
5646         KASSERT(*pte == 0, ("pmap_quick_enter_page: PTE busy"));
5647         *pte = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
5648             pmap_cache_bits(pmap_page_get_memattr(m), 0);
5649         invlpg(qaddr);
5650
5651         return (qaddr);
5652 }
5653
5654 void
5655 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
5656 {
5657         vm_offset_t qaddr;
5658         pt_entry_t *pte;
5659
5660         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5661         pte = vtopte(qaddr);
5662
5663         KASSERT(*pte != 0, ("pmap_quick_remove_page: PTE not in use"));
5664         KASSERT(addr == qaddr, ("pmap_quick_remove_page: invalid address"));
5665
5666         *pte = 0;
5667         critical_exit();
5668 }
5669
5670 #if defined(PMAP_DEBUG)
5671 pmap_pid_dump(int pid)
5672 {
5673         pmap_t pmap;
5674         struct proc *p;
5675         int npte = 0;
5676         int index;
5677
5678         sx_slock(&allproc_lock);
5679         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5680                 if (p->p_pid != pid)
5681                         continue;
5682
5683                 if (p->p_vmspace) {
5684                         int i,j;
5685                         index = 0;
5686                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5687                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5688                                 pd_entry_t *pde;
5689                                 pt_entry_t *pte;
5690                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5691                                 
5692                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5693                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5694                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5695                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5696                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5697                                                         if (index) {
5698                                                                 index = 0;
5699                                                                 printf("\n");
5700                                                         }
5701                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5702                                                         return (npte);
5703                                                 }
5704                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5705                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5706                                                         pt_entry_t pa;
5707                                                         vm_page_t m;
5708                                                         pa = *pte;
5709                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5710                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5711                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5712                                                         npte++;
5713                                                         index++;
5714                                                         if (index >= 2) {
5715                                                                 index = 0;
5716                                                                 printf("\n");
5717                                                         } else {
5718                                                                 printf(" ");
5719                                                         }
5720                                                 }
5721                                         }
5722                                 }
5723                         }
5724                 }
5725         }
5726         sx_sunlock(&allproc_lock);
5727         return (npte);
5728 }
5729 #endif