]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/10.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
MFC r312954:
[FreeBSD/stable/10.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 #ifdef SMP
122 #include <sys/smp.h>
123 #else
124 #include <sys/cpuset.h>
125 #endif
126
127 #include <vm/vm.h>
128 #include <vm/vm_param.h>
129 #include <vm/vm_kern.h>
130 #include <vm/vm_page.h>
131 #include <vm/vm_map.h>
132 #include <vm/vm_object.h>
133 #include <vm/vm_extern.h>
134 #include <vm/vm_pageout.h>
135 #include <vm/vm_pager.h>
136 #include <vm/vm_phys.h>
137 #include <vm/vm_radix.h>
138 #include <vm/vm_reserv.h>
139 #include <vm/uma.h>
140
141 #ifdef DEV_APIC
142 #include <sys/bus.h>
143 #include <machine/intr_machdep.h>
144 #include <machine/apicvar.h>
145 #endif
146 #include <machine/cpu.h>
147 #include <machine/cputypes.h>
148 #include <machine/md_var.h>
149 #include <machine/pcb.h>
150 #include <machine/specialreg.h>
151 #ifdef SMP
152 #include <machine/smp.h>
153 #endif
154
155 #ifdef XBOX
156 #include <machine/xbox.h>
157 #endif
158
159 #if !defined(CPU_DISABLE_SSE) && defined(I686_CPU)
160 #define CPU_ENABLE_SSE
161 #endif
162
163 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
164 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
165 #endif
166
167 #if !defined(DIAGNOSTIC)
168 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
169 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
170 #else
171 #define PMAP_INLINE     extern inline
172 #endif
173 #else
174 #define PMAP_INLINE
175 #endif
176
177 #ifdef PV_STATS
178 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
179 #else
180 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
181 #endif
182
183 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
184 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
185
186 /*
187  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
188  */
189 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
190 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
191
192 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
193 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
194 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
195 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
196 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
197
198 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
199     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
200 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
201
202 struct pmap kernel_pmap_store;
203 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
204 static struct pmaplist allpmaps;
205 static struct mtx allpmaps_lock;
206
207 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
208 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
209 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
210 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
211
212 static int nkpt = NKPT;
213 vm_offset_t kernel_vm_end = KERNBASE + NKPT * NBPDR;
214 extern u_int32_t KERNend;
215 extern u_int32_t KPTphys;
216
217 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
218 pt_entry_t pg_nx;
219 static uma_zone_t pdptzone;
220 #endif
221
222 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
223
224 static int pat_works = 1;
225 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 1,
226     "Is page attribute table fully functional?");
227
228 static int pg_ps_enabled = 1;
229 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN, &pg_ps_enabled, 0,
230     "Are large page mappings enabled?");
231
232 #define PAT_INDEX_SIZE  8
233 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
234
235 /*
236  * pmap_mapdev support pre initialization (i.e. console)
237  */
238 #define PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT      8
239 static struct pmap_preinit_mapping {
240         vm_paddr_t      pa;
241         vm_offset_t     va;
242         vm_size_t       sz;
243         int             mode;
244 } pmap_preinit_mapping[PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT];
245 static int pmap_initialized;
246
247 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
248
249 /*
250  * Data for the pv entry allocation mechanism
251  */
252 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
253 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
254 static struct md_page *pv_table;
255 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
256
257 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
258 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
259 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
260
261 /*
262  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
263  */
264 struct sysmaps {
265         struct  mtx lock;
266         pt_entry_t *CMAP1;
267         pt_entry_t *CMAP2;
268         caddr_t CADDR1;
269         caddr_t CADDR2;
270 };
271 static struct sysmaps sysmaps_pcpu[MAXCPU];
272 pt_entry_t *CMAP3;
273 static pd_entry_t *KPTD;
274 caddr_t ptvmmap = 0;
275 caddr_t CADDR3;
276 struct msgbuf *msgbufp = 0;
277
278 /*
279  * Crashdump maps.
280  */
281 static caddr_t crashdumpmap;
282
283 static pt_entry_t *PMAP1 = 0, *PMAP2;
284 static pt_entry_t *PADDR1 = 0, *PADDR2;
285 #ifdef SMP
286 static int PMAP1cpu;
287 static int PMAP1changedcpu;
288 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
289            &PMAP1changedcpu, 0,
290            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
291 #endif
292 static int PMAP1changed;
293 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
294            &PMAP1changed, 0,
295            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
296 static int PMAP1unchanged;
297 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
298            &PMAP1unchanged, 0,
299            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
300 static struct mtx PMAP2mutex;
301
302 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
303 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
304 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
305 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
306 static boolean_t pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
307 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
308 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
309 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
310                     vm_offset_t va);
311 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
312
313 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
314 static boolean_t pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
315     vm_prot_t prot);
316 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
317     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
318 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
319 static int pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
320 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
321 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
322 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
323 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
324 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
325 static vm_page_t pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
326 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
327 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
328 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
329     vm_prot_t prot);
330 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
331 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
332     struct spglist *free);
333 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
334     struct spglist *free);
335 static void pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
336 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
337     struct spglist *free);
338 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
339                                         vm_offset_t va);
340 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
341 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
342     vm_page_t m);
343 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
344     pd_entry_t newpde);
345 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
346
347 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
348
349 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags);
350 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free);
351 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
352 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
353 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, struct spglist *);
354 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
355 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *flags,
356     int wait);
357 #endif
358 static void pmap_set_pg(void);
359
360 static __inline void pagezero(void *page);
361
362 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
363 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
364
365 /*
366  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
367  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
368  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
369  */
370 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
371
372 /*
373  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
374  *
375  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
376  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
377  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
378  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
379  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
380  *      (physical) address starting relative to 0]
381  */
382 void
383 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
384 {
385         vm_offset_t va;
386         pt_entry_t *pte, *unused;
387         struct sysmaps *sysmaps;
388         int i;
389
390         /*
391          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
392          * preallocated kernel page table pages so that vm_page structures
393          * representing these pages will be created.  The vm_page structures
394          * are required for promotion of the corresponding kernel virtual
395          * addresses to superpage mappings.
396          */
397         vm_phys_add_seg(KPTphys, KPTphys + ptoa(nkpt));
398
399         /*
400          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
401          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
402          * address space, because locore may not have mapped every physical
403          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
404          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
405          */
406         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
407
408         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
409
410         /*
411          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
412          */
413         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
414         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
415 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
416         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
417 #endif
418         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
419         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
420
421         /*
422          * Initialize the global pv list lock.
423          */
424         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
425
426         LIST_INIT(&allpmaps);
427
428         /*
429          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
430          * preempted by smp_rendezvous_cpus().  Otherwise,
431          * pmap_update_pde_kernel() could access allpmaps while it is
432          * being changed.
433          */
434         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
435         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
436         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
437         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
438
439         /*
440          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
441          * mapping of pages.
442          */
443 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
444         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
445
446         va = virtual_avail;
447         pte = vtopte(va);
448
449         /*
450          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
451          * CMAP3 is used for the idle process page zeroing.
452          */
453         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
454                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[i];
455                 mtx_init(&sysmaps->lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
456                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP1, sysmaps->CADDR1, 1)
457                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP2, sysmaps->CADDR2, 1)
458         }
459         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1)
460
461         /*
462          * Crashdump maps.
463          */
464         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
465
466         /*
467          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
468          */
469         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
470
471         /*
472          * msgbufp is used to map the system message buffer.
473          */
474         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
475
476         /*
477          * KPTmap is used by pmap_kextract().
478          *
479          * KPTmap is first initialized by locore.  However, that initial
480          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
481          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
482          */
483         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
484
485         for (i = 0; i < NKPT; i++)
486                 KPTD[i] = (KPTphys + (i << PAGE_SHIFT)) | pgeflag | PG_RW | PG_V;
487
488         /*
489          * Adjust the start of the KPTD and KPTmap so that the implementation
490          * of pmap_kextract() and pmap_growkernel() can be made simpler.
491          */
492         KPTD -= KPTDI;
493         KPTmap -= i386_btop(KPTDI << PDRSHIFT);
494
495         /*
496          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
497          * respectively.
498          */
499         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
500         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
501
502         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
503
504         virtual_avail = va;
505
506         /*
507          * Leave in place an identity mapping (virt == phys) for the low 1 MB
508          * physical memory region that is used by the ACPI wakeup code.  This
509          * mapping must not have PG_G set. 
510          */
511 #ifdef XBOX
512         /* FIXME: This is gross, but needed for the XBOX. Since we are in such
513          * an early stadium, we cannot yet neatly map video memory ... :-(
514          * Better fixes are very welcome! */
515         if (!arch_i386_is_xbox)
516 #endif
517         for (i = 1; i < NKPT; i++)
518                 PTD[i] = 0;
519
520         /*
521          * Initialize the PAT MSR if present.
522          * pmap_init_pat() clears and sets CR4_PGE, which, as a
523          * side-effect, invalidates stale PG_G TLB entries that might
524          * have been created in our pre-boot environment.  We assume
525          * that PAT support implies PGE and in reverse, PGE presence
526          * comes with PAT.  Both features were added for Pentium Pro.
527          */
528         pmap_init_pat();
529
530         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
531         pmap_set_pg();
532 }
533
534 /*
535  * Setup the PAT MSR.
536  */
537 void
538 pmap_init_pat(void)
539 {
540         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
541         uint64_t pat_msr;
542         u_long cr0, cr4;
543         int i;
544
545         /* Set default PAT index table. */
546         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
547                 pat_table[i] = -1;
548         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
549         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
550         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
551         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
552         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
553         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
554
555         /*
556          * Bail if this CPU doesn't implement PAT.
557          * We assume that PAT support implies PGE.
558          */
559         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
560                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
561                         pat_index[i] = pat_table[i];
562                 pat_works = 0;
563                 return;
564         }
565
566         /*
567          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
568          * PAT entries.
569          *
570          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
571          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
572          * or Mode C Paging)
573          *
574          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
575          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
576          */
577         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
578             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
579                 pat_works = 0;
580
581         /* Initialize default PAT entries. */
582         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
583             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
584             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
585             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
586             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
587             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
588             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
589             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
590
591         if (pat_works) {
592                 /*
593                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
594                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
595                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
596                  */
597                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
598                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
599                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
600                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
601                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
602                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
603         } else {
604                 /*
605                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
606                  */
607                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
608                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
609                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
610         }
611
612         /* Disable PGE. */
613         cr4 = rcr4();
614         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
615
616         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
617         cr0 = rcr0();
618         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
619
620         /* Flushes caches and TLBs. */
621         wbinvd();
622         invltlb();
623
624         /* Update PAT and index table. */
625         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
626         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
627                 pat_index[i] = pat_table[i];
628
629         /* Flush caches and TLBs again. */
630         wbinvd();
631         invltlb();
632
633         /* Restore caches and PGE. */
634         load_cr0(cr0);
635         load_cr4(cr4);
636 }
637
638 /*
639  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
640  */
641 static void
642 pmap_set_pg(void)
643 {
644         pt_entry_t *pte;
645         vm_offset_t va, endva;
646
647         if (pgeflag == 0)
648                 return;
649
650         endva = KERNBASE + KERNend;
651
652         if (pseflag) {
653                 va = KERNBASE + KERNLOAD;
654                 while (va  < endva) {
655                         pdir_pde(PTD, va) |= pgeflag;
656                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
657                         va += NBPDR;
658                 }
659         } else {
660                 va = (vm_offset_t)btext;
661                 while (va < endva) {
662                         pte = vtopte(va);
663                         if (*pte)
664                                 *pte |= pgeflag;
665                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
666                         va += PAGE_SIZE;
667                 }
668         }
669 }
670
671 /*
672  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
673  */
674 void
675 pmap_page_init(vm_page_t m)
676 {
677
678         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
679         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
680 }
681
682 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
683 static void *
684 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *flags, int wait)
685 {
686
687         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
688         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
689         return ((void *)kmem_alloc_contig(kernel_arena, bytes, wait, 0x0ULL,
690             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
691 }
692 #endif
693
694 /*
695  * Abuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
696  * Requirements:
697  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
698  *    are ever set, PG_V in particular.
699  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
700  *    on PAE systems.  This should be ok.
701  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
702  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
703  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
704  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
705  */
706 static vm_offset_t
707 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
708 {
709         pt_entry_t *pte;
710         vm_offset_t va;
711
712         va = *head;
713         if (va == 0)
714                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
715         pte = vtopte(va);
716         *head = *pte;
717         if (*head & PG_V)
718                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
719         *pte = 0;
720         return (va);
721 }
722
723 static void
724 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
725 {
726         pt_entry_t *pte;
727
728         if (va & PG_V)
729                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
730         pte = vtopte(va);
731         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
732         *head = va;
733 }
734
735 static void
736 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
737 {
738         int i;
739         vm_offset_t va;
740
741         *head = 0;
742         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
743                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
744                 pmap_ptelist_free(head, va);
745         }
746 }
747
748
749 /*
750  *      Initialize the pmap module.
751  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
752  *      system needs to map virtual memory.
753  */
754 void
755 pmap_init(void)
756 {
757         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
758         vm_page_t mpte;
759         vm_size_t s;
760         int i, pv_npg;
761
762         /*
763          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
764          * page table pages.
765          */ 
766         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
767                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + (i << PAGE_SHIFT));
768                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
769                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
770                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
771                 mpte->pindex = i + KPTDI;
772                 mpte->phys_addr = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
773         }
774
775         /*
776          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
777          * high water mark so that the system can recover from excessive
778          * numbers of pv entries.
779          */
780         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
781         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + cnt.v_page_count;
782         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
783         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
784         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
785
786         /*
787          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
788          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
789          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
790          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
791          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
792          * include at least one feature that is only supported by older Intel
793          * or newer AMD processors.
794          */
795         if (vm_guest == VM_GUEST_VM && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
796             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
797             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
798             AMDID2_FMA4)) == 0)
799                 workaround_erratum383 = 1;
800
801         /*
802          * Are large page mappings supported and enabled?
803          */
804         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
805         if (pseflag == 0)
806                 pg_ps_enabled = 0;
807         else if (pg_ps_enabled) {
808                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
809                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
810                 pagesizes[1] = NBPDR;
811         }
812
813         /*
814          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
815          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
816          */
817         pv_npg = trunc_4mpage(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end -
818             PAGE_SIZE) / NBPDR + 1;
819
820         /*
821          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
822          */
823         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
824         s = round_page(s);
825         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
826             M_WAITOK | M_ZERO);
827         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
828                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
829
830         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
831         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
832         if (pv_chunkbase == NULL)
833                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
834         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
835 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
836         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
837             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
838             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
839         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
840 #endif
841
842         pmap_initialized = 1;
843         if (!bootverbose)
844                 return;
845         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
846                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
847                 if (ppim->va == 0)
848                         continue;
849                 printf("PPIM %u: PA=%#jx, VA=%#x, size=%#x, mode=%#x\n", i,
850                     (uintmax_t)ppim->pa, ppim->va, ppim->sz, ppim->mode);
851         }
852 }
853
854
855 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
856         "Max number of PV entries");
857 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
858         "Page share factor per proc");
859
860 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
861     "2/4MB page mapping counters");
862
863 static u_long pmap_pde_demotions;
864 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
865     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
866
867 static u_long pmap_pde_mappings;
868 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
869     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
870
871 static u_long pmap_pde_p_failures;
872 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
873     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
874
875 static u_long pmap_pde_promotions;
876 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
877     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
878
879 /***************************************************
880  * Low level helper routines.....
881  ***************************************************/
882
883 /*
884  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
885  * caching mode.
886  */
887 int
888 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
889 {
890         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
891
892         if (mode < 0 || mode >= PAT_INDEX_SIZE || pat_index[mode] < 0)
893                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
894
895         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
896         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
897
898         /* Map the caching mode to a PAT index. */
899         pat_idx = pat_index[mode];
900
901         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
902         cache_bits = 0;
903         if (pat_idx & 0x4)
904                 cache_bits |= pat_flag;
905         if (pat_idx & 0x2)
906                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
907         if (pat_idx & 0x1)
908                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
909         return (cache_bits);
910 }
911
912 /*
913  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
914  */
915 static void
916 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
917 {
918         pd_entry_t *pde;
919         pmap_t pmap;
920         boolean_t PTD_updated;
921
922         PTD_updated = FALSE;
923         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
924         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
925                 if ((pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] &
926                     PG_FRAME))
927                         PTD_updated = TRUE;
928                 pde = pmap_pde(pmap, va);
929                 pde_store(pde, newpde);
930         }
931         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
932         KASSERT(PTD_updated,
933             ("pmap_kenter_pde: current page table is not in allpmaps"));
934 }
935
936 /*
937  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
938  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
939  * calling processor's TLB is affected.
940  *
941  * The calling thread must be pinned to a processor.
942  */
943 static void
944 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
945 {
946         u_long cr4;
947
948         if ((newpde & PG_PS) == 0)
949                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
950                 invlpg(va);
951         else if ((newpde & PG_G) == 0)
952                 /*
953                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
954                  * because there are too many to flush individually.
955                  */
956                 invltlb();
957         else {
958                 /*
959                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB,
960                  * including any global (PG_G) mappings.
961                  */
962                 cr4 = rcr4();
963                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
964                 /*
965                  * Although preemption at this point could be detrimental to
966                  * performance, it would not lead to an error.  PG_G is simply
967                  * ignored if CR4.PGE is clear.  Moreover, in case this block
968                  * is re-entered, the load_cr4() either above or below will
969                  * modify CR4.PGE flushing the TLB.
970                  */
971                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
972         }
973 }
974 #ifdef SMP
975 /*
976  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
977  *
978  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
979  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
980  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
981  * processor could cache an old, pre-update entry without being
982  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
983  * active on another processor after its pm_active field is checked by
984  * one of the following functions but before a store updating the page
985  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
986  * processor before its pm_active field is checked but due to
987  * speculative loads one of the following functions stills reads the
988  * pmap as inactive on the other processor.
989  * 
990  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
991  * immutable.  The kernel page table is always active on every
992  * processor.
993  */
994 void
995 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
996 {
997         cpuset_t other_cpus;
998         u_int cpuid;
999
1000         sched_pin();
1001         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1002                 invlpg(va);
1003                 smp_invlpg(va);
1004         } else {
1005                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1006                 other_cpus = all_cpus;
1007                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1008                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1009                         invlpg(va);
1010                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1011                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
1012                         smp_masked_invlpg(other_cpus, va);
1013         }
1014         sched_unpin();
1015 }
1016
1017 void
1018 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1019 {
1020         cpuset_t other_cpus;
1021         vm_offset_t addr;
1022         u_int cpuid;
1023
1024         sched_pin();
1025         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1026                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1027                         invlpg(addr);
1028                 smp_invlpg_range(sva, eva);
1029         } else {
1030                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1031                 other_cpus = all_cpus;
1032                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1033                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1034                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1035                                 invlpg(addr);
1036                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1037                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
1038                         smp_masked_invlpg_range(other_cpus, sva, eva);
1039         }
1040         sched_unpin();
1041 }
1042
1043 void
1044 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1045 {
1046         cpuset_t other_cpus;
1047         u_int cpuid;
1048
1049         sched_pin();
1050         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1051                 invltlb();
1052                 smp_invltlb();
1053         } else {
1054                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1055                 other_cpus = all_cpus;
1056                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1057                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1058                         invltlb();
1059                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1060                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
1061                         smp_masked_invltlb(other_cpus);
1062         }
1063         sched_unpin();
1064 }
1065
1066 void
1067 pmap_invalidate_cache(void)
1068 {
1069
1070         sched_pin();
1071         wbinvd();
1072         smp_cache_flush();
1073         sched_unpin();
1074 }
1075
1076 struct pde_action {
1077         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1078         vm_offset_t va;
1079         pd_entry_t *pde;
1080         pd_entry_t newpde;
1081         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1082 };
1083
1084 static void
1085 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1086 {
1087         struct pde_action *act = arg;
1088         pd_entry_t *pde;
1089         pmap_t pmap;
1090
1091         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1092
1093                 /*
1094                  * Elsewhere, this operation requires allpmaps_lock for
1095                  * synchronization.  Here, it does not because it is being
1096                  * performed in the context of an all_cpus rendezvous.
1097                  */
1098                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1099                         pde = pmap_pde(pmap, act->va);
1100                         pde_store(pde, act->newpde);
1101                 }
1102         }
1103 }
1104
1105 static void
1106 pmap_update_pde_user(void *arg)
1107 {
1108         struct pde_action *act = arg;
1109
1110         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1111                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1112 }
1113
1114 static void
1115 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1116 {
1117         struct pde_action *act = arg;
1118
1119         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1120                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1121 }
1122
1123 /*
1124  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1125  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1126  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1127  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1128  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1129  * hardware error.
1130  */
1131 static void
1132 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1133 {
1134         struct pde_action act;
1135         cpuset_t active, other_cpus;
1136         u_int cpuid;
1137
1138         sched_pin();
1139         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1140         other_cpus = all_cpus;
1141         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1142         if (pmap == kernel_pmap)
1143                 active = all_cpus;
1144         else
1145                 active = pmap->pm_active;
1146         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1147                 act.store = cpuid;
1148                 act.invalidate = active;
1149                 act.va = va;
1150                 act.pde = pde;
1151                 act.newpde = newpde;
1152                 CPU_SET(cpuid, &active);
1153                 smp_rendezvous_cpus(active,
1154                     smp_no_rendevous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1155                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1156                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1157         } else {
1158                 if (pmap == kernel_pmap)
1159                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1160                 else
1161                         pde_store(pde, newpde);
1162                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1163                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1164         }
1165         sched_unpin();
1166 }
1167 #else /* !SMP */
1168 /*
1169  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1170  * We inline these within pmap.c for speed.
1171  */
1172 PMAP_INLINE void
1173 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1174 {
1175
1176         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1177                 invlpg(va);
1178 }
1179
1180 PMAP_INLINE void
1181 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1182 {
1183         vm_offset_t addr;
1184
1185         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1186                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1187                         invlpg(addr);
1188 }
1189
1190 PMAP_INLINE void
1191 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1192 {
1193
1194         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1195                 invltlb();
1196 }
1197
1198 PMAP_INLINE void
1199 pmap_invalidate_cache(void)
1200 {
1201
1202         wbinvd();
1203 }
1204
1205 static void
1206 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1207 {
1208
1209         if (pmap == kernel_pmap)
1210                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1211         else
1212                 pde_store(pde, newpde);
1213         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1214                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1215 }
1216 #endif /* !SMP */
1217
1218 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1219
1220 void
1221 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, boolean_t force)
1222 {
1223
1224         if (force) {
1225                 sva &= ~(vm_offset_t)cpu_clflush_line_size;
1226         } else {
1227                 KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1228                     ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1229                 KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1230                     ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1231         }
1232
1233         if ((cpu_feature & CPUID_SS) != 0 && !force)
1234                 ; /* If "Self Snoop" is supported and allowed, do nothing. */
1235         else if ((cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0 &&
1236             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1237 #ifdef DEV_APIC
1238                 /*
1239                  * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1240                  * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1241                  * range.  The local APIC is always uncached, so we
1242                  * don't need to flush for that range anyway.
1243                  */
1244                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1245                         return;
1246 #endif
1247                 /*
1248                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the sfence
1249                  * instruction to insure that previous stores are
1250                  * included in the write-back.  The processor
1251                  * propagates flush to other processors in the cache
1252                  * coherence domain.
1253                  */
1254                 sfence();
1255                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1256                         clflushopt(sva);
1257                 sfence();
1258         } else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1259             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1260                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1261                         return;
1262                 /*
1263                  * Writes are ordered by CLFLUSH on Intel CPUs.
1264                  */
1265                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1266                         mfence();
1267                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1268                         clflush(sva);
1269                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1270                         mfence();
1271         } else {
1272
1273                 /*
1274                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1275                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1276                  * Globally invalidate cache.
1277                  */
1278                 pmap_invalidate_cache();
1279         }
1280 }
1281
1282 void
1283 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1284 {
1285         int i;
1286
1287         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1288             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
1289                 pmap_invalidate_cache();
1290         } else {
1291                 for (i = 0; i < count; i++)
1292                         pmap_flush_page(pages[i]);
1293         }
1294 }
1295
1296 /*
1297  * Are we current address space or kernel?  N.B. We return FALSE when
1298  * a pmap's page table is in use because a kernel thread is borrowing
1299  * it.  The borrowed page table can change spontaneously, making any
1300  * dependence on its continued use subject to a race condition.
1301  */
1302 static __inline int
1303 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1304 {
1305
1306         return (pmap == kernel_pmap ||
1307             (pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace) &&
1308             (pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] & PG_FRAME)));
1309 }
1310
1311 /*
1312  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1313  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1314  */
1315 pt_entry_t *
1316 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1317 {
1318         pd_entry_t newpf;
1319         pd_entry_t *pde;
1320
1321         pde = pmap_pde(pmap, va);
1322         if (*pde & PG_PS)
1323                 return (pde);
1324         if (*pde != 0) {
1325                 /* are we current address space or kernel? */
1326                 if (pmap_is_current(pmap))
1327                         return (vtopte(va));
1328                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1329                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1330                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1331                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1332                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1333                 }
1334                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1335         }
1336         return (NULL);
1337 }
1338
1339 /*
1340  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1341  * being NULL.
1342  */
1343 static __inline void
1344 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1345 {
1346
1347         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1348                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1349 }
1350
1351 /*
1352  * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses to the
1353  * corresponding pages is subject to the situation described in the "AMD64
1354  * Architecture Programmer's Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23,
1355  * "7.3.1 Special Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG
1356  * right after modifying the PTE bits is crucial.
1357  */
1358 static __inline void
1359 invlcaddr(void *caddr)
1360 {
1361
1362         invlpg((u_int)caddr);
1363 }
1364
1365 /*
1366  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1367  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1368  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1369  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1370  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1371  *
1372  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1373  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1374  */
1375 static pt_entry_t *
1376 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1377 {
1378         pd_entry_t newpf;
1379         pd_entry_t *pde;
1380
1381         pde = pmap_pde(pmap, va);
1382         if (*pde & PG_PS)
1383                 return (pde);
1384         if (*pde != 0) {
1385                 /* are we current address space or kernel? */
1386                 if (pmap_is_current(pmap))
1387                         return (vtopte(va));
1388                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1389                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1390                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1391                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1392                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1393 #ifdef SMP
1394                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1395 #endif
1396                         invlcaddr(PADDR1);
1397                         PMAP1changed++;
1398                 } else
1399 #ifdef SMP
1400                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1401                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1402                         invlcaddr(PADDR1);
1403                         PMAP1changedcpu++;
1404                 } else
1405 #endif
1406                         PMAP1unchanged++;
1407                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1408         }
1409         return (0);
1410 }
1411
1412 /*
1413  *      Routine:        pmap_extract
1414  *      Function:
1415  *              Extract the physical page address associated
1416  *              with the given map/virtual_address pair.
1417  */
1418 vm_paddr_t 
1419 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1420 {
1421         vm_paddr_t rtval;
1422         pt_entry_t *pte;
1423         pd_entry_t pde;
1424
1425         rtval = 0;
1426         PMAP_LOCK(pmap);
1427         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1428         if (pde != 0) {
1429                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1430                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1431                 else {
1432                         pte = pmap_pte(pmap, va);
1433                         rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1434                         pmap_pte_release(pte);
1435                 }
1436         }
1437         PMAP_UNLOCK(pmap);
1438         return (rtval);
1439 }
1440
1441 /*
1442  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1443  *      Function:
1444  *              Atomically extract and hold the physical page
1445  *              with the given pmap and virtual address pair
1446  *              if that mapping permits the given protection.
1447  */
1448 vm_page_t
1449 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1450 {
1451         pd_entry_t pde;
1452         pt_entry_t pte, *ptep;
1453         vm_page_t m;
1454         vm_paddr_t pa;
1455
1456         pa = 0;
1457         m = NULL;
1458         PMAP_LOCK(pmap);
1459 retry:
1460         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1461         if (pde != 0) {
1462                 if (pde & PG_PS) {
1463                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1464                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1465                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1466                                         goto retry;
1467                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1468                                     (va & PDRMASK));
1469                                 vm_page_hold(m);
1470                         }
1471                 } else {
1472                         ptep = pmap_pte(pmap, va);
1473                         pte = *ptep;
1474                         pmap_pte_release(ptep);
1475                         if (pte != 0 &&
1476                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1477                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1478                                     &pa))
1479                                         goto retry;
1480                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1481                                 vm_page_hold(m);
1482                         }
1483                 }
1484         }
1485         PA_UNLOCK_COND(pa);
1486         PMAP_UNLOCK(pmap);
1487         return (m);
1488 }
1489
1490 /***************************************************
1491  * Low level mapping routines.....
1492  ***************************************************/
1493
1494 /*
1495  * Add a wired page to the kva.
1496  * Note: not SMP coherent.
1497  *
1498  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1499  */
1500 PMAP_INLINE void 
1501 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1502 {
1503         pt_entry_t *pte;
1504
1505         pte = vtopte(va);
1506         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1507 }
1508
1509 static __inline void
1510 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1511 {
1512         pt_entry_t *pte;
1513
1514         pte = vtopte(va);
1515         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1516 }
1517
1518 /*
1519  * Remove a page from the kernel pagetables.
1520  * Note: not SMP coherent.
1521  *
1522  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1523  */
1524 PMAP_INLINE void
1525 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1526 {
1527         pt_entry_t *pte;
1528
1529         pte = vtopte(va);
1530         pte_clear(pte);
1531 }
1532
1533 /*
1534  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1535  *      virtual address space.
1536  *
1537  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1538  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1539  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1540  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1541  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1542  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1543  *      region.
1544  */
1545 vm_offset_t
1546 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1547 {
1548         vm_offset_t va, sva;
1549         vm_paddr_t superpage_offset;
1550         pd_entry_t newpde;
1551
1552         va = *virt;
1553         /*
1554          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1555          * least one superpage mapping to be created?
1556          */ 
1557         superpage_offset = start & PDRMASK;
1558         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1559                 /*
1560                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1561                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1562                  */
1563                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1564                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1565                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1566                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1567         }
1568         sva = va;
1569         while (start < end) {
1570                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1571                     pseflag) {
1572                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1573                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1574                         newpde = start | PG_PS | pgeflag | PG_RW | PG_V;
1575                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1576                         va += NBPDR;
1577                         start += NBPDR;
1578                 } else {
1579                         pmap_kenter(va, start);
1580                         va += PAGE_SIZE;
1581                         start += PAGE_SIZE;
1582                 }
1583         }
1584         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1585         *virt = va;
1586         return (sva);
1587 }
1588
1589
1590 /*
1591  * Add a list of wired pages to the kva
1592  * this routine is only used for temporary
1593  * kernel mappings that do not need to have
1594  * page modification or references recorded.
1595  * Note that old mappings are simply written
1596  * over.  The page *must* be wired.
1597  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1598  */
1599 void
1600 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1601 {
1602         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1603         vm_page_t m;
1604
1605         oldpte = 0;
1606         pte = vtopte(sva);
1607         endpte = pte + count;
1608         while (pte < endpte) {
1609                 m = *ma++;
1610                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
1611                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1612                         oldpte |= *pte;
1613                         pte_store(pte, pa | pgeflag | PG_RW | PG_V);
1614                 }
1615                 pte++;
1616         }
1617         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1618                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1619                     PAGE_SIZE);
1620 }
1621
1622 /*
1623  * This routine tears out page mappings from the
1624  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1625  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1626  */
1627 void
1628 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1629 {
1630         vm_offset_t va;
1631
1632         va = sva;
1633         while (count-- > 0) {
1634                 pmap_kremove(va);
1635                 va += PAGE_SIZE;
1636         }
1637         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1638 }
1639
1640 /***************************************************
1641  * Page table page management routines.....
1642  ***************************************************/
1643 static __inline void
1644 pmap_free_zero_pages(struct spglist *free)
1645 {
1646         vm_page_t m;
1647
1648         while ((m = SLIST_FIRST(free)) != NULL) {
1649                 SLIST_REMOVE_HEAD(free, plinks.s.ss);
1650                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1651                 vm_page_free_toq(m);
1652         }
1653 }
1654
1655 /*
1656  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1657  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1658  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1659  */
1660 static __inline void
1661 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1662     boolean_t set_PG_ZERO)
1663 {
1664
1665         if (set_PG_ZERO)
1666                 m->flags |= PG_ZERO;
1667         else
1668                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1669         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1670 }
1671
1672 /*
1673  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1674  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1675  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1676  * ordered by this virtual address range.
1677  */
1678 static __inline int
1679 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1680 {
1681
1682         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1683         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
1684 }
1685
1686 /*
1687  * Looks for a page table page mapping the specified virtual address in the
1688  * specified pmap's collection of idle page table pages.  Returns NULL if there
1689  * is no page table page corresponding to the specified virtual address.
1690  */
1691 static __inline vm_page_t
1692 pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1693 {
1694
1695         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1696         return (vm_radix_lookup(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1697 }
1698
1699 /*
1700  * Removes the specified page table page from the specified pmap's collection
1701  * of idle page table pages.  The specified page table page must be a member of
1702  * the pmap's collection.
1703  */
1704 static __inline void
1705 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1706 {
1707
1708         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1709         vm_radix_remove(&pmap->pm_root, mpte->pindex);
1710 }
1711
1712 /*
1713  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1714  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1715  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1716  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1717  */
1718 static inline boolean_t
1719 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1720 {
1721
1722         --m->wire_count;
1723         if (m->wire_count == 0) {
1724                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1725                 return (TRUE);
1726         } else
1727                 return (FALSE);
1728 }
1729
1730 static void
1731 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1732 {
1733         vm_offset_t pteva;
1734
1735         /*
1736          * unmap the page table page
1737          */
1738         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1739         --pmap->pm_stats.resident_count;
1740
1741         /*
1742          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1743          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1744          * down is begun.
1745          */
1746         atomic_subtract_rel_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1747
1748         /*
1749          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1750          * take effect immediately.
1751          */
1752         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1753         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1754
1755         /* 
1756          * Put page on a list so that it is released after
1757          * *ALL* TLB shootdown is done
1758          */
1759         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1760 }
1761
1762 /*
1763  * After removing a page table entry, this routine is used to
1764  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1765  */
1766 static int
1767 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
1768 {
1769         pd_entry_t ptepde;
1770         vm_page_t mpte;
1771
1772         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1773                 return (0);
1774         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1775         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1776         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
1777 }
1778
1779 /*
1780  * Initialize the pmap for the swapper process.
1781  */
1782 void
1783 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1784 {
1785
1786         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1787         /*
1788          * Since the page table directory is shared with the kernel pmap,
1789          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
1790          * not need to be inserted into that list.
1791          */
1792         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1793 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1794         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1795 #endif
1796         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1797         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1798         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1799         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1800         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1801 }
1802
1803 /*
1804  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1805  * such as one in a vmspace structure.
1806  */
1807 int
1808 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1809 {
1810         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1811         vm_paddr_t pa;
1812         int i;
1813
1814         /*
1815          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1816          * page directory table.
1817          */
1818         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1819                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
1820                 if (pmap->pm_pdir == NULL)
1821                         return (0);
1822 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1823                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1824                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1825                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1826                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1827                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1828                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1829 #endif
1830                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
1831         }
1832         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
1833             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
1834
1835         /*
1836          * allocate the page directory page(s)
1837          */
1838         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
1839                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1840                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1841                 if (m == NULL)
1842                         VM_WAIT;
1843                 else {
1844                         ptdpg[i++] = m;
1845                 }
1846         }
1847
1848         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1849
1850         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1851                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1852                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
1853
1854         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1855         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1856         /* Copy the kernel page table directory entries. */
1857         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1858         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1859
1860         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1861         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1862                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]);
1863                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1864 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1865                 pmap->pm_pdpt[i] = pa | PG_V;
1866 #endif
1867         }
1868
1869         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1870         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1871         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1872
1873         return (1);
1874 }
1875
1876 /*
1877  * this routine is called if the page table page is not
1878  * mapped correctly.
1879  */
1880 static vm_page_t
1881 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags)
1882 {
1883         vm_paddr_t ptepa;
1884         vm_page_t m;
1885
1886         /*
1887          * Allocate a page table page.
1888          */
1889         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1890             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1891                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
1892                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1893                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1894                         VM_WAIT;
1895                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1896                         PMAP_LOCK(pmap);
1897                 }
1898
1899                 /*
1900                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1901                  * page may have been allocated.
1902                  */
1903                 return (NULL);
1904         }
1905         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1906                 pmap_zero_page(m);
1907
1908         /*
1909          * Map the pagetable page into the process address space, if
1910          * it isn't already there.
1911          */
1912
1913         pmap->pm_stats.resident_count++;
1914
1915         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1916         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1917                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1918
1919         return (m);
1920 }
1921
1922 static vm_page_t
1923 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
1924 {
1925         u_int ptepindex;
1926         pd_entry_t ptepa;
1927         vm_page_t m;
1928
1929         /*
1930          * Calculate pagetable page index
1931          */
1932         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1933 retry:
1934         /*
1935          * Get the page directory entry
1936          */
1937         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1938
1939         /*
1940          * This supports switching from a 4MB page to a
1941          * normal 4K page.
1942          */
1943         if (ptepa & PG_PS) {
1944                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
1945                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1946         }
1947
1948         /*
1949          * If the page table page is mapped, we just increment the
1950          * hold count, and activate it.
1951          */
1952         if (ptepa) {
1953                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
1954                 m->wire_count++;
1955         } else {
1956                 /*
1957                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
1958                  * been deallocated. 
1959                  */
1960                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1961                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
1962                         goto retry;
1963         }
1964         return (m);
1965 }
1966
1967
1968 /***************************************************
1969 * Pmap allocation/deallocation routines.
1970  ***************************************************/
1971
1972 #ifdef SMP
1973 /*
1974  * Deal with a SMP shootdown of other users of the pmap that we are
1975  * trying to dispose of.  This can be a bit hairy.
1976  */
1977 static cpuset_t *lazymask;
1978 static u_int lazyptd;
1979 static volatile u_int lazywait;
1980
1981 void pmap_lazyfix_action(void);
1982
1983 void
1984 pmap_lazyfix_action(void)
1985 {
1986
1987 #ifdef COUNT_IPIS
1988         (*ipi_lazypmap_counts[PCPU_GET(cpuid)])++;
1989 #endif
1990         if (rcr3() == lazyptd)
1991                 load_cr3(curpcb->pcb_cr3);
1992         CPU_CLR_ATOMIC(PCPU_GET(cpuid), lazymask);
1993         atomic_store_rel_int(&lazywait, 1);
1994 }
1995
1996 static void
1997 pmap_lazyfix_self(u_int cpuid)
1998 {
1999
2000         if (rcr3() == lazyptd)
2001                 load_cr3(curpcb->pcb_cr3);
2002         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, lazymask);
2003 }
2004
2005
2006 static void
2007 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
2008 {
2009         cpuset_t mymask, mask;
2010         u_int cpuid, spins;
2011         int lsb;
2012
2013         mask = pmap->pm_active;
2014         while (!CPU_EMPTY(&mask)) {
2015                 spins = 50000000;
2016
2017                 /* Find least significant set bit. */
2018                 lsb = CPU_FFS(&mask);
2019                 MPASS(lsb != 0);
2020                 lsb--;
2021                 CPU_SETOF(lsb, &mask);
2022                 mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
2023 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2024                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdpt);
2025 #else
2026                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdir);
2027 #endif
2028                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
2029
2030                 /* Use a cpuset just for having an easy check. */
2031                 CPU_SETOF(cpuid, &mymask);
2032                 if (!CPU_CMP(&mask, &mymask)) {
2033                         lazymask = &pmap->pm_active;
2034                         pmap_lazyfix_self(cpuid);
2035                 } else {
2036                         atomic_store_rel_int((u_int *)&lazymask,
2037                             (u_int)&pmap->pm_active);
2038                         atomic_store_rel_int(&lazywait, 0);
2039                         ipi_selected(mask, IPI_LAZYPMAP);
2040                         while (lazywait == 0) {
2041                                 ia32_pause();
2042                                 if (--spins == 0)
2043                                         break;
2044                         }
2045                 }
2046                 mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
2047                 if (spins == 0)
2048                         printf("pmap_lazyfix: spun for 50000000\n");
2049                 mask = pmap->pm_active;
2050         }
2051 }
2052
2053 #else   /* SMP */
2054
2055 /*
2056  * Cleaning up on uniprocessor is easy.  For various reasons, we're
2057  * unlikely to have to even execute this code, including the fact
2058  * that the cleanup is deferred until the parent does a wait(2), which
2059  * means that another userland process has run.
2060  */
2061 static void
2062 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
2063 {
2064         u_int cr3;
2065
2066         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
2067         if (cr3 == rcr3()) {
2068                 load_cr3(curpcb->pcb_cr3);
2069                 CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &pmap->pm_active);
2070         }
2071 }
2072 #endif  /* SMP */
2073
2074 /*
2075  * Release any resources held by the given physical map.
2076  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2077  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2078  */
2079 void
2080 pmap_release(pmap_t pmap)
2081 {
2082         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
2083         int i;
2084
2085         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2086             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2087             pmap->pm_stats.resident_count));
2088         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2089             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2090
2091         pmap_lazyfix(pmap);
2092         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2093         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
2094         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2095
2096         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2097                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] &
2098                     PG_FRAME);
2099
2100         bzero(pmap->pm_pdir + PTDPTDI, (nkpt + NPGPTD) *
2101             sizeof(*pmap->pm_pdir));
2102
2103         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2104
2105         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2106                 m = ptdpg[i];
2107 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2108                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2109                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2110 #endif
2111                 m->wire_count--;
2112                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2113                 vm_page_free_zero(m);
2114         }
2115 }
2116 \f
2117 static int
2118 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2119 {
2120         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2121
2122         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2123 }
2124 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2125     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2126
2127 static int
2128 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2129 {
2130         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2131
2132         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2133 }
2134 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2135     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2136
2137 /*
2138  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2139  */
2140 void
2141 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2142 {
2143         vm_paddr_t ptppaddr;
2144         vm_page_t nkpg;
2145         pd_entry_t newpdir;
2146
2147         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2148         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2149         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2150                 addr = kernel_map->max_offset;
2151         while (kernel_vm_end < addr) {
2152                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2153                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2154                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2155                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2156                                 break;
2157                         }
2158                         continue;
2159                 }
2160
2161                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2162                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2163                     VM_ALLOC_ZERO);
2164                 if (nkpg == NULL)
2165                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2166
2167                 nkpt++;
2168
2169                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2170                         pmap_zero_page(nkpg);
2171                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2172                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2173                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = pgeflag | newpdir;
2174
2175                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2176                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2177                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2178                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2179                         break;
2180                 }
2181         }
2182 }
2183
2184
2185 /***************************************************
2186  * page management routines.
2187  ***************************************************/
2188
2189 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2190 CTASSERT(_NPCM == 11);
2191 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2192
2193 static __inline struct pv_chunk *
2194 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2195 {
2196
2197         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2198 }
2199
2200 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2201
2202 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2203 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2204
2205 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2206         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2207         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2208         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2209         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2210 };
2211
2212 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2213         "Current number of pv entries");
2214
2215 #ifdef PV_STATS
2216 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2217
2218 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2219         "Current number of pv entry chunks");
2220 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2221         "Current number of pv entry chunks allocated");
2222 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2223         "Current number of pv entry chunks frees");
2224 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2225         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2226
2227 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2228 static int pv_entry_spare;
2229
2230 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2231         "Current number of pv entry frees");
2232 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2233         "Current number of pv entry allocs");
2234 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2235         "Current number of spare pv entries");
2236 #endif
2237
2238 /*
2239  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2240  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2241  * another pv entry chunk.
2242  */
2243 static vm_page_t
2244 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2245 {
2246         struct pch newtail;
2247         struct pv_chunk *pc;
2248         struct md_page *pvh;
2249         pd_entry_t *pde;
2250         pmap_t pmap;
2251         pt_entry_t *pte, tpte;
2252         pv_entry_t pv;
2253         vm_offset_t va;
2254         vm_page_t m, m_pc;
2255         struct spglist free;
2256         uint32_t inuse;
2257         int bit, field, freed;
2258
2259         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2260         pmap = NULL;
2261         m_pc = NULL;
2262         SLIST_INIT(&free);
2263         TAILQ_INIT(&newtail);
2264         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2265             SLIST_EMPTY(&free))) {
2266                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2267                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2268                         if (pmap != NULL) {
2269                                 pmap_invalidate_all(pmap);
2270                                 if (pmap != locked_pmap)
2271                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2272                         }
2273                         pmap = pc->pc_pmap;
2274                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2275                         if (pmap > locked_pmap)
2276                                 PMAP_LOCK(pmap);
2277                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2278                                 pmap = NULL;
2279                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2280                                 continue;
2281                         }
2282                 }
2283
2284                 /*
2285                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2286                  */
2287                 freed = 0;
2288                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2289                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2290                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2291                                 bit = bsfl(inuse);
2292                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2293                                 va = pv->pv_va;
2294                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2295                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2296                                         continue;
2297                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2298                                 tpte = *pte;
2299                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2300                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2301                                 pmap_pte_release(pte);
2302                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2303                                         continue;
2304                                 KASSERT(tpte != 0,
2305                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2306                                     pmap, va));
2307                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2308                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2309                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2310                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2311                                         vm_page_dirty(m);
2312                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2313                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2314                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2315                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2316                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2317                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2318                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2319                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2320                                                     PGA_WRITEABLE);
2321                                         }
2322                                 }
2323                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2324                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2325                                 freed++;
2326                         }
2327                 }
2328                 if (freed == 0) {
2329                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2330                         continue;
2331                 }
2332                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2333                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2334                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2335                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2336                 pv_entry_count -= freed;
2337                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2338                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2339                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2340                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2341                                     pc_list);
2342                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2343
2344                                 /*
2345                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2346                                  * sufficient.
2347                                  */
2348                                 if (pmap == locked_pmap)
2349                                         goto out;
2350                                 break;
2351                         }
2352                 if (field == _NPCM) {
2353                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2354                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2355                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2356                         /* Entire chunk is free; return it. */
2357                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2358                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2359                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2360                         break;
2361                 }
2362         }
2363 out:
2364         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2365         if (pmap != NULL) {
2366                 pmap_invalidate_all(pmap);
2367                 if (pmap != locked_pmap)
2368                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2369         }
2370         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2371                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2372                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2373                 /* Recycle a freed page table page. */
2374                 m_pc->wire_count = 1;
2375                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2376         }
2377         pmap_free_zero_pages(&free);
2378         return (m_pc);
2379 }
2380
2381 /*
2382  * free the pv_entry back to the free list
2383  */
2384 static void
2385 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2386 {
2387         struct pv_chunk *pc;
2388         int idx, field, bit;
2389
2390         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2391         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2392         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2393         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2394         pv_entry_count--;
2395         pc = pv_to_chunk(pv);
2396         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2397         field = idx / 32;
2398         bit = idx % 32;
2399         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2400         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2401                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2402                         /*
2403                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2404                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2405                          */
2406                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2407                             pc)) {
2408                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2409                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2410                                     pc_list);
2411                         }
2412                         return;
2413                 }
2414         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2415         free_pv_chunk(pc);
2416 }
2417
2418 static void
2419 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2420 {
2421         vm_page_t m;
2422
2423         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2424         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2425         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2426         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2427         /* entire chunk is free, return it */
2428         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2429         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2430         vm_page_unwire(m, 0);
2431         vm_page_free(m);
2432         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2433 }
2434
2435 /*
2436  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2437  * when needed.
2438  */
2439 static pv_entry_t
2440 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2441 {
2442         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2443         static struct timeval lastprint;
2444         int bit, field;
2445         pv_entry_t pv;
2446         struct pv_chunk *pc;
2447         vm_page_t m;
2448
2449         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2450         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2451         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2452         pv_entry_count++;
2453         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2454                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2455                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2456                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2457                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2458 retry:
2459         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2460         if (pc != NULL) {
2461                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2462                         if (pc->pc_map[field]) {
2463                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2464                                 break;
2465                         }
2466                 }
2467                 if (field < _NPCM) {
2468                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2469                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2470                         /* If this was the last item, move it to tail */
2471                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2472                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2473                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2474                                         return (pv);    /* not full, return */
2475                                 }
2476                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2477                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2478                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2479                         return (pv);
2480                 }
2481         }
2482         /*
2483          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2484          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2485          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2486          */
2487         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2488             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2489                 if (try) {
2490                         pv_entry_count--;
2491                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2492                         return (NULL);
2493                 }
2494                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2495                 if (m == NULL)
2496                         goto retry;
2497         }
2498         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2499         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2500         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2501         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2502         pc->pc_pmap = pmap;
2503         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2504         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2505                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2506         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2507         pv = &pc->pc_pventry[0];
2508         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2509         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2510         return (pv);
2511 }
2512
2513 static __inline pv_entry_t
2514 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2515 {
2516         pv_entry_t pv;
2517
2518         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2519         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2520                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2521                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2522                         break;
2523                 }
2524         }
2525         return (pv);
2526 }
2527
2528 static void
2529 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2530 {
2531         struct md_page *pvh;
2532         pv_entry_t pv;
2533         vm_offset_t va_last;
2534         vm_page_t m;
2535
2536         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2537         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2538             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2539
2540         /*
2541          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2542          * page's pv list.
2543          */
2544         pvh = pa_to_pvh(pa);
2545         va = trunc_4mpage(va);
2546         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2547         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2548         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2549         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2550         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2551         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2552         do {
2553                 m++;
2554                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2555                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2556                 va += PAGE_SIZE;
2557                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2558         } while (va < va_last);
2559 }
2560
2561 static void
2562 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2563 {
2564         struct md_page *pvh;
2565         pv_entry_t pv;
2566         vm_offset_t va_last;
2567         vm_page_t m;
2568
2569         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2570         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2571             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2572
2573         /*
2574          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2575          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2576          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2577          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2578          * removes one of the mappings that is being promoted.
2579          */
2580         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2581         va = trunc_4mpage(va);
2582         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2583         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2584         pvh = pa_to_pvh(pa);
2585         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2586         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2587         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2588         do {
2589                 m++;
2590                 va += PAGE_SIZE;
2591                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2592         } while (va < va_last);
2593 }
2594
2595 static void
2596 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2597 {
2598         pv_entry_t pv;
2599
2600         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2601         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2602         free_pv_entry(pmap, pv);
2603 }
2604
2605 static void
2606 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2607 {
2608         struct md_page *pvh;
2609
2610         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2611         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2612         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2613                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2614                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2615                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2616         }
2617 }
2618
2619 /*
2620  * Create a pv entry for page at pa for
2621  * (pmap, va).
2622  */
2623 static void
2624 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2625 {
2626         pv_entry_t pv;
2627
2628         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2629         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2630         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2631         pv->pv_va = va;
2632         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2633 }
2634
2635 /*
2636  * Conditionally create a pv entry.
2637  */
2638 static boolean_t
2639 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2640 {
2641         pv_entry_t pv;
2642
2643         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2644         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2645         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2646             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2647                 pv->pv_va = va;
2648                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2649                 return (TRUE);
2650         } else
2651                 return (FALSE);
2652 }
2653
2654 /*
2655  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2656  */
2657 static boolean_t
2658 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2659 {
2660         struct md_page *pvh;
2661         pv_entry_t pv;
2662
2663         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2664         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2665             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2666                 pv->pv_va = va;
2667                 pvh = pa_to_pvh(pa);
2668                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2669                 return (TRUE);
2670         } else
2671                 return (FALSE);
2672 }
2673
2674 /*
2675  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2676  */
2677 static void
2678 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2679 {
2680         pt_entry_t *pte;
2681
2682         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2683                 *pte = newpte;  
2684                 newpte += PAGE_SIZE;
2685         }
2686 }
2687
2688 /*
2689  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2690  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2691  */
2692 static boolean_t
2693 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2694 {
2695         pd_entry_t newpde, oldpde;
2696         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2697         vm_paddr_t mptepa;
2698         vm_page_t mpte;
2699         struct spglist free;
2700         vm_offset_t sva;
2701
2702         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2703         oldpde = *pde;
2704         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2705             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2706         if ((oldpde & PG_A) != 0 && (mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va)) !=
2707             NULL)
2708                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2709         else {
2710                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2711                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2712                     " is missing"));
2713
2714                 /*
2715                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2716                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2717                  * allocation of the new page table page fails.
2718                  */
2719                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2720                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2721                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2722                         SLIST_INIT(&free);
2723                         sva = trunc_4mpage(va);
2724                         pmap_remove_pde(pmap, pde, sva, &free);
2725                         pmap_invalidate_range(pmap, sva, sva + NBPDR - 1);
2726                         pmap_free_zero_pages(&free);
2727                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2728                             " in pmap %p", va, pmap);
2729                         return (FALSE);
2730                 }
2731                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2732                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2733         }
2734         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2735
2736         /*
2737          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2738          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2739          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2740          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2741          */
2742         if (va >= KERNBASE)
2743                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2744         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2745                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2746                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2747 #ifdef SMP
2748                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2749 #endif
2750                         invlcaddr(PADDR1);
2751                         PMAP1changed++;
2752                 } else
2753 #ifdef SMP
2754                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2755                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2756                         invlcaddr(PADDR1);
2757                         PMAP1changedcpu++;
2758                 } else
2759 #endif
2760                         PMAP1unchanged++;
2761                 firstpte = PADDR1;
2762         } else {
2763                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2764                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2765                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2766                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2767                 }
2768                 firstpte = PADDR2;
2769         }
2770         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2771         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2772             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2773         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2774             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2775         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2776         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2777                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2778
2779         /*
2780          * If the page table page is new, initialize it.
2781          */
2782         if (mpte->wire_count == 1) {
2783                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2784                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2785         }
2786         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2787             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2788             " addresses"));
2789
2790         /*
2791          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2792          * entries.
2793          */ 
2794         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2795                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2796         
2797         /*
2798          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2799          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2800          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2801          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2802          * the read above and the store below. 
2803          */
2804         if (workaround_erratum383)
2805                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2806         else if (pmap == kernel_pmap)
2807                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2808         else
2809                 pde_store(pde, newpde); 
2810         if (firstpte == PADDR2)
2811                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2812
2813         /*
2814          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2815          */
2816         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2817
2818         /*
2819          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2820          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2821          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2822          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2823          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2824          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2825          * the 2mpage to referencing the page table page.
2826          */
2827         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2828                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2829
2830         pmap_pde_demotions++;
2831         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2832             " in pmap %p", va, pmap);
2833         return (TRUE);
2834 }
2835
2836 /*
2837  * Removes a 2- or 4MB page mapping from the kernel pmap.
2838  */
2839 static void
2840 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2841 {
2842         pd_entry_t newpde;
2843         vm_paddr_t mptepa;
2844         vm_page_t mpte;
2845
2846         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2847         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va);
2848         if (mpte == NULL)
2849                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
2850
2851         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2852         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2853         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V;
2854
2855         /*
2856          * Initialize the page table page.
2857          */
2858         pagezero((void *)&KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))]);
2859
2860         /*
2861          * Remove the mapping.
2862          */
2863         if (workaround_erratum383)
2864                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2865         else 
2866                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2867
2868         /*
2869          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2870          */
2871         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2872 }
2873
2874 /*
2875  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2876  */
2877 static void
2878 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2879     struct spglist *free)
2880 {
2881         struct md_page *pvh;
2882         pd_entry_t oldpde;
2883         vm_offset_t eva, va;
2884         vm_page_t m, mpte;
2885
2886         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2887         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2888             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2889         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2890         if (oldpde & PG_W)
2891                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2892
2893         /*
2894          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2895          * PG_G.
2896          *
2897          * When workaround_erratum383 is false, a promotion to a 2M/4M
2898          * page mapping does not invalidate the 512/1024 4K page mappings
2899          * from the TLB.  Consequently, at this point, the TLB may
2900          * hold both 4K and 2M/4M page mappings.  Therefore, the entire
2901          * range of addresses must be invalidated here.  In contrast,
2902          * when workaround_erratum383 is true, a promotion does
2903          * invalidate the 512/1024 4K page mappings, and so a single INVLPG
2904          * suffices to invalidate the 2M/4M page mapping.
2905          */
2906         if ((oldpde & PG_G) != 0) {
2907                 if (workaround_erratum383)
2908                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sva);
2909                 else
2910                         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva,
2911                             sva + NBPDR - 1);
2912         }
2913
2914         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2915         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2916                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2917                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2918                 eva = sva + NBPDR;
2919                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2920                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2921                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2922                                 vm_page_dirty(m);
2923                         if (oldpde & PG_A)
2924                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2925                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2926                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2927                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2928                 }
2929         }
2930         if (pmap == kernel_pmap) {
2931                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
2932         } else {
2933                 mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, sva);
2934                 if (mpte != NULL) {
2935                         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2936                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2937                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2938                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2939                         mpte->wire_count = 0;
2940                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2941                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2942                 }
2943         }
2944 }
2945
2946 /*
2947  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2948  */
2949 static int
2950 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
2951     struct spglist *free)
2952 {
2953         pt_entry_t oldpte;
2954         vm_page_t m;
2955
2956         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2957         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2958         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2959         KASSERT(oldpte != 0,
2960             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
2961         if (oldpte & PG_W)
2962                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2963         /*
2964          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2965          * PG_G.
2966          */
2967         if (oldpte & PG_G)
2968                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2969         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2970         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2971                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2972                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2973                         vm_page_dirty(m);
2974                 if (oldpte & PG_A)
2975                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2976                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2977         }
2978         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2979 }
2980
2981 /*
2982  * Remove a single page from a process address space
2983  */
2984 static void
2985 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
2986 {
2987         pt_entry_t *pte;
2988
2989         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2990         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2991         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2992         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
2993                 return;
2994         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2995         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2996 }
2997
2998 /*
2999  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
3000  *
3001  *      It is assumed that the start and end are properly
3002  *      rounded to the page size.
3003  */
3004 void
3005 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3006 {
3007         vm_offset_t pdnxt;
3008         pd_entry_t ptpaddr;
3009         pt_entry_t *pte;
3010         struct spglist free;
3011         int anyvalid;
3012
3013         /*
3014          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
3015          */
3016         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
3017                 return;
3018
3019         anyvalid = 0;
3020         SLIST_INIT(&free);
3021
3022         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3023         sched_pin();
3024         PMAP_LOCK(pmap);
3025
3026         /*
3027          * special handling of removing one page.  a very
3028          * common operation and easy to short circuit some
3029          * code.
3030          */
3031         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
3032             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
3033                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
3034                 goto out;
3035         }
3036
3037         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3038                 u_int pdirindex;
3039
3040                 /*
3041                  * Calculate index for next page table.
3042                  */
3043                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3044                 if (pdnxt < sva)
3045                         pdnxt = eva;
3046                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
3047                         break;
3048
3049                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3050                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3051
3052                 /*
3053                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3054                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3055                  */
3056                 if (ptpaddr == 0)
3057                         continue;
3058
3059                 /*
3060                  * Check for large page.
3061                  */
3062                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3063                         /*
3064                          * Are we removing the entire large page?  If not,
3065                          * demote the mapping and fall through.
3066                          */
3067                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3068                                 /*
3069                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3070                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
3071                                  */
3072                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
3073                                         anyvalid = 1;
3074                                 pmap_remove_pde(pmap,
3075                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
3076                                 continue;
3077                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
3078                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3079                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3080                                 continue;
3081                         }
3082                 }
3083
3084                 /*
3085                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3086                  * by the current page table page, or to the end of the
3087                  * range being removed.
3088                  */
3089                 if (pdnxt > eva)
3090                         pdnxt = eva;
3091
3092                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3093                     sva += PAGE_SIZE) {
3094                         if (*pte == 0)
3095                                 continue;
3096
3097                         /*
3098                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
3099                          * by pmap_remove_pte().
3100                          */
3101                         if ((*pte & PG_G) == 0)
3102                                 anyvalid = 1;
3103                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
3104                                 break;
3105                 }
3106         }
3107 out:
3108         sched_unpin();
3109         if (anyvalid)
3110                 pmap_invalidate_all(pmap);
3111         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3112         PMAP_UNLOCK(pmap);
3113         pmap_free_zero_pages(&free);
3114 }
3115
3116 /*
3117  *      Routine:        pmap_remove_all
3118  *      Function:
3119  *              Removes this physical page from
3120  *              all physical maps in which it resides.
3121  *              Reflects back modify bits to the pager.
3122  *
3123  *      Notes:
3124  *              Original versions of this routine were very
3125  *              inefficient because they iteratively called
3126  *              pmap_remove (slow...)
3127  */
3128
3129 void
3130 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3131 {
3132         struct md_page *pvh;
3133         pv_entry_t pv;
3134         pmap_t pmap;
3135         pt_entry_t *pte, tpte;
3136         pd_entry_t *pde;
3137         vm_offset_t va;
3138         struct spglist free;
3139
3140         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3141             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3142         SLIST_INIT(&free);
3143         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3144         sched_pin();
3145         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3146                 goto small_mappings;
3147         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3148         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3149                 va = pv->pv_va;
3150                 pmap = PV_PMAP(pv);
3151                 PMAP_LOCK(pmap);
3152                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3153                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3154                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3155         }
3156 small_mappings:
3157         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3158                 pmap = PV_PMAP(pv);
3159                 PMAP_LOCK(pmap);
3160                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3161                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3162                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3163                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3164                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3165                 tpte = pte_load_clear(pte);
3166                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3167                     pmap, pv->pv_va));
3168                 if (tpte & PG_W)
3169                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3170                 if (tpte & PG_A)
3171                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3172
3173                 /*
3174                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3175                  */
3176                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3177                         vm_page_dirty(m);
3178                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3179                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3180                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3181                 free_pv_entry(pmap, pv);
3182                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3183         }
3184         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3185         sched_unpin();
3186         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3187         pmap_free_zero_pages(&free);
3188 }
3189
3190 /*
3191  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3192  */
3193 static boolean_t
3194 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3195 {
3196         pd_entry_t newpde, oldpde;
3197         vm_offset_t eva, va;
3198         vm_page_t m;
3199         boolean_t anychanged;
3200
3201         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3202         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3203             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3204         anychanged = FALSE;
3205 retry:
3206         oldpde = newpde = *pde;
3207         if (oldpde & PG_MANAGED) {
3208                 eva = sva + NBPDR;
3209                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3210                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3211                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3212                                 vm_page_dirty(m);
3213         }
3214         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3215                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3216 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3217         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3218                 newpde |= pg_nx;
3219 #endif
3220         if (newpde != oldpde) {
3221                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde))
3222                         goto retry;
3223                 if (oldpde & PG_G) {
3224                         /* See pmap_remove_pde() for explanation. */
3225                         if (workaround_erratum383)
3226                                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sva);
3227                         else
3228                                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva,
3229                                     sva + NBPDR - 1);
3230                 } else
3231                         anychanged = TRUE;
3232         }
3233         return (anychanged);
3234 }
3235
3236 /*
3237  *      Set the physical protection on the
3238  *      specified range of this map as requested.
3239  */
3240 void
3241 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3242 {
3243         vm_offset_t pdnxt;
3244         pd_entry_t ptpaddr;
3245         pt_entry_t *pte;
3246         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3247
3248         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
3249         if (prot == VM_PROT_NONE) {
3250                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3251                 return;
3252         }
3253
3254 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3255         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3256             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3257                 return;
3258 #else
3259         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3260                 return;
3261 #endif
3262
3263         if (pmap_is_current(pmap))
3264                 pv_lists_locked = FALSE;
3265         else {
3266                 pv_lists_locked = TRUE;
3267 resume:
3268                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3269                 sched_pin();
3270         }
3271         anychanged = FALSE;
3272
3273         PMAP_LOCK(pmap);
3274         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3275                 pt_entry_t obits, pbits;
3276                 u_int pdirindex;
3277
3278                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3279                 if (pdnxt < sva)
3280                         pdnxt = eva;
3281
3282                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3283                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3284
3285                 /*
3286                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3287                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3288                  */
3289                 if (ptpaddr == 0)
3290                         continue;
3291
3292                 /*
3293                  * Check for large page.
3294                  */
3295                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3296                         /*
3297                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3298                          * demote the mapping and fall through.
3299                          */
3300                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3301                                 /*
3302                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3303                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3304                                  */
3305                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3306                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3307                                         anychanged = TRUE;
3308                                 continue;
3309                         } else {
3310                                 if (!pv_lists_locked) {
3311                                         pv_lists_locked = TRUE;
3312                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3313                                                 if (anychanged)
3314                                                         pmap_invalidate_all(
3315                                                             pmap);
3316                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3317                                                 goto resume;
3318                                         }
3319                                         sched_pin();
3320                                 }
3321                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3322                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3323                                         /*
3324                                          * The large page mapping was
3325                                          * destroyed.
3326                                          */
3327                                         continue;
3328                                 }
3329                         }
3330                 }
3331
3332                 if (pdnxt > eva)
3333                         pdnxt = eva;
3334
3335                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3336                     sva += PAGE_SIZE) {
3337                         vm_page_t m;
3338
3339 retry:
3340                         /*
3341                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3342                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3343                          * significant 32 bits.
3344                          */
3345                         obits = pbits = *pte;
3346                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3347                                 continue;
3348
3349                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3350                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3351                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3352                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3353                                         vm_page_dirty(m);
3354                                 }
3355                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3356                         }
3357 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3358                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3359                                 pbits |= pg_nx;
3360 #endif
3361
3362                         if (pbits != obits) {
3363 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3364                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3365                                         goto retry;
3366 #else
3367                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3368                                     pbits))
3369                                         goto retry;
3370 #endif
3371                                 if (obits & PG_G)
3372                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3373                                 else
3374                                         anychanged = TRUE;
3375                         }
3376                 }
3377         }
3378         if (anychanged)
3379                 pmap_invalidate_all(pmap);
3380         if (pv_lists_locked) {
3381                 sched_unpin();
3382                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3383         }
3384         PMAP_UNLOCK(pmap);
3385 }
3386
3387 /*
3388  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3389  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3390  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3391  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3392  * mappings must have identical characteristics.
3393  *
3394  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3395  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3396  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3397  * pmap.
3398  */
3399 static void
3400 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3401 {
3402         pd_entry_t newpde;
3403         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3404         vm_offset_t oldpteva;
3405         vm_page_t mpte;
3406
3407         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3408
3409         /*
3410          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3411          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3412          * within a 2- or 4MB page.
3413          */
3414         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3415 setpde:
3416         newpde = *firstpte;
3417         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3418                 pmap_pde_p_failures++;
3419                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3420                     " in pmap %p", va, pmap);
3421                 return;
3422         }
3423         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3424                 pmap_pde_p_failures++;
3425                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3426                     " in pmap %p", va, pmap);
3427                 return;
3428         }
3429         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3430                 /*
3431                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3432                  * a TLB invalidation.
3433                  */
3434                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3435                     ~PG_RW))  
3436                         goto setpde;
3437                 newpde &= ~PG_RW;
3438         }
3439
3440         /* 
3441          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3442          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3443          * characteristics to the first PTE.
3444          */
3445         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3446         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3447 setpte:
3448                 oldpte = *pte;
3449                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3450                         pmap_pde_p_failures++;
3451                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3452                             " in pmap %p", va, pmap);
3453                         return;
3454                 }
3455                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3456                         /*
3457                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3458                          * without a TLB invalidation.
3459                          */
3460                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3461                             oldpte & ~PG_RW))
3462                                 goto setpte;
3463                         oldpte &= ~PG_RW;
3464                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3465                             (va & ~PDRMASK);
3466                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3467                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3468                 }
3469                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3470                         pmap_pde_p_failures++;
3471                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3472                             " in pmap %p", va, pmap);
3473                         return;
3474                 }
3475                 pa -= PAGE_SIZE;
3476         }
3477
3478         /*
3479          * Save the page table page in its current state until the PDE
3480          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3481          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3482          */
3483         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3484         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3485             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3486             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3487         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3488             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3489         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
3490                 pmap_pde_p_failures++;
3491                 CTR2(KTR_PMAP,
3492                     "pmap_promote_pde: failure for va %#x in pmap %p", va,
3493                     pmap);
3494                 return;
3495         }
3496
3497         /*
3498          * Promote the pv entries.
3499          */
3500         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3501                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3502
3503         /*
3504          * Propagate the PAT index to its proper position.
3505          */
3506         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3507                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3508
3509         /*
3510          * Map the superpage.
3511          */
3512         if (workaround_erratum383)
3513                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3514         else if (pmap == kernel_pmap)
3515                 pmap_kenter_pde(va, PG_PS | newpde);
3516         else
3517                 pde_store(pde, PG_PS | newpde);
3518
3519         pmap_pde_promotions++;
3520         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3521             " in pmap %p", va, pmap);
3522 }
3523
3524 /*
3525  *      Insert the given physical page (p) at
3526  *      the specified virtual address (v) in the
3527  *      target physical map with the protection requested.
3528  *
3529  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3530  *      that the related pte can not be reclaimed.
3531  *
3532  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3533  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3534  *      insert this page into the given map NOW.
3535  */
3536 int
3537 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3538     u_int flags, int8_t psind)
3539 {
3540         pd_entry_t *pde;
3541         pt_entry_t *pte;
3542         pt_entry_t newpte, origpte;
3543         pv_entry_t pv;
3544         vm_paddr_t opa, pa;
3545         vm_page_t mpte, om;
3546         boolean_t invlva, wired;
3547
3548         va = trunc_page(va);
3549         mpte = NULL;
3550         wired = (flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0;
3551
3552         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
3553         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
3554             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)",
3555             va));
3556         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3557                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3558
3559         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3560         PMAP_LOCK(pmap);
3561         sched_pin();
3562
3563         /*
3564          * In the case that a page table page is not
3565          * resident, we are creating it here.
3566          */
3567         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3568                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
3569                 if (mpte == NULL) {
3570                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3571                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
3572                         sched_unpin();
3573                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3574                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3575                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3576                 }
3577         }
3578
3579         pde = pmap_pde(pmap, va);
3580         if ((*pde & PG_PS) != 0)
3581                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
3582         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3583
3584         /*
3585          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
3586          */
3587         if (pte == NULL) {
3588                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3589                         (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3590         }
3591
3592         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3593         om = NULL;
3594         origpte = *pte;
3595         opa = origpte & PG_FRAME;
3596
3597         /*
3598          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3599          */
3600         if (origpte && (opa == pa)) {
3601                 /*
3602                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3603                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3604                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3605                  * the PT page will be also.
3606                  */
3607                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
3608                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3609                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
3610                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3611
3612                 /*
3613                  * Remove extra pte reference
3614                  */
3615                 if (mpte)
3616                         mpte->wire_count--;
3617
3618                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3619                         om = m;
3620                         pa |= PG_MANAGED;
3621                 }
3622                 goto validate;
3623         } 
3624
3625         pv = NULL;
3626
3627         /*
3628          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3629          * handle validating new mapping.
3630          */
3631         if (opa) {
3632                 if (origpte & PG_W)
3633                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3634                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3635                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3636                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3637                 }
3638                 if (mpte != NULL) {
3639                         mpte->wire_count--;
3640                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3641                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3642                              " va: 0x%x", va));
3643                 }
3644         } else
3645                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3646
3647         /*
3648          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3649          */
3650         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3651                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3652                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3653                 if (pv == NULL)
3654                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3655                 pv->pv_va = va;
3656                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3657                 pa |= PG_MANAGED;
3658         } else if (pv != NULL)
3659                 free_pv_entry(pmap, pv);
3660
3661         /*
3662          * Increment counters
3663          */
3664         if (wired)
3665                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3666
3667 validate:
3668         /*
3669          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3670          */
3671         newpte = (pt_entry_t)(pa | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0) | PG_V);
3672         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
3673                 newpte |= PG_RW;
3674                 if ((newpte & PG_MANAGED) != 0)
3675                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3676         }
3677 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3678         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3679                 newpte |= pg_nx;
3680 #endif
3681         if (wired)
3682                 newpte |= PG_W;
3683         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3684                 newpte |= PG_U;
3685         if (pmap == kernel_pmap)
3686                 newpte |= pgeflag;
3687
3688         /*
3689          * if the mapping or permission bits are different, we need
3690          * to update the pte.
3691          */
3692         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
3693                 newpte |= PG_A;
3694                 if ((flags & VM_PROT_WRITE) != 0)
3695                         newpte |= PG_M;
3696                 if (origpte & PG_V) {
3697                         invlva = FALSE;
3698                         origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3699                         if (origpte & PG_A) {
3700                                 if (origpte & PG_MANAGED)
3701                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3702                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
3703                                         invlva = TRUE;
3704 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3705                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
3706                                     (newpte & PG_NX) != 0)
3707                                         invlva = TRUE;
3708 #endif
3709                         }
3710                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3711                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3712                                         vm_page_dirty(om);
3713                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3714                                         invlva = TRUE;
3715                         }
3716                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3717                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3718                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3719                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3720                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3721                         if (invlva)
3722                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3723                 } else
3724                         pte_store(pte, newpte);
3725         }
3726
3727         /*
3728          * If both the page table page and the reservation are fully
3729          * populated, then attempt promotion.
3730          */
3731         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3732             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3733             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3734                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3735
3736         sched_unpin();
3737         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3738         PMAP_UNLOCK(pmap);
3739         return (KERN_SUCCESS);
3740 }
3741
3742 /*
3743  * Tries to create a 2- or 4MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
3744  * FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
3745  * blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
3746  * (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry. 
3747  */
3748 static boolean_t
3749 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3750 {
3751         pd_entry_t *pde, newpde;
3752
3753         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3754         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3755         pde = pmap_pde(pmap, va);
3756         if (*pde != 0) {
3757                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3758                     " in pmap %p", va, pmap);
3759                 return (FALSE);
3760         }
3761         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3762             PG_PS | PG_V;
3763         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3764                 newpde |= PG_MANAGED;
3765
3766                 /*
3767                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3768                  */
3769                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
3770                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3771                             " in pmap %p", va, pmap);
3772                         return (FALSE);
3773                 }
3774         }
3775 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3776         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3777                 newpde |= pg_nx;
3778 #endif
3779         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3780                 newpde |= PG_U;
3781
3782         /*
3783          * Increment counters.
3784          */
3785         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3786
3787         /*
3788          * Map the superpage.
3789          */
3790         pde_store(pde, newpde);
3791
3792         pmap_pde_mappings++;
3793         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3794             " in pmap %p", va, pmap);
3795         return (TRUE);
3796 }
3797
3798 /*
3799  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3800  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3801  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3802  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3803  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3804  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3805  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3806  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3807  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3808  * corresponding offset from m_start are mapped.
3809  */
3810 void
3811 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3812     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3813 {
3814         vm_offset_t va;
3815         vm_page_t m, mpte;
3816         vm_pindex_t diff, psize;
3817
3818         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
3819
3820         psize = atop(end - start);
3821         mpte = NULL;
3822         m = m_start;
3823         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3824         PMAP_LOCK(pmap);
3825         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3826                 va = start + ptoa(diff);
3827                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3828                     m->psind == 1 && pg_ps_enabled &&
3829                     pmap_enter_pde(pmap, va, m, prot))
3830                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3831                 else
3832                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3833                             mpte);
3834                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3835         }
3836         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3837         PMAP_UNLOCK(pmap);
3838 }
3839
3840 /*
3841  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3842  * 1. Current pmap & pmap exists.
3843  * 2. Not wired.
3844  * 3. Read access.
3845  * 4. No page table pages.
3846  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3847  */
3848
3849 void
3850 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3851 {
3852
3853         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3854         PMAP_LOCK(pmap);
3855         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
3856         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3857         PMAP_UNLOCK(pmap);
3858 }
3859
3860 static vm_page_t
3861 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3862     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
3863 {
3864         pt_entry_t *pte;
3865         vm_paddr_t pa;
3866         struct spglist free;
3867
3868         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3869             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
3870             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3871         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3872         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3873
3874         /*
3875          * In the case that a page table page is not
3876          * resident, we are creating it here.
3877          */
3878         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3879                 u_int ptepindex;
3880                 pd_entry_t ptepa;
3881
3882                 /*
3883                  * Calculate pagetable page index
3884                  */
3885                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
3886                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
3887                         mpte->wire_count++;
3888                 } else {
3889                         /*
3890                          * Get the page directory entry
3891                          */
3892                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
3893
3894                         /*
3895                          * If the page table page is mapped, we just increment
3896                          * the hold count, and activate it.
3897                          */
3898                         if (ptepa) {
3899                                 if (ptepa & PG_PS)
3900                                         return (NULL);
3901                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
3902                                 mpte->wire_count++;
3903                         } else {
3904                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3905                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
3906                                 if (mpte == NULL)
3907                                         return (mpte);
3908                         }
3909                 }
3910         } else {
3911                 mpte = NULL;
3912         }
3913
3914         /*
3915          * This call to vtopte makes the assumption that we are
3916          * entering the page into the current pmap.  In order to support
3917          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
3918          * But that isn't as quick as vtopte.
3919          */
3920         pte = vtopte(va);
3921         if (*pte) {
3922                 if (mpte != NULL) {
3923                         mpte->wire_count--;
3924                         mpte = NULL;
3925                 }
3926                 return (mpte);
3927         }
3928
3929         /*
3930          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3931          */
3932         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3933             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3934                 if (mpte != NULL) {
3935                         SLIST_INIT(&free);
3936                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
3937                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3938                                 pmap_free_zero_pages(&free);
3939                         }
3940                         
3941                         mpte = NULL;
3942                 }
3943                 return (mpte);
3944         }
3945
3946         /*
3947          * Increment counters
3948          */
3949         pmap->pm_stats.resident_count++;
3950
3951         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3952 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3953         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3954                 pa |= pg_nx;
3955 #endif
3956
3957         /*
3958          * Now validate mapping with RO protection
3959          */
3960         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3961                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3962         else
3963                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3964         return (mpte);
3965 }
3966
3967 /*
3968  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3969  * to be used for panic dumps.
3970  */
3971 void *
3972 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3973 {
3974         vm_offset_t va;
3975
3976         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3977         pmap_kenter(va, pa);
3978         invlpg(va);
3979         return ((void *)crashdumpmap);
3980 }
3981
3982 /*
3983  * This code maps large physical mmap regions into the
3984  * processor address space.  Note that some shortcuts
3985  * are taken, but the code works.
3986  */
3987 void
3988 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3989     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3990 {
3991         pd_entry_t *pde;
3992         vm_paddr_t pa, ptepa;
3993         vm_page_t p;
3994         int pat_mode;
3995
3996         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3997         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3998             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3999         if (pseflag && 
4000             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
4001                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
4002                         return;
4003                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
4004                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4005                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
4006                 pat_mode = p->md.pat_mode;
4007
4008                 /*
4009                  * Abort the mapping if the first page is not physically
4010                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
4011                  */
4012                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
4013                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
4014                         return;
4015
4016                 /*
4017                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
4018                  * the pages are not physically contiguous or have differing
4019                  * memory attributes.
4020                  */
4021                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4022                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
4023                     pa += PAGE_SIZE) {
4024                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4025                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
4026                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
4027                             pat_mode != p->md.pat_mode)
4028                                 return;
4029                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4030                 }
4031
4032                 /*
4033                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
4034                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
4035                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
4036                  */
4037                 PMAP_LOCK(pmap);
4038                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
4039                     size; pa += NBPDR) {
4040                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4041                         if (*pde == 0) {
4042                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
4043                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
4044                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
4045                                     PAGE_SIZE;
4046                                 pmap_pde_mappings++;
4047                         }
4048                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
4049                         addr += NBPDR;
4050                 }
4051                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4052         }
4053 }
4054
4055 /*
4056  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
4057  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
4058  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
4059  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
4060  *
4061  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
4062  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
4063  */
4064 void
4065 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4066 {
4067         vm_offset_t pdnxt;
4068         pd_entry_t *pde;
4069         pt_entry_t *pte;
4070         boolean_t pv_lists_locked;
4071
4072         if (pmap_is_current(pmap))
4073                 pv_lists_locked = FALSE;
4074         else {
4075                 pv_lists_locked = TRUE;
4076 resume:
4077                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4078                 sched_pin();
4079         }
4080         PMAP_LOCK(pmap);
4081         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4082                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4083                 if (pdnxt < sva)
4084                         pdnxt = eva;
4085                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4086                 if ((*pde & PG_V) == 0)
4087                         continue;
4088                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
4089                         if ((*pde & PG_W) == 0)
4090                                 panic("pmap_unwire: pde %#jx is missing PG_W",
4091                                     (uintmax_t)*pde);
4092
4093                         /*
4094                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
4095                          * demote the mapping and fall through.
4096                          */
4097                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
4098                                 /*
4099                                  * Regardless of whether a pde (or pte) is 32
4100                                  * or 64 bits in size, PG_W is among the least
4101                                  * significant 32 bits.
4102                                  */
4103                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_W);
4104                                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR /
4105                                     PAGE_SIZE;
4106                                 continue;
4107                         } else {
4108                                 if (!pv_lists_locked) {
4109                                         pv_lists_locked = TRUE;
4110                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4111                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4112                                                 /* Repeat sva. */
4113                                                 goto resume;
4114                                         }
4115                                         sched_pin();
4116                                 }
4117                                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva))
4118                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
4119                         }
4120                 }
4121                 if (pdnxt > eva)
4122                         pdnxt = eva;
4123                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4124                     sva += PAGE_SIZE) {
4125                         if ((*pte & PG_V) == 0)
4126                                 continue;
4127                         if ((*pte & PG_W) == 0)
4128                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
4129                                     (uintmax_t)*pte);
4130
4131                         /*
4132                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
4133                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
4134                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
4135                          *
4136                          * PG_W is among the least significant 32 bits.
4137                          */
4138                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_W);
4139                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4140                 }
4141         }
4142         if (pv_lists_locked) {
4143                 sched_unpin();
4144                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4145         }
4146         PMAP_UNLOCK(pmap);
4147 }
4148
4149
4150 /*
4151  *      Copy the range specified by src_addr/len
4152  *      from the source map to the range dst_addr/len
4153  *      in the destination map.
4154  *
4155  *      This routine is only advisory and need not do anything.
4156  */
4157
4158 void
4159 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
4160     vm_offset_t src_addr)
4161 {
4162         struct spglist free;
4163         vm_offset_t addr;
4164         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
4165         vm_offset_t pdnxt;
4166
4167         if (dst_addr != src_addr)
4168                 return;
4169
4170         if (!pmap_is_current(src_pmap))
4171                 return;
4172
4173         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4174         if (dst_pmap < src_pmap) {
4175                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4176                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4177         } else {
4178                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4179                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4180         }
4181         sched_pin();
4182         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4183                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
4184                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4185                 pd_entry_t srcptepaddr;
4186                 u_int ptepindex;
4187
4188                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
4189                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
4190
4191                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4192                 if (pdnxt < addr)
4193                         pdnxt = end_addr;
4194                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4195
4196                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4197                 if (srcptepaddr == 0)
4198                         continue;
4199                         
4200                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4201                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4202                                 continue;
4203                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4204                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4205                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr &
4206                             PG_PS_FRAME))) {
4207                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4208                                     ~PG_W;
4209                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4210                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4211                         }
4212                         continue;
4213                 }
4214
4215                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4216                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4217                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4218
4219                 if (pdnxt > end_addr)
4220                         pdnxt = end_addr;
4221
4222                 src_pte = vtopte(addr);
4223                 while (addr < pdnxt) {
4224                         pt_entry_t ptetemp;
4225                         ptetemp = *src_pte;
4226                         /*
4227                          * we only virtual copy managed pages
4228                          */
4229                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4230                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4231                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4232                                 if (dstmpte == NULL)
4233                                         goto out;
4234                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4235                                 if (*dst_pte == 0 &&
4236                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4237                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4238                                         /*
4239                                          * Clear the wired, modified, and
4240                                          * accessed (referenced) bits
4241                                          * during the copy.
4242                                          */
4243                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4244                                             PG_A);
4245                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4246                                 } else {
4247                                         SLIST_INIT(&free);
4248                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4249                                             &free)) {
4250                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
4251                                                     addr);
4252                                                 pmap_free_zero_pages(&free);
4253                                         }
4254                                         goto out;
4255                                 }
4256                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4257                                         break;
4258                         }
4259                         addr += PAGE_SIZE;
4260                         src_pte++;
4261                 }
4262         }
4263 out:
4264         sched_unpin();
4265         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4266         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4267         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4268 }       
4269
4270 static __inline void
4271 pagezero(void *page)
4272 {
4273 #if defined(I686_CPU)
4274         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4275 #if defined(CPU_ENABLE_SSE)
4276                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4277                         sse2_pagezero(page);
4278                 else
4279 #endif
4280                         i686_pagezero(page);
4281         } else
4282 #endif
4283                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4284 }
4285
4286 /*
4287  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping 
4288  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
4289  */
4290 void
4291 pmap_zero_page(vm_page_t m)
4292 {
4293         struct sysmaps *sysmaps;
4294
4295         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4296         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4297         if (*sysmaps->CMAP2)
4298                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4299         sched_pin();
4300         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4301             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4302         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4303         pagezero(sysmaps->CADDR2);
4304         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4305         sched_unpin();
4306         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4307 }
4308
4309 /*
4310  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
4311  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
4312  *
4313  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
4314  */
4315 void
4316 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4317 {
4318         struct sysmaps *sysmaps;
4319
4320         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4321         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4322         if (*sysmaps->CMAP2)
4323                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4324         sched_pin();
4325         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4326             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4327         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4328         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4329                 pagezero(sysmaps->CADDR2);
4330         else
4331                 bzero((char *)sysmaps->CADDR2 + off, size);
4332         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4333         sched_unpin();
4334         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4335 }
4336
4337 /*
4338  *      pmap_zero_page_idle zeros the specified hardware page by mapping 
4339  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.  This
4340  *      is intended to be called from the vm_pagezero process only and
4341  *      outside of Giant.
4342  */
4343 void
4344 pmap_zero_page_idle(vm_page_t m)
4345 {
4346
4347         if (*CMAP3)
4348                 panic("pmap_zero_page_idle: CMAP3 busy");
4349         sched_pin();
4350         *CMAP3 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4351             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4352         invlcaddr(CADDR3);
4353         pagezero(CADDR3);
4354         *CMAP3 = 0;
4355         sched_unpin();
4356 }
4357
4358 /*
4359  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
4360  *      page by mapping the page into virtual memory and using
4361  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
4362  *      time.
4363  */
4364 void
4365 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4366 {
4367         struct sysmaps *sysmaps;
4368
4369         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4370         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4371         if (*sysmaps->CMAP1)
4372                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4373         if (*sysmaps->CMAP2)
4374                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4375         sched_pin();
4376         *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4377             pmap_cache_bits(src->md.pat_mode, 0);
4378         invlcaddr(sysmaps->CADDR1);
4379         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4380             pmap_cache_bits(dst->md.pat_mode, 0);
4381         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4382         bcopy(sysmaps->CADDR1, sysmaps->CADDR2, PAGE_SIZE);
4383         *sysmaps->CMAP1 = 0;
4384         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4385         sched_unpin();
4386         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4387 }
4388
4389 int unmapped_buf_allowed = 1;
4390
4391 void
4392 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
4393     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4394 {
4395         struct sysmaps *sysmaps;
4396         vm_page_t a_pg, b_pg;
4397         char *a_cp, *b_cp;
4398         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4399         int cnt;
4400
4401         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4402         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4403         if (*sysmaps->CMAP1 != 0)
4404                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4405         if (*sysmaps->CMAP2 != 0)
4406                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4407         sched_pin();
4408         while (xfersize > 0) {
4409                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4410                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4411                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4412                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4413                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4414                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4415                 *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4416                     pmap_cache_bits(a_pg->md.pat_mode, 0);
4417                 invlcaddr(sysmaps->CADDR1);
4418                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4419                     PG_M | pmap_cache_bits(b_pg->md.pat_mode, 0);
4420                 invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4421                 a_cp = sysmaps->CADDR1 + a_pg_offset;
4422                 b_cp = sysmaps->CADDR2 + b_pg_offset;
4423                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4424                 a_offset += cnt;
4425                 b_offset += cnt;
4426                 xfersize -= cnt;
4427         }
4428         *sysmaps->CMAP1 = 0;
4429         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4430         sched_unpin();
4431         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4432 }
4433
4434 /*
4435  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4436  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4437  * be changed upwards or downwards in the future; it
4438  * is only necessary that true be returned for a small
4439  * subset of pmaps for proper page aging.
4440  */
4441 boolean_t
4442 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4443 {
4444         struct md_page *pvh;
4445         pv_entry_t pv;
4446         int loops = 0;
4447         boolean_t rv;
4448
4449         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4450             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4451         rv = FALSE;
4452         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4453         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4454                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4455                         rv = TRUE;
4456                         break;
4457                 }
4458                 loops++;
4459                 if (loops >= 16)
4460                         break;
4461         }
4462         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4463                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4464                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4465                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4466                                 rv = TRUE;
4467                                 break;
4468                         }
4469                         loops++;
4470                         if (loops >= 16)
4471                                 break;
4472                 }
4473         }
4474         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4475         return (rv);
4476 }
4477
4478 /*
4479  *      pmap_page_wired_mappings:
4480  *
4481  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4482  *      that are wired.
4483  */
4484 int
4485 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4486 {
4487         int count;
4488
4489         count = 0;
4490         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4491                 return (count);
4492         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4493         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4494         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4495             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4496                 count);
4497         }
4498         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4499         return (count);
4500 }
4501
4502 /*
4503  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4504  *
4505  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4506  */
4507 static int
4508 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4509 {
4510         pmap_t pmap;
4511         pt_entry_t *pte;
4512         pv_entry_t pv;
4513
4514         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4515         sched_pin();
4516         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4517                 pmap = PV_PMAP(pv);
4518                 PMAP_LOCK(pmap);
4519                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4520                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4521                         count++;
4522                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4523         }
4524         sched_unpin();
4525         return (count);
4526 }
4527
4528 /*
4529  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4530  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4531  */
4532 boolean_t
4533 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4534 {
4535         boolean_t rv;
4536
4537         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4538                 return (FALSE);
4539         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4540         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4541             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4542             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4543         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4544         return (rv);
4545 }
4546
4547 /*
4548  * Remove all pages from specified address space
4549  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4550  * is special cased for current process only, but
4551  * can have the more generic (and slightly slower)
4552  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4553  * in the case of running down an entire address space.
4554  */
4555 void
4556 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4557 {
4558         pt_entry_t *pte, tpte;
4559         vm_page_t m, mpte, mt;
4560         pv_entry_t pv;
4561         struct md_page *pvh;
4562         struct pv_chunk *pc, *npc;
4563         struct spglist free;
4564         int field, idx;
4565         int32_t bit;
4566         uint32_t inuse, bitmask;
4567         int allfree;
4568
4569         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4570                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4571                 return;
4572         }
4573         SLIST_INIT(&free);
4574         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4575         PMAP_LOCK(pmap);
4576         sched_pin();
4577         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4578                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4579                     pc->pc_pmap));
4580                 allfree = 1;
4581                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4582                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4583                         while (inuse != 0) {
4584                                 bit = bsfl(inuse);
4585                                 bitmask = 1UL << bit;
4586                                 idx = field * 32 + bit;
4587                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4588                                 inuse &= ~bitmask;
4589
4590                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4591                                 tpte = *pte;
4592                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4593                                         pte = vtopte(pv->pv_va);
4594                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4595                                 }
4596
4597                                 if (tpte == 0) {
4598                                         printf(
4599                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4600                                             pte, pv->pv_va);
4601                                         panic("bad pte");
4602                                 }
4603
4604 /*
4605  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4606  */
4607                                 if (tpte & PG_W) {
4608                                         allfree = 0;
4609                                         continue;
4610                                 }
4611
4612                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4613                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4614                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4615                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4616                                     (uintmax_t)tpte));
4617
4618                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4619                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4620                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4621                                     (uintmax_t)tpte));
4622
4623                                 pte_clear(pte);
4624
4625                                 /*
4626                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4627                                  */
4628                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4629                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4630                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4631                                                         vm_page_dirty(mt);
4632                                         } else
4633                                                 vm_page_dirty(m);
4634                                 }
4635
4636                                 /* Mark free */
4637                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4638                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4639                                 pv_entry_count--;
4640                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4641                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4642                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4643                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4644                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4645                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4646                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4647                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4648                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4649                                         }
4650                                         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4651                                         if (mpte != NULL) {
4652                                                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
4653                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4654                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4655                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4656                                                 mpte->wire_count = 0;
4657                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4658                                                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
4659                                         }
4660                                 } else {
4661                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4662                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4663                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4664                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4665                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4666                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4667                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4668                                         }
4669                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4670                                 }
4671                         }
4672                 }
4673                 if (allfree) {
4674                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4675                         free_pv_chunk(pc);
4676                 }
4677         }
4678         sched_unpin();
4679         pmap_invalidate_all(pmap);
4680         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4681         PMAP_UNLOCK(pmap);
4682         pmap_free_zero_pages(&free);
4683 }
4684
4685 /*
4686  *      pmap_is_modified:
4687  *
4688  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4689  *      in any physical maps.
4690  */
4691 boolean_t
4692 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4693 {
4694         boolean_t rv;
4695
4696         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4697             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4698
4699         /*
4700          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4701          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4702          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4703          */
4704         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4705         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4706                 return (FALSE);
4707         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4708         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4709             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4710             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4711         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4712         return (rv);
4713 }
4714
4715 /*
4716  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4717  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4718  * mappings are supported.
4719  */
4720 static boolean_t
4721 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4722 {
4723         pv_entry_t pv;
4724         pt_entry_t *pte;
4725         pmap_t pmap;
4726         boolean_t rv;
4727
4728         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4729         rv = FALSE;
4730         sched_pin();
4731         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4732                 pmap = PV_PMAP(pv);
4733                 PMAP_LOCK(pmap);
4734                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4735                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4736                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4737                 if (rv)
4738                         break;
4739         }
4740         sched_unpin();
4741         return (rv);
4742 }
4743
4744 /*
4745  *      pmap_is_prefaultable:
4746  *
4747  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4748  *      for prefault.
4749  */
4750 boolean_t
4751 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4752 {
4753         pd_entry_t *pde;
4754         pt_entry_t *pte;
4755         boolean_t rv;
4756
4757         rv = FALSE;
4758         PMAP_LOCK(pmap);
4759         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4760         if (*pde != 0 && (*pde & PG_PS) == 0) {
4761                 pte = vtopte(addr);
4762                 rv = *pte == 0;
4763         }
4764         PMAP_UNLOCK(pmap);
4765         return (rv);
4766 }
4767
4768 /*
4769  *      pmap_is_referenced:
4770  *
4771  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4772  *      in any physical maps.
4773  */
4774 boolean_t
4775 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
4776 {
4777         boolean_t rv;
4778
4779         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4780             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4781         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4782         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4783             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4784             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4785         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4786         return (rv);
4787 }
4788
4789 /*
4790  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4791  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
4792  */
4793 static boolean_t
4794 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
4795 {
4796         pv_entry_t pv;
4797         pt_entry_t *pte;
4798         pmap_t pmap;
4799         boolean_t rv;
4800
4801         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4802         rv = FALSE;
4803         sched_pin();
4804         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4805                 pmap = PV_PMAP(pv);
4806                 PMAP_LOCK(pmap);
4807                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4808                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
4809                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4810                 if (rv)
4811                         break;
4812         }
4813         sched_unpin();
4814         return (rv);
4815 }
4816
4817 /*
4818  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4819  */
4820 void
4821 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4822 {
4823         struct md_page *pvh;
4824         pv_entry_t next_pv, pv;
4825         pmap_t pmap;
4826         pd_entry_t *pde;
4827         pt_entry_t oldpte, *pte;
4828         vm_offset_t va;
4829
4830         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4831             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
4832
4833         /*
4834          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4835          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
4836          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
4837          */
4838         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4839         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4840                 return;
4841         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4842         sched_pin();
4843         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4844                 goto small_mappings;
4845         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4846         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4847                 va = pv->pv_va;
4848                 pmap = PV_PMAP(pv);
4849                 PMAP_LOCK(pmap);
4850                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4851                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4852                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4853                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4854         }
4855 small_mappings:
4856         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4857                 pmap = PV_PMAP(pv);
4858                 PMAP_LOCK(pmap);
4859                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4860                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
4861                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4862                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4863 retry:
4864                 oldpte = *pte;
4865                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
4866                         /*
4867                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4868                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4869                          * significant 32 bits.
4870                          */
4871                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
4872                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
4873                                 goto retry;
4874                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
4875                                 vm_page_dirty(m);
4876                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4877                 }
4878                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4879         }
4880         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4881         sched_unpin();
4882         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4883 }
4884
4885 #define PMAP_TS_REFERENCED_MAX  5
4886
4887 /*
4888  *      pmap_ts_referenced:
4889  *
4890  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4891  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4892  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4893  *      reference bits set.
4894  *
4895  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
4896  *      should be tested and standardized at some point in the future for
4897  *      optimal aging of shared pages.
4898  */
4899 int
4900 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4901 {
4902         struct md_page *pvh;
4903         pv_entry_t pv, pvf;
4904         pmap_t pmap;
4905         pd_entry_t *pde;
4906         pt_entry_t *pte;
4907         vm_paddr_t pa;
4908         int rtval = 0;
4909
4910         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4911             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
4912         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4913         pvh = pa_to_pvh(pa);
4914         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4915         sched_pin();
4916         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4917             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
4918                 goto small_mappings;
4919         pv = pvf;
4920         do {
4921                 pmap = PV_PMAP(pv);
4922                 PMAP_LOCK(pmap);
4923                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4924                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
4925                         /*
4926                          * Since this reference bit is shared by either 1024
4927                          * or 512 4KB pages, it should not be cleared every
4928                          * time it is tested.  Apply a simple "hash" function
4929                          * on the physical page number, the virtual superpage
4930                          * number, and the pmap address to select one 4KB page
4931                          * out of the 1024 or 512 on which testing the
4932                          * reference bit will result in clearing that bit.
4933                          * This function is designed to avoid the selection of
4934                          * the same 4KB page for every 2- or 4MB page mapping.
4935                          *
4936                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
4937                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
4938                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
4939                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
4940                          * since the superpage is wired, the current state of
4941                          * its reference bit won't affect page replacement.
4942                          */
4943                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
4944                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
4945                             (*pde & PG_W) == 0) {
4946                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_A);
4947                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4948                         }
4949                         rtval++;
4950                 }
4951                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4952                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4953                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4954                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4955                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4956                 }
4957                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
4958                         goto out;
4959         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
4960 small_mappings:
4961         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
4962                 goto out;
4963         pv = pvf;
4964         do {
4965                 pmap = PV_PMAP(pv);
4966                 PMAP_LOCK(pmap);
4967                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4968                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
4969                     ("pmap_ts_referenced: found a 4mpage in page %p's pv list",
4970                     m));
4971                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4972                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
4973                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4974                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4975                         rtval++;
4976                 }
4977                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4978                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4979                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4980                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4981                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4982                 }
4983         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
4984             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
4985 out:
4986         sched_unpin();
4987         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4988         return (rtval);
4989 }
4990
4991 /*
4992  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
4993  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
4994  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
4995  */
4996 void
4997 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
4998 {
4999         pd_entry_t oldpde, *pde;
5000         pt_entry_t *pte;
5001         vm_offset_t pdnxt;
5002         vm_page_t m;
5003         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
5004
5005         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
5006                 return;
5007         if (pmap_is_current(pmap))
5008                 pv_lists_locked = FALSE;
5009         else {
5010                 pv_lists_locked = TRUE;
5011 resume:
5012                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
5013                 sched_pin();
5014         }
5015         anychanged = FALSE;
5016         PMAP_LOCK(pmap);
5017         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
5018                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
5019                 if (pdnxt < sva)
5020                         pdnxt = eva;
5021                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
5022                 oldpde = *pde;
5023                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
5024                         continue;
5025                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
5026                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
5027                                 continue;
5028                         if (!pv_lists_locked) {
5029                                 pv_lists_locked = TRUE;
5030                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5031                                         if (anychanged)
5032                                                 pmap_invalidate_all(pmap);
5033                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
5034                                         goto resume;
5035                                 }
5036                                 sched_pin();
5037                         }
5038                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
5039                                 /*
5040                                  * The large page mapping was destroyed.
5041                                  */
5042                                 continue;
5043                         }
5044
5045                         /*
5046                          * Unless the page mappings are wired, remove the
5047                          * mapping to a single page so that a subsequent
5048                          * access may repromote.  Since the underlying page
5049                          * table page is fully populated, this removal never
5050                          * frees a page table page.
5051                          */
5052                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5053                                 pte = pmap_pte_quick(pmap, sva);
5054                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
5055                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
5056                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, NULL);
5057                                 anychanged = TRUE;
5058                         }
5059                 }
5060                 if (pdnxt > eva)
5061                         pdnxt = eva;
5062                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
5063                     sva += PAGE_SIZE) {
5064                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED |
5065                             PG_V))
5066                                 continue;
5067                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5068                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
5069                                         /*
5070                                          * Future calls to pmap_is_modified()
5071                                          * can be avoided by making the page
5072                                          * dirty now.
5073                                          */
5074                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
5075                                         vm_page_dirty(m);
5076                                 }
5077                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M | PG_A);
5078                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
5079                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5080                         else
5081                                 continue;
5082                         if ((*pte & PG_G) != 0)
5083                                 pmap_invalidate_page(pmap, sva);
5084                         else
5085                                 anychanged = TRUE;
5086                 }
5087         }
5088         if (anychanged)
5089                 pmap_invalidate_all(pmap);
5090         if (pv_lists_locked) {
5091                 sched_unpin();
5092                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5093         }
5094         PMAP_UNLOCK(pmap);
5095 }
5096
5097 /*
5098  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5099  */
5100 void
5101 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5102 {
5103         struct md_page *pvh;
5104         pv_entry_t next_pv, pv;
5105         pmap_t pmap;
5106         pd_entry_t oldpde, *pde;
5107         pt_entry_t oldpte, *pte;
5108         vm_offset_t va;
5109
5110         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5111             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
5112         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5113         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5114             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
5115
5116         /*
5117          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
5118          * If the object containing the page is locked and the page is not
5119          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
5120          */
5121         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5122                 return;
5123         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5124         sched_pin();
5125         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5126                 goto small_mappings;
5127         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5128         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5129                 va = pv->pv_va;
5130                 pmap = PV_PMAP(pv);
5131                 PMAP_LOCK(pmap);
5132                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5133                 oldpde = *pde;
5134                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
5135                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
5136                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5137                                         /*
5138                                          * Write protect the mapping to a
5139                                          * single page so that a subsequent
5140                                          * write access may repromote.
5141                                          */
5142                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
5143                                             PG_PS_FRAME);
5144                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
5145                                         oldpte = *pte;
5146                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
5147                                                 /*
5148                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5149                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5150                                                  * significant 32 bits.
5151                                                  */
5152                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
5153                                                     oldpte,
5154                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
5155                                                         oldpte = *pte;
5156                                                 vm_page_dirty(m);
5157                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
5158                                         }
5159                                 }
5160                         }
5161                 }
5162                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5163         }
5164 small_mappings:
5165         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5166                 pmap = PV_PMAP(pv);
5167                 PMAP_LOCK(pmap);
5168                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5169                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
5170                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5171                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5172                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5173                         /*
5174                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5175                          * in size, PG_M is among the least significant
5176                          * 32 bits. 
5177                          */
5178                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
5179                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5180                 }
5181                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5182         }
5183         sched_unpin();
5184         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5185 }
5186
5187 /*
5188  * Miscellaneous support routines follow
5189  */
5190
5191 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5192 static __inline void
5193 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5194 {
5195         u_int opte, npte;
5196
5197         /*
5198          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5199          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5200          */
5201         do {
5202                 opte = *(u_int *)pte;
5203                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5204                 npte |= cache_bits;
5205         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5206 }
5207
5208 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5209 static __inline void
5210 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5211 {
5212         u_int opde, npde;
5213
5214         /*
5215          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5216          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5217          */
5218         do {
5219                 opde = *(u_int *)pde;
5220                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5221                 npde |= cache_bits;
5222         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5223 }
5224
5225 /*
5226  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5227  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5228  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5229  * NOT real memory.
5230  */
5231 void *
5232 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5233 {
5234         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5235         vm_offset_t va, offset;
5236         vm_size_t tmpsize;
5237         int i;
5238
5239         offset = pa & PAGE_MASK;
5240         size = round_page(offset + size);
5241         pa = pa & PG_FRAME;
5242
5243         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
5244                 va = KERNBASE + pa;
5245         else if (!pmap_initialized) {
5246                 va = 0;
5247                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5248                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5249                         if (ppim->va == 0) {
5250                                 ppim->pa = pa;
5251                                 ppim->sz = size;
5252                                 ppim->mode = mode;
5253                                 ppim->va = virtual_avail;
5254                                 virtual_avail += size;
5255                                 va = ppim->va;
5256                                 break;
5257                         }
5258                 }
5259                 if (va == 0)
5260                         panic("%s: too many preinit mappings", __func__);
5261         } else {
5262                 /*
5263                  * If we have a preinit mapping, re-use it.
5264                  */
5265                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5266                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5267                         if (ppim->pa == pa && ppim->sz == size &&
5268                             ppim->mode == mode)
5269                                 return ((void *)(ppim->va + offset));
5270                 }
5271                 va = kva_alloc(size);
5272                 if (va == 0)
5273                         panic("%s: Couldn't allocate KVA", __func__);
5274         }
5275         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5276                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5277         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5278         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size, FALSE);
5279         return ((void *)(va + offset));
5280 }
5281
5282 void *
5283 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5284 {
5285
5286         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
5287 }
5288
5289 void *
5290 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5291 {
5292
5293         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
5294 }
5295
5296 void
5297 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5298 {
5299         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5300         vm_offset_t offset;
5301         int i;
5302
5303         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
5304                 return;
5305         offset = va & PAGE_MASK;
5306         size = round_page(offset + size);
5307         va = trunc_page(va);
5308         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5309                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5310                 if (ppim->va == va && ppim->sz == size) {
5311                         if (pmap_initialized)
5312                                 return;
5313                         ppim->pa = 0;
5314                         ppim->va = 0;
5315                         ppim->sz = 0;
5316                         ppim->mode = 0;
5317                         if (va + size == virtual_avail)
5318                                 virtual_avail = va;
5319                         return;
5320                 }
5321         }
5322         if (pmap_initialized)
5323                 kva_free(va, size);
5324 }
5325
5326 /*
5327  * Sets the memory attribute for the specified page.
5328  */
5329 void
5330 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5331 {
5332
5333         m->md.pat_mode = ma;
5334         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5335                 return;
5336
5337         /*
5338          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5339          * See pmap_invalidate_cache_range().
5340          *
5341          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5342          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5343          * flushes the cache.
5344          */    
5345         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5346                 return;
5347
5348         /*
5349          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5350          * support self snoop, map the page transient and do
5351          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5352          * pmap_invalidate_cache_range().
5353          */
5354         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5355                 pmap_flush_page(m);
5356 }
5357
5358 static void
5359 pmap_flush_page(vm_page_t m)
5360 {
5361         struct sysmaps *sysmaps;
5362         vm_offset_t sva, eva;
5363         bool useclflushopt;
5364
5365         useclflushopt = (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0;
5366         if (useclflushopt || (cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5367                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
5368                 mtx_lock(&sysmaps->lock);
5369                 if (*sysmaps->CMAP2)
5370                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5371                 sched_pin();
5372                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5373                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
5374                 invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
5375                 sva = (vm_offset_t)sysmaps->CADDR2;
5376                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5377
5378                 /*
5379                  * Use mfence or sfence despite the ordering implied by
5380                  * mtx_{un,}lock() because clflush on non-Intel CPUs
5381                  * and clflushopt are not guaranteed to be ordered by
5382                  * any other instruction.
5383                  */
5384                 if (useclflushopt)
5385                         sfence();
5386                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5387                         mfence();
5388                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size) {
5389                         if (useclflushopt)
5390                                 clflushopt(sva);
5391                         else
5392                                 clflush(sva);
5393                 }
5394                 if (useclflushopt)
5395                         sfence();
5396                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5397                         mfence();
5398                 *sysmaps->CMAP2 = 0;
5399                 sched_unpin();
5400                 mtx_unlock(&sysmaps->lock);
5401         } else
5402                 pmap_invalidate_cache();
5403 }
5404
5405 /*
5406  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5407  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5408  * completely contained within either the kernel map.
5409  *
5410  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5411  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5412  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5413  * there was insufficient memory available to complete the change.
5414  */
5415 int
5416 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5417 {
5418         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5419         pd_entry_t *pde;
5420         pt_entry_t *pte;
5421         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5422         boolean_t changed;
5423
5424         base = trunc_page(va);
5425         offset = va & PAGE_MASK;
5426         size = round_page(offset + size);
5427
5428         /*
5429          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5430          */
5431         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5432                 return (EINVAL);
5433
5434         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
5435         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
5436         changed = FALSE;
5437
5438         /*
5439          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5440          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5441          */
5442         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5443         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5444                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5445                 if (*pde == 0) {
5446                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5447                         return (EINVAL);
5448                 }
5449                 if (*pde & PG_PS) {
5450                         /*
5451                          * If the current 2/4MB page already has
5452                          * the required memory type, then we need not
5453                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5454                          * the next 2/4MB page frame.
5455                          */
5456                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5457                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5458                                 continue;
5459                         }
5460
5461                         /*
5462                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5463                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5464                          * within the range, then we need not break
5465                          * down this page into 4KB pages.
5466                          */
5467                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5468                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5469                                 tmpva += NBPDR;
5470                                 continue;
5471                         }
5472                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5473                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5474                                 return (ENOMEM);
5475                         }
5476                 }
5477                 pte = vtopte(tmpva);
5478                 if (*pte == 0) {
5479                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5480                         return (EINVAL);
5481                 }
5482                 tmpva += PAGE_SIZE;
5483         }
5484         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5485
5486         /*
5487          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5488          * cache mode if required.
5489          */
5490         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5491                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5492                 if (*pde & PG_PS) {
5493                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5494                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5495                                 changed = TRUE;
5496                         }
5497                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5498                 } else {
5499                         pte = vtopte(tmpva);
5500                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5501                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5502                                 changed = TRUE;
5503                         }
5504                         tmpva += PAGE_SIZE;
5505                 }
5506         }
5507
5508         /*
5509          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5510          * shouldn't be, etc.
5511          */
5512         if (changed) {
5513                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
5514                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva, FALSE);
5515         }
5516         return (0);
5517 }
5518
5519 /*
5520  * perform the pmap work for mincore
5521  */
5522 int
5523 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5524 {
5525         pd_entry_t *pdep;
5526         pt_entry_t *ptep, pte;
5527         vm_paddr_t pa;
5528         int val;
5529
5530         PMAP_LOCK(pmap);
5531 retry:
5532         pdep = pmap_pde(pmap, addr);
5533         if (*pdep != 0) {
5534                 if (*pdep & PG_PS) {
5535                         pte = *pdep;
5536                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5537                         pa = ((*pdep & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5538                             PG_FRAME;
5539                         val = MINCORE_SUPER;
5540                 } else {
5541                         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
5542                         pte = *ptep;
5543                         pmap_pte_release(ptep);
5544                         pa = pte & PG_FRAME;
5545                         val = 0;
5546                 }
5547         } else {
5548                 pte = 0;
5549                 pa = 0;
5550                 val = 0;
5551         }
5552         if ((pte & PG_V) != 0) {
5553                 val |= MINCORE_INCORE;
5554                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5555                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5556                 if ((pte & PG_A) != 0)
5557                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5558         }
5559         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5560             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5561             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5562                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5563                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5564                         goto retry;
5565         } else
5566                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5567         PMAP_UNLOCK(pmap);
5568         return (val);
5569 }
5570
5571 void
5572 pmap_activate(struct thread *td)
5573 {
5574         pmap_t  pmap, oldpmap;
5575         u_int   cpuid;
5576         u_int32_t  cr3;
5577
5578         critical_enter();
5579         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5580         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5581         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5582 #if defined(SMP)
5583         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5584         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5585 #else
5586         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5587         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5588 #endif
5589 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
5590         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5591 #else
5592         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5593 #endif
5594         /*
5595          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5596          */
5597         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5598         load_cr3(cr3);
5599         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5600         critical_exit();
5601 }
5602
5603 void
5604 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5605 {
5606 }
5607
5608 /*
5609  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5610  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5611  */
5612 void
5613 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5614     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5615 {
5616         vm_offset_t superpage_offset;
5617
5618         if (size < NBPDR)
5619                 return;
5620         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5621                 offset += ptoa(object->pg_color);
5622         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5623         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5624             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5625                 return;
5626         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5627                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5628         else
5629                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5630 }
5631
5632
5633 #if defined(PMAP_DEBUG)
5634 pmap_pid_dump(int pid)
5635 {
5636         pmap_t pmap;
5637         struct proc *p;
5638         int npte = 0;
5639         int index;
5640
5641         sx_slock(&allproc_lock);
5642         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5643                 if (p->p_pid != pid)
5644                         continue;
5645
5646                 if (p->p_vmspace) {
5647                         int i,j;
5648                         index = 0;
5649                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5650                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5651                                 pd_entry_t *pde;
5652                                 pt_entry_t *pte;
5653                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5654                                 
5655                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5656                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5657                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5658                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5659                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5660                                                         if (index) {
5661                                                                 index = 0;
5662                                                                 printf("\n");
5663                                                         }
5664                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5665                                                         return (npte);
5666                                                 }
5667                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5668                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5669                                                         pt_entry_t pa;
5670                                                         vm_page_t m;
5671                                                         pa = *pte;
5672                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5673                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5674                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5675                                                         npte++;
5676                                                         index++;
5677                                                         if (index >= 2) {
5678                                                                 index = 0;
5679                                                                 printf("\n");
5680                                                         } else {
5681                                                                 printf(" ");
5682                                                         }
5683                                                 }
5684                                         }
5685                                 }
5686                         }
5687                 }
5688         }
5689         sx_sunlock(&allproc_lock);
5690         return (npte);
5691 }
5692 #endif
5693
5694 #if defined(DEBUG)
5695
5696 static void     pads(pmap_t pm);
5697 void            pmap_pvdump(vm_paddr_t pa);
5698
5699 /* print address space of pmap*/
5700 static void
5701 pads(pmap_t pm)
5702 {
5703         int i, j;
5704         vm_paddr_t va;
5705         pt_entry_t *ptep;
5706
5707         if (pm == kernel_pmap)
5708                 return;
5709         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++)
5710                 if (pm->pm_pdir[i])
5711                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5712                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
5713                                 if (pm == kernel_pmap && va < KERNBASE)
5714                                         continue;
5715                                 if (pm != kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
5716                                         continue;
5717                                 ptep = pmap_pte(pm, va);
5718                                 if (pmap_pte_v(ptep))
5719                                         printf("%x:%x ", va, *ptep);
5720                         };
5721
5722 }
5723
5724 void
5725 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
5726 {
5727         pv_entry_t pv;
5728         pmap_t pmap;
5729         vm_page_t m;
5730
5731         printf("pa %x", pa);
5732         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
5733         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5734                 pmap = PV_PMAP(pv);
5735                 printf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pmap, pv->pv_va);
5736                 pads(pmap);
5737         }
5738         printf(" ");
5739 }
5740 #endif