]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
MFV r322231:
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-4-Clause
3  *
4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 1994 David Greenman
9  * All rights reserved.
10  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
11  * All rights reserved.
12  *
13  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
14  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
15  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
16  *
17  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
18  * modification, are permitted provided that the following conditions
19  * are met:
20  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
22  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
23  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
24  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
25  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
26  *    must display the following acknowledgement:
27  *      This product includes software developed by the University of
28  *      California, Berkeley and its contributors.
29  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
30  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
31  *    without specific prior written permission.
32  *
33  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
34  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
35  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
36  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
37  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
38  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
39  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
40  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
41  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
42  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
43  * SUCH DAMAGE.
44  *
45  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
46  */
47 /*-
48  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
49  * All rights reserved.
50  *
51  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
52  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
53  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
54  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
55  * CHATS research program.
56  *
57  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
58  * modification, are permitted provided that the following conditions
59  * are met:
60  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
61  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
62  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
63  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
64  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
65  *
66  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
67  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
68  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
69  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
70  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
71  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
72  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
73  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
74  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
75  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
76  * SUCH DAMAGE.
77  */
78
79 #include <sys/cdefs.h>
80 __FBSDID("$FreeBSD$");
81
82 /*
83  *      Manages physical address maps.
84  *
85  *      Since the information managed by this module is
86  *      also stored by the logical address mapping module,
87  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
88  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
89  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
90  *      requested.
91  *
92  *      In order to cope with hardware architectures which
93  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
94  *      this module may delay invalidate or reduced protection
95  *      operations until such time as they are actually
96  *      necessary.  This module is given full information as
97  *      to which processors are currently using which maps,
98  *      and to when physical maps must be made correct.
99  */
100
101 #include "opt_apic.h"
102 #include "opt_cpu.h"
103 #include "opt_pmap.h"
104 #include "opt_smp.h"
105 #include "opt_vm.h"
106
107 #include <sys/param.h>
108 #include <sys/systm.h>
109 #include <sys/kernel.h>
110 #include <sys/ktr.h>
111 #include <sys/lock.h>
112 #include <sys/malloc.h>
113 #include <sys/mman.h>
114 #include <sys/msgbuf.h>
115 #include <sys/mutex.h>
116 #include <sys/proc.h>
117 #include <sys/rwlock.h>
118 #include <sys/sf_buf.h>
119 #include <sys/sx.h>
120 #include <sys/vmmeter.h>
121 #include <sys/sched.h>
122 #include <sys/sysctl.h>
123 #include <sys/smp.h>
124
125 #include <vm/vm.h>
126 #include <vm/vm_param.h>
127 #include <vm/vm_kern.h>
128 #include <vm/vm_page.h>
129 #include <vm/vm_map.h>
130 #include <vm/vm_object.h>
131 #include <vm/vm_extern.h>
132 #include <vm/vm_pageout.h>
133 #include <vm/vm_pager.h>
134 #include <vm/vm_phys.h>
135 #include <vm/vm_radix.h>
136 #include <vm/vm_reserv.h>
137 #include <vm/uma.h>
138
139 #ifdef DEV_APIC
140 #include <sys/bus.h>
141 #include <machine/intr_machdep.h>
142 #include <x86/apicvar.h>
143 #endif
144 #include <machine/cpu.h>
145 #include <machine/cputypes.h>
146 #include <machine/md_var.h>
147 #include <machine/pcb.h>
148 #include <machine/specialreg.h>
149 #ifdef SMP
150 #include <machine/smp.h>
151 #endif
152
153 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
154 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
155 #endif
156
157 #if !defined(DIAGNOSTIC)
158 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
159 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
160 #else
161 #define PMAP_INLINE     extern inline
162 #endif
163 #else
164 #define PMAP_INLINE
165 #endif
166
167 #ifdef PV_STATS
168 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
169 #else
170 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
171 #endif
172
173 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
174 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
175
176 /*
177  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
178  */
179 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
180 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
181
182 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
183 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
184 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
185 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
186 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
187
188 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
189     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
190 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
191
192 struct pmap kernel_pmap_store;
193 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
194 static struct pmaplist allpmaps;
195 static struct mtx allpmaps_lock;
196
197 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
198 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
199 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
200 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
201
202 static int nkpt = NKPT;
203 vm_offset_t kernel_vm_end = KERNBASE + NKPT * NBPDR;
204 extern u_int32_t KERNend;
205 extern u_int32_t KPTphys;
206
207 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
208 pt_entry_t pg_nx;
209 static uma_zone_t pdptzone;
210 #endif
211
212 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
213
214 static int pat_works = 1;
215 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 1,
216     "Is page attribute table fully functional?");
217
218 static int pg_ps_enabled = 1;
219 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
220     &pg_ps_enabled, 0, "Are large page mappings enabled?");
221
222 #define PAT_INDEX_SIZE  8
223 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
224
225 /*
226  * pmap_mapdev support pre initialization (i.e. console)
227  */
228 #define PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT      8
229 static struct pmap_preinit_mapping {
230         vm_paddr_t      pa;
231         vm_offset_t     va;
232         vm_size_t       sz;
233         int             mode;
234 } pmap_preinit_mapping[PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT];
235 static int pmap_initialized;
236
237 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
238
239 /*
240  * Data for the pv entry allocation mechanism
241  */
242 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
243 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
244 static struct md_page *pv_table;
245 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
246
247 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
248 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
249 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
250
251 /*
252  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
253  */
254 pt_entry_t *CMAP3;
255 static pd_entry_t *KPTD;
256 caddr_t ptvmmap = 0;
257 caddr_t CADDR3;
258
259 /*
260  * Crashdump maps.
261  */
262 static caddr_t crashdumpmap;
263
264 static pt_entry_t *PMAP1 = NULL, *PMAP2;
265 static pt_entry_t *PADDR1 = NULL, *PADDR2;
266 #ifdef SMP
267 static int PMAP1cpu;
268 static int PMAP1changedcpu;
269 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
270            &PMAP1changedcpu, 0,
271            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
272 #endif
273 static int PMAP1changed;
274 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
275            &PMAP1changed, 0,
276            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
277 static int PMAP1unchanged;
278 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
279            &PMAP1unchanged, 0,
280            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
281 static struct mtx PMAP2mutex;
282
283 int pti;
284
285 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
286 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
287 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
288 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
289 static boolean_t pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
290 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
291 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
292 #endif
293 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
294 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
295                     vm_offset_t va);
296 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
297
298 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
299 static boolean_t pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
300     vm_prot_t prot);
301 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
302     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
303 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
304 static int pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
305 static void pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
306                     pd_entry_t pde);
307 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
308 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
309 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
310 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
311 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
312 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
313 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
314 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
315 #endif
316 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
317     vm_prot_t prot);
318 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
319 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
320     struct spglist *free);
321 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
322     struct spglist *free);
323 static vm_page_t pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
324 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
325     struct spglist *free);
326 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
327                                         vm_offset_t va);
328 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
329 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
330     vm_page_t m);
331 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
332     pd_entry_t newpde);
333 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
334
335 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
336
337 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags);
338 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free);
339 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
340 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
341 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, struct spglist *);
342 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
343 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain,
344     uint8_t *flags, int wait);
345 #endif
346 static void pmap_set_pg(void);
347
348 static __inline void pagezero(void *page);
349
350 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
351 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
352
353 /*
354  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
355  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
356  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
357  */
358 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
359
360 /*
361  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
362  *
363  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
364  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
365  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
366  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
367  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
368  *      (physical) address starting relative to 0]
369  */
370 void
371 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
372 {
373         vm_offset_t va;
374         pt_entry_t *pte, *unused;
375         struct pcpu *pc;
376         int i;
377
378         /*
379          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
380          * preallocated kernel page table pages so that vm_page structures
381          * representing these pages will be created.  The vm_page structures
382          * are required for promotion of the corresponding kernel virtual
383          * addresses to superpage mappings.
384          */
385         vm_phys_add_seg(KPTphys, KPTphys + ptoa(nkpt));
386
387         /*
388          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
389          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
390          * address space, because locore may not have mapped every physical
391          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
392          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
393          */
394         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
395
396         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
397
398         /*
399          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
400          */
401         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
402         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
403 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
404         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
405 #endif
406         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
407         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
408
409         /*
410          * Initialize the global pv list lock.
411          */
412         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
413
414         LIST_INIT(&allpmaps);
415
416         /*
417          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
418          * preempted by smp_rendezvous_cpus().  Otherwise,
419          * pmap_update_pde_kernel() could access allpmaps while it is
420          * being changed.
421          */
422         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
423         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
424         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
425         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
426
427         /*
428          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
429          * mapping of pages.
430          */
431 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
432         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
433
434         va = virtual_avail;
435         pte = vtopte(va);
436
437
438         /*
439          * Initialize temporary map objects on the current CPU for use
440          * during early boot.
441          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
442          * CMAP3 is used for the boot-time memory test.
443          */
444         pc = get_pcpu();
445         mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
446         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte1, pc->pc_cmap_addr1, 1)
447         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte2, pc->pc_cmap_addr2, 1)
448         SYSMAP(vm_offset_t, pte, pc->pc_qmap_addr, 1)
449
450         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1);
451
452         /*
453          * Crashdump maps.
454          */
455         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
456
457         /*
458          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
459          */
460         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
461
462         /*
463          * msgbufp is used to map the system message buffer.
464          */
465         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
466
467         /*
468          * KPTmap is used by pmap_kextract().
469          *
470          * KPTmap is first initialized by locore.  However, that initial
471          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
472          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
473          */
474         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
475
476         for (i = 0; i < NKPT; i++)
477                 KPTD[i] = (KPTphys + (i << PAGE_SHIFT)) | pgeflag | PG_RW | PG_V;
478
479         /*
480          * Adjust the start of the KPTD and KPTmap so that the implementation
481          * of pmap_kextract() and pmap_growkernel() can be made simpler.
482          */
483         KPTD -= KPTDI;
484         KPTmap -= i386_btop(KPTDI << PDRSHIFT);
485
486         /*
487          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
488          * respectively.
489          */
490         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
491         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
492
493         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
494
495         virtual_avail = va;
496
497         /*
498          * Finish removing the identity mapping (virt == phys) of low memory.
499          * It was only used for 2 instructions in locore.  locore then
500          * unmapped the first PTD to get some null pointer checks.  ACPI
501          * wakeup will map the first PTD transiently to use it for 1
502          * instruction.  The double mapping for low memory is not usable in
503          * normal operation since it breaks trapping of null pointers and
504          * causes inconsistencies in page tables when combined with PG_G.
505          */
506         for (i = 1; i < NKPT; i++)
507                 PTD[i] = 0;
508
509         /*
510          * Initialize the PAT MSR if present.
511          * pmap_init_pat() clears and sets CR4_PGE, which, as a
512          * side-effect, invalidates stale PG_G TLB entries that might
513          * have been created in our pre-boot environment.  We assume
514          * that PAT support implies PGE and in reverse, PGE presence
515          * comes with PAT.  Both features were added for Pentium Pro.
516          */
517         pmap_init_pat();
518
519         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
520         pmap_set_pg();
521 }
522
523 static void
524 pmap_init_reserved_pages(void)
525 {
526         struct pcpu *pc;
527         vm_offset_t pages;
528         int i;
529
530         CPU_FOREACH(i) {
531                 pc = pcpu_find(i);
532                 /*
533                  * Skip if the mapping has already been initialized,
534                  * i.e. this is the BSP.
535                  */
536                 if (pc->pc_cmap_addr1 != 0)
537                         continue;
538                 mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
539                 pages = kva_alloc(PAGE_SIZE * 3);
540                 if (pages == 0)
541                         panic("%s: unable to allocate KVA", __func__);
542                 pc->pc_cmap_pte1 = vtopte(pages);
543                 pc->pc_cmap_pte2 = vtopte(pages + PAGE_SIZE);
544                 pc->pc_cmap_addr1 = (caddr_t)pages;
545                 pc->pc_cmap_addr2 = (caddr_t)(pages + PAGE_SIZE);
546                 pc->pc_qmap_addr = pages + (PAGE_SIZE * 2);
547         }
548 }
549  
550 SYSINIT(rpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_reserved_pages, NULL);
551
552 /*
553  * Setup the PAT MSR.
554  */
555 void
556 pmap_init_pat(void)
557 {
558         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
559         uint64_t pat_msr;
560         u_long cr0, cr4;
561         int i;
562
563         /* Set default PAT index table. */
564         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
565                 pat_table[i] = -1;
566         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
567         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
568         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
569         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
570         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
571         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
572
573         /*
574          * Bail if this CPU doesn't implement PAT.
575          * We assume that PAT support implies PGE.
576          */
577         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
578                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
579                         pat_index[i] = pat_table[i];
580                 pat_works = 0;
581                 return;
582         }
583
584         /*
585          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
586          * PAT entries.
587          *
588          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
589          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
590          * or Mode C Paging)
591          *
592          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
593          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
594          */
595         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
596             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
597                 pat_works = 0;
598
599         /* Initialize default PAT entries. */
600         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
601             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
602             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
603             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
604             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
605             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
606             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
607             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
608
609         if (pat_works) {
610                 /*
611                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
612                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
613                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
614                  */
615                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
616                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
617                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
618                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
619                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
620                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
621         } else {
622                 /*
623                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
624                  */
625                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
626                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
627                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
628         }
629
630         /* Disable PGE. */
631         cr4 = rcr4();
632         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
633
634         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
635         cr0 = rcr0();
636         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
637
638         /* Flushes caches and TLBs. */
639         wbinvd();
640         invltlb();
641
642         /* Update PAT and index table. */
643         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
644         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
645                 pat_index[i] = pat_table[i];
646
647         /* Flush caches and TLBs again. */
648         wbinvd();
649         invltlb();
650
651         /* Restore caches and PGE. */
652         load_cr0(cr0);
653         load_cr4(cr4);
654 }
655
656 /*
657  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
658  */
659 static void
660 pmap_set_pg(void)
661 {
662         pt_entry_t *pte;
663         vm_offset_t va, endva;
664
665         if (pgeflag == 0)
666                 return;
667
668         endva = KERNBASE + KERNend;
669
670         if (pseflag) {
671                 va = KERNBASE + roundup2(KERNLOAD, NBPDR);
672                 while (va  < endva) {
673                         pdir_pde(PTD, va) |= pgeflag;
674                         invltlb();      /* Flush non-PG_G entries. */
675                         va += NBPDR;
676                 }
677         } else {
678                 va = (vm_offset_t)btext;
679                 while (va < endva) {
680                         pte = vtopte(va);
681                         if (*pte)
682                                 *pte |= pgeflag;
683                         invltlb();      /* Flush non-PG_G entries. */
684                         va += PAGE_SIZE;
685                 }
686         }
687 }
688
689 /*
690  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
691  */
692 void
693 pmap_page_init(vm_page_t m)
694 {
695
696         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
697         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
698 }
699
700 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
701 static void *
702 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain, uint8_t *flags,
703     int wait)
704 {
705
706         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
707         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
708         return ((void *)kmem_alloc_contig_domain(domain, bytes, wait, 0x0ULL,
709             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
710 }
711 #endif
712
713 /*
714  * Abuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
715  * Requirements:
716  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
717  *    are ever set, PG_V in particular.
718  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
719  *    on PAE systems.  This should be ok.
720  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
721  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
722  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
723  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
724  */
725 static vm_offset_t
726 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
727 {
728         pt_entry_t *pte;
729         vm_offset_t va;
730
731         va = *head;
732         if (va == 0)
733                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
734         pte = vtopte(va);
735         *head = *pte;
736         if (*head & PG_V)
737                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
738         *pte = 0;
739         return (va);
740 }
741
742 static void
743 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
744 {
745         pt_entry_t *pte;
746
747         if (va & PG_V)
748                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
749         pte = vtopte(va);
750         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
751         *head = va;
752 }
753
754 static void
755 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
756 {
757         int i;
758         vm_offset_t va;
759
760         *head = 0;
761         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
762                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
763                 pmap_ptelist_free(head, va);
764         }
765 }
766
767
768 /*
769  *      Initialize the pmap module.
770  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
771  *      system needs to map virtual memory.
772  */
773 void
774 pmap_init(void)
775 {
776         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
777         vm_page_t mpte;
778         vm_size_t s;
779         int i, pv_npg;
780
781         /*
782          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
783          * page table pages.
784          */ 
785         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
786                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + (i << PAGE_SHIFT));
787                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
788                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
789                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
790                 mpte->pindex = i + KPTDI;
791                 mpte->phys_addr = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
792         }
793
794         /*
795          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
796          * high water mark so that the system can recover from excessive
797          * numbers of pv entries.
798          */
799         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
800         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
801         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
802         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
803         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
804
805         /*
806          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
807          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
808          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
809          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
810          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
811          * include at least one feature that is only supported by older Intel
812          * or newer AMD processors.
813          */
814         if (vm_guest != VM_GUEST_NO && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
815             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
816             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
817             AMDID2_FMA4)) == 0)
818                 workaround_erratum383 = 1;
819
820         /*
821          * Are large page mappings supported and enabled?
822          */
823         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
824         if (pseflag == 0)
825                 pg_ps_enabled = 0;
826         else if (pg_ps_enabled) {
827                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
828                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
829                 pagesizes[1] = NBPDR;
830         }
831
832         /*
833          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
834          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
835          */
836         pv_npg = trunc_4mpage(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end -
837             PAGE_SIZE) / NBPDR + 1;
838
839         /*
840          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
841          */
842         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
843         s = round_page(s);
844         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
845             M_WAITOK | M_ZERO);
846         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
847                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
848
849         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
850         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
851         if (pv_chunkbase == NULL)
852                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
853         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
854 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
855         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
856             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
857             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
858         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
859 #endif
860
861         pmap_initialized = 1;
862         if (!bootverbose)
863                 return;
864         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
865                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
866                 if (ppim->va == 0)
867                         continue;
868                 printf("PPIM %u: PA=%#jx, VA=%#x, size=%#x, mode=%#x\n", i,
869                     (uintmax_t)ppim->pa, ppim->va, ppim->sz, ppim->mode);
870         }
871 }
872
873
874 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
875         "Max number of PV entries");
876 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
877         "Page share factor per proc");
878
879 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
880     "2/4MB page mapping counters");
881
882 static u_long pmap_pde_demotions;
883 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
884     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
885
886 static u_long pmap_pde_mappings;
887 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
888     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
889
890 static u_long pmap_pde_p_failures;
891 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
892     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
893
894 static u_long pmap_pde_promotions;
895 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
896     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
897
898 /***************************************************
899  * Low level helper routines.....
900  ***************************************************/
901
902 /*
903  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
904  * caching mode.
905  */
906 int
907 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
908 {
909         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
910
911         if (mode < 0 || mode >= PAT_INDEX_SIZE || pat_index[mode] < 0)
912                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
913
914         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
915         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
916
917         /* Map the caching mode to a PAT index. */
918         pat_idx = pat_index[mode];
919
920         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
921         cache_bits = 0;
922         if (pat_idx & 0x4)
923                 cache_bits |= pat_flag;
924         if (pat_idx & 0x2)
925                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
926         if (pat_idx & 0x1)
927                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
928         return (cache_bits);
929 }
930
931 /*
932  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
933  */
934 static void
935 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
936 {
937         pd_entry_t *pde;
938         pmap_t pmap;
939         boolean_t PTD_updated;
940
941         PTD_updated = FALSE;
942         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
943         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
944                 if ((pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] &
945                     PG_FRAME))
946                         PTD_updated = TRUE;
947                 pde = pmap_pde(pmap, va);
948                 pde_store(pde, newpde);
949         }
950         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
951         KASSERT(PTD_updated,
952             ("pmap_kenter_pde: current page table is not in allpmaps"));
953 }
954
955 /*
956  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
957  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
958  * calling processor's TLB is affected.
959  *
960  * The calling thread must be pinned to a processor.
961  */
962 static void
963 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
964 {
965         u_long cr4;
966
967         if ((newpde & PG_PS) == 0)
968                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
969                 invlpg(va);
970         else if ((newpde & PG_G) == 0)
971                 /*
972                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
973                  * because there are too many to flush individually.
974                  */
975                 invltlb();
976         else {
977                 /*
978                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB,
979                  * including any global (PG_G) mappings.
980                  */
981                 cr4 = rcr4();
982                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
983                 /*
984                  * Although preemption at this point could be detrimental to
985                  * performance, it would not lead to an error.  PG_G is simply
986                  * ignored if CR4.PGE is clear.  Moreover, in case this block
987                  * is re-entered, the load_cr4() either above or below will
988                  * modify CR4.PGE flushing the TLB.
989                  */
990                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
991         }
992 }
993
994 void
995 invltlb_glob(void)
996 {
997         uint64_t cr4;
998
999         if (pgeflag == 0) {
1000                 invltlb();
1001         } else {
1002                 cr4 = rcr4();
1003                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
1004                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
1005         }
1006 }
1007
1008
1009 #ifdef SMP
1010 /*
1011  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
1012  *
1013  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
1014  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
1015  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
1016  * processor could cache an old, pre-update entry without being
1017  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
1018  * active on another processor after its pm_active field is checked by
1019  * one of the following functions but before a store updating the page
1020  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
1021  * processor before its pm_active field is checked but due to
1022  * speculative loads one of the following functions stills reads the
1023  * pmap as inactive on the other processor.
1024  * 
1025  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
1026  * immutable.  The kernel page table is always active on every
1027  * processor.
1028  */
1029 void
1030 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1031 {
1032         cpuset_t *mask, other_cpus;
1033         u_int cpuid;
1034
1035         sched_pin();
1036         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1037                 invlpg(va);
1038                 mask = &all_cpus;
1039         } else {
1040                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1041                 other_cpus = all_cpus;
1042                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1043                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1044                         invlpg(va);
1045                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1046                 mask = &other_cpus;
1047         }
1048         smp_masked_invlpg(*mask, va, pmap);
1049         sched_unpin();
1050 }
1051
1052 /* 4k PTEs -- Chosen to exceed the total size of Broadwell L2 TLB */
1053 #define PMAP_INVLPG_THRESHOLD   (4 * 1024 * PAGE_SIZE)
1054
1055 void
1056 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1057 {
1058         cpuset_t *mask, other_cpus;
1059         vm_offset_t addr;
1060         u_int cpuid;
1061
1062         if (eva - sva >= PMAP_INVLPG_THRESHOLD) {
1063                 pmap_invalidate_all(pmap);
1064                 return;
1065         }
1066
1067         sched_pin();
1068         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1069                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1070                         invlpg(addr);
1071                 mask = &all_cpus;
1072         } else {
1073                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1074                 other_cpus = all_cpus;
1075                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1076                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1077                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1078                                 invlpg(addr);
1079                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1080                 mask = &other_cpus;
1081         }
1082         smp_masked_invlpg_range(*mask, sva, eva, pmap);
1083         sched_unpin();
1084 }
1085
1086 void
1087 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1088 {
1089         cpuset_t *mask, other_cpus;
1090         u_int cpuid;
1091
1092         sched_pin();
1093         if (pmap == kernel_pmap) {
1094                 invltlb_glob();
1095                 mask = &all_cpus;
1096         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1097                 invltlb();
1098                 mask = &all_cpus;
1099         } else {
1100                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1101                 other_cpus = all_cpus;
1102                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1103                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1104                         invltlb();
1105                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1106                 mask = &other_cpus;
1107         }
1108         smp_masked_invltlb(*mask, pmap);
1109         sched_unpin();
1110 }
1111
1112 void
1113 pmap_invalidate_cache(void)
1114 {
1115
1116         sched_pin();
1117         wbinvd();
1118         smp_cache_flush();
1119         sched_unpin();
1120 }
1121
1122 struct pde_action {
1123         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1124         vm_offset_t va;
1125         pd_entry_t *pde;
1126         pd_entry_t newpde;
1127         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1128 };
1129
1130 static void
1131 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1132 {
1133         struct pde_action *act = arg;
1134         pd_entry_t *pde;
1135         pmap_t pmap;
1136
1137         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1138
1139                 /*
1140                  * Elsewhere, this operation requires allpmaps_lock for
1141                  * synchronization.  Here, it does not because it is being
1142                  * performed in the context of an all_cpus rendezvous.
1143                  */
1144                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1145                         pde = pmap_pde(pmap, act->va);
1146                         pde_store(pde, act->newpde);
1147                 }
1148         }
1149 }
1150
1151 static void
1152 pmap_update_pde_user(void *arg)
1153 {
1154         struct pde_action *act = arg;
1155
1156         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1157                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1158 }
1159
1160 static void
1161 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1162 {
1163         struct pde_action *act = arg;
1164
1165         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1166                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1167 }
1168
1169 /*
1170  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1171  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1172  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1173  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1174  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1175  * hardware error.
1176  */
1177 static void
1178 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1179 {
1180         struct pde_action act;
1181         cpuset_t active, other_cpus;
1182         u_int cpuid;
1183
1184         sched_pin();
1185         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1186         other_cpus = all_cpus;
1187         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1188         if (pmap == kernel_pmap)
1189                 active = all_cpus;
1190         else
1191                 active = pmap->pm_active;
1192         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1193                 act.store = cpuid;
1194                 act.invalidate = active;
1195                 act.va = va;
1196                 act.pde = pde;
1197                 act.newpde = newpde;
1198                 CPU_SET(cpuid, &active);
1199                 smp_rendezvous_cpus(active,
1200                     smp_no_rendezvous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1201                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1202                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1203         } else {
1204                 if (pmap == kernel_pmap)
1205                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1206                 else
1207                         pde_store(pde, newpde);
1208                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1209                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1210         }
1211         sched_unpin();
1212 }
1213 #else /* !SMP */
1214 /*
1215  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1216  * We inline these within pmap.c for speed.
1217  */
1218 PMAP_INLINE void
1219 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1220 {
1221
1222         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1223                 invlpg(va);
1224 }
1225
1226 PMAP_INLINE void
1227 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1228 {
1229         vm_offset_t addr;
1230
1231         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1232                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1233                         invlpg(addr);
1234 }
1235
1236 PMAP_INLINE void
1237 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1238 {
1239
1240         if (pmap == kernel_pmap)
1241                 invltlb_glob();
1242         else if (!CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1243                 invltlb();
1244 }
1245
1246 PMAP_INLINE void
1247 pmap_invalidate_cache(void)
1248 {
1249
1250         wbinvd();
1251 }
1252
1253 static void
1254 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1255 {
1256
1257         if (pmap == kernel_pmap)
1258                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1259         else
1260                 pde_store(pde, newpde);
1261         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1262                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1263 }
1264 #endif /* !SMP */
1265
1266 static void
1267 pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1268 {
1269
1270         /*
1271          * When the PDE has PG_PROMOTED set, the 2- or 4MB page mapping was
1272          * created by a promotion that did not invalidate the 512 or 1024 4KB
1273          * page mappings that might exist in the TLB.  Consequently, at this
1274          * point, the TLB may hold both 4KB and 2- or 4MB page mappings for
1275          * the address range [va, va + NBPDR).  Therefore, the entire range
1276          * must be invalidated here.  In contrast, when PG_PROMOTED is clear,
1277          * the TLB will not hold any 4KB page mappings for the address range
1278          * [va, va + NBPDR), and so a single INVLPG suffices to invalidate the
1279          * 2- or 4MB page mapping from the TLB.
1280          */
1281         if ((pde & PG_PROMOTED) != 0)
1282                 pmap_invalidate_range(pmap, va, va + NBPDR - 1);
1283         else
1284                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
1285 }
1286
1287 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1288
1289 void
1290 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, boolean_t force)
1291 {
1292
1293         if (force) {
1294                 sva &= ~(vm_offset_t)(cpu_clflush_line_size - 1);
1295         } else {
1296                 KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1297                     ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1298                 KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1299                     ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1300         }
1301
1302         if ((cpu_feature & CPUID_SS) != 0 && !force)
1303                 ; /* If "Self Snoop" is supported and allowed, do nothing. */
1304         else if ((cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0 &&
1305             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1306 #ifdef DEV_APIC
1307                 /*
1308                  * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1309                  * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1310                  * range.  The local APIC is always uncached, so we
1311                  * don't need to flush for that range anyway.
1312                  */
1313                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1314                         return;
1315 #endif
1316                 /*
1317                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the sfence
1318                  * instruction to insure that previous stores are
1319                  * included in the write-back.  The processor
1320                  * propagates flush to other processors in the cache
1321                  * coherence domain.
1322                  */
1323                 sfence();
1324                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1325                         clflushopt(sva);
1326                 sfence();
1327         } else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1328             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1329 #ifdef DEV_APIC
1330                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1331                         return;
1332 #endif
1333                 /*
1334                  * Writes are ordered by CLFLUSH on Intel CPUs.
1335                  */
1336                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1337                         mfence();
1338                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1339                         clflush(sva);
1340                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1341                         mfence();
1342         } else {
1343
1344                 /*
1345                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1346                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1347                  * Globally invalidate cache.
1348                  */
1349                 pmap_invalidate_cache();
1350         }
1351 }
1352
1353 void
1354 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1355 {
1356         int i;
1357
1358         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1359             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
1360                 pmap_invalidate_cache();
1361         } else {
1362                 for (i = 0; i < count; i++)
1363                         pmap_flush_page(pages[i]);
1364         }
1365 }
1366
1367 /*
1368  * Are we current address space or kernel?
1369  */
1370 static __inline int
1371 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1372 {
1373
1374         return (pmap == kernel_pmap || pmap ==
1375             vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace));
1376 }
1377
1378 /*
1379  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1380  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1381  */
1382 pt_entry_t *
1383 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1384 {
1385         pd_entry_t newpf;
1386         pd_entry_t *pde;
1387
1388         pde = pmap_pde(pmap, va);
1389         if (*pde & PG_PS)
1390                 return (pde);
1391         if (*pde != 0) {
1392                 /* are we current address space or kernel? */
1393                 if (pmap_is_current(pmap))
1394                         return (vtopte(va));
1395                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1396                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1397                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1398                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1399                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1400                 }
1401                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1402         }
1403         return (NULL);
1404 }
1405
1406 /*
1407  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1408  * being NULL.
1409  */
1410 static __inline void
1411 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1412 {
1413
1414         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1415                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1416 }
1417
1418 /*
1419  * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses to the
1420  * corresponding pages is subject to the situation described in the "AMD64
1421  * Architecture Programmer's Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23,
1422  * "7.3.1 Special Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG
1423  * right after modifying the PTE bits is crucial.
1424  */
1425 static __inline void
1426 invlcaddr(void *caddr)
1427 {
1428
1429         invlpg((u_int)caddr);
1430 }
1431
1432 /*
1433  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1434  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1435  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1436  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1437  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1438  *
1439  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1440  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1441  */
1442 static pt_entry_t *
1443 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1444 {
1445         pd_entry_t newpf;
1446         pd_entry_t *pde;
1447
1448         pde = pmap_pde(pmap, va);
1449         if (*pde & PG_PS)
1450                 return (pde);
1451         if (*pde != 0) {
1452                 /* are we current address space or kernel? */
1453                 if (pmap_is_current(pmap))
1454                         return (vtopte(va));
1455                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1456                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1457                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1458                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1459                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1460 #ifdef SMP
1461                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1462 #endif
1463                         invlcaddr(PADDR1);
1464                         PMAP1changed++;
1465                 } else
1466 #ifdef SMP
1467                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1468                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1469                         invlcaddr(PADDR1);
1470                         PMAP1changedcpu++;
1471                 } else
1472 #endif
1473                         PMAP1unchanged++;
1474                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1475         }
1476         return (0);
1477 }
1478
1479 /*
1480  *      Routine:        pmap_extract
1481  *      Function:
1482  *              Extract the physical page address associated
1483  *              with the given map/virtual_address pair.
1484  */
1485 vm_paddr_t 
1486 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1487 {
1488         vm_paddr_t rtval;
1489         pt_entry_t *pte;
1490         pd_entry_t pde;
1491
1492         rtval = 0;
1493         PMAP_LOCK(pmap);
1494         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1495         if (pde != 0) {
1496                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1497                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1498                 else {
1499                         pte = pmap_pte(pmap, va);
1500                         rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1501                         pmap_pte_release(pte);
1502                 }
1503         }
1504         PMAP_UNLOCK(pmap);
1505         return (rtval);
1506 }
1507
1508 /*
1509  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1510  *      Function:
1511  *              Atomically extract and hold the physical page
1512  *              with the given pmap and virtual address pair
1513  *              if that mapping permits the given protection.
1514  */
1515 vm_page_t
1516 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1517 {
1518         pd_entry_t pde;
1519         pt_entry_t pte, *ptep;
1520         vm_page_t m;
1521         vm_paddr_t pa;
1522
1523         pa = 0;
1524         m = NULL;
1525         PMAP_LOCK(pmap);
1526 retry:
1527         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1528         if (pde != 0) {
1529                 if (pde & PG_PS) {
1530                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1531                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1532                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1533                                         goto retry;
1534                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1535                                     (va & PDRMASK));
1536                                 vm_page_hold(m);
1537                         }
1538                 } else {
1539                         ptep = pmap_pte(pmap, va);
1540                         pte = *ptep;
1541                         pmap_pte_release(ptep);
1542                         if (pte != 0 &&
1543                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1544                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1545                                     &pa))
1546                                         goto retry;
1547                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1548                                 vm_page_hold(m);
1549                         }
1550                 }
1551         }
1552         PA_UNLOCK_COND(pa);
1553         PMAP_UNLOCK(pmap);
1554         return (m);
1555 }
1556
1557 /***************************************************
1558  * Low level mapping routines.....
1559  ***************************************************/
1560
1561 /*
1562  * Add a wired page to the kva.
1563  * Note: not SMP coherent.
1564  *
1565  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1566  */
1567 PMAP_INLINE void 
1568 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1569 {
1570         pt_entry_t *pte;
1571
1572         pte = vtopte(va);
1573         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1574 }
1575
1576 static __inline void
1577 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1578 {
1579         pt_entry_t *pte;
1580
1581         pte = vtopte(va);
1582         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1583 }
1584
1585 /*
1586  * Remove a page from the kernel pagetables.
1587  * Note: not SMP coherent.
1588  *
1589  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1590  */
1591 PMAP_INLINE void
1592 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1593 {
1594         pt_entry_t *pte;
1595
1596         pte = vtopte(va);
1597         pte_clear(pte);
1598 }
1599
1600 /*
1601  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1602  *      virtual address space.
1603  *
1604  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1605  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1606  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1607  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1608  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1609  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1610  *      region.
1611  */
1612 vm_offset_t
1613 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1614 {
1615         vm_offset_t va, sva;
1616         vm_paddr_t superpage_offset;
1617         pd_entry_t newpde;
1618
1619         va = *virt;
1620         /*
1621          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1622          * least one superpage mapping to be created?
1623          */ 
1624         superpage_offset = start & PDRMASK;
1625         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1626                 /*
1627                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1628                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1629                  */
1630                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1631                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1632                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1633                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1634         }
1635         sva = va;
1636         while (start < end) {
1637                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1638                     pseflag) {
1639                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1640                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1641                         newpde = start | PG_PS | pgeflag | PG_RW | PG_V;
1642                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1643                         va += NBPDR;
1644                         start += NBPDR;
1645                 } else {
1646                         pmap_kenter(va, start);
1647                         va += PAGE_SIZE;
1648                         start += PAGE_SIZE;
1649                 }
1650         }
1651         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1652         *virt = va;
1653         return (sva);
1654 }
1655
1656
1657 /*
1658  * Add a list of wired pages to the kva
1659  * this routine is only used for temporary
1660  * kernel mappings that do not need to have
1661  * page modification or references recorded.
1662  * Note that old mappings are simply written
1663  * over.  The page *must* be wired.
1664  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1665  */
1666 void
1667 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1668 {
1669         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1670         vm_page_t m;
1671
1672         oldpte = 0;
1673         pte = vtopte(sva);
1674         endpte = pte + count;
1675         while (pte < endpte) {
1676                 m = *ma++;
1677                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
1678                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1679                         oldpte |= *pte;
1680 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1681                         pte_store(pte, pa | pgeflag | pg_nx | PG_RW | PG_V);
1682 #else
1683                         pte_store(pte, pa | pgeflag | PG_RW | PG_V);
1684 #endif
1685                 }
1686                 pte++;
1687         }
1688         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1689                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1690                     PAGE_SIZE);
1691 }
1692
1693 /*
1694  * This routine tears out page mappings from the
1695  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1696  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1697  */
1698 void
1699 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1700 {
1701         vm_offset_t va;
1702
1703         va = sva;
1704         while (count-- > 0) {
1705                 pmap_kremove(va);
1706                 va += PAGE_SIZE;
1707         }
1708         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1709 }
1710
1711 /***************************************************
1712  * Page table page management routines.....
1713  ***************************************************/
1714 static __inline void
1715 pmap_free_zero_pages(struct spglist *free)
1716 {
1717         vm_page_t m;
1718         int count;
1719
1720         for (count = 0; (m = SLIST_FIRST(free)) != NULL; count++) {
1721                 SLIST_REMOVE_HEAD(free, plinks.s.ss);
1722                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1723                 vm_page_free_toq(m);
1724         }
1725         vm_wire_sub(count);
1726 }
1727
1728 /*
1729  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1730  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1731  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1732  */
1733 static __inline void
1734 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1735     boolean_t set_PG_ZERO)
1736 {
1737
1738         if (set_PG_ZERO)
1739                 m->flags |= PG_ZERO;
1740         else
1741                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1742         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1743 }
1744
1745 /*
1746  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1747  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1748  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1749  * ordered by this virtual address range.
1750  */
1751 static __inline int
1752 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1753 {
1754
1755         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1756         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
1757 }
1758
1759 /*
1760  * Removes the page table page mapping the specified virtual address from the
1761  * specified pmap's collection of idle page table pages, and returns it.
1762  * Otherwise, returns NULL if there is no page table page corresponding to the
1763  * specified virtual address.
1764  */
1765 static __inline vm_page_t
1766 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1767 {
1768
1769         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1770         return (vm_radix_remove(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1771 }
1772
1773 /*
1774  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1775  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1776  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1777  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1778  */
1779 static inline boolean_t
1780 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1781 {
1782
1783         --m->wire_count;
1784         if (m->wire_count == 0) {
1785                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1786                 return (TRUE);
1787         } else
1788                 return (FALSE);
1789 }
1790
1791 static void
1792 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1793 {
1794         vm_offset_t pteva;
1795
1796         /*
1797          * unmap the page table page
1798          */
1799         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1800         --pmap->pm_stats.resident_count;
1801
1802         /*
1803          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1804          * take effect immediately.
1805          */
1806         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1807         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1808
1809         /* 
1810          * Put page on a list so that it is released after
1811          * *ALL* TLB shootdown is done
1812          */
1813         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1814 }
1815
1816 /*
1817  * After removing a page table entry, this routine is used to
1818  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1819  */
1820 static int
1821 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
1822 {
1823         pd_entry_t ptepde;
1824         vm_page_t mpte;
1825
1826         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1827                 return (0);
1828         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1829         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1830         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
1831 }
1832
1833 /*
1834  * Initialize the pmap for the swapper process.
1835  */
1836 void
1837 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1838 {
1839
1840         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1841         /*
1842          * Since the page table directory is shared with the kernel pmap,
1843          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
1844          * not need to be inserted into that list.
1845          */
1846         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1847 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1848         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1849 #endif
1850         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1851         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1852         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1853         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1854         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1855 }
1856
1857 /*
1858  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1859  * such as one in a vmspace structure.
1860  */
1861 int
1862 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1863 {
1864         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1865         vm_paddr_t pa;
1866         int i;
1867
1868         /*
1869          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1870          * page directory table.
1871          */
1872         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1873                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
1874                 if (pmap->pm_pdir == NULL)
1875                         return (0);
1876 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1877                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1878                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1879                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1880                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1881                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1882                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1883 #endif
1884                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
1885         }
1886         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
1887             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
1888
1889         /*
1890          * allocate the page directory page(s)
1891          */
1892         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
1893                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1894                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1895                 if (m == NULL)
1896                         vm_wait(NULL);
1897                 else
1898                         ptdpg[i++] = m;
1899         }
1900
1901         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1902
1903         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1904                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1905                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
1906
1907         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1908         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1909         /* Copy the kernel page table directory entries. */
1910         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1911         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1912
1913         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1914         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1915                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]);
1916                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1917 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1918                 pmap->pm_pdpt[i] = pa | PG_V;
1919 #endif
1920         }
1921
1922         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1923         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1924         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1925
1926         return (1);
1927 }
1928
1929 /*
1930  * this routine is called if the page table page is not
1931  * mapped correctly.
1932  */
1933 static vm_page_t
1934 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags)
1935 {
1936         vm_paddr_t ptepa;
1937         vm_page_t m;
1938
1939         /*
1940          * Allocate a page table page.
1941          */
1942         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1943             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1944                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
1945                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1946                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1947                         vm_wait(NULL);
1948                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1949                         PMAP_LOCK(pmap);
1950                 }
1951
1952                 /*
1953                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1954                  * page may have been allocated.
1955                  */
1956                 return (NULL);
1957         }
1958         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1959                 pmap_zero_page(m);
1960
1961         /*
1962          * Map the pagetable page into the process address space, if
1963          * it isn't already there.
1964          */
1965
1966         pmap->pm_stats.resident_count++;
1967
1968         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1969         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1970                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1971
1972         return (m);
1973 }
1974
1975 static vm_page_t
1976 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
1977 {
1978         u_int ptepindex;
1979         pd_entry_t ptepa;
1980         vm_page_t m;
1981
1982         /*
1983          * Calculate pagetable page index
1984          */
1985         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1986 retry:
1987         /*
1988          * Get the page directory entry
1989          */
1990         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1991
1992         /*
1993          * This supports switching from a 4MB page to a
1994          * normal 4K page.
1995          */
1996         if (ptepa & PG_PS) {
1997                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
1998                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1999         }
2000
2001         /*
2002          * If the page table page is mapped, we just increment the
2003          * hold count, and activate it.
2004          */
2005         if (ptepa) {
2006                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
2007                 m->wire_count++;
2008         } else {
2009                 /*
2010                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
2011                  * been deallocated. 
2012                  */
2013                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
2014                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
2015                         goto retry;
2016         }
2017         return (m);
2018 }
2019
2020
2021 /***************************************************
2022 * Pmap allocation/deallocation routines.
2023  ***************************************************/
2024
2025 /*
2026  * Release any resources held by the given physical map.
2027  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2028  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2029  */
2030 void
2031 pmap_release(pmap_t pmap)
2032 {
2033         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
2034         int i;
2035
2036         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2037             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2038             pmap->pm_stats.resident_count));
2039         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2040             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2041         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
2042             ("releasing active pmap %p", pmap));
2043
2044         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2045         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
2046         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2047
2048         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2049                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] &
2050                     PG_FRAME);
2051
2052         bzero(pmap->pm_pdir + PTDPTDI, (nkpt + NPGPTD) *
2053             sizeof(*pmap->pm_pdir));
2054
2055         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2056
2057         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2058                 m = ptdpg[i];
2059 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2060                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2061                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2062 #endif
2063                 vm_page_unwire_noq(m);
2064                 vm_page_free_zero(m);
2065         }
2066 }
2067
2068 static int
2069 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2070 {
2071         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2072
2073         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2074 }
2075 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2076     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2077
2078 static int
2079 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2080 {
2081         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2082
2083         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2084 }
2085 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2086     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2087
2088 /*
2089  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2090  */
2091 void
2092 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2093 {
2094         vm_paddr_t ptppaddr;
2095         vm_page_t nkpg;
2096         pd_entry_t newpdir;
2097
2098         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2099         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2100         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2101                 addr = kernel_map->max_offset;
2102         while (kernel_vm_end < addr) {
2103                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2104                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2105                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2106                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2107                                 break;
2108                         }
2109                         continue;
2110                 }
2111
2112                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2113                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2114                     VM_ALLOC_ZERO);
2115                 if (nkpg == NULL)
2116                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2117
2118                 nkpt++;
2119
2120                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2121                         pmap_zero_page(nkpg);
2122                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2123                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2124                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = pgeflag | newpdir;
2125
2126                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2127                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2128                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2129                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2130                         break;
2131                 }
2132         }
2133 }
2134
2135
2136 /***************************************************
2137  * page management routines.
2138  ***************************************************/
2139
2140 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2141 CTASSERT(_NPCM == 11);
2142 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2143
2144 static __inline struct pv_chunk *
2145 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2146 {
2147
2148         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2149 }
2150
2151 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2152
2153 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2154 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2155
2156 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2157         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2158         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2159         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2160         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2161 };
2162
2163 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2164         "Current number of pv entries");
2165
2166 #ifdef PV_STATS
2167 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2168
2169 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2170         "Current number of pv entry chunks");
2171 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2172         "Current number of pv entry chunks allocated");
2173 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2174         "Current number of pv entry chunks frees");
2175 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2176         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2177
2178 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2179 static int pv_entry_spare;
2180
2181 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2182         "Current number of pv entry frees");
2183 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2184         "Current number of pv entry allocs");
2185 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2186         "Current number of spare pv entries");
2187 #endif
2188
2189 /*
2190  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2191  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2192  * another pv entry chunk.
2193  */
2194 static vm_page_t
2195 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2196 {
2197         struct pch newtail;
2198         struct pv_chunk *pc;
2199         struct md_page *pvh;
2200         pd_entry_t *pde;
2201         pmap_t pmap;
2202         pt_entry_t *pte, tpte;
2203         pv_entry_t pv;
2204         vm_offset_t va;
2205         vm_page_t m, m_pc;
2206         struct spglist free;
2207         uint32_t inuse;
2208         int bit, field, freed;
2209
2210         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2211         pmap = NULL;
2212         m_pc = NULL;
2213         SLIST_INIT(&free);
2214         TAILQ_INIT(&newtail);
2215         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2216             SLIST_EMPTY(&free))) {
2217                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2218                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2219                         if (pmap != NULL) {
2220                                 pmap_invalidate_all(pmap);
2221                                 if (pmap != locked_pmap)
2222                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2223                         }
2224                         pmap = pc->pc_pmap;
2225                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2226                         if (pmap > locked_pmap)
2227                                 PMAP_LOCK(pmap);
2228                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2229                                 pmap = NULL;
2230                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2231                                 continue;
2232                         }
2233                 }
2234
2235                 /*
2236                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2237                  */
2238                 freed = 0;
2239                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2240                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2241                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2242                                 bit = bsfl(inuse);
2243                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2244                                 va = pv->pv_va;
2245                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2246                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2247                                         continue;
2248                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2249                                 tpte = *pte;
2250                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2251                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2252                                 pmap_pte_release(pte);
2253                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2254                                         continue;
2255                                 KASSERT(tpte != 0,
2256                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2257                                     pmap, va));
2258                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2259                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2260                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2261                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2262                                         vm_page_dirty(m);
2263                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2264                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2265                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2266                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2267                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2268                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2269                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2270                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2271                                                     PGA_WRITEABLE);
2272                                         }
2273                                 }
2274                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2275                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2276                                 freed++;
2277                         }
2278                 }
2279                 if (freed == 0) {
2280                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2281                         continue;
2282                 }
2283                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2284                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2285                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2286                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2287                 pv_entry_count -= freed;
2288                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2289                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2290                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2291                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2292                                     pc_list);
2293                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2294
2295                                 /*
2296                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2297                                  * sufficient.
2298                                  */
2299                                 if (pmap == locked_pmap)
2300                                         goto out;
2301                                 break;
2302                         }
2303                 if (field == _NPCM) {
2304                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2305                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2306                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2307                         /* Entire chunk is free; return it. */
2308                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2309                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2310                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2311                         break;
2312                 }
2313         }
2314 out:
2315         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2316         if (pmap != NULL) {
2317                 pmap_invalidate_all(pmap);
2318                 if (pmap != locked_pmap)
2319                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2320         }
2321         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2322                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2323                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2324                 /* Recycle a freed page table page. */
2325                 m_pc->wire_count = 1;
2326         }
2327         pmap_free_zero_pages(&free);
2328         return (m_pc);
2329 }
2330
2331 /*
2332  * free the pv_entry back to the free list
2333  */
2334 static void
2335 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2336 {
2337         struct pv_chunk *pc;
2338         int idx, field, bit;
2339
2340         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2341         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2342         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2343         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2344         pv_entry_count--;
2345         pc = pv_to_chunk(pv);
2346         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2347         field = idx / 32;
2348         bit = idx % 32;
2349         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2350         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2351                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2352                         /*
2353                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2354                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2355                          */
2356                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2357                             pc)) {
2358                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2359                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2360                                     pc_list);
2361                         }
2362                         return;
2363                 }
2364         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2365         free_pv_chunk(pc);
2366 }
2367
2368 static void
2369 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2370 {
2371         vm_page_t m;
2372
2373         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2374         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2375         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2376         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2377         /* entire chunk is free, return it */
2378         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2379         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2380         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
2381         vm_page_free(m);
2382         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2383 }
2384
2385 /*
2386  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2387  * when needed.
2388  */
2389 static pv_entry_t
2390 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2391 {
2392         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2393         static struct timeval lastprint;
2394         int bit, field;
2395         pv_entry_t pv;
2396         struct pv_chunk *pc;
2397         vm_page_t m;
2398
2399         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2400         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2401         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2402         pv_entry_count++;
2403         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2404                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2405                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2406                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2407                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2408 retry:
2409         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2410         if (pc != NULL) {
2411                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2412                         if (pc->pc_map[field]) {
2413                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2414                                 break;
2415                         }
2416                 }
2417                 if (field < _NPCM) {
2418                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2419                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2420                         /* If this was the last item, move it to tail */
2421                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2422                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2423                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2424                                         return (pv);    /* not full, return */
2425                                 }
2426                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2427                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2428                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2429                         return (pv);
2430                 }
2431         }
2432         /*
2433          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2434          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2435          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2436          */
2437         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2438             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2439                 if (try) {
2440                         pv_entry_count--;
2441                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2442                         return (NULL);
2443                 }
2444                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2445                 if (m == NULL)
2446                         goto retry;
2447         }
2448         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2449         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2450         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2451         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2452         pc->pc_pmap = pmap;
2453         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2454         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2455                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2456         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2457         pv = &pc->pc_pventry[0];
2458         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2459         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2460         return (pv);
2461 }
2462
2463 static __inline pv_entry_t
2464 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2465 {
2466         pv_entry_t pv;
2467
2468         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2469         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2470                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2471                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2472                         break;
2473                 }
2474         }
2475         return (pv);
2476 }
2477
2478 static void
2479 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2480 {
2481         struct md_page *pvh;
2482         pv_entry_t pv;
2483         vm_offset_t va_last;
2484         vm_page_t m;
2485
2486         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2487         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2488             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2489
2490         /*
2491          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2492          * page's pv list.
2493          */
2494         pvh = pa_to_pvh(pa);
2495         va = trunc_4mpage(va);
2496         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2497         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2498         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2499         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2500         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2501         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2502         do {
2503                 m++;
2504                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2505                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2506                 va += PAGE_SIZE;
2507                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2508         } while (va < va_last);
2509 }
2510
2511 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2512 static void
2513 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2514 {
2515         struct md_page *pvh;
2516         pv_entry_t pv;
2517         vm_offset_t va_last;
2518         vm_page_t m;
2519
2520         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2521         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2522             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2523
2524         /*
2525          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2526          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2527          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2528          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2529          * removes one of the mappings that is being promoted.
2530          */
2531         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2532         va = trunc_4mpage(va);
2533         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2534         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2535         pvh = pa_to_pvh(pa);
2536         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2537         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2538         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2539         do {
2540                 m++;
2541                 va += PAGE_SIZE;
2542                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2543         } while (va < va_last);
2544 }
2545 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
2546
2547 static void
2548 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2549 {
2550         pv_entry_t pv;
2551
2552         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2553         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2554         free_pv_entry(pmap, pv);
2555 }
2556
2557 static void
2558 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2559 {
2560         struct md_page *pvh;
2561
2562         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2563         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2564         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2565                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2566                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2567                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2568         }
2569 }
2570
2571 /*
2572  * Create a pv entry for page at pa for
2573  * (pmap, va).
2574  */
2575 static void
2576 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2577 {
2578         pv_entry_t pv;
2579
2580         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2581         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2582         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2583         pv->pv_va = va;
2584         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2585 }
2586
2587 /*
2588  * Conditionally create a pv entry.
2589  */
2590 static boolean_t
2591 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2592 {
2593         pv_entry_t pv;
2594
2595         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2596         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2597         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2598             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2599                 pv->pv_va = va;
2600                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2601                 return (TRUE);
2602         } else
2603                 return (FALSE);
2604 }
2605
2606 /*
2607  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2608  */
2609 static boolean_t
2610 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2611 {
2612         struct md_page *pvh;
2613         pv_entry_t pv;
2614
2615         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2616         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2617             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2618                 pv->pv_va = va;
2619                 pvh = pa_to_pvh(pa);
2620                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2621                 return (TRUE);
2622         } else
2623                 return (FALSE);
2624 }
2625
2626 /*
2627  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2628  */
2629 static void
2630 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2631 {
2632         pt_entry_t *pte;
2633
2634         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2635                 *pte = newpte;  
2636                 newpte += PAGE_SIZE;
2637         }
2638 }
2639
2640 /*
2641  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2642  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2643  */
2644 static boolean_t
2645 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2646 {
2647         pd_entry_t newpde, oldpde;
2648         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2649         vm_paddr_t mptepa;
2650         vm_page_t mpte;
2651         struct spglist free;
2652         vm_offset_t sva;
2653
2654         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2655         oldpde = *pde;
2656         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2657             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2658         if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va)) ==
2659             NULL) {
2660                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2661                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2662                     " is missing"));
2663
2664                 /*
2665                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2666                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2667                  * allocation of the new page table page fails.
2668                  */
2669                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2670                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2671                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2672                         SLIST_INIT(&free);
2673                         sva = trunc_4mpage(va);
2674                         pmap_remove_pde(pmap, pde, sva, &free);
2675                         if ((oldpde & PG_G) == 0)
2676                                 pmap_invalidate_pde_page(pmap, sva, oldpde);
2677                         pmap_free_zero_pages(&free);
2678                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2679                             " in pmap %p", va, pmap);
2680                         return (FALSE);
2681                 }
2682                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2683                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2684         }
2685         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2686
2687         /*
2688          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2689          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2690          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2691          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2692          */
2693         if (va >= KERNBASE)
2694                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2695         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2696                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2697                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2698 #ifdef SMP
2699                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2700 #endif
2701                         invlcaddr(PADDR1);
2702                         PMAP1changed++;
2703                 } else
2704 #ifdef SMP
2705                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2706                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2707                         invlcaddr(PADDR1);
2708                         PMAP1changedcpu++;
2709                 } else
2710 #endif
2711                         PMAP1unchanged++;
2712                 firstpte = PADDR1;
2713         } else {
2714                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2715                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2716                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2717                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2718                 }
2719                 firstpte = PADDR2;
2720         }
2721         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2722         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2723             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2724         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2725             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2726         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2727         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2728                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2729
2730         /*
2731          * If the page table page is new, initialize it.
2732          */
2733         if (mpte->wire_count == 1) {
2734                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2735                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2736         }
2737         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2738             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2739             " addresses"));
2740
2741         /*
2742          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2743          * entries.
2744          */ 
2745         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2746                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2747         
2748         /*
2749          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2750          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2751          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2752          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2753          * the read above and the store below. 
2754          */
2755         if (workaround_erratum383)
2756                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2757         else if (pmap == kernel_pmap)
2758                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2759         else
2760                 pde_store(pde, newpde); 
2761         if (firstpte == PADDR2)
2762                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2763
2764         /*
2765          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2766          */
2767         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2768
2769         /*
2770          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2771          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2772          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2773          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2774          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2775          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2776          * the 2mpage to referencing the page table page.
2777          */
2778         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2779                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2780
2781         pmap_pde_demotions++;
2782         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2783             " in pmap %p", va, pmap);
2784         return (TRUE);
2785 }
2786
2787 /*
2788  * Removes a 2- or 4MB page mapping from the kernel pmap.
2789  */
2790 static void
2791 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2792 {
2793         pd_entry_t newpde;
2794         vm_paddr_t mptepa;
2795         vm_page_t mpte;
2796
2797         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2798         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va);
2799         if (mpte == NULL)
2800                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
2801
2802         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2803         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V;
2804
2805         /*
2806          * Initialize the page table page.
2807          */
2808         pagezero((void *)&KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))]);
2809
2810         /*
2811          * Remove the mapping.
2812          */
2813         if (workaround_erratum383)
2814                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2815         else 
2816                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2817
2818         /*
2819          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2820          */
2821         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2822 }
2823
2824 /*
2825  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2826  */
2827 static void
2828 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2829     struct spglist *free)
2830 {
2831         struct md_page *pvh;
2832         pd_entry_t oldpde;
2833         vm_offset_t eva, va;
2834         vm_page_t m, mpte;
2835
2836         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2837         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2838             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2839         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2840         if (oldpde & PG_W)
2841                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2842
2843         /*
2844          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2845          * PG_G.
2846          */
2847         if ((oldpde & PG_G) != 0)
2848                 pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
2849
2850         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2851         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2852                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2853                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2854                 eva = sva + NBPDR;
2855                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2856                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2857                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2858                                 vm_page_dirty(m);
2859                         if (oldpde & PG_A)
2860                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2861                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2862                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2863                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2864                 }
2865         }
2866         if (pmap == kernel_pmap) {
2867                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
2868         } else {
2869                 mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, sva);
2870                 if (mpte != NULL) {
2871                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2872                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2873                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2874                         mpte->wire_count = 0;
2875                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2876                 }
2877         }
2878 }
2879
2880 /*
2881  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2882  */
2883 static int
2884 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
2885     struct spglist *free)
2886 {
2887         pt_entry_t oldpte;
2888         vm_page_t m;
2889
2890         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2891         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2892         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2893         KASSERT(oldpte != 0,
2894             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
2895         if (oldpte & PG_W)
2896                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2897         /*
2898          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2899          * PG_G.
2900          */
2901         if (oldpte & PG_G)
2902                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2903         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2904         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2905                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2906                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2907                         vm_page_dirty(m);
2908                 if (oldpte & PG_A)
2909                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2910                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2911         }
2912         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2913 }
2914
2915 /*
2916  * Remove a single page from a process address space
2917  */
2918 static void
2919 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
2920 {
2921         pt_entry_t *pte;
2922
2923         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2924         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2925         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2926         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
2927                 return;
2928         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2929         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2930 }
2931
2932 /*
2933  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2934  *
2935  *      It is assumed that the start and end are properly
2936  *      rounded to the page size.
2937  */
2938 void
2939 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2940 {
2941         vm_offset_t pdnxt;
2942         pd_entry_t ptpaddr;
2943         pt_entry_t *pte;
2944         struct spglist free;
2945         int anyvalid;
2946
2947         /*
2948          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2949          */
2950         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2951                 return;
2952
2953         anyvalid = 0;
2954         SLIST_INIT(&free);
2955
2956         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2957         sched_pin();
2958         PMAP_LOCK(pmap);
2959
2960         /*
2961          * special handling of removing one page.  a very
2962          * common operation and easy to short circuit some
2963          * code.
2964          */
2965         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
2966             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2967                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
2968                 goto out;
2969         }
2970
2971         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2972                 u_int pdirindex;
2973
2974                 /*
2975                  * Calculate index for next page table.
2976                  */
2977                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2978                 if (pdnxt < sva)
2979                         pdnxt = eva;
2980                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2981                         break;
2982
2983                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2984                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2985
2986                 /*
2987                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2988                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2989                  */
2990                 if (ptpaddr == 0)
2991                         continue;
2992
2993                 /*
2994                  * Check for large page.
2995                  */
2996                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2997                         /*
2998                          * Are we removing the entire large page?  If not,
2999                          * demote the mapping and fall through.
3000                          */
3001                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3002                                 /*
3003                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3004                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
3005                                  */
3006                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
3007                                         anyvalid = 1;
3008                                 pmap_remove_pde(pmap,
3009                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
3010                                 continue;
3011                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
3012                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3013                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3014                                 continue;
3015                         }
3016                 }
3017
3018                 /*
3019                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3020                  * by the current page table page, or to the end of the
3021                  * range being removed.
3022                  */
3023                 if (pdnxt > eva)
3024                         pdnxt = eva;
3025
3026                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3027                     sva += PAGE_SIZE) {
3028                         if (*pte == 0)
3029                                 continue;
3030
3031                         /*
3032                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
3033                          * by pmap_remove_pte().
3034                          */
3035                         if ((*pte & PG_G) == 0)
3036                                 anyvalid = 1;
3037                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
3038                                 break;
3039                 }
3040         }
3041 out:
3042         sched_unpin();
3043         if (anyvalid)
3044                 pmap_invalidate_all(pmap);
3045         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3046         PMAP_UNLOCK(pmap);
3047         pmap_free_zero_pages(&free);
3048 }
3049
3050 /*
3051  *      Routine:        pmap_remove_all
3052  *      Function:
3053  *              Removes this physical page from
3054  *              all physical maps in which it resides.
3055  *              Reflects back modify bits to the pager.
3056  *
3057  *      Notes:
3058  *              Original versions of this routine were very
3059  *              inefficient because they iteratively called
3060  *              pmap_remove (slow...)
3061  */
3062
3063 void
3064 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3065 {
3066         struct md_page *pvh;
3067         pv_entry_t pv;
3068         pmap_t pmap;
3069         pt_entry_t *pte, tpte;
3070         pd_entry_t *pde;
3071         vm_offset_t va;
3072         struct spglist free;
3073
3074         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3075             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3076         SLIST_INIT(&free);
3077         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3078         sched_pin();
3079         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3080                 goto small_mappings;
3081         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3082         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3083                 va = pv->pv_va;
3084                 pmap = PV_PMAP(pv);
3085                 PMAP_LOCK(pmap);
3086                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3087                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3088                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3089         }
3090 small_mappings:
3091         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3092                 pmap = PV_PMAP(pv);
3093                 PMAP_LOCK(pmap);
3094                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3095                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3096                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3097                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3098                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3099                 tpte = pte_load_clear(pte);
3100                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3101                     pmap, pv->pv_va));
3102                 if (tpte & PG_W)
3103                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3104                 if (tpte & PG_A)
3105                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3106
3107                 /*
3108                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3109                  */
3110                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3111                         vm_page_dirty(m);
3112                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3113                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3114                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3115                 free_pv_entry(pmap, pv);
3116                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3117         }
3118         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3119         sched_unpin();
3120         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3121         pmap_free_zero_pages(&free);
3122 }
3123
3124 /*
3125  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3126  */
3127 static boolean_t
3128 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3129 {
3130         pd_entry_t newpde, oldpde;
3131         vm_offset_t eva, va;
3132         vm_page_t m;
3133         boolean_t anychanged;
3134
3135         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3136         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3137             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3138         anychanged = FALSE;
3139 retry:
3140         oldpde = newpde = *pde;
3141         if ((oldpde & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3142             (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3143                 eva = sva + NBPDR;
3144                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3145                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3146                         vm_page_dirty(m);
3147         }
3148         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3149                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3150 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3151         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3152                 newpde |= pg_nx;
3153 #endif
3154         if (newpde != oldpde) {
3155                 /*
3156                  * As an optimization to future operations on this PDE, clear
3157                  * PG_PROMOTED.  The impending invalidation will remove any
3158                  * lingering 4KB page mappings from the TLB.
3159                  */
3160                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde & ~PG_PROMOTED))
3161                         goto retry;
3162                 if ((oldpde & PG_G) != 0)
3163                         pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
3164                 else
3165                         anychanged = TRUE;
3166         }
3167         return (anychanged);
3168 }
3169
3170 /*
3171  *      Set the physical protection on the
3172  *      specified range of this map as requested.
3173  */
3174 void
3175 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3176 {
3177         vm_offset_t pdnxt;
3178         pd_entry_t ptpaddr;
3179         pt_entry_t *pte;
3180         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3181
3182         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
3183         if (prot == VM_PROT_NONE) {
3184                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3185                 return;
3186         }
3187
3188 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3189         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3190             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3191                 return;
3192 #else
3193         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3194                 return;
3195 #endif
3196
3197         if (pmap_is_current(pmap))
3198                 pv_lists_locked = FALSE;
3199         else {
3200                 pv_lists_locked = TRUE;
3201 resume:
3202                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3203                 sched_pin();
3204         }
3205         anychanged = FALSE;
3206
3207         PMAP_LOCK(pmap);
3208         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3209                 pt_entry_t obits, pbits;
3210                 u_int pdirindex;
3211
3212                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3213                 if (pdnxt < sva)
3214                         pdnxt = eva;
3215
3216                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3217                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3218
3219                 /*
3220                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3221                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3222                  */
3223                 if (ptpaddr == 0)
3224                         continue;
3225
3226                 /*
3227                  * Check for large page.
3228                  */
3229                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3230                         /*
3231                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3232                          * demote the mapping and fall through.
3233                          */
3234                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3235                                 /*
3236                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3237                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3238                                  */
3239                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3240                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3241                                         anychanged = TRUE;
3242                                 continue;
3243                         } else {
3244                                 if (!pv_lists_locked) {
3245                                         pv_lists_locked = TRUE;
3246                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3247                                                 if (anychanged)
3248                                                         pmap_invalidate_all(
3249                                                             pmap);
3250                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3251                                                 goto resume;
3252                                         }
3253                                         sched_pin();
3254                                 }
3255                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3256                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3257                                         /*
3258                                          * The large page mapping was
3259                                          * destroyed.
3260                                          */
3261                                         continue;
3262                                 }
3263                         }
3264                 }
3265
3266                 if (pdnxt > eva)
3267                         pdnxt = eva;
3268
3269                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3270                     sva += PAGE_SIZE) {
3271                         vm_page_t m;
3272
3273 retry:
3274                         /*
3275                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3276                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3277                          * significant 32 bits.
3278                          */
3279                         obits = pbits = *pte;
3280                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3281                                 continue;
3282
3283                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3284                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3285                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3286                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3287                                         vm_page_dirty(m);
3288                                 }
3289                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3290                         }
3291 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3292                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3293                                 pbits |= pg_nx;
3294 #endif
3295
3296                         if (pbits != obits) {
3297 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3298                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3299                                         goto retry;
3300 #else
3301                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3302                                     pbits))
3303                                         goto retry;
3304 #endif
3305                                 if (obits & PG_G)
3306                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3307                                 else
3308                                         anychanged = TRUE;
3309                         }
3310                 }
3311         }
3312         if (anychanged)
3313                 pmap_invalidate_all(pmap);
3314         if (pv_lists_locked) {
3315                 sched_unpin();
3316                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3317         }
3318         PMAP_UNLOCK(pmap);
3319 }
3320
3321 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3322 /*
3323  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3324  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3325  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3326  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3327  * mappings must have identical characteristics.
3328  *
3329  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3330  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3331  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3332  * pmap.
3333  */
3334 static void
3335 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3336 {
3337         pd_entry_t newpde;
3338         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3339         vm_offset_t oldpteva;
3340         vm_page_t mpte;
3341
3342         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3343
3344         /*
3345          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3346          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3347          * within a 2- or 4MB page.
3348          */
3349         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3350 setpde:
3351         newpde = *firstpte;
3352         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3353                 pmap_pde_p_failures++;
3354                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3355                     " in pmap %p", va, pmap);
3356                 return;
3357         }
3358         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3359                 pmap_pde_p_failures++;
3360                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3361                     " in pmap %p", va, pmap);
3362                 return;
3363         }
3364         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3365                 /*
3366                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3367                  * a TLB invalidation.
3368                  */
3369                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3370                     ~PG_RW))  
3371                         goto setpde;
3372                 newpde &= ~PG_RW;
3373         }
3374
3375         /* 
3376          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3377          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3378          * characteristics to the first PTE.
3379          */
3380         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3381         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3382 setpte:
3383                 oldpte = *pte;
3384                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3385                         pmap_pde_p_failures++;
3386                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3387                             " in pmap %p", va, pmap);
3388                         return;
3389                 }
3390                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3391                         /*
3392                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3393                          * without a TLB invalidation.
3394                          */
3395                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3396                             oldpte & ~PG_RW))
3397                                 goto setpte;
3398                         oldpte &= ~PG_RW;
3399                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3400                             (va & ~PDRMASK);
3401                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3402                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3403                 }
3404                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3405                         pmap_pde_p_failures++;
3406                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3407                             " in pmap %p", va, pmap);
3408                         return;
3409                 }
3410                 pa -= PAGE_SIZE;
3411         }
3412
3413         /*
3414          * Save the page table page in its current state until the PDE
3415          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3416          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3417          */
3418         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3419         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3420             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3421             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3422         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3423             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3424         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
3425                 pmap_pde_p_failures++;
3426                 CTR2(KTR_PMAP,
3427                     "pmap_promote_pde: failure for va %#x in pmap %p", va,
3428                     pmap);
3429                 return;
3430         }
3431
3432         /*
3433          * Promote the pv entries.
3434          */
3435         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3436                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3437
3438         /*
3439          * Propagate the PAT index to its proper position.
3440          */
3441         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3442                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3443
3444         /*
3445          * Map the superpage.
3446          */
3447         if (workaround_erratum383)
3448                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3449         else if (pmap == kernel_pmap)
3450                 pmap_kenter_pde(va, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3451         else
3452                 pde_store(pde, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3453
3454         pmap_pde_promotions++;
3455         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3456             " in pmap %p", va, pmap);
3457 }
3458 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
3459
3460 /*
3461  *      Insert the given physical page (p) at
3462  *      the specified virtual address (v) in the
3463  *      target physical map with the protection requested.
3464  *
3465  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3466  *      that the related pte can not be reclaimed.
3467  *
3468  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3469  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3470  *      insert this page into the given map NOW.
3471  */
3472 int
3473 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3474     u_int flags, int8_t psind)
3475 {
3476         pd_entry_t *pde;
3477         pt_entry_t *pte;
3478         pt_entry_t newpte, origpte;
3479         pv_entry_t pv;
3480         vm_paddr_t opa, pa;
3481         vm_page_t mpte, om;
3482         boolean_t invlva, wired;
3483
3484         va = trunc_page(va);
3485         mpte = NULL;
3486         wired = (flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0;
3487
3488         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
3489         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
3490             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)",
3491             va));
3492         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3493                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3494
3495         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3496         PMAP_LOCK(pmap);
3497         sched_pin();
3498
3499         pde = pmap_pde(pmap, va);
3500         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3501                 /*
3502                  * va is for UVA.
3503                  * In the case that a page table page is not resident,
3504                  * we are creating it here.  pmap_allocpte() handles
3505                  * demotion.
3506                  */
3507                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
3508                 if (mpte == NULL) {
3509                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3510                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
3511                         sched_unpin();
3512                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3513                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3514                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3515                 }
3516         } else {
3517                 /*
3518                  * va is for KVA, so pmap_demote_pde() will never fail
3519                  * to install a page table page.  PG_V is also
3520                  * asserted by pmap_demote_pde().
3521                  */
3522                 KASSERT(pde != NULL && (*pde & PG_V) != 0,
3523                     ("KVA %#x invalid pde pdir %#jx", va,
3524                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]));
3525                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
3526                         pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3527         }
3528         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3529
3530         /*
3531          * Page Directory table entry is not valid, which should not
3532          * happen.  We should have either allocated the page table
3533          * page or demoted the existing mapping above.
3534          */
3535         if (pte == NULL) {
3536                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3537                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3538         }
3539
3540         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3541         om = NULL;
3542         origpte = *pte;
3543         opa = origpte & PG_FRAME;
3544
3545         /*
3546          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3547          */
3548         if (origpte && (opa == pa)) {
3549                 /*
3550                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3551                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3552                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3553                  * the PT page will be also.
3554                  */
3555                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
3556                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3557                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
3558                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3559
3560                 /*
3561                  * Remove extra pte reference
3562                  */
3563                 if (mpte)
3564                         mpte->wire_count--;
3565
3566                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3567                         om = m;
3568                         pa |= PG_MANAGED;
3569                 }
3570                 goto validate;
3571         } 
3572
3573         pv = NULL;
3574
3575         /*
3576          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3577          * handle validating new mapping.
3578          */
3579         if (opa) {
3580                 if (origpte & PG_W)
3581                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3582                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3583                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3584                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3585                 }
3586                 if (mpte != NULL) {
3587                         mpte->wire_count--;
3588                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3589                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3590                              " va: 0x%x", va));
3591                 }
3592         } else
3593                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3594
3595         /*
3596          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3597          */
3598         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3599                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3600                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3601                 if (pv == NULL)
3602                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3603                 pv->pv_va = va;
3604                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3605                 pa |= PG_MANAGED;
3606         } else if (pv != NULL)
3607                 free_pv_entry(pmap, pv);
3608
3609         /*
3610          * Increment counters
3611          */
3612         if (wired)
3613                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3614
3615 validate:
3616         /*
3617          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3618          */
3619         newpte = (pt_entry_t)(pa | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0) | PG_V);
3620         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
3621                 newpte |= PG_RW;
3622                 if ((newpte & PG_MANAGED) != 0)
3623                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3624         }
3625 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3626         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3627                 newpte |= pg_nx;
3628 #endif
3629         if (wired)
3630                 newpte |= PG_W;
3631         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3632                 newpte |= PG_U;
3633         if (pmap == kernel_pmap)
3634                 newpte |= pgeflag;
3635
3636         /*
3637          * if the mapping or permission bits are different, we need
3638          * to update the pte.
3639          */
3640         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
3641                 newpte |= PG_A;
3642                 if ((flags & VM_PROT_WRITE) != 0)
3643                         newpte |= PG_M;
3644                 if (origpte & PG_V) {
3645                         invlva = FALSE;
3646                         origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3647                         if (origpte & PG_A) {
3648                                 if (origpte & PG_MANAGED)
3649                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3650                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
3651                                         invlva = TRUE;
3652 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3653                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
3654                                     (newpte & PG_NX) != 0)
3655                                         invlva = TRUE;
3656 #endif
3657                         }
3658                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3659                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3660                                         vm_page_dirty(om);
3661                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3662                                         invlva = TRUE;
3663                         }
3664                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3665                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3666                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3667                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3668                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3669                         if (invlva)
3670                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3671                 } else
3672                         pte_store(pte, newpte);
3673         }
3674
3675 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3676         /*
3677          * If both the page table page and the reservation are fully
3678          * populated, then attempt promotion.
3679          */
3680         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3681             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3682             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3683                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3684 #endif
3685
3686         sched_unpin();
3687         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3688         PMAP_UNLOCK(pmap);
3689         return (KERN_SUCCESS);
3690 }
3691
3692 /*
3693  * Tries to create a 2- or 4MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
3694  * FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
3695  * blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
3696  * (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry. 
3697  */
3698 static boolean_t
3699 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3700 {
3701         pd_entry_t *pde, newpde;
3702
3703         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3704         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3705         pde = pmap_pde(pmap, va);
3706         if (*pde != 0) {
3707                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3708                     " in pmap %p", va, pmap);
3709                 return (FALSE);
3710         }
3711         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3712             PG_PS | PG_V;
3713         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3714                 newpde |= PG_MANAGED;
3715
3716                 /*
3717                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3718                  */
3719                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
3720                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3721                             " in pmap %p", va, pmap);
3722                         return (FALSE);
3723                 }
3724         }
3725 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3726         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3727                 newpde |= pg_nx;
3728 #endif
3729         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3730                 newpde |= PG_U;
3731
3732         /*
3733          * Increment counters.
3734          */
3735         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3736
3737         /*
3738          * Map the superpage.  (This is not a promoted mapping; there will not
3739          * be any lingering 4KB page mappings in the TLB.)
3740          */
3741         pde_store(pde, newpde);
3742
3743         pmap_pde_mappings++;
3744         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3745             " in pmap %p", va, pmap);
3746         return (TRUE);
3747 }
3748
3749 /*
3750  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3751  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3752  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3753  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3754  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3755  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3756  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3757  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3758  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3759  * corresponding offset from m_start are mapped.
3760  */
3761 void
3762 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3763     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3764 {
3765         vm_offset_t va;
3766         vm_page_t m, mpte;
3767         vm_pindex_t diff, psize;
3768
3769         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
3770
3771         psize = atop(end - start);
3772         mpte = NULL;
3773         m = m_start;
3774         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3775         PMAP_LOCK(pmap);
3776         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3777                 va = start + ptoa(diff);
3778                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3779                     m->psind == 1 && pg_ps_enabled &&
3780                     pmap_enter_pde(pmap, va, m, prot))
3781                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3782                 else
3783                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3784                             mpte);
3785                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3786         }
3787         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3788         PMAP_UNLOCK(pmap);
3789 }
3790
3791 /*
3792  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3793  * 1. Current pmap & pmap exists.
3794  * 2. Not wired.
3795  * 3. Read access.
3796  * 4. No page table pages.
3797  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3798  */
3799
3800 void
3801 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3802 {
3803
3804         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3805         PMAP_LOCK(pmap);
3806         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
3807         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3808         PMAP_UNLOCK(pmap);
3809 }
3810
3811 static vm_page_t
3812 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3813     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
3814 {
3815         pt_entry_t *pte;
3816         vm_paddr_t pa;
3817         struct spglist free;
3818
3819         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3820             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
3821             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3822         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3823         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3824
3825         /*
3826          * In the case that a page table page is not
3827          * resident, we are creating it here.
3828          */
3829         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3830                 u_int ptepindex;
3831                 pd_entry_t ptepa;
3832
3833                 /*
3834                  * Calculate pagetable page index
3835                  */
3836                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
3837                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
3838                         mpte->wire_count++;
3839                 } else {
3840                         /*
3841                          * Get the page directory entry
3842                          */
3843                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
3844
3845                         /*
3846                          * If the page table page is mapped, we just increment
3847                          * the hold count, and activate it.
3848                          */
3849                         if (ptepa) {
3850                                 if (ptepa & PG_PS)
3851                                         return (NULL);
3852                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
3853                                 mpte->wire_count++;
3854                         } else {
3855                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3856                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
3857                                 if (mpte == NULL)
3858                                         return (mpte);
3859                         }
3860                 }
3861         } else {
3862                 mpte = NULL;
3863         }
3864
3865         /*
3866          * This call to vtopte makes the assumption that we are
3867          * entering the page into the current pmap.  In order to support
3868          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
3869          * But that isn't as quick as vtopte.
3870          */
3871         pte = vtopte(va);
3872         if (*pte) {
3873                 if (mpte != NULL) {
3874                         mpte->wire_count--;
3875                         mpte = NULL;
3876                 }
3877                 return (mpte);
3878         }
3879
3880         /*
3881          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3882          */
3883         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3884             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3885                 if (mpte != NULL) {
3886                         SLIST_INIT(&free);
3887                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
3888                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3889                                 pmap_free_zero_pages(&free);
3890                         }
3891                         
3892                         mpte = NULL;
3893                 }
3894                 return (mpte);
3895         }
3896
3897         /*
3898          * Increment counters
3899          */
3900         pmap->pm_stats.resident_count++;
3901
3902         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3903 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3904         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3905                 pa |= pg_nx;
3906 #endif
3907
3908         /*
3909          * Now validate mapping with RO protection
3910          */
3911         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3912                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3913         else
3914                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3915         return (mpte);
3916 }
3917
3918 /*
3919  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3920  * to be used for panic dumps.
3921  */
3922 void *
3923 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3924 {
3925         vm_offset_t va;
3926
3927         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3928         pmap_kenter(va, pa);
3929         invlpg(va);
3930         return ((void *)crashdumpmap);
3931 }
3932
3933 /*
3934  * This code maps large physical mmap regions into the
3935  * processor address space.  Note that some shortcuts
3936  * are taken, but the code works.
3937  */
3938 void
3939 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3940     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3941 {
3942         pd_entry_t *pde;
3943         vm_paddr_t pa, ptepa;
3944         vm_page_t p;
3945         int pat_mode;
3946
3947         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3948         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3949             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3950         if (pseflag && 
3951             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
3952                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
3953                         return;
3954                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3955                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3956                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3957                 pat_mode = p->md.pat_mode;
3958
3959                 /*
3960                  * Abort the mapping if the first page is not physically
3961                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
3962                  */
3963                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3964                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3965                         return;
3966
3967                 /*
3968                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
3969                  * the pages are not physically contiguous or have differing
3970                  * memory attributes.
3971                  */
3972                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3973                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
3974                     pa += PAGE_SIZE) {
3975                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3976                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3977                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
3978                             pat_mode != p->md.pat_mode)
3979                                 return;
3980                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3981                 }
3982
3983                 /*
3984                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
3985                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
3986                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
3987                  */
3988                 PMAP_LOCK(pmap);
3989                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
3990                     size; pa += NBPDR) {
3991                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3992                         if (*pde == 0) {
3993                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
3994                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
3995                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
3996                                     PAGE_SIZE;
3997                                 pmap_pde_mappings++;
3998                         }
3999                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
4000                         addr += NBPDR;
4001                 }
4002                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4003         }
4004 }
4005
4006 /*
4007  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
4008  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
4009  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
4010  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
4011  *
4012  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
4013  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
4014  */
4015 void
4016 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4017 {
4018         vm_offset_t pdnxt;
4019         pd_entry_t *pde;
4020         pt_entry_t *pte;
4021         boolean_t pv_lists_locked;
4022
4023         if (pmap_is_current(pmap))
4024                 pv_lists_locked = FALSE;
4025         else {
4026                 pv_lists_locked = TRUE;
4027 resume:
4028                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4029                 sched_pin();
4030         }
4031         PMAP_LOCK(pmap);
4032         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4033                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4034                 if (pdnxt < sva)
4035                         pdnxt = eva;
4036                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4037                 if ((*pde & PG_V) == 0)
4038                         continue;
4039                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
4040                         if ((*pde & PG_W) == 0)
4041                                 panic("pmap_unwire: pde %#jx is missing PG_W",
4042                                     (uintmax_t)*pde);
4043
4044                         /*
4045                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
4046                          * demote the mapping and fall through.
4047                          */
4048                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
4049                                 /*
4050                                  * Regardless of whether a pde (or pte) is 32
4051                                  * or 64 bits in size, PG_W is among the least
4052                                  * significant 32 bits.
4053                                  */
4054                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_W);
4055                                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR /
4056                                     PAGE_SIZE;
4057                                 continue;
4058                         } else {
4059                                 if (!pv_lists_locked) {
4060                                         pv_lists_locked = TRUE;
4061                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4062                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4063                                                 /* Repeat sva. */
4064                                                 goto resume;
4065                                         }
4066                                         sched_pin();
4067                                 }
4068                                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva))
4069                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
4070                         }
4071                 }
4072                 if (pdnxt > eva)
4073                         pdnxt = eva;
4074                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4075                     sva += PAGE_SIZE) {
4076                         if ((*pte & PG_V) == 0)
4077                                 continue;
4078                         if ((*pte & PG_W) == 0)
4079                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
4080                                     (uintmax_t)*pte);
4081
4082                         /*
4083                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
4084                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
4085                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
4086                          *
4087                          * PG_W is among the least significant 32 bits.
4088                          */
4089                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_W);
4090                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4091                 }
4092         }
4093         if (pv_lists_locked) {
4094                 sched_unpin();
4095                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4096         }
4097         PMAP_UNLOCK(pmap);
4098 }
4099
4100
4101 /*
4102  *      Copy the range specified by src_addr/len
4103  *      from the source map to the range dst_addr/len
4104  *      in the destination map.
4105  *
4106  *      This routine is only advisory and need not do anything.
4107  */
4108
4109 void
4110 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
4111     vm_offset_t src_addr)
4112 {
4113         struct spglist free;
4114         vm_offset_t addr;
4115         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
4116         vm_offset_t pdnxt;
4117
4118         if (dst_addr != src_addr)
4119                 return;
4120
4121         if (!pmap_is_current(src_pmap))
4122                 return;
4123
4124         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4125         if (dst_pmap < src_pmap) {
4126                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4127                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4128         } else {
4129                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4130                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4131         }
4132         sched_pin();
4133         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4134                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
4135                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4136                 pd_entry_t srcptepaddr;
4137                 u_int ptepindex;
4138
4139                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
4140                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
4141
4142                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4143                 if (pdnxt < addr)
4144                         pdnxt = end_addr;
4145                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4146
4147                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4148                 if (srcptepaddr == 0)
4149                         continue;
4150                         
4151                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4152                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4153                                 continue;
4154                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4155                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4156                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr &
4157                             PG_PS_FRAME))) {
4158                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4159                                     ~PG_W;
4160                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4161                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4162                                 pmap_pde_mappings++;
4163                         }
4164                         continue;
4165                 }
4166
4167                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4168                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4169                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4170
4171                 if (pdnxt > end_addr)
4172                         pdnxt = end_addr;
4173
4174                 src_pte = vtopte(addr);
4175                 while (addr < pdnxt) {
4176                         pt_entry_t ptetemp;
4177                         ptetemp = *src_pte;
4178                         /*
4179                          * we only virtual copy managed pages
4180                          */
4181                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4182                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4183                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4184                                 if (dstmpte == NULL)
4185                                         goto out;
4186                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4187                                 if (*dst_pte == 0 &&
4188                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4189                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4190                                         /*
4191                                          * Clear the wired, modified, and
4192                                          * accessed (referenced) bits
4193                                          * during the copy.
4194                                          */
4195                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4196                                             PG_A);
4197                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4198                                 } else {
4199                                         SLIST_INIT(&free);
4200                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4201                                             &free)) {
4202                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
4203                                                     addr);
4204                                                 pmap_free_zero_pages(&free);
4205                                         }
4206                                         goto out;
4207                                 }
4208                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4209                                         break;
4210                         }
4211                         addr += PAGE_SIZE;
4212                         src_pte++;
4213                 }
4214         }
4215 out:
4216         sched_unpin();
4217         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4218         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4219         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4220 }       
4221
4222 /*
4223  * Zero 1 page of virtual memory mapped from a hardware page by the caller.
4224  */
4225 static __inline void
4226 pagezero(void *page)
4227 {
4228 #if defined(I686_CPU)
4229         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4230                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4231                         sse2_pagezero(page);
4232                 else
4233                         i686_pagezero(page);
4234         } else
4235 #endif
4236                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4237 }
4238
4239 /*
4240  * Zero the specified hardware page.
4241  */
4242 void
4243 pmap_zero_page(vm_page_t m)
4244 {
4245         pt_entry_t *cmap_pte2;
4246         struct pcpu *pc;
4247
4248         sched_pin();
4249         pc = get_pcpu();
4250         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4251         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4252         if (*cmap_pte2)
4253                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4254         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4255             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4256         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4257         pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4258         *cmap_pte2 = 0;
4259
4260         /*
4261          * Unpin the thread before releasing the lock.  Otherwise the thread
4262          * could be rescheduled while still bound to the current CPU, only
4263          * to unpin itself immediately upon resuming execution.
4264          */
4265         sched_unpin();
4266         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4267 }
4268
4269 /*
4270  * Zero an an area within a single hardware page.  off and size must not
4271  * cover an area beyond a single hardware page.
4272  */
4273 void
4274 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4275 {
4276         pt_entry_t *cmap_pte2;
4277         struct pcpu *pc;
4278
4279         sched_pin();
4280         pc = get_pcpu();
4281         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4282         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4283         if (*cmap_pte2)
4284                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4285         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4286             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4287         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4288         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4289                 pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4290         else
4291                 bzero(pc->pc_cmap_addr2 + off, size);
4292         *cmap_pte2 = 0;
4293         sched_unpin();
4294         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4295 }
4296
4297 /*
4298  * Copy 1 specified hardware page to another.
4299  */
4300 void
4301 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4302 {
4303         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4304         struct pcpu *pc;
4305
4306         sched_pin();
4307         pc = get_pcpu();
4308         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4309         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4310         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4311         if (*cmap_pte1)
4312                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4313         if (*cmap_pte2)
4314                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4315         *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4316             pmap_cache_bits(src->md.pat_mode, 0);
4317         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4318         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4319             pmap_cache_bits(dst->md.pat_mode, 0);
4320         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4321         bcopy(pc->pc_cmap_addr1, pc->pc_cmap_addr2, PAGE_SIZE);
4322         *cmap_pte1 = 0;
4323         *cmap_pte2 = 0;
4324         sched_unpin();
4325         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4326 }
4327
4328 int unmapped_buf_allowed = 1;
4329
4330 void
4331 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
4332     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4333 {
4334         vm_page_t a_pg, b_pg;
4335         char *a_cp, *b_cp;
4336         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4337         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4338         struct pcpu *pc;
4339         int cnt;
4340
4341         sched_pin();
4342         pc = get_pcpu();
4343         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4344         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4345         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4346         if (*cmap_pte1 != 0)
4347                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4348         if (*cmap_pte2 != 0)
4349                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4350         while (xfersize > 0) {
4351                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4352                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4353                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4354                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4355                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4356                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4357                 *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4358                     pmap_cache_bits(a_pg->md.pat_mode, 0);
4359                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4360                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4361                     PG_M | pmap_cache_bits(b_pg->md.pat_mode, 0);
4362                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4363                 a_cp = pc->pc_cmap_addr1 + a_pg_offset;
4364                 b_cp = pc->pc_cmap_addr2 + b_pg_offset;
4365                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4366                 a_offset += cnt;
4367                 b_offset += cnt;
4368                 xfersize -= cnt;
4369         }
4370         *cmap_pte1 = 0;
4371         *cmap_pte2 = 0;
4372         sched_unpin();
4373         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4374 }
4375
4376 /*
4377  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4378  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4379  * be changed upwards or downwards in the future; it
4380  * is only necessary that true be returned for a small
4381  * subset of pmaps for proper page aging.
4382  */
4383 boolean_t
4384 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4385 {
4386         struct md_page *pvh;
4387         pv_entry_t pv;
4388         int loops = 0;
4389         boolean_t rv;
4390
4391         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4392             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4393         rv = FALSE;
4394         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4395         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4396                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4397                         rv = TRUE;
4398                         break;
4399                 }
4400                 loops++;
4401                 if (loops >= 16)
4402                         break;
4403         }
4404         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4405                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4406                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4407                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4408                                 rv = TRUE;
4409                                 break;
4410                         }
4411                         loops++;
4412                         if (loops >= 16)
4413                                 break;
4414                 }
4415         }
4416         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4417         return (rv);
4418 }
4419
4420 /*
4421  *      pmap_page_wired_mappings:
4422  *
4423  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4424  *      that are wired.
4425  */
4426 int
4427 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4428 {
4429         int count;
4430
4431         count = 0;
4432         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4433                 return (count);
4434         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4435         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4436         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4437             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4438                 count);
4439         }
4440         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4441         return (count);
4442 }
4443
4444 /*
4445  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4446  *
4447  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4448  */
4449 static int
4450 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4451 {
4452         pmap_t pmap;
4453         pt_entry_t *pte;
4454         pv_entry_t pv;
4455
4456         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4457         sched_pin();
4458         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4459                 pmap = PV_PMAP(pv);
4460                 PMAP_LOCK(pmap);
4461                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4462                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4463                         count++;
4464                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4465         }
4466         sched_unpin();
4467         return (count);
4468 }
4469
4470 /*
4471  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4472  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4473  */
4474 boolean_t
4475 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4476 {
4477         boolean_t rv;
4478
4479         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4480                 return (FALSE);
4481         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4482         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4483             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4484             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4485         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4486         return (rv);
4487 }
4488
4489 /*
4490  * Remove all pages from specified address space
4491  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4492  * is special cased for current process only, but
4493  * can have the more generic (and slightly slower)
4494  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4495  * in the case of running down an entire address space.
4496  */
4497 void
4498 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4499 {
4500         pt_entry_t *pte, tpte;
4501         vm_page_t m, mpte, mt;
4502         pv_entry_t pv;
4503         struct md_page *pvh;
4504         struct pv_chunk *pc, *npc;
4505         struct spglist free;
4506         int field, idx;
4507         int32_t bit;
4508         uint32_t inuse, bitmask;
4509         int allfree;
4510
4511         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4512                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4513                 return;
4514         }
4515         SLIST_INIT(&free);
4516         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4517         PMAP_LOCK(pmap);
4518         sched_pin();
4519         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4520                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4521                     pc->pc_pmap));
4522                 allfree = 1;
4523                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4524                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4525                         while (inuse != 0) {
4526                                 bit = bsfl(inuse);
4527                                 bitmask = 1UL << bit;
4528                                 idx = field * 32 + bit;
4529                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4530                                 inuse &= ~bitmask;
4531
4532                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4533                                 tpte = *pte;
4534                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4535                                         pte = vtopte(pv->pv_va);
4536                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4537                                 }
4538
4539                                 if (tpte == 0) {
4540                                         printf(
4541                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4542                                             pte, pv->pv_va);
4543                                         panic("bad pte");
4544                                 }
4545
4546 /*
4547  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4548  */
4549                                 if (tpte & PG_W) {
4550                                         allfree = 0;
4551                                         continue;
4552                                 }
4553
4554                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4555                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4556                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4557                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4558                                     (uintmax_t)tpte));
4559
4560                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4561                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4562                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4563                                     (uintmax_t)tpte));
4564
4565                                 pte_clear(pte);
4566
4567                                 /*
4568                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4569                                  */
4570                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4571                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4572                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4573                                                         vm_page_dirty(mt);
4574                                         } else
4575                                                 vm_page_dirty(m);
4576                                 }
4577
4578                                 /* Mark free */
4579                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4580                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4581                                 pv_entry_count--;
4582                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4583                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4584                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4585                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4586                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4587                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4588                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4589                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4590                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4591                                         }
4592                                         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4593                                         if (mpte != NULL) {
4594                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4595                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4596                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4597                                                 mpte->wire_count = 0;
4598                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4599                                         }
4600                                 } else {
4601                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4602                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4603                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4604                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4605                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4606                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4607                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4608                                         }
4609                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4610                                 }
4611                         }
4612                 }
4613                 if (allfree) {
4614                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4615                         free_pv_chunk(pc);
4616                 }
4617         }
4618         sched_unpin();
4619         pmap_invalidate_all(pmap);
4620         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4621         PMAP_UNLOCK(pmap);
4622         pmap_free_zero_pages(&free);
4623 }
4624
4625 /*
4626  *      pmap_is_modified:
4627  *
4628  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4629  *      in any physical maps.
4630  */
4631 boolean_t
4632 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4633 {
4634         boolean_t rv;
4635
4636         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4637             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4638
4639         /*
4640          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4641          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4642          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4643          */
4644         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4645         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4646                 return (FALSE);
4647         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4648         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4649             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4650             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4651         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4652         return (rv);
4653 }
4654
4655 /*
4656  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4657  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4658  * mappings are supported.
4659  */
4660 static boolean_t
4661 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4662 {
4663         pv_entry_t pv;
4664         pt_entry_t *pte;
4665         pmap_t pmap;
4666         boolean_t rv;
4667
4668         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4669         rv = FALSE;
4670         sched_pin();
4671         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4672                 pmap = PV_PMAP(pv);
4673                 PMAP_LOCK(pmap);
4674                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4675                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4676                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4677                 if (rv)
4678                         break;
4679         }
4680         sched_unpin();
4681         return (rv);
4682 }
4683
4684 /*
4685  *      pmap_is_prefaultable:
4686  *
4687  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4688  *      for prefault.
4689  */
4690 boolean_t
4691 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4692 {
4693         pd_entry_t *pde;
4694         pt_entry_t *pte;
4695         boolean_t rv;
4696
4697         rv = FALSE;
4698         PMAP_LOCK(pmap);
4699         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4700         if (*pde != 0 && (*pde & PG_PS) == 0) {
4701                 pte = vtopte(addr);
4702                 rv = *pte == 0;
4703         }
4704         PMAP_UNLOCK(pmap);
4705         return (rv);
4706 }
4707
4708 /*
4709  *      pmap_is_referenced:
4710  *
4711  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4712  *      in any physical maps.
4713  */
4714 boolean_t
4715 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
4716 {
4717         boolean_t rv;
4718
4719         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4720             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4721         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4722         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4723             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4724             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4725         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4726         return (rv);
4727 }
4728
4729 /*
4730  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4731  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
4732  */
4733 static boolean_t
4734 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
4735 {
4736         pv_entry_t pv;
4737         pt_entry_t *pte;
4738         pmap_t pmap;
4739         boolean_t rv;
4740
4741         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4742         rv = FALSE;
4743         sched_pin();
4744         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4745                 pmap = PV_PMAP(pv);
4746                 PMAP_LOCK(pmap);
4747                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4748                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
4749                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4750                 if (rv)
4751                         break;
4752         }
4753         sched_unpin();
4754         return (rv);
4755 }
4756
4757 /*
4758  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4759  */
4760 void
4761 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4762 {
4763         struct md_page *pvh;
4764         pv_entry_t next_pv, pv;
4765         pmap_t pmap;
4766         pd_entry_t *pde;
4767         pt_entry_t oldpte, *pte;
4768         vm_offset_t va;
4769
4770         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4771             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
4772
4773         /*
4774          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4775          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
4776          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
4777          */
4778         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4779         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4780                 return;
4781         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4782         sched_pin();
4783         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4784                 goto small_mappings;
4785         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4786         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4787                 va = pv->pv_va;
4788                 pmap = PV_PMAP(pv);
4789                 PMAP_LOCK(pmap);
4790                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4791                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4792                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4793                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4794         }
4795 small_mappings:
4796         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4797                 pmap = PV_PMAP(pv);
4798                 PMAP_LOCK(pmap);
4799                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4800                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
4801                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4802                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4803 retry:
4804                 oldpte = *pte;
4805                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
4806                         /*
4807                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4808                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4809                          * significant 32 bits.
4810                          */
4811                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
4812                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
4813                                 goto retry;
4814                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
4815                                 vm_page_dirty(m);
4816                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4817                 }
4818                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4819         }
4820         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4821         sched_unpin();
4822         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4823 }
4824
4825 /*
4826  *      pmap_ts_referenced:
4827  *
4828  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4829  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4830  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4831  *      reference bits set.
4832  *
4833  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
4834  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
4835  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
4836  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
4837  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
4838  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
4839  *      to pmap_is_modified().
4840  */
4841 int
4842 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4843 {
4844         struct md_page *pvh;
4845         pv_entry_t pv, pvf;
4846         pmap_t pmap;
4847         pd_entry_t *pde;
4848         pt_entry_t *pte;
4849         vm_paddr_t pa;
4850         int rtval = 0;
4851
4852         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4853             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
4854         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4855         pvh = pa_to_pvh(pa);
4856         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4857         sched_pin();
4858         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4859             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
4860                 goto small_mappings;
4861         pv = pvf;
4862         do {
4863                 pmap = PV_PMAP(pv);
4864                 PMAP_LOCK(pmap);
4865                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4866                 if ((*pde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4867                         /*
4868                          * Although "*pde" is mapping a 2/4MB page, because
4869                          * this function is called at a 4KB page granularity,
4870                          * we only update the 4KB page under test.
4871                          */
4872                         vm_page_dirty(m);
4873                 }
4874                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
4875                         /*
4876                          * Since this reference bit is shared by either 1024
4877                          * or 512 4KB pages, it should not be cleared every
4878                          * time it is tested.  Apply a simple "hash" function
4879                          * on the physical page number, the virtual superpage
4880                          * number, and the pmap address to select one 4KB page
4881                          * out of the 1024 or 512 on which testing the
4882                          * reference bit will result in clearing that bit.
4883                          * This function is designed to avoid the selection of
4884                          * the same 4KB page for every 2- or 4MB page mapping.
4885                          *
4886                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
4887                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
4888                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
4889                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
4890                          * since the superpage is wired, the current state of
4891                          * its reference bit won't affect page replacement.
4892                          */
4893                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
4894                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
4895                             (*pde & PG_W) == 0) {
4896                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_A);
4897                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4898                         }
4899                         rtval++;
4900                 }
4901                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4902                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4903                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4904                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4905                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4906                 }
4907                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
4908                         goto out;
4909         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
4910 small_mappings:
4911         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
4912                 goto out;
4913         pv = pvf;
4914         do {
4915                 pmap = PV_PMAP(pv);
4916                 PMAP_LOCK(pmap);
4917                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4918                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
4919                     ("pmap_ts_referenced: found a 4mpage in page %p's pv list",
4920                     m));
4921                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4922                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
4923                         vm_page_dirty(m);
4924                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
4925                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4926                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4927                         rtval++;
4928                 }
4929                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4930                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4931                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4932                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4933                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4934                 }
4935         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
4936             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
4937 out:
4938         sched_unpin();
4939         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4940         return (rtval);
4941 }
4942
4943 /*
4944  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
4945  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
4946  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
4947  */
4948 void
4949 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
4950 {
4951         pd_entry_t oldpde, *pde;
4952         pt_entry_t *pte;
4953         vm_offset_t va, pdnxt;
4954         vm_page_t m;
4955         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
4956
4957         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
4958                 return;
4959         if (pmap_is_current(pmap))
4960                 pv_lists_locked = FALSE;
4961         else {
4962                 pv_lists_locked = TRUE;
4963 resume:
4964                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4965                 sched_pin();
4966         }
4967         anychanged = FALSE;
4968         PMAP_LOCK(pmap);
4969         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4970                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4971                 if (pdnxt < sva)
4972                         pdnxt = eva;
4973                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4974                 oldpde = *pde;
4975                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
4976                         continue;
4977                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
4978                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
4979                                 continue;
4980                         if (!pv_lists_locked) {
4981                                 pv_lists_locked = TRUE;
4982                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4983                                         if (anychanged)
4984                                                 pmap_invalidate_all(pmap);
4985                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4986                                         goto resume;
4987                                 }
4988                                 sched_pin();
4989                         }
4990                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
4991                                 /*
4992                                  * The large page mapping was destroyed.
4993                                  */
4994                                 continue;
4995                         }
4996
4997                         /*
4998                          * Unless the page mappings are wired, remove the
4999                          * mapping to a single page so that a subsequent
5000                          * access may repromote.  Since the underlying page
5001                          * table page is fully populated, this removal never
5002                          * frees a page table page.
5003                          */
5004                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5005                                 pte = pmap_pte_quick(pmap, sva);
5006                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
5007                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
5008                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, NULL);
5009                                 anychanged = TRUE;
5010                         }
5011                 }
5012                 if (pdnxt > eva)
5013                         pdnxt = eva;
5014                 va = pdnxt;
5015                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
5016                     sva += PAGE_SIZE) {
5017                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED | PG_V))
5018                                 goto maybe_invlrng;
5019                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5020                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
5021                                         /*
5022                                          * Future calls to pmap_is_modified()
5023                                          * can be avoided by making the page
5024                                          * dirty now.
5025                                          */
5026                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
5027                                         vm_page_dirty(m);
5028                                 }
5029                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M | PG_A);
5030                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
5031                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5032                         else
5033                                 goto maybe_invlrng;
5034                         if ((*pte & PG_G) != 0) {
5035                                 if (va == pdnxt)
5036                                         va = sva;
5037                         } else
5038                                 anychanged = TRUE;
5039                         continue;
5040 maybe_invlrng:
5041                         if (va != pdnxt) {
5042                                 pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5043                                 va = pdnxt;
5044                         }
5045                 }
5046                 if (va != pdnxt)
5047                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5048         }
5049         if (anychanged)
5050                 pmap_invalidate_all(pmap);
5051         if (pv_lists_locked) {
5052                 sched_unpin();
5053                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5054         }
5055         PMAP_UNLOCK(pmap);
5056 }
5057
5058 /*
5059  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5060  */
5061 void
5062 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5063 {
5064         struct md_page *pvh;
5065         pv_entry_t next_pv, pv;
5066         pmap_t pmap;
5067         pd_entry_t oldpde, *pde;
5068         pt_entry_t oldpte, *pte;
5069         vm_offset_t va;
5070
5071         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5072             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
5073         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5074         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5075             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
5076
5077         /*
5078          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
5079          * If the object containing the page is locked and the page is not
5080          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
5081          */
5082         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5083                 return;
5084         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5085         sched_pin();
5086         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5087                 goto small_mappings;
5088         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5089         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5090                 va = pv->pv_va;
5091                 pmap = PV_PMAP(pv);
5092                 PMAP_LOCK(pmap);
5093                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5094                 oldpde = *pde;
5095                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
5096                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
5097                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5098                                         /*
5099                                          * Write protect the mapping to a
5100                                          * single page so that a subsequent
5101                                          * write access may repromote.
5102                                          */
5103                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
5104                                             PG_PS_FRAME);
5105                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
5106                                         oldpte = *pte;
5107                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
5108                                                 /*
5109                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5110                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5111                                                  * significant 32 bits.
5112                                                  */
5113                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
5114                                                     oldpte,
5115                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
5116                                                         oldpte = *pte;
5117                                                 vm_page_dirty(m);
5118                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
5119                                         }
5120                                 }
5121                         }
5122                 }
5123                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5124         }
5125 small_mappings:
5126         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5127                 pmap = PV_PMAP(pv);
5128                 PMAP_LOCK(pmap);
5129                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5130                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
5131                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5132                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5133                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5134                         /*
5135                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5136                          * in size, PG_M is among the least significant
5137                          * 32 bits. 
5138                          */
5139                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
5140                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5141                 }
5142                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5143         }
5144         sched_unpin();
5145         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5146 }
5147
5148 /*
5149  * Miscellaneous support routines follow
5150  */
5151
5152 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5153 static __inline void
5154 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5155 {
5156         u_int opte, npte;
5157
5158         /*
5159          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5160          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5161          */
5162         do {
5163                 opte = *(u_int *)pte;
5164                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5165                 npte |= cache_bits;
5166         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5167 }
5168
5169 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5170 static __inline void
5171 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5172 {
5173         u_int opde, npde;
5174
5175         /*
5176          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5177          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5178          */
5179         do {
5180                 opde = *(u_int *)pde;
5181                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5182                 npde |= cache_bits;
5183         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5184 }
5185
5186 /*
5187  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5188  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5189  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5190  * NOT real memory.
5191  */
5192 void *
5193 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5194 {
5195         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5196         vm_offset_t va, offset;
5197         vm_size_t tmpsize;
5198         int i;
5199
5200         offset = pa & PAGE_MASK;
5201         size = round_page(offset + size);
5202         pa = pa & PG_FRAME;
5203
5204         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
5205                 va = KERNBASE + pa;
5206         else if (!pmap_initialized) {
5207                 va = 0;
5208                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5209                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5210                         if (ppim->va == 0) {
5211                                 ppim->pa = pa;
5212                                 ppim->sz = size;
5213                                 ppim->mode = mode;
5214                                 ppim->va = virtual_avail;
5215                                 virtual_avail += size;
5216                                 va = ppim->va;
5217                                 break;
5218                         }
5219                 }
5220                 if (va == 0)
5221                         panic("%s: too many preinit mappings", __func__);
5222         } else {
5223                 /*
5224                  * If we have a preinit mapping, re-use it.
5225                  */
5226                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5227                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5228                         if (ppim->pa == pa && ppim->sz == size &&
5229                             ppim->mode == mode)
5230                                 return ((void *)(ppim->va + offset));
5231                 }
5232                 va = kva_alloc(size);
5233                 if (va == 0)
5234                         panic("%s: Couldn't allocate KVA", __func__);
5235         }
5236         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5237                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5238         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5239         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size, FALSE);
5240         return ((void *)(va + offset));
5241 }
5242
5243 void *
5244 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5245 {
5246
5247         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
5248 }
5249
5250 void *
5251 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5252 {
5253
5254         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
5255 }
5256
5257 void
5258 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5259 {
5260         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5261         vm_offset_t offset;
5262         int i;
5263
5264         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
5265                 return;
5266         offset = va & PAGE_MASK;
5267         size = round_page(offset + size);
5268         va = trunc_page(va);
5269         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5270                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5271                 if (ppim->va == va && ppim->sz == size) {
5272                         if (pmap_initialized)
5273                                 return;
5274                         ppim->pa = 0;
5275                         ppim->va = 0;
5276                         ppim->sz = 0;
5277                         ppim->mode = 0;
5278                         if (va + size == virtual_avail)
5279                                 virtual_avail = va;
5280                         return;
5281                 }
5282         }
5283         if (pmap_initialized)
5284                 kva_free(va, size);
5285 }
5286
5287 /*
5288  * Sets the memory attribute for the specified page.
5289  */
5290 void
5291 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5292 {
5293
5294         m->md.pat_mode = ma;
5295         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5296                 return;
5297
5298         /*
5299          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5300          * See pmap_invalidate_cache_range().
5301          *
5302          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5303          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5304          * flushes the cache.
5305          */    
5306         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5307                 return;
5308
5309         /*
5310          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5311          * support self snoop, map the page transient and do
5312          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5313          * pmap_invalidate_cache_range().
5314          */
5315         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5316                 pmap_flush_page(m);
5317 }
5318
5319 static void
5320 pmap_flush_page(vm_page_t m)
5321 {
5322         pt_entry_t *cmap_pte2;
5323         struct pcpu *pc;
5324         vm_offset_t sva, eva;
5325         bool useclflushopt;
5326
5327         useclflushopt = (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0;
5328         if (useclflushopt || (cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5329                 sched_pin();
5330                 pc = get_pcpu();
5331                 cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2; 
5332                 mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5333                 if (*cmap_pte2)
5334                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5335                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5336                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
5337                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
5338                 sva = (vm_offset_t)pc->pc_cmap_addr2;
5339                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5340
5341                 /*
5342                  * Use mfence or sfence despite the ordering implied by
5343                  * mtx_{un,}lock() because clflush on non-Intel CPUs
5344                  * and clflushopt are not guaranteed to be ordered by
5345                  * any other instruction.
5346                  */
5347                 if (useclflushopt)
5348                         sfence();
5349                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5350                         mfence();
5351                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size) {
5352                         if (useclflushopt)
5353                                 clflushopt(sva);
5354                         else
5355                                 clflush(sva);
5356                 }
5357                 if (useclflushopt)
5358                         sfence();
5359                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5360                         mfence();
5361                 *cmap_pte2 = 0;
5362                 sched_unpin();
5363                 mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5364         } else
5365                 pmap_invalidate_cache();
5366 }
5367
5368 /*
5369  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5370  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5371  * completely contained within either the kernel map.
5372  *
5373  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5374  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5375  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5376  * there was insufficient memory available to complete the change.
5377  */
5378 int
5379 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5380 {
5381         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5382         pd_entry_t *pde;
5383         pt_entry_t *pte;
5384         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5385         boolean_t changed;
5386
5387         base = trunc_page(va);
5388         offset = va & PAGE_MASK;
5389         size = round_page(offset + size);
5390
5391         /*
5392          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5393          */
5394         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5395                 return (EINVAL);
5396
5397         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
5398         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
5399         changed = FALSE;
5400
5401         /*
5402          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5403          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5404          */
5405         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5406         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5407                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5408                 if (*pde == 0) {
5409                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5410                         return (EINVAL);
5411                 }
5412                 if (*pde & PG_PS) {
5413                         /*
5414                          * If the current 2/4MB page already has
5415                          * the required memory type, then we need not
5416                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5417                          * the next 2/4MB page frame.
5418                          */
5419                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5420                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5421                                 continue;
5422                         }
5423
5424                         /*
5425                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5426                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5427                          * within the range, then we need not break
5428                          * down this page into 4KB pages.
5429                          */
5430                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5431                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5432                                 tmpva += NBPDR;
5433                                 continue;
5434                         }
5435                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5436                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5437                                 return (ENOMEM);
5438                         }
5439                 }
5440                 pte = vtopte(tmpva);
5441                 if (*pte == 0) {
5442                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5443                         return (EINVAL);
5444                 }
5445                 tmpva += PAGE_SIZE;
5446         }
5447         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5448
5449         /*
5450          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5451          * cache mode if required.
5452          */
5453         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5454                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5455                 if (*pde & PG_PS) {
5456                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5457                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5458                                 changed = TRUE;
5459                         }
5460                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5461                 } else {
5462                         pte = vtopte(tmpva);
5463                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5464                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5465                                 changed = TRUE;
5466                         }
5467                         tmpva += PAGE_SIZE;
5468                 }
5469         }
5470
5471         /*
5472          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5473          * shouldn't be, etc.
5474          */
5475         if (changed) {
5476                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
5477                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva, FALSE);
5478         }
5479         return (0);
5480 }
5481
5482 /*
5483  * perform the pmap work for mincore
5484  */
5485 int
5486 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5487 {
5488         pd_entry_t *pdep;
5489         pt_entry_t *ptep, pte;
5490         vm_paddr_t pa;
5491         int val;
5492
5493         PMAP_LOCK(pmap);
5494 retry:
5495         pdep = pmap_pde(pmap, addr);
5496         if (*pdep != 0) {
5497                 if (*pdep & PG_PS) {
5498                         pte = *pdep;
5499                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5500                         pa = ((*pdep & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5501                             PG_FRAME;
5502                         val = MINCORE_SUPER;
5503                 } else {
5504                         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
5505                         pte = *ptep;
5506                         pmap_pte_release(ptep);
5507                         pa = pte & PG_FRAME;
5508                         val = 0;
5509                 }
5510         } else {
5511                 pte = 0;
5512                 pa = 0;
5513                 val = 0;
5514         }
5515         if ((pte & PG_V) != 0) {
5516                 val |= MINCORE_INCORE;
5517                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5518                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5519                 if ((pte & PG_A) != 0)
5520                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5521         }
5522         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5523             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5524             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5525                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5526                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5527                         goto retry;
5528         } else
5529                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5530         PMAP_UNLOCK(pmap);
5531         return (val);
5532 }
5533
5534 void
5535 pmap_activate(struct thread *td)
5536 {
5537         pmap_t  pmap, oldpmap;
5538         u_int   cpuid;
5539         u_int32_t  cr3;
5540
5541         critical_enter();
5542         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5543         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5544         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5545 #if defined(SMP)
5546         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5547         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5548 #else
5549         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5550         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5551 #endif
5552 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
5553         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5554 #else
5555         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5556 #endif
5557         /*
5558          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5559          */
5560         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5561         load_cr3(cr3);
5562         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5563         critical_exit();
5564 }
5565
5566 void
5567 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5568 {
5569 }
5570
5571 /*
5572  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5573  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5574  */
5575 void
5576 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5577     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5578 {
5579         vm_offset_t superpage_offset;
5580
5581         if (size < NBPDR)
5582                 return;
5583         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5584                 offset += ptoa(object->pg_color);
5585         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5586         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5587             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5588                 return;
5589         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5590                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5591         else
5592                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5593 }
5594
5595 vm_offset_t
5596 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
5597 {
5598         vm_offset_t qaddr;
5599         pt_entry_t *pte;
5600
5601         critical_enter();
5602         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5603         pte = vtopte(qaddr);
5604
5605         KASSERT(*pte == 0, ("pmap_quick_enter_page: PTE busy"));
5606         *pte = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
5607             pmap_cache_bits(pmap_page_get_memattr(m), 0);
5608         invlpg(qaddr);
5609
5610         return (qaddr);
5611 }
5612
5613 void
5614 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
5615 {
5616         vm_offset_t qaddr;
5617         pt_entry_t *pte;
5618
5619         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5620         pte = vtopte(qaddr);
5621
5622         KASSERT(*pte != 0, ("pmap_quick_remove_page: PTE not in use"));
5623         KASSERT(addr == qaddr, ("pmap_quick_remove_page: invalid address"));
5624
5625         *pte = 0;
5626         critical_exit();
5627 }
5628
5629 #if defined(PMAP_DEBUG)
5630 pmap_pid_dump(int pid)
5631 {
5632         pmap_t pmap;
5633         struct proc *p;
5634         int npte = 0;
5635         int index;
5636
5637         sx_slock(&allproc_lock);
5638         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5639                 if (p->p_pid != pid)
5640                         continue;
5641
5642                 if (p->p_vmspace) {
5643                         int i,j;
5644                         index = 0;
5645                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5646                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5647                                 pd_entry_t *pde;
5648                                 pt_entry_t *pte;
5649                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5650                                 
5651                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5652                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5653                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5654                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5655                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5656                                                         if (index) {
5657                                                                 index = 0;
5658                                                                 printf("\n");
5659                                                         }
5660                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5661                                                         return (npte);
5662                                                 }
5663                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5664                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5665                                                         pt_entry_t pa;
5666                                                         vm_page_t m;
5667                                                         pa = *pte;
5668                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5669                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5670                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5671                                                         npte++;
5672                                                         index++;
5673                                                         if (index >= 2) {
5674                                                                 index = 0;
5675                                                                 printf("\n");
5676                                                         } else {
5677                                                                 printf(" ");
5678                                                         }
5679                                                 }
5680                                         }
5681                                 }
5682                         }
5683                 }
5684         }
5685         sx_sunlock(&allproc_lock);
5686         return (npte);
5687 }
5688 #endif